Frota, induce y toca

FACULTAD DE CIENCIAS
MAGISTER EN DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES
“Frota, induce y toca”
“Diseño e implementación de una secuencia de enseñanza aprendizaje para
promover el aprendizaje de los conceptos de carga eléctrica y métodos de
electrización mediante el uso de videos de corta duración”
Seminario de investigación presentado para la obtención del grado de
Magíster en Didáctica de las Ciencias Experimentales
Autor: Nicolás Esteban Fernández Astudillo
Profesores Guía: Cristian Merino y Francisco Vera
Abril de 2015
1
Resumen.
En el presente seminario se aborda la problemática de promover el aprendizaje
significativo de los fenómenos electromagnéticos de frotación, contacto e
inducción a través de actividades que involucran el desarrollo de habilidades
predictivas y argumentativas.
Para ello,
se han diseñado, validado e implementado cuatro
secuencias de
enseñanza aprendizaje bajo un paradigma constructivista de la educación científica
siguiendo el modelo didáctico basado en un ciclo de aprendizaje de cuatro fases.
Para el diseño de las actividades de aprendizaje se grabaron videos de corta
duración enmarcados bajo el proyecto “Galería Galileo”. Estos se ocuparon a
través de todas las secuencias con la finalidad de poner énfasis en la promoción de
habilidades predictivas y argumentativas mediante la interacción de los estudiantes
con dicho recurso.
Las secuencias fueron aplicadas en un establecimiento de la V Región. A su vez
fueron validadas mediante un proceso interno y externo.
Posteriormente se procedió al análisis de los resultados de la aplicación de los
instrumentos mediante un software de análisis cualitativo (Atlas.Ti) contrastando
el estado inicial de los estudiantes con aprendizaje evidenciado en su estado final
sobre la noción científica a abordar. Los resultados indican que gracias a la
secuencia de enseñanza aprendizaje guiada por el docente los estudiantes
evidenciaron una mayor comprensión de los fenómenos electrostáticos trabajados
como también un avance en sus habilidades predictivas y argumentativas.
Palabras Clave: Secuencia de enseñanza aprendizaje, frotación, contacto e
inducción, predicción y argumentación científica, Galería Galileo.
Autor: Nicolás Fernández Astudillo
Correo Electrónico: nico_fí[email protected]
2
"No sé qué le pasa a la gente: no aprenden comprendiendo; aprenden de alguna
otra forma, por la rutina, o de algún otro modo. ¡Que frágil es su conocimiento!"
Richard Feynman
“¡Eureka!”
Arquímedes de Siracusa
3
Agradecemos por su colaboración para el desarrollo del presente seminario
de titulación a:
El magister en Didáctica de las
Ciencias Experimentales de la
Pontificia Universidad Católica
de Valparaíso por su ayuda
prestada para la asistencia a
congresos que
aportaron al
desarrollo de este proyecto.
Al
grupo
de
Tecnología
Educativa del instituto de física
de la Pontificia Universidad
Católica
de
Valparaíso
compuesto por los profesores
Francisco Vera, Rodrigo Rivera
y
Diego
Romero
por
su
excelente disposición y ayuda
durante
el
trabajo
en
los
laboratorios.
4
Presentaciones en congresos derivadas de este trabajo.
Fernández, N & Vera, F. (2014). Óptica entretenida y espejismos de colapez. XIX
Simposio Chileno de Física, Concepción, Chile.
Ávila, A., Fernández, F., Rojas, C & Vera, F. (2014). Experimentos sorprendentes
de electrostática usando un electroscopio a prueba de balas. XIX Simposio Chileno
de Física, Concepción, Chile.
Rojas, C., Ávila, A., Fernández, N & Vera, F. (2014). Experimentos simples para
demostrar las propiedades magnéticas y diamagnéticas de la materia. XIX
Simposio Chileno de Física, Concepción, Chile.
Rivera, R., Vera, F., Ávila, A., Fernández, N & Rojas, C. (2014). El Fun Fly Stick,
la solución mágica a las demostraciones de electrostática. XIX Simposio Chileno
de Física, Concepción, Chile.
5
Índice
1. Introducción
8
2. Antecedentes y problemas que sustentan la elaboración de la SEA
12
3. Marco de referencia
20
3.1 Noción científica y aproximación histórica
20
3.2. Obstáculos históricos y epistemológicos
23
3.3. Currículo y contexto nacional
25
3.4. Revisión de libros de texto de física escolar
27
3.5. Concepciones alternativas de los estudiantes
39
3.6. Sustento teórico del diseño de la SEA
43
3.7. Énfasis de las secuencias de enseñanza aprendizaje
53
4. Objetivos y preguntas de investigación
57
4.1 Objetivos generales
57
4.2 Objetivos específicos
57
5. Planificación de la unidad didáctica
58
6. Redes de contenidos
61
7. Videos desarrollados en el proyecto “Galería Galileo”
65
8. Secuencias de enseñanza aprendizaje
72
8.1 SEA N°1: Carga eléctrica
73
8.2 SEA N°2: Método de electrización por frotación
81
6
8.3 SEA N°3: Método de electrización por inducción
88
8.4 SEA N°4: Método de electrización por contacto
97
9. Sobre la Metodología de aplicación en el aula
104
10. Validación Interna de la Secuencia de Enseñanza Aprendizaje
107
11. Validación externa de la SEA mediante el modelo de Stake
111
12. Análisis de datos y resultados
135
13. Conclusiones
161
14. Implicaciones para el aula
163
15. Limitaciones generales
164
16. Bibliografía
165
17. Anexos
DVD
7
1. Introducción
El grupo de tecnología educativa del Instituto de Física de la Pontificia
Universidad Católica de Valparaíso lleva ya varios años aportando con su proyecto
“Galería Galileo” a la enseñanza de la física tanto a estudiantes de enseñanza
básica como a estudiantes secundarios y universitarios.
El proyecto “Galería Galileo” consiste en la grabación de videos de experimentos
de física “cuadro a cuadro” simples y de corta duración que abarcan un concepto
en particular. A lo anterior hay que sumarle que cada secuencia de videos sobre un
tema en particular viene acompañada de su correspondiente guía para el estudiante
y para el profesor basada en la indagación, por lo que los estudiantes deben
realizar observaciones, predicciones y argumentaciones en sus respuestas entre
otras habilidades a promover. Ante lo ya expuesto, el proyecto ha promovido
esencialmente en los establecimientos educacionales la inclusión de la tecnología
y una nueva metodología de trabajo en el aula (Vera, F y Rivera, R 2013).
En la actualidad se ha desarrollado un DVD (fig.1.) con más de 100 experimentos
que abarcan los temas de Mecánica y Termodinámica, por lo que se encuentran
cubiertos, basándonos en los planes de estudio vigentes de enseñanza media, los
fenómenos de primero y segundo medio asociados al movimiento, los de tercero
medio conectados con la mecánica de rotaciones y mecánica de fluidos y los
correspondientes a segundo medio relacionados con los conceptos de
termodinámica. Las guías de aprendizaje asociadas a cada secuencia de videos
fueron testeadas en diversos colegios de la Región de Valparaíso y ya son
ocupadas tanto diversos profesores de secundaria como por profesores
universitarios.
Sin embargo queda mucho por realizar y uno de los fenómenos en los cuales no se
ha realizado aun ningún trabajo asociado al proyecto “Galería Galileo” es una de
las áreas de la física que, por diversos motivos resulta una de las más complejas de
8
promover aprendizajes que
sean significativos en los estudiantes:
El
electromagnetismo (Criado y Cañal, 2002).
Figura 1. Portada DVD “Galería Galileo”
Como evidenciaremos más adelante, los recursos que poseen los profesores de
enseñanza media (como set de experimentos, guías de aprendizaje, secuencias
didácticas,
etc.)
para
abordar
los
fenómenos
relacionados
con
el
electromagnetismo son muy limitados, en primer lugar debido a la dificultad de
realizar experiencias en esta área y en segundo lugar porque no existe gran
diversidad de material en los recursos nacionales (como en los libros de texto
ministeriales por decir un ejemplo), en donde el foco reside generalmente en la
resolución de problemas algebraicos descuidando el desarrollo conceptual de los
problemas lo cual genera unos cimientos no sólidos en el área.
Por lo expuesto anteriormente en el presente proyecto de seminario hemos
desarrollado a través de todo un año de trabajo los primeros videos que cubren
algunos fenómenos fundamentales de electromagnetismo, los cuales abarcan los
conceptos de electrostática y magnetismo que se abordan en cuarto año de
enseñanza media de acuerdo al plan de estudios vigente. Hay que mencionar que
muchos de los videos y guías pueden ser modificables para su uso en enseñanza
básica (Séptimo y octavo) o bien como apoyo para la docencia universitaria.
9
En particular para este seminario se escogieron los conceptos de carga eléctrica y
los métodos clásicos de electrización como lo son la frotación, el contacto y la
inducción, en donde se desarrollaron las secuencias de videos y cuatro secuencias
de enseñanza aprendizaje (SEA) de carácter conceptual basadas en la propuesta de
Sanmartí (1996), la cual posee cuatro fases claramente definidas, las cuales son:
exploración, introducción de nuevas variables, estructuración y aplicación, las
cuales se profundizarán en el presente trabajo.
Para dicha construcción se emplearon los siguientes insumos:
1) Análisis histórico de la construcción de los conceptos de electrostática
2) Análisis desde el punto de vista curricular nacional.
3) Análisis de los libros de texto proporcionados por el ministerio de
educación.
4) Análisis sobre las concepciones alternativas más comunes que presentan
los estudiantes a la hora de tratar conceptos de electrostática.
5) Obstáculos y limitaciones existentes para alcanzar el aprendizaje de los
fenómenos electrostáticos trabajados.
El enfoque escogido para desarrollar las actividades de las secuencias se basa en
el desarrollo de habilidades de predicción y argumentación científica, las cuales
serán promovidas mediantes las demostraciones grabadas bajo el proyecto
“Galería Galileo” y las actividades de cada secuencia.
Se construyó a su vez un apartado de guías para el docente en el cual se intenta
plasmar de la mejor manera posible, los roles de mediador que se espera que
cumpla el docente al momento de que los estudiantes desarrollen las actividades y
como toma un rol clave para que las actividades se desarrollen con éxito.
La validación interna de las secuencias se desarrolló trabajando con un grupo de
alumnos de Primero a Tercero Medio del colegio Apumanque ubicado en la ciudad
de La Calera, V Región. Mientras que el proceso externo se realizó a través de
10
modelo de evaluación respondiente de Stake (1953) comparando con otros
recursos educativos de similares características.
Invitamos al lector a leer y profundizar en las siguientes páginas en las cuales
obtendrá un nuevo material de trabajo para sus clases de electrostática adaptable a
su contexto escolar, con experimentos sencillos que dejarán a más de un alumno y
a algún profesor impresionado.
Con nuestro trabajo esperamos aportar y promover a la mejora de la enseñanza de
la física bajo el lema:
Videos + Metodología indagatoria = Una nueva forma de aprender
11
2. Antecedentes y problemas que sustentan la elaboración de la Secuencia de
enseñanza aprendizaje.
Las dificultades que pueden tener los alumnos a la hora de desarrollar
aprendizajes en el área del electromagnetismo pueden tener diversos orígenes
(Criado y Cañal, 2002). Entre ellos podemos mencionar:
a) las deficiencias que tienen los docentes respecto del área específica de la
disciplina en la cual se especializaron.
b) dificultades que tienen que ver con el ámbito cognitivo de los estudiantes,
c) los niveles de abstracción que puede tener un fenómeno en particular.
Sobre este último punto la bibliografía señala que los conceptos de
electromagnetismo se caracterizan por poseer un nivel de abstracción alto y que va
en aumento cuando vamos profundizando más en ellos (Porlan et al, 1996; Porlan
y Rivero, 1998).
Las investigaciones en el área señalan que los estudiantes presentan problemas
significativos a la hora de desarrollar aprendizajes persistentes a nivel conceptual
sobre fenómenos electromagnéticos con un mayor nivel de abstracción (Mc.
Dermott 1984, Driver 1989, Viennot 1996). Las consecuencias de lo anterior se
hacen evidentes cuando los alumnos cursan sus primeras asignaturas de física en la
universidad,
lo
que conlleva
a
que
el
aprendizaje
conceptual
del
electromagnetismo sea una fuente de preocupación constante entre el profesorado
y se haya convertido en una de las áreas prioritarias de investigación en la
enseñanza de la física (Carrascosa y Gil 1992, Wandersee et al 1994).
Dentro del área de la enseñanza del electromagnetismo se han publicado una gran
cantidad de trabajos que intentan exponer las concepciones alternativas de los
estudiantes sobre alguna noción científica en particular. A su vez también se han
propuesto diversas secuencias de enseñanza aprendizaje en el área, sin embargo la
12
mayoría de estas se concentran en el estudio de temas relacionados con los
circuitos de corriente continua (Duit, 1993) o circuitos compuestos por una batería
de corriente continua y resistencias en serie y/o paralelo (Guisasola, 2013).
Sin embargo existen pocos estudios que sondean las dificultades de los
estudiantes, en la comprensión de fenómenos electrostáticos básicos como lo son
la frotación, el contacto y la inducción electrostática (Furio, C & Guisasola, J,
1998).
En relación a lo anterior, la clara comprensión de los fenómenos
electromagnéticos básicos anteriores son fundamentales para continuar con la
visión científica contemporánea del electromagnetismo de los primeros años
universitarios basados en las leyes de Maxwell (Chabay & Sherwood, 1995).
Una de las dificultades en la compresión de las ideas básicas del
electromagnetismo es debido a que se trabaja con entidades y modelos que no son
visibles para el estudiantado y solo se ven manifestaciones a nivel macroscópico
de interacciones del ámbito microscópico. Si ya es complejo el realizar los nexos
entre estos ámbitos, el introducir las variables simbólicas dentro del estudio
complejiza mucho más el realizar las conexiones necesarias para lograr un
aprendizaje significativo de alguna noción en particular.
Los resultados reportados en la literatura durante los últimos 30 años indican que
los estudiantes de cursos básicos de física completan sus asignaturas sin lograr una
comprensión de los conceptos básicos (Vera. F y Rivera, R, 2013). Mucho menos
aún logran aplicar lo aprendido a nuevas situaciones sencillas y novedosas
(McDermott y Redish, 1999).
Si analizamos los resultados de nuestro país, podemos observar que según los
datos proporcionados por el DEMRE el año 2013 sobre los resultados de la PSU
en el área de las ciencias (fig.2), física reporta la menor cantidad de estudiantes al
momento de rendir la prueba.
13
Figura 2. Inscritos según módulos electivos. Física recluta la menor cantidad de
estudiantes.
En el caso de la prueba optativa de Ciencias Físicas el promedio nacional de los
alumnos es bastante bajo y con una desviación estándar bastante amplia, como
podemos observar en la figura 3.
Figura 3. Resultados PSU Año 2013. Promedio Nacional en Física es de 518
Puntos.
Lo anterior, es una evidencia más de la crisis por la cual pasa la educación en el
área de las ciencias en nuestro país, es por lo cual investigaciones como la
14
propuesta en este seminario son necesarias para aportar en la promoción de
aprendizajes por parte de los estudiantes.
En nuestro país un gran porcentaje de profesores de física suponen la evaluación
sumativa en física como la resolución de problemas de desarrollo algebraico para
evaluar si los alumnos lograron comprender las ideas básicas planteadas en su
clase. Sin embargo, las investigaciones señalan que los alumnos resuelven
problemas estándar de física manteniendo una comprensión muy pobre de los
conceptos físicos involucrados (Mazur, 1997; McMillan III y Swadener 1991;
Thacker et al., 1991). Para citar una noción relacionada con el ámbito del
electromagnetismo, existe un ejemplo muy llamativo mostrado en un estudio
realizado por McDermott y Shaffer (1993), en el cual se realiza una pregunta
elemental de circuitos eléctricos de corriente continua. El problema apunta a que
los estudiantes evidencien las relaciones y diferencias entre circuitos en serie y en
paralelo. La pregunta por simple que pueda parecer,
sólo fue respondida
correctamente por apenas el 15% de los estudiantes participantes del estudio pese a
que estos estudiantes eran incluso capaces de realizar ejercicios algebraicos de
física con dificultades mucho más complejas (Mazur, 1997). Lo anterior evidencia
la falta de ese eslabón conceptual de física anterior a la resolución de
problemáticas mayores.
Si revisamos literatura actual, es muy difícil encontrar una propuesta concreta y
secuenciada para trabajar las nociones básicas de electrostática. Entre ellas Hewitt
(2007) realiza a través de su libro “Física Conceptual” (el cual ya va en la décima
edición) un gran aporte para la enseñanza y aprendizaje de la física conceptual en
base a su visión (fig.4 y 5) en muchos ámbitos de la física, entre ellos la
electrostática.
15
Figura 4. Visión de Hewitt sobre un curso tradicional de Física.
Para complementar su ya exitoso y famoso libro, publicó en el año 2004 su libro
“Practicas de Física Conceptual” como complementación de actividades al texto.
En dicho libro de prácticas, expone una serie de actividades secuenciadas para
promover la compresión de diversas nociones en el ámbito de la física. Sin
embargo dentro de sus actividades no encontramos que promuevan el aprendizaje
de los conceptos de electrostática, concentrándose nuevamente sus actividades en
conceptos de circuitos de corriente continua.
Figura 5. Visión de Hewitt sobre los aportes de un curso de física conceptual
previo.
Motivado por los antecedentes anteriormente mencionados, surge la iniciativa de
diseñar una secuencia de enseñanza aprendizaje sobre los conceptos básicos de
16
electrostática apoyándonos a su vez en el material que creamos en el marco del
proyecto “Galería Galileo”. Con ésto se aborda una primera problemática; cómo
promover la comprensión de los conceptos básicos de dichas nociones de manera
conceptual, enfatizando las conexiones entre lo microscópico y lo macroscópico
(fig.6).
Figura 6. Ejemplo de relación entre “lo simbólico, lo macroscópico y lo
microscópico”.
La creación de videos de demostraciones, colabora con una segunda problemática;
el tiempo del cual se dispone para lograr los aprendizajes (recordemos que la
asignatura de física posee dos horas semanales), por tanto, realizar un montaje
experimental en el aula nos quitaría, este valioso tiempo disponible.
Una tercera situación problemática con la cual colaboramos corresponde a la baja
implementación de material de laboratorio para trabajar temas relacionados con el
electromagnetismo.
17
Un cuarto problema emerge a la hora de realizar demostraciones sobre tópicos de
electromagnetismo; el complejo control de las variables involucradas para que los
experimentos funcionen. Una actividad sencilla como es frotar un globo contra el
pelo y después acercar el globo cargado al techo para que se “pegue” gracias a la
polarización de las cargas sobre la pared, se puede transformar en una actividad
frustrante si las condiciones de humedad en el ambiente no son las más adecuadas.
Finalmente y para sortear la problemática del orden de contenidos abordados en
nuestra secuencia, nos basaremos en el estudio de Criado (2000) sobre los
indicadores de estatus cognitivo de los conceptos de electrostática (fig. 7). Criado
ordena los conceptos de mayor a menor dificultad en base al nivel de abstracción
que los contenidos presentan y en base a las concepciones fuertemente arraigadas
en los alumnos por cada concepto.
Figura 7. Conceptos ordenados según niveles de abstracción.
En el extremo de menor dificultad se encuentran las explicaciones sobre
atracciones de cuerpos cargados y el concepto de estado neutro. En una situación
intermedia hallamos las interacciones de repulsiones y el significado de que algo
este cargado. Posteriormente se observan en el esquema los fenómenos de
electrización (frotación y contacto) para posteriormente, y en un grado de
18
dificultad más alto, se encuentra el fenómeno de polarización e inducción
electrostática.
Las consideraciones teóricas expuestas nos proporcionan ciertas ideas para
diseñar y crear un material de estudio que sea de utilidad para los docentes que
imparten asignaturas de física y que vaya en pleno beneficio del estudiantado y de
la enseñanza de la física en general. En el siguiente apartado procederemos a
exponer el marco de referencia utilizado para el diseño y construcción de nuestras
secuencias de enseñanza aprendizaje.
19
3. Marco de Referencia
En los siguientes apartados presentaremos las bases teóricas que sustentan nuestro
trabajo y que generan la propuesta de SEA, la relación existente con el contexto
nacional y los planes de estudios vigentes, como la correspondiente adecuación y
destinatarios de la secuencia. Se presentará tanto un análisis histórico desde la
teoría sobre la evolución de los conceptos de electrostática como también una
revisión de los obstáculos epistemológicos y concepciones alternativas que han
revelado diversos estudios en el ámbito de la didáctica de las ciencias los cuales
influyeron directamente en la construcción de la SEA. Al término del capítulo se
justificará desde la literatura el énfasis de la secuencia y el modelo didáctico
escogido.
3.1. Noción científica y aproximación histórica de los fenómenos electrostáticos.
Como muchos de los fenómenos físicos que se estudian durante la enseñanza
secundaria, la electrostática posee sus orígenes de estudio en la antigua Grecia.
Los primitivos filósofos griegos asociaban lo que hoy conocemos como
fenómenos eléctricos a teorías animistas. Estas atribuían conciencia y vida a todo
tipo de materia ya sea viva o inerte. De ahí que hoy en día aún podemos escuchar
explicaciones relacionadas al amor u odio para interacciones de atracción o
repulsión entre objetos o cuerpos (Furió, C y Guisasola, J, 1998).
Alrededor del año 600 a.C el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que si
frotaba un trozo de ámbar (una resina vegetal fósil que se ocupaba para la
fabricación de joyas en esa época), este cuerpo adquiría una propiedad nueva la
cual era atraer pequeños objetos. Aquí podemos darnos cuenta de lo sencillo de la
experiencia realizada y que evidencia un fenómeno macroscópico importante
(Lewin, 2011).
Uno de los primeros tratados de los cuales se tiene evidencia sobre fenómenos
eléctricos vino de mano del filósofo griego Theophrastus (374-287 a.C), el cual
20
escribe sobre la existencia de varias sustancias aparte del mencionado ámbar, que
poseen la misma propiedad tras ser frotados. Estos fueron los primeros inicios de
lo que hoy conocemos como electrización por frotación. Cabe remarcar a su vez
que la palabra electricidad ocupada hoy en día proviene de la palabra ámbar que en
griego es elektrón, partícula fundamental a la hora de la comprensión de los
fenómenos eléctricos (Lewin, 2011).
Uno de los primeros descubrimientos que daba indicio de la existencia de dos
tipos de carga eléctrica fue el hecho de que si se frota una varilla de vidrio o ámbar
con un trapo, estos materiales son capaces de atraer pequeños trocitos de papel.
Luego si se frota una barra de ámbar con un trozo de piel y se deja colgado de un
hilo para luego acercarle otro trozo de ámbar estos se repelen. Por el contrario si se
acerca una barra de vidrio frotada a una barra de ámbar frotada ambas se atraen.
Como dijimos anteriormente esta experiencia permitió concluir que existían dos
tipos de “electricidad” una relacionada con el ámbar (electricidad resinosa) y otra
con el vidrio (electricidad vítrea). A su vez se evidenciaron pequeñas chispas
cuando ambos cuerpos posteriores a ser frotados entraban en contacto.
William Gilbert (1544 - 1603) fue uno de los primeros en inventar un instrumento
que permitía clasificar materiales de acuerdo a su comportamiento eléctrico, dicho
artefacto era el “versorio”, el cual consistía en un indicador de madera que se
encontraba pivoteado y que era capaz de girar al acercarle un material previamente
frotado. De esta manera aumentó significativamente la clasificación de materiales
con “propiedades eléctricas” y “no eléctricas”. Esto último fue un cambio
metodológico importante debido a que la clasificación de materiales se comenzó a
fundamentar en base a un criterio empírico (Taton, 1988).
Al comienzo del siglo XVIII, Stephen Gray (1670 - 1736) colaborador de la
Royal Society descubrió que la electricidad se podía transmitir por hilos metálicos
y comenzó a distinguir entre materiales conductores y aislantes.
21
Charles Dufay (1698 - 1739), químico, comprendió la existencia de dos tipos de
electricidad diferentes: la que se producía al frotar sustancias resinosas y la que se
producía por frotar objetos con sustancias vítreas. Asignó a estas la categoría de
fluidos eléctricos resinosos y vítreos. El suponía que los cuerpos en estado neutro,
contenían cantidades iguales de ambos “fluidos eléctricos”, mientras que los
cuerpos cargados eléctricamente poseían exceso de electricidad resinosa o vítrea.
En 1737 Dufay estableció que los cuerpos cargados con electricidad vítrea repelen
a los cargados con el mismo tipo de electricidad y atrae a los que estén cargados
con electricidad resinosa.
Benjamín Franklin (1706 - 1790) concluyó que solo existe un tipo de fluido
eléctrico (la vítrea) y dos estados de electrización una como la del vidrio y otra
como la del ámbar, en donde a la primera le denominó positiva y a la segunda
negativa. Concluyó que cuando dos cuerpos eran puestos en contacto, la corriente
eléctrica debe fluir desde el cuerpo en donde está el exceso de fluido hasta el
segundo en donde está el déficit.
En la actualidad los fenómenos eléctricos de frotación, contacto e inducción, están
explicados en base al concepto de transferencia de electrones (partículas
elementales con carga eléctrica negativa) de un lugar a otro. Los cuerpos que
tengan un exceso de electrones se denominan con carga negativa y los que poseen
un déficit de electrones se denominan como cargados positivamente.
La electrización la podemos llevar a cabo mediante la frotación al extraer
electrones de las capas externas de un material, por contacto, cuando uno de los
dos cuerpos posee un exceso de carga y ésta pasa del lugar con mayor carga al con
menor carga, y por inducción, al redistribuir la carga de un objeto poniéndolo
cerca de otro objeto cargado (Hewitt, 2007).
En el siguiente apartado expondremos a modo de resumen los obstáculos
históricos, epistemológicos y ontológicos que derivan del análisis y revisión
22
histórica de la construcción de los conceptos asociados a los fenómenos
electrostáticos.
3.2. Obstáculos históricos y epistemológicos.
Si realizamos un breve análisis de la historia de los conceptos de electrostática nos
podemos dar cuenta de la gran dificultad que conllevó avanzar en el área debido a
que sólo vemos consecuencias macroscópicas de fenómenos netamente
relacionados con el ámbito atómico. Esto último está ligado directamente a la
dificultad que tenemos a la hora de generar aprendizajes de estos conceptos
básicos en los estudiantes, ya que si bien podemos realizar experiencias sencillas
para evidenciar repercusiones a nivel macroscópico del fenómeno, cuesta en
demasía realizar las conexiones con el ámbito microscópico del fenómeno. La
frotación, el contacto y la inducción, al ser tópicos tan interesantes y fáciles de
demostrar (en comparación con otros experimentos del electromagnetismo), las
actividades con respecto a la comprensión de estos fenómenos han pasado a un
segundo plano en los libros de texto y como hemos revisado anteriormente desde
la
literatura
son
fundamentales
para
la
comprensión
de
fenómenos
electromagnéticos con un nivel de abstracción mas profundo.
Ponemos a modo de resumen los obstáculos conceptuales históricos,
epistemológicos y ontológicos que atravesaron los científicos a través de los años
en los siguientes dos cuadros (ver tabla 1 y 2) extraídos de Furió y Guisasola
(1998). Los obstáculos que nacen del análisis del apartado anterior pueden ser
clasificados a grandes rasgos como perfiles conceptuales pre-newtonianos y postnewtonianos de la electrostática, con la finalidad de evidenciar la evolución de
dichos obstáculos.
23
Tabla 1.
Características generales del perfil conceptual pre –newtoniano (Extraído de
Furió y Guisasola, 1998)

Los materiales se dividen en “eléctricos” y “no eléctricos” según
manifiesten la „propiedad eléctrica‟ (electrizarse) al frotarlos. Estos
materiales “eléctricos” tienen un „fluido eléctrico‟ en su interior que se
manifiesta a su alrededor en forma de “halo”, “efluvio” o “atmósfera
eléctrica” cuando se electrizan por frotamiento.

Esta clasificación es superada al observarse que los metales (materiales
„no eléctricos‟) pueden electrizarse por frotamiento al aislarlos. A partir de
aquí el perfil acepta que la electricidad es considerada como un fluido que
poseen los cuerpos.

Cuando se pone en contacto un cuerpo cargado mediante un hilo conductor
con otro que no lo está, parte del „fluido eléctrico‟ del cuerpo cargado pasa
al otro cargándolo. Se centra así la atención en la clasificación de los
materiales en „conductores‟ y „aislantes‟ según se transmita a través de
ellos el „fluido eléctrico‟ o no.


La inducción eléctrica se explica a través de la atmósfera eléctrica del
cuerpo cargado que „actúa‟ sobre el cuerpo neutro.
Tabla 2.
Características generales del perfil conceptual Post –newtoniano (Extraído de
Furió y Guisasola, 1998)
?
La electricidad es una propiedad general de la materia y está formada por
partículas cargadas. Si se considera que las partículas cargadas de
electricidad son positivas, el „exceso‟ y la „falta‟ de cantidad de carga en un
cuerpo se expresa por los signos + y -. Así se habla de cuerpos cargados
negativamente y positivamente, y se establece el criterio empírico de que
cuerpos cargados con el mismo signo se repelen y de distinto signo se
atraen.
?
La electricidad puede moverse a través de un conductor, de forma que un
cuerpo ya cargado puede cargar otro por contacto.
24
?
La carga por frotamiento se debe a que existe un intercambio de cargas
entre los cuerpos frotados produciéndose un „exceso‟ de cargas en un
cuerpo y un „defecto‟ de cargas en el otro, no variando la cantidad total de
carga implicada.
?
La acción eléctrica se realiza a distancia y de acuerdo con la ley de
Coulomb. Esta ley permite definir de forma cuantitativa el concepto de
carga eléctrica. Se explican los fenómenos de inducción eléctrica mediante
la acción a distancia entre las cargas.
A continuación de los obstáculos presentados anteriormente y su correspondiente
evolución, expondremos una revisión del currículo nacional actual para dar a
conocer el contexto en el cual son abordados los fenómenos electromagnéticos con
los estudiantes a modo de superar los obstáculos antes mencionados.
3.3. Currículo y contexto nacional
En la actualidad la unidad de electrostática se encuentra en cuarto año de
Educación Media Plan Común Física (MINEDUC, 2001). Recordemos que hace
un par de años se encontraba en Primer año de Enseñanza Media siendo la
generación del 2014 la primera en no abordar dichos contenidos en primero medio
(según los ajustes a los planes y programas promulgados el año 2009), y ahora en
cuarto medio la unidad de electrostática es la primera unidad que se aborda en el
año escolar, consideremos a su vez que la unidad se aborda con un promedio de 2
horas pedagógicas semanales. Éste punto es relevante a la hora de construir la
secuencia de aprendizaje, ya que su construcción debe ser acorde a los tiempos
proporcionados por el ministerio para una óptima implementación.
Cabe señalar que las nuevas Bases Curriculares propuestas por el MINEDUC para
el año 2015, introducen los contenidos de electrostática antes planteados en
Octavo Básico (MINEDUC, 2013). Esto va ligado a nuevas habilidades y
competencias que se esperan desarrollar en dicho nivel académico con los
estudiantes en base a los nuevos estándares levantados por el ministerio de
educación, por lo cual es relevante estar en conciencia de lo anterior al momento
de diseñar nuestra SEA para que ésta se encuentre contextualizada y sea acorde
25
con el nuevo curriculum nacional y al grupo de estudiantes destinatarios. Es por lo
expresado anteriormente que nuestra secuencia ha sido diseñada de manera
flexible para que pueda ser moldeada por los docentes y ser aplicada a un amplio
espectro de estudiantes con los 2 programas de estudios vigentes en la actualidad.
Basándonos en los nuevos lineamientos del MINEDUC para la Educación en
Ciencias desde séptimo a segundo medio, nos encontramos con la propuesta
adoptada de Wynne (2012) sobre las grandes ideas de la educación en ciencias.
Con nuestra SEA hemos considerado dos de estas grandes ideas que se encuentran
de manera explícita en nuestras actividades.
La primera de estas grandes ideas es: “Todo material del universo está compuesto
de partículas muy pequeñas”, haciendo alusión directamente al concepto de átomo
y las partículas que lo componen, en donde los electrones y su comportamiento
son fundamentales para la comprensión de las ideas de la electrostática que
queremos promover.
La segunda de estas grandes ideas que abordamos en nuestra secuencia es: “El
movimiento de un objeto depende de las interacciones en que participa”, haciendo
alusión directa a las fuerzas eléctricas que están involucradas en la interacción de
cuerpos con carga.
En función de los antecedentes anteriormente mencionados, a continuación se
expondrá un análisis de los textos disponibles para los docentes, estudiantes y las
secuencias que estos proponen a modo de complementar y mostrar los recursos
que poseen para promover el aprendizaje de los fenómenos de electrostática.
26
3.4. Revisión de libros de texto de física escolar
Se procedió a analizar los dos libros que poseen los docentes en la actualidad
para trabajar los conceptos de carga eléctrica y métodos de electrización. Lo
anterior se hizo a modo de comparación para ver cuáles son las secuencias que
tienen disponibles los docentes a la hora de trabajar los conceptos ya mencionados.
En ellos se encuentran actividades que mencionaremos a continuación.
a) Física III y IV Medio. Editorial Zig Zag. Año 2014.
Figura 8. Portada del libro para III y IV Medio. Año 2014.
Procedemos a ejemplificar la secuencia de contenidos que ocupa este libro de
texto (fig.8) proporcionado por el ministerio de educación.
Se comienza con una actividad exploratoria (fig.9) en la cual propone la
construcción de una “Botella de Leyden”. Se presenta el procedimiento de
construcción paso a paso para posteriormente pasar a preguntas de análisis en las
cuales no se evidencia un objetivo claro de aprendizaje debido a la baja conexión
existente entre las preguntas y los objetivos de la actividad.
27
Figura 9. Actividad exploratoria: “La botella de Leyden”
Se observa una discordancia entre las habilidades que se explicitan promover en
el comienzo de la actividad y las que se terminar promoviendo. Si bien dentro de
las habilidades que se esperan promover se encuentran la organización e
interpretación de datos, no se evidencia en ninguna parte de la actividad la
extracción de datos y aún si se explicitara, éstos son muy complejos de recolectar
con un acumulador de Leyden casero en un establecimiento educacional.
28
Dentro de las habilidades que se promueven se encuentra el generar explicaciones
del funcionamiento, lo cual va en contra de los objetivos que debiese tener una
actividad exploratoria en la cual los alumnos solo debiesen hipotetizar o predecir
los fenómenos que evidenciaran.
Posterior a dicha actividad de exploración el texto introduce contenidos de forma
tradicional, sin planteamientos ni desarrollo de actividades, solo ejercicios
matemáticos resueltos que involucran las ecuaciones que el texto introduce como
se aprecia en la figura 10.
Figura 10. Evidencia de un curso de física tradicional con resolución de ejercicios
29
El texto introduce 4 mini laboratorios en los cuales presenta una serie de
procedimientos y muy pocas preguntas que orienten la realización de conexiones
entre los contenidos antes planteados y los posteriores. No se promueve la
argumentación ni otra habilidad de pensamiento superior en concreto. No se dejan
espacios para la predicción y/o reflexión.
Figura 11. Actividad para construir un electroscopio.
En la figura 11 se muestra la única referencia que se hace a una actividad tan
enriquecedora como lo es el electroscopio, más aún se pide elaborar uno pero no
muestra ninguna foto de referencia de cómo se debería ver.
30
Como última actividad de la “Secuencia” de actividades propuesta por el texto se
encuentra una para evidenciar la inducción electrostática (fig.12). En esta actividad
nuevamente se recae en plantear habilidades que no son desarrolladas en la
actividad misma. Se les pide realizar explicaciones de fenómenos del mundo
microscópico, ¿Cómo podrían hacerlo de buena manera si sólo ven las
consecuencias macroscópicas? Para ello deben existir conexiones claras y
explicitas que le permitan al alumnado construir el puente entre ambos mundos.
Figura 12. Propuesta del texto para identificar el fenómeno de inducción
31
En resumen la secuencia de contenidos que se aborda en las actividades
analizadas anteriormente quedarían de la siguiente manera:
1. Actividad exploratoria sobre botella de Leyden (concepto de condensador).
2. Fuerza Eléctrica, relación con segunda ley de Newton.
3. Concepto de campo eléctrico.
4. Modelo matemático de la ley de Coulomb.
5. Comparación entre el concepto de campo eléctrico y campo gravitacional.
6. Cargas eléctricas
7. Ley fundamental de la electrostática
8. Materiales conductores y aislantes
9. Métodos de electrización (frotación, termiónico, fotoeléctrico,
piezoeléctrico, contacto e inducción.)
10. El electroscopio.
11. Intensidad de campo eléctrico.
La secuenciación de contenidos no es apropiada sobre la base que existe un
desorden en cuanto a niveles de abstracción se refiere. Un claro caso de esto
último es abordar el concepto de campo eléctrico previo a ver la forma de
electrizar cuerpos (frotación, contacto e inducción) que son fenómenos
observables claramente en una escala macro.
b) Ciencias Naturales Enseñanza Básica. Editorial Pearson. Año 2012.
Análisis de la sección de Física.
Las siguientes actividades a analizar forman parte del libro vigente que poseen los
docentes de enseñanza básica de nuestro país para trabajar los conceptos de carga
eléctrica y métodos de electrización (fig.13)
32
Figura 13. Portada del libro para Enseñanza básica. Año 2012.
En un comienzo el texto parte evocando algunas concepciones alternativas sobre
la noción científica a trabajar. Posterior a ello, la secuencia de actividades que
plantea este libro se presenta en su mayoría mediante una metodología de
investigaciones dirigidas, las cuales consisten en plantear una actividad de carácter
experimental sencilla y que los alumnos la realicen en la sala de clases con la
finalidad de responder preguntas propuestas. A su vez incorporan orientaciones
para el docente al costado de cada actividad, muy similar a lo que nosotros
hicimos en nuestra secuencia (el texto anterior posee orientaciones generales y no
por actividad).
Toda actividad se comienza con una pregunta de exploración que los alumnos
deben responder antes de realizar la experiencia. Una cosa que nos causó mucho
agrado al realizar el análisis de este texto es debido a que las habilidades que se
buscan promover se explicitan al alumnado a lo largo de toda la unidad didáctica.
Para el caso de esta unidad de electrostática las habilidades que se buscan
promover son las de observación e inferencia y se encuentran remarcadas de color
33
rojo cada que el estudiante debe manifestarlas tal cual como se evidencia en la
figura 14.
Figura 14. Primera actividad para la promoción de habilidades de observación e
inferencia. Actividades basadas en base a la investigación dirigida.
Otra habilidad que se promueve en la secuencia de este texto es la relación de
causa y efecto (fig.15). Esto se hace a través de una lectura científica para
promover transversalmente destrezas de lectura y como ya mencionamos en la
página anterior se sigue promoviendo la observación y la inferencia en todo
momento, siempre resaltando estas palabras de color rojo de manera de hacer
explicitas las habilidades.
34
Figura 15. Actividad que promueve la relación causa y efecto además de la
observación e inferencia.
Llegó la hora de promover el concepto e inducción electrostática y el texto lo
realiza con una experiencia muy similar a la que nosotros planteamos en nuestra
SEA tal como se ve en la figura 16. Esta vez lo realizan con un globo frotado y
polvo de gelatina incoloro. Como es de esperar una vez que el globo se acerca a la
gelatina esta se atrae.
35
Figura 16. Actividad para promover la comprensión de la inducción electrostática.
Si bien en nuestra SEA realizamos la misma experiencia para promover la
predicción y la argumentación, este texto promueve la relación de causa y efecto
(fig.17). Promueve la discusión el debate y la reflexión. En las preguntas que se
exponen al final de la actividad nuevamente se pide realizar una inferencia para ser
consecuente con la habilidad que se desea promover en esta secuencia de
actividades.
36
Figura 17. Final de la actividad con recuadro para anotar relaciones causa y
efecto. Al término se termina con la realización de una inferencia.
La secuencia expuesta en este libro de texto posee una línea de trabajo constante,
con claridad en los objetivos que se desean alcanzar con los estudiantes y las
habilidades que se esperan promover. Las actividades presentes pueden ser una
opción válida para trabajar los conceptos de métodos de electrización y carga
eléctrica. Los contenidos se abarcan en el mismo orden en el cual nosotros los
realizamos en nuestra secuencia, respetando los niveles de abstracción
evidenciados desde la teoría, los cuales son:
1. Conceptos de carga eléctrica
2. Electrización por frotación
3. Electrización por contacto
4. Electrización por inducción
37
A su vez se expande mucho más allá mencionando a posteriori el concepto de
campo eléctrico y una breve incursión en el ámbito simbólico (a nivel de
ecuaciones) de la electrostática tal como se evidencia en la figura 18.
Figura 18. Breve conexión con el ámbito simbólico al término de la secuencia.
A continuación se presenta algunas de las concepciones alternativas que tomamos
en consideración para la construcción de la secuencia de enseñanza aprendizaje
sobre los conceptos de electrostática.
38
3.5. Concepciones alternativas de los estudiantes sobre los fenómenos
electrostáticos.
En primera instancia mostramos una tabla (ver tabla 3) que resume de cierto modo
el número de publicaciones disponibles en la literatura sobre estudios de
concepciones alternativas en física.
Tabla 3.
Numero de publicaciones sobre las ideas de los estudiantes (Duit et al, 2008).
Total Física
2274
Mecánica (fuerza)
792
Electricidad (circuito eléctrico)
444
Óptica
234
Modelo de partícula
226
Física Térmica (Calor y Temperatura)
192
Energía
176
Astronomía
121
Física cuántica
77
Sistemas no lineales (caos)
35
Sonido
28
Magnetismo
25
Relatividad
8
* En paréntesis se evidencia el concepto predominante del área.
Como podemos evidenciar el autor hace hincapié en que la mayor cantidad de
trabajos sobre concepciones alternativas presentados en el área de la electricidad
corresponden a las nociones de circuito eléctrico, tal como habían remarcado otros
autores (Guisasola, 2013).
A continuación se revisan algunos ejemplos de concepciones alternativas sobre
conceptos de electrostática que nos parecieron fundamentales a lo hora del diseño
y construcción de nuestra SEA.
39
A. Los estudiantes no tienen en consideración la naturaleza eléctrica de los metales
a la hora de analizar fenómenos.
Los estudiantes poseen la idea previa de que sólo los materiales metálicos pueden
ser cargados debido a que estos poseen “electrones libres” de ahí que asocian que
cuando se frota un material conductor (Ej. Un metal) con un globo, sólo el metal
se carga y el globo no debido a que este es un aislante. (Furio y Guisasola, 1993)
B. Los estudiantes poseen la concepción errónea de que un medio aislante como la
madera es incapaz de sufrir el fenómeno de polarización eléctrica debido a que ven
la polarización como un fluido de cargas, y como la madera es aislante, las cargas
no pueden “fluir” en ella.
La barra de madera (u otro material aislante) es incapaz de producir el fenómeno
de inducción y por ende una interacción con la esfera neutra. (Furio y Guisasola,
1998a).
C. Los estudiantes al explicar la interacción (atracción) entre un lápiz plástico
después de ser frotado y un pedacito de papel que se encuentra sobre una mesa, lo
atribuyen a que el lápiz queda cargado post frotación y atrae al papel debido a que
este último
también está cargado con una carga opuesta a la del lápiz. Sin
mencionar el fenómeno de inducción (Furio y Guisasola, 1998b).
D. Estudiantes poseen la concepción errónea de que al conectar dos esferas, ambas
con carga del mismo signo, estas no interactuaran de ninguna manera al ser
conectadas con un hilo conductor y no habrá traspaso de carga entre ambas
esferas, debido a que cargas del mismo signo se repelen (Furio y Guisasola,
1998c).
40
E. Criado (2000) realizó un estudio sobre las ideas previas en conceptos de
electrostática en alumnos que iban desde los seis años hasta jóvenes universitarios.
Algunas de las conclusiones de su trabajo fueron las siguientes:
i. El estado adquirido tras la frotación de un bolígrafo es producido por la
agitación de las partículas del plástico
ii. Sobre el estado de electrización, los jóvenes suelen tomar los siguientes
significados: “Se han separado sus cargas positivas y negativas”, “Se han
creado cargas que no existían (debido al calor por ejemplo)”, “las partículas
se agitan a una gran velocidad”.
iii. El significado de “neutro” puede ser interpretado al contrario de lo
anterior: partículas sin agitarse.
iv. Solo los metales se pueden electrizar debido a que poseen electrones
libres.
v. Los estudiantes ignoran que casos como los rayos son producido por
acumulación de electricidad estática.
vi. La electricidad puede no diferenciarse del magnetismo; a veces se
concibe como un “estado energético” de la materia.
vii. Dos objetos se atraen porque están cargados y se repelen porque no lo
están.
41
viii. Cuando un objeto cargado atrae a un objeto neutro debido a la
polarización de las cargas de este último, los estudiantes piensan que
ambos cuerpos están cargados.
ix. Los metales se pueden electrizar porque poseen electrones libres.
x. Los materiales que son aislantes no se puede cargar.
F. Adicionalmente, Homer (2006) en base a un trabajo realizado con 197
estudiantes acerca de las concepciones alternativas sobre los conceptos de
electrostática son las siguientes:
i. Los estudiantes reconocen que los cuerpos se pueden cargar frotándose
pero no reconocen el mecanismo.
ii. Para los estudiantes no existe diferencia entre atracción eléctrica y
atracción magnética.
iii. Varios fenómenos electrostáticos, de polarización o de carga por
inducción lo explican con “energía”. Para una gran mayoría la carga es
equivalente a energía.
iv. Saben de la existencia de partículas “elementales” en el átomo:
electrones,
protones y neutrones, sin embargo para ellos los protones se pueden
desplazar al igual que los electrones. Ausencia de la idea de núcleo.
v. Cuando se presentan esquemas donde se muestra un objeto cargado con
el símbolo (+) y/o el símbolo (-) implica que están los protones en el
positivo y los electrones en el negativo.
Como se puede apreciar, existen numerosas concepciones erradas que los
estudiantes pueden evidenciar al intentar resolver problemáticas en el ámbito de la
electrostática, algunas más complejas de superar que otras. Conocer las
concepciones es fundamental a la hora de diseñar nuestra secuencia ya que a
42
superar dichos obstáculos es a donde debemos apuntar con nuestras actividades
como una de las finalidades de la secuencia.
A continuación se expondrá el sustento teórico en el cual está basado el diseño de
nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje.
3.6. Sustento teórico del diseño de la secuencia de enseñanza aprendizaje.
Dentro de la didáctica de las ciencias el estudio de las secuencias de enseñanza
aprendizaje, su diseño e implementación han cobrado un énfasis importante en los
últimos años de tal manera que se ha convertido en una de las áreas de
investigación más importantes dentro de dicha disciplina.
La Secuencia de enseñanza aprendizaje es un recurso valiosísimo que utiliza un
docente en su proceso de enseñanza aprendizaje ya que contiene las actividades
que los alumnos realizarán para que cumplan los objetivos propuestos. Como
plantea Couso (2011) es la concreción del trabajo docente en el aula. Esta
secuencia debe estar contextualizada al lugar en donde se trabajará y las nociones
científicas que se quieren construir con los estudiantes por lo que éstas deben ser
valoradas en base al contexto en el cual fueron creadas, las necesidades pertinentes
y por ende el contexto en concreto (Sanmartí, 2008).
Las SEA son piezas primordiales dentro de la planificación docente, la cual
contiene un conjunto de actividades a realizarse
en una sesión de clases a
determinar. Se enfoca principalmente en crear un puente entre los contenidos
propios de la disciplina y los objetivos que se pretenden lograr con el estudiante,
para ello las actividades son fundamentales y deben estar relacionadas
íntegramente con las metas, objetivos y aprendizajes esperados
Preguntas como ¿Por qué enseñar?, ¿Qué enseñar?, ¿Cómo enseñar?, son
necesarias al momento de desarrollar una secuencia de aprendizaje. Existen
43
autores como Driver y Oldham (1986) que proponen incluso que un currículo ha
de ser más una lista de actividades que una lista de contenidos y objetivos, ya que
muchos de los objetivos de enseñanza se derivan de las actividades seleccionadas
y no a la inversa, sin embargo no es una actividad concreta la que posibilita
aprender, sino el proceso diseñado, es decir el conjunto de actividades organizadas
y secuencias que posibilitan el flujo de interacciones (Cañal et al., 1998) con y
entre el alumnado y entre el alumnado y el profesorado (Sanmartí, 2008) (fig.19).
Las actividades son las que posibilitan que el estudiante acceda a los
conocimientos que por sí mismo no podría llegar a representarse (Sanmartí, 2008).
Figura 19. Interacciones del conjunto de actividades entre los actores
involucrados
Si bien existen muchos modelos y sustentos para construir secuencias, en todos
ellos se comparte la creencia de que la actividad didáctica sólo tiene sentido si
consigue provocar la actividad mental del alumnado, y que él sea quien construya
su conocimiento en base al que ya tiene y reelaborar este último gracias a la
secuenciación de las actividades (Sanmartí, 2008). Al concordar con este autor y
buscando los diferentes modelos teóricos para los objetivos de nuestra secuencia,
nos hemos decantado por el modelo didáctico basado en un ciclo de aprendizaje
propuesto por Jorba y Sanmartí (1996), el cual está diseñado para ser aplicado
bajo la óptica constructivista de la educación científica.
El ciclo de Sanmartí (fig.20) está diseñado con cuatro fases claramente definidas
en las cuales se encuentran las fases exploración, introducción de nuevas variables,
44
estructuración y aplicación. En consecuencia con lo anterior cada secuencia que
hemos diseñado bajo este modelo consta de 4 sub actividades, lo que nos da un
total de 16 actividades que trabajan los conceptos básicos de la electrostática.
Figura 20. Fases del modelo didáctico basado en ciclo de aprendizaje de Jorba y
Sanmartí (1996). 1. Exploración. 2. Introducción de nuevas variables. 3.
Estructuración. 4. Aplicación
45
A continuación se explicita brevemente en qué consiste cada una de las fases
propuestas por el modelo citado anteriormente, y se entrega un ejemplo de cada
una a modo de contextualización.
Fase de Exploración: “Son actividades que son el punto de inicio de la
secuencia de enseñanza aprendizaje, las cuales tienen como objetivo la
presentación del problema básico a enfrentar y que los estudiantes sean capaces
de manera preliminar de expresar sus representaciones mentales sobre algún
concepto en particular. Estas actividades deben ser de carácter motivador de
manera de causar en el estudiante la necesidad de continuar realizando el resto
de las actividades y a su vez deben promover la formulación de más preguntas o
hipótesis
Los problemas que en estas actividades se planteen deben ser sencillos y
concretos, pero sin soluciones triviales. Los alumnos pueden expresar sus puntos
de vista de manera escrita, oral o a través de esquemas y/o dibujos de las
situaciones. Además, sirven como una forma de extraer las concepciones
alternativas que poseen los estudiantes sobre un fenómeno en particular.”
Ejemplo de actividad exploratoria.
En el siguiente video una persona interactúa con un globo de manera que lo frota
con su mano. El globo se encuentra neutro y colgando de un hilo.
¿Qué crees que sucederá?
46
Realiza una predicción de lo que sucederá (o no sucederá) con el globo. Escribe tu
predicción y argumentos a continuación.
Fase de introducción de nuevas variables: “La finalidad de estas
actividades es proporcionarle a los estudiantes nuevas variables para analizar el
problema propuesto y que estas se anexen o modifiquen las variables antes
poseídas de manera de proporcionar y generar en el estudiante un nuevo punto de
vista sobre la situación. Para ello estas actividades pueden recurrir a diversos
métodos y herramientas como la observación, manipulación de materiales,
experimentos, explicaciones, lecturas científicas, videos, etc.
Como en todo el resto de las actividades, la discusión con los pares y el docente
serán fundamentales para avanzar, así como también la reflexión por parte del
estudiante realizando la secuencia. La idea es contribuir a enriquecer la visión
inicial del estudiantado sobre la problemática origen.”
Ejemplo de actividad de introducción de nuevas variables.
Mira la siguiente viñeta en la cual un profesor clasifica los materiales que ceden
electrones al ser frotados con otros materiales.
47
El profesor ilustra a la alumna la siguiente situación. Ayúdala a responder
Argumentando en base a lo aprendido anteriormente. Dibuja a su vez la
distribución de carga en cada objeto e indicando la carga neta con la que quedará
cada objeto.
48
Fase de estructuración: “Estas actividades tienen por finalidad que el
estudiante explicite lo que ha ido aprendiendo y cuáles son los cambios en sus
puntos de vista.
Dichas actividades deben poseer un grado de abstracción más alto que las
anteriores para evidenciar el cambio en las ideas fundamentales del estudiante.
Los alumnos deben ser capaces de plasmar sus propias conclusiones o
generalizaciones construidas hasta acá. Las generalizaciones pueden ser
comparadas con las que hagan sus pares con la finalidad de complementar las
propias, junto con las que explicite el profesor mediante el debate de ideas con el
grupo curso. La generación de consensos entre pares es fundamental a la hora de
plasmar los nuevos puntos de vista que deben quedan con bases sólidas para dar
el paso a la siguiente fase”.
Ejemplo de actividad de estructuración
Observa el siguiente video posterior a la frotación de la mano con el globo.
Realiza una descripción de lo sucedido. Anótala a continuación.
49
Realiza un dibujo de las cargas predominantes en cada material frotado,
considerando que el globo está compuesto en gran parte de goma.
Fase de aplicación: “En esta última fase el estudiante debe dar solución a
una nueva problemática en base a lo construido en las tres fases anteriores.
La problemática a poner a prueba al estudiante debe ser mucho más compleja
que la problemática inicial para evidenciar un cambio en sus concepciones y
puntos de vista sobre la noción abordada. Bien puede ser aplicar lo ya construido
a un nuevo contexto que siga las líneas de la problemática inicial. La resolución
de la nueva problemática nos puede dar luces del logro de un aprendizaje
significativo en el estudiante.
Hay que mencionar que la construcción del problema debe ser considerada con
mucho cuidado ya que los estudiantes deben poder resolverla con lo construido
solo por las actividades anteriores, por lo que deben existir relaciones pertinentes.
Es por lo anterior también que esta actividad muchas veces toma el rol de
actividad evaluadora de los aprendizajes de la secuencia en su conjunto” 1
1. Adaptado del capítulo 1: “La unidad didáctica en el paradigma constructivista” del libro
didáctica de la física y la química escrito por Neus Sanmartí, 2008.
50
Ejemplo de actividad de aplicación
Ayuda al profesor a dar la explicación al fenómeno que la niña acaba de sufrir.
Dibuja la distribución de cargas en los objetos frotados y argumenta en base a lo
construido en las actividades anteriores.
A modo de resumen exponemos en la figura 21 una vista global de las fases y sus
funciones dentro de la secuencia de enseñanza aprendizaje.
51
Figura 21. Vista global del modelo didáctico. (Extraído de Sanmartí, 2008)
En el siguiente apartado profundizaremos en el énfasis que tendrán nuestras SEA
visto desde la literatura.
52
3.7. Énfasis de las secuencias de enseñanza aprendizaje: argumentar y predecir
a. La argumentación en ciencias
El énfasis que tomará en gran parte nuestra SEA, será el de promover la
predicción, la argumentación científica y la habilidad resolutiva de problemas. La
argumentación posee una gran importancia no sólo en la construcción de
conocimiento científico y su enseñanza sino también se sitúa dentro de aquellas
habilidades que son indicadas como fundamentales en una sociedad como la actual
donde el capital humano es central, el conocimiento es el bien más preciado y el
manejo flexible de la información oral y escrita una competencia básica (Larraín,
2009). En el estudio de evaluación PISA, el cual mide alfabetización científica, se
definen los logros más avanzados involucrando habilidades propiamente
argumentativas (OCDE, 2004; 2006), dicha evaluación informa a su vez que un
escaso porcentaje de la población de Chile alcanza dichos niveles de logro
(MINEDUC, 2004a; 2008). Esta información es inquietante si se piensa en la
relación argumentación, calidad de los aprendizajes curriculares y desarrollo de
habilidades de pensamiento superior (Larraín, 2009).
Los anteriores datos son preocupantes y nos llevan a pensar cómo desarrollar
habilidades argumentativas en nuestros estudiantes. Ésta es una de las bases más
importantes que tomamos en consideración a la hora de escoger el énfasis que
tendría nuestra secuencia ya que existe una gran necesidad país de promover dicha
habilidad, además por supuesto de que existe evidencia de que argumentar
promueve el desarrollo cognitivo en los estudiantes (Leitão, 2000 y 2003; Kuhn,
1992; Rogoff, 1993) incluso dentro de los que están más desaventajados dentro del
aula ya, que promueve que se involucren activamente en su aprendizaje
(Ballenger, 1997).
La argumentación es relevante específicamente en ciencias ya que en el género
discursivo propio de la ciencia predomina el de tipo argumentativo ya que la
estructura argumental incluye reconocer el problema científico involucrado,
53
hipotetizar, diseñar experimentos que nos permitan recopilar información y poder
responder las diversas preguntas, discutir los resultados, divulgarlos y convencer
con argumentos consistentes al resto de la comunidad (Larraín, 2009).
Mediante lo anterior, transversalmente desarrollaremos en nuestra SEA la
resolución de problemas mediante la argumentación. Entiéndase problema como el
obstáculo que separa una situación actual de una meta deseada, por lo tanto
“resolver un problema” consiste en pasar de una situación a la otra mediante la
realización de una operación o estrategia (Blanco, 1996), lo cual esperamos que
los estudiantes sorteen gracias al modelo didáctico escogido para el diseño y su
implementación de actividades secuenciadas. En la asignatura de física dicha
habilidad es una de las que más relevancia posee tanto en nivel de secundaria
como a nivel universitario. La resolución de problemas se ocupa tanto a la hora de
resolver problemáticas de orden conceptual como de orden matemático y es una de
más complejas de desarrollar por parte de los estudiantes.
Para finalizar este breve análisis sobre la importancia de promover en actividades
las habilidades argumentativas, nos quedaremos con las palabras de (Larraín,
2009) que nos revalida el haber tomado este camino: “Aprender a argumentar no
sólo facilita el aprendizaje de los contenidos actuales sino que es aprender una
habilidad para la vida: la enseñanza de habilidades argumentativas es a la vez
promoción de habilidades de pensamiento „superior‟.”
54
b. La predicción en ciencias
Como bien mencionamos otra de las habilidades que esperamos promover con la
implementación de nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje es la predicción.
La predicción es uno de los aspectos esenciales de toda ciencia experimental ya
que nos permite anticiparnos de cierta forma a las consecuencias de una
experiencia en base a un fundamento teórico previo.
Según Bunge (2007) el conocimiento científico es predictivo, la predicción en
primer lugar es una manera efectiva de poner a prueba las hipótesis; pero a su vez
es la clave del control.
La predicción se funda sobre informaciones específicas y se caracteriza por su
perfectibilidad antes que por su certeza más aun cuando nuestra predicción
involucra cantidades. Es por ello que en las actividades propuestas, las
predicciones son de problemas del tipo conceptual.
Los estudiantes de enseñanza media suelen realizar predicciones muchas veces de
forma implícita o bien no la expresan de forma verbal por diversos motivos.
Dichas predicciones no las sustentan basadas en la teoría por lo que presentan una
serie de imprecisiones y errores que ponen de manifiesto la aparición de
concepciones previas. Es por lo que pedir a los alumnos que expliciten sus
predicciones acerca de una experiencia en particular revela una valiosa
información sobre las ideas previas de los alumnos. Sin embargo los textos escolar
disponibles para la generalidad de los alumnos de nuestro país no trabajan dicha
habilidad en sus actividades.
Además de ser la predicción una habilidad de pensamiento superior es una
aplicación de la teoría científica que se consigue mediante la incursión en teorías y
datos. La predicción interviene en tres grandes razones en el cuadro general de la
ciencia:
i.
Anticipa nuevo conocimiento
55
ii.
Permite una contrastación con la teoría
iii.
Es una guía para la acción
Como bien se menciona, la predicción en contraste a una profecía se funda sobre
leyes e informaciones especifica fidedignas (Bunge, 1997).
Recordar que al momento de trabajar predicciones con los alumnos, estas pueden
ser falibles y estar sometidas a errores lógicos, matemáticos o bien al
desconocimiento de las posibilidades humanas, tecnológicas o sociales actuales.
Dichos errores pueden ser usados para conocer ideas previas fuertemente
arraigadas y construir nuevo conocimiento realizando las conexiones adecuadas.
56
4. Objetivos Generales y Específicos
4.1 Objetivo General
Diseñar e implementar una secuencia de enseñanza aprendizaje para promover los
conceptos relacionados a métodos básicos de electrización mediante el uso de
videos de corta duración.
4.2 Objetivos Específicos

Diseñar una secuencia de enseñanza aprendizaje desde una perspectiva
constructivista para promover el aprendizaje significativo de los fenómenos
de frotación, contacto e inducción electrostática en base a la predicción y
argumentación científica.

Implementación y posterior validación de la secuencia de enseñanza
aprendizaje mediante el trabajo con alumnos de enseñanza media en un
contexto educacional.

Analizar el avance en relación a los aprendizajes y las habilidades que se
promueven desde la secuencia de enseñanza aprendizaje sobre la muestra
escogida.
57
5. Planificación de la unidad didáctica
A continuación se muestra la planificación de la unidad didáctica a modo de tabla
para la fácil comprensión del lector.
Unidad Didáctica: Electrización por frotación, contacto e inducción
Contenido Conceptual:
-
Conceptos de carga eléctrica. Interacciones y transferencia de carga.
Partículas involucradas en el proceso. Efectos macroscópicos de su
transferencia.
-
Electrización de cuerpos mediante frotación. Interacciones entre cuerpos.
Procesos microscópicos involucrados y consecuencias y/o manifestaciones
a nivel macroscópico.
-
Electrización por contacto, interacciones entre cuerpos cargados y neutros.
Manifestaciones
macroscópicas
de
fenómenos
microscópicos.
El
electroscopio y su funcionamiento.
-
Electrización por inducción. Polarización de la carga en un cuerpo.
Interacciones
de
cuerpos
cargados
y
neutros.
Manifestaciones
macroscópicas de fenómenos microscópicos. El electroscopio y su
funcionamiento.
Contenido Procedimental:
-
Observan y describen experimentos que tienen relación con los métodos
de electrización electrostática.
58
-
Realizan relaciones entre fenómenos microscópicos y sus consecuencias a
nivel macroscópico.
-
Resuelven problemas de carácter conceptual realizando predicciones,
argumentaciones y esquematizaciones que permitan evidenciar un avance
a nivel cognitivo.
-
Organizan la información recolectada a través de las actividades para
realizar generalizaciones y conclusiones.
Contenidos Actitudinales:
-
Respeta las argumentaciones de sus pares y las toma como una
oportunidad para alcanzar los objetivos propuestos.
-
Permite la participación de sus pares en las actividades de carácter grupal
valorando los aportes que estos últimos realicen.
-
Comparte sus avances con sus compañeros de trabajo para que estos
últimos alcancen los objetivos propuestos.
Objetivo General:
-
Promover el aprendizaje significativo de los estudiantes sobre los
conceptos de carga eléctrica y electrización mediante una secuencia de
enseñanza aprendizaje con énfasis en la predicción y argumentación.
Objetivos Específicos:
-
Identificar con las actividades de exploración y un pre test las
concepciones alternativas del estudiantado en relación a los fenómenos
básicos de la electrostática.
-
Promover el desarrollo de habilidades de pensamiento científico a través
59
de la realización de las actividades.
-
Promover la construcción de aprendizajes significativos en el área de la
electrostática, específicamente en el área de los métodos de electrización.
Aprendizajes Esperados:
-
Que los estudiantes logren una comprensión de los fenómenos de carga
eléctrica y métodos de electrización de tal manera que puedan aplicar
dichas construcciones mentales en la resolución de nuevos problemas.
-
Que los estudiantes desarrollen sus habilidades de pensamiento científico,
enfatizando la capacidad de predicción y la argumentación científica.
Destinatarios:
-
Alumnos desde séptimo a cuarto año medio según el curriculum nacional
vigente.
Temporalidad:
-
4 sesiones de 1 hora 30 minutos cada una.
Materiales:
-
Secuencias con sus respectivas actividades de manera impresa por
estudiante.
-
Proyector y computador para mostrar los videos de experimentos a los
estudiantes.
-
Materiales varios si se quiere sustituir alguno de los videos por alguna
experiencia en vivo.
60
6. Redes de contenidos
En apartados anteriores justificamos desde la literatura el por qué nuestra área
escogida de la física fue la electrostática. Ahora nos toca entrar más de lleno a los
conceptos que trataremos en particular en nuestra secuencia de enseñanza
aprendizaje y su relación con el currículo nacional vigente.
A continuación se muestran en orden los conceptos a tratar en cada secuencia de
enseñanza aprendizaje a manera de mapas conceptuales para una mejor
compresión del lector.
Contenidos de la secuencia de enseñanza aprendizaje N°1
La primera secuencia de enseñanza aprendizaje (fig.22) que diseñamos tiene por
objetivo ser algo previo a las formas de electrización clásicas. Esta Secuencia tiene
como finalidad establecer las bases necesarias en los alumnos que aún no
conozcan los conceptos elementales de carga eléctrica. Recordemos que nuestra
secuencia fue diseñada para que fuese lo más flexible posible curricularmente
hablando. La decisión docente de incorporar esta secuencia previa bien puede
pasar por la realización de un diagnóstico que estime conveniente u optar por el
pre test que proponemos en nuestro trabajo, el que se expondrá más adelante en la
sección de validación de las SEA.
61
Figura 22. Conceptos a trabajar en la SEA N°1
Contenidos de la secuencia de enseñanza aprendizaje N°2
Nuestra segunda secuencia (fig.23) entra de lleno sobre los conceptos que rodean
al tema de electrización por frotación, las interacciones entre diferentes materiales
y las manifestaciones macroscópicas que podemos evidenciar con cada
experiencia.
Se decidió trabajar con la serie triboeléctrica para llegar a un consenso sencillo
entre los estudiantes sobre qué materiales ceden o ganan electrones al interactuar
con otros, con esto logramos una uniformidad en las respuestas de los estudiantes
sobre qué cuerpos quedan con carga positiva y cuáles con carga negativa.
62
Figura 23. Conceptos a trabajar en la SEA N°2
Contenidos de la secuencia de enseñanza aprendizaje N°3
Por una razón más bien práctica, se decidió abordar primero la inducción
electrostática que la electrización por contacto (fig. 24), esto debido a que cuando
uno acerca un objeto cargado a un objeto que esta neutro se evidencia un
acercamiento entre ambos objetos y posterior a ello se evidencia el contacto y su
manifestación macroscópica de repulsión.
Figura 24. Conceptos a tratar en la SEA N°3
63
Contenidos de la secuencia de enseñanza aprendizaje N°4
En la secuencia numero 4 (fig.25) se tratarán los fenómenos relacionados al
contacto cuando al menos uno de los cuerpos se encuentra cargado ya sea con
carga positiva o negativa. Se decidió culminar con este fenómenos ya que es uno
de los que posee mayor nivel de abstracción y dificultades a lo hora de realizar las
conexiones entre los fenómenos macroscópicos y microscópicos involucrados.
Figura 25. Conceptos a tratar en la SEA N°4
A su vez fue uno de los fenómenos más complejos de grabar sus consecuencias,
incluso tuvimos que recurrir a un generador de Van der Graff portátil para hacer
más evidente el fenómeno tal como mostraremos en la siguiente sección.
En el siguiente capítulo mostraremos los videos que grabamos en el proyecto
“Galería Galileo” y que serán parte de las secuencias y sus actividades.
64
7. Videos desarrollados en el proyecto “Galería Galileo”.
Como hemos mencionado, dentro del proyecto “Galería Galileo” hemos grabado
una serie de experiencias que fueron ocupadas en nuestras secuencias de
enseñanza aprendizaje. Nos es grato mencionar que grabamos muchos más videos
de los que teníamos presupuestado originalmente, los podrían dar origen a nuevas
secuencias en el área del electromagnetismo.
A continuación mostraremos sólo los videos que fueron ocupados en el diseño de
nuestra secuencia, y una breve descripción sobre en qué consiste cada uno de ellos.
Los videos en su totalidad se encuentran anexados en el DVD que acompaña este
trabajo.
Video N°1: La mano y el globo
Figura 26. Demostración sobre carga por frotación
Esta experiencia si bien puede parecer sencilla, puede convertirse en un verdadero
dolor de cabeza a la hora de realizarla debido a que las condiciones del entorno
(como humedad por ejemplo) puede que no sean las apropiadas. La experiencia
consiste en dejar colgado un globo de un hilo (para nuestro caso fue un hilo de 2
metros de altura aproximadamente). Posterior a ello se procede a frotar el globo
con nuestra mano descubierta. Una vez que frotamos el globo procedemos a retirar
65
la mano alejándola del globo. Como consecuencia de la frotación el globo y
nuestra mano quedaran con cargas de diferente signo lo que provocará que el
globo se acerque a la mano.
Video N°2: Globo v/s Globo
Figura 27. Demostración de frotación entre materiales iguales.
Experiencia sencilla para que los alumnos realicen una predicción sobre lo que
pasará al frotar un globo con otro globo de las mismas características. Se espera
que los alumnos den respuestas equivocadas debido al video mostrado
anteriormente. Como se espera, no existe ni repulsión ni atracción entre los globos
debido a que ambos son del mismo material, lo cual deja en evidencia que para
que ocurra el concepto de electrización por frotación una condición importante que
debe cumplirse tiene relación con que los materiales que son frotados entre si,
deben ser de materiales diferentes.
66
Video N°3: El globo y la lata
Figura 28. Demostración del fenómeno de inducción
En esta experiencia resalta el fenómeno de inducción electrostática. Se trabaja con
un globo y una lata metálica (bien puede ser una lata de bebida). Se frota el globo
contra la mesa de vidrio y posteriormente se acerca el globo a la lata. El globo
polariza las cargas que están en la lata y consecuentemente la atrae. Posterior a
ello se ubica el globo por el otro costado de la lata provocando que la lata se
mueva en la dirección opuesta. Este video es fundamental para evidenciar como el
movimiento de partículas del mundo microscópico pueden llegar a provocar
consecuencias tan notables en el mundo macroscópico.
Video N°4: El globo y la arena
Figura 29. Demostración de inducción sobre granos de arena
67
En esta maravillosa experiencia se repite el principio del video anterior solo que
se realiza con un globo y arena acumulada en una Placa de Petri. ¿Qué tiene de
diferente este video del anterior?. Bueno, lo que hace grande a este experimento
tan sencillo y asombroso es debido a que una vez que se frota el globo y se acerca
a la arena, la arena se acerca por inducción al globo y se queda pegada a este (esto
debido a que el globo es de hule y un mal conductor). Lo asombroso es la arena
que se queda pegada solo en el sector del globo en el cual fue frotado ya que es en
ese sector donde se concentra la carga eléctrica. La carga no se reparte por la
totalidad de la superficie del globo debido a que este es un mal conductor
Video N°5: Globos contra la pared
Figura 30. Demostración de inducción entre un globo y la pared
En esta demostración dos personas frotan dos globos cada uno contra la mesa de
vidrio. Una vez hecho esto se ponen los globos contra la pared por la parte en que
estos fueron frotados y éstos se quedan “pegados” a la pared. Lo anterior debido a
que la pared y el globo no son buenos conductores. Se hace la relación por cómo
se pegan los globos en una fiesta de cumpleaños en el techo cuando no se posee
cinta de pegar.
68
Video N°6: El electroscopio a prueba de balas
Figura 31. Demostración de funcionamiento de un electroscopio
No creer que es indestructible, sino que es un electroscopio que se puede
experimentar fácilmente debido a que se descarga lentamente. Muchos debemos
tener la experiencia de haber construido electroscopios pero una vez que se cargan
se descargan con facilidad (esto puede ser por diversos factores entre ellos la
humedad, el vidrio del recipiente, los materiales para realizar las conexiones, el
aire circundante, la grasa del recipiente etc.). Para grabar nuestro video
desarrollamos un método con el cual un electroscopio puede durar tiempo
suficiente para desarrollar experimentos, incluso da para descargarlo con un
material radiactivo.
El video consiste en acercar un cuerpo cargado que en nuestro caso fue un
generador Van de Graaff portable, y ver como las láminas del electroscopio se
alejan cuando se acerca el generador. También se puede realizar el experimento
por contacto y ver cómo las paletas del electroscopio quedan separadas y después
se juntan al descargar el electroscopio luego de hacer “tierra” con un dedo sobre
él.
69
Video N°7: El Fun Fly Stick y la tira de aluminio
Figura 32. Demostración de carga por contacto entre un material cargado y uno
neutro
Nuevamente nuestro generador a la acción, esta vez lo acercamos a una tira de
aluminio colgada de un hilo. Primero esta se acerca por inducción y posterior a
que toca el generador queda con la misma carga que el generador por lo que se
repele debido a que las cargas se traspasan de un cuerpo a otro al entrar en
contacto. Este es un valiosísimo video ya que es muy difícil lograr que este efecto
se vea tan claro como se ve acá.
70
Video N°8: El Fun Fly Stick y la esfera de aluminio
Figura 33. Demostración de interacción por contacto entre un cuerpo cargado y
una esfera de mylar.
Para terminar de mostrar algunos de los videos que grabamos, cerramos por todo
lo alto con el diseño de una esfera creada de tiritas de mylar, la cual al entrar en
contacto con nuestro generador se expande en una maravillosa esfera que queda
flotando en el aire. Este video será ocupado en una de las actividades de aplicación
que se mostrarán en el apartado siguiente.
En el siguiente capítulo mostraremos como han quedado las SEA que hemos
diseñado con las respectivas orientaciones al docente.
71
8. Secuencias de enseñanza aprendizaje.
A continuación se presentan las secuencias que hemos creado en nuestro
proyecto. A su vez hemos incorporado de una vez las orientaciones docentes en
cada una de las actividades. Por temas de espacio dejaremos para el DVD que se
encuentra en los anexos las secuencias sin las orientaciones docentes para que
puedan ser aplicadas sin mayor problema por el que consulte este trabajo.
Al comienzo de cada actividad se menciona que fase según el ciclo de aprendizaje
se está llevando a cabo, llámese exploración, introducción de nuevas variables,
estructuración y aplicación.
72
8.1 Secuencia de enseñanza aprendizaje N°1: Carga Eléctrica
Cuadro
contexto
a
la
problemática. La idea guarda
relación con que el docente
pueda expandir esta sección y
dar una introducción a la
problemática en base a
fenómenos de la vida cotidiana.
Permitir que un par de alumnos
expongan a su vez sus
En esta sección incentivar a los
estudiantes
a
mencionar
situaciones de la vida cotidiana
como las que se muestran en los
dibujos anteriores expresados de
manera escrita. Incentivar a la
realización de dibujo. Y que
escriban la acción que antecede a
los fenómenos. Ej. ¿Qué hice antes
de tocar la manilla de la puerta?
73
Fase grupal, en la cual hay que
incentivar a los estudiantes a
que
compartan
sus
experiencias con el objetivo de
construir y recolectar más
información
sobre
la
problemática.
Fase de encontrar patrones sobre
las situaciones antes descritas, con
la
finalidad
de
encontrar
generalizaciones del tipo: Cuando
pasa esto sucede esto y produce
este efecto.
74
Espacio
para
anotar
las
generalizaciones extraídas de la
actividad anterior.
Aquí fomentar el uso de
predicciones sobre las causas por
las cuales suceden los fenómenos
agrupados. Incentivar el uso de
dibujos de las situaciones para
recolectar evidencia.
Espacio
para
anotar
las
generalizaciones extraídas de la
actividad anterior.
En esta sección hay que fomentar
que los alumnos anoten lo que
han aprendido durante la actividad
a manera de síntesis.
75
Cuadro para recordar y conocer
cuál es el modelo atómico con el
cual los alumnos trabajan. Si bien
se espera que reconozcan
partículas como el protón o el
electrón, sería buena oportunidad
para mencionar los neutrones.
En esta viñeta se trabaja de
manera explícita una de las
grandes ideas de la ciencia en la
cual se sustenta esta Secuencia.
Estamos hechos de pequeñas
partículas llamadas átomos.
Acá, los alumnos recordarán que
los protones poseen una carga
positiva asociada, los electrones
una carga negativa asociada y que
los neutrones no poseen carga
eléctrica.
El objetivo de este recuadro es
formalizar la idea del electrón
como una partícula fundamental
para comprender los futuros
fenómenos eléctricos que se
abordaran. Revisar y monitorear las
respuestas de esta sección antes de
continuar a la siguiente.
76
En esta sección los alumnos
esbozarán una posible respuesta a
la problemática de la alumna de la
viñeta. Fomentar que la respuesta
que planteen tenga un sustento en
lo realizado en las actividades
anteriores, que sea “consistente”.
Posterior a ello y de discutir y
defender su respuesta con sus
compañeros, anotarla en la viñeta.
Sección para anotar a modo de
síntesis lo aprendido gracias a las
actividades. Los alumnos pueden
revisar lo aquí escrito para
recordar conceptos ya aprendidos.
77
El
docente
acá
puede
complementar un poco más con
más historia de la electrostática.
En la bibliografía se adjunta un
artículo de apoyo para el docente.
Ojo con el concepto de energía
mencionado acá. Al inyectar
energía al sistema nos referimos
a energía térmica o bien a
energía asociada a fotones.
Dejamos a decisión del docente
la profundización de este
concepto en función al grupo de
trabajo.
Acá los estudiantes deben
asociar que los cuerpos quedan
con carga debido a que ganan o
pierden
electrones,
estos
transitan de un cuerpo a otro, no
los protones.
Fomentar la predicción con la
finalidad de extraer concepciones.
Puede ser la primera aproximación
a al principio fundamental de la
electrostática y a las formas de
electrización por contacto e
inducción.
78
En esta actividad de aplicación
el objetivo es aplicar el
principio de la electrostática
en
la
resolución
de
problemáticas.
Los alumnos en esta sección
dibujarán la nueva posición de
las esferas cargadas con la
consideración de que cuerpos
del mismo tipo de carga se
repelen y de carga contraria
se atraen.
79
La idea de retomar la actividad
de las chispas guarda relación
con
que
los
alumnos
concluyan en que las chispas
se producen cuando tenemos
cuerpos que estén cargados e
interactúan. Lo anterior se
conecta el conocer cuáles son
las formas entonces de cargar
los cuerpos, que se verán en
las siguientes secuencias.
80
8.2 Secuencia de enseñanza aprendizaje N°2: Método de electrización por
frotación
Esta fase de exploración nos
permitirá conocer algunas de
las concepciones alternativas
que poseen los estudiantes
sobre el fenómeno de
frotación electrostática. El
objetivo
es
formular
predicciones e incentivar la
argumentación de éstas, más
allá de si están correctas o
incorrectas las conclusiones.
Recordemos que si es la
primera
vez
que
los
estudiantes
realizan
predicciones, monitorear en
que no sean adivinanzas, sino
que vayan acompañadas de
argumentos y que posean
algún sustento ya sea correcto
o incorrecto científicamente.
81
Mismo que en la situación
anterior,
fomentar
la
predicción
de
forma
argumentada. Evaluar cómo
va avanzando la calidad de las
predicciones
y
las
argumentaciones. Orientar a
los alumnos sobre cómo hacer
buenas predicciones.
Mismo que en la situación
anterior,
fomentar
la
predicción
de
forma
argumentada. Evaluar cómo
va avanzando la calidad de las
predicciones
y
las
argumentaciones. Orientar a
los alumnos sobre cómo hacer
buenas predicciones.
82
Decidimos incluir la serie
Triboelectrica con la finalidad
de facilitar el análisis de los
cuerpos que quedan cargados
positivos y negativos post
frotación. Hay que mencionar
que la serie Triboelectrica
tiene sus detractores debido a
que el comportamiento de los
materiales es mucho más
complejo
(sería
bueno
mencionar
esto
a
los
alumnos), pero lo usaremos
con
fines
netamente
didácticos.
Ejercicio para poner a prueba
la
comprensión
de
la
secuencia
Triboelectrica.
Incentivar el dibujo de la
distribución de las carga a
nivel
microscópico
para
realizar conexiones entre lo
micro y lo macro.
83
Problemática similar a la
anterior sobre distribución de
carga eléctrica post frotación.
La actividad sirve a modo de
reforzar
lo
hecho
anteriormente.
Supervisar
que sea consistente con la
actividad anterior.
Aquí se debe fomentar qué
los alumnos expliciten su
predicción debido a que la
problemática cambia a frotar
dos elementos del mismo
tipo. Recordemos que cuando
se frotan dos elementos del
mismo
tipo
no
existe
electrización por frotación. El
video se mostrará en la
siguiente actividad.
Cuadro
síntesis
de
la
actividad. Bien el docente
puede pedir que algunos
alumnos
expliciten
las
conclusiones a las que
llegaron y las compartan con
el resto del grupo curso.
84
Sección de contrastación de
predicciones con lo realizado
en
la
actividad
2.2.
Modificaciones
a
las
predicciones. Oportunidad de
cambio cognitivo.
Trabajar con los alumnos cual
es la diferencia entre describir
lo que sucede e interpretar lo
que sucede.
Actividad para fomentar el
uso de dibujos en las
argumentaciones. Supervisar
los dibujos de los alumnos
para evidenciar mejoras en
cuanto a su sustento.
85
Actividad frotación globo con
globo,
la idea que debe
quedar clara en este apartado
debe
ser
que
objetos
compuestos
del
mismo
material no se cargan al ser
frotados. Solo sucede este
fenómeno
cuando
los
materiales son diferentes.
86
Problema propuesto para
evidenciar el avance del
alumno gracias a las
actividades anteriores.
El problema muestra el
experimento en el cual se
frota una carcasa de vinilo
por el pelo de una niña
produciendo que este sea
atraído por el vinilo. Se
espera que el alumno realice
dibujos de la distribución de
las cargas y argumente en
base a lo anterior el
comportamiento del pelo
erizado de la niña y que es
un fenómeno electrostático.
87
8.3 Secuencia de enseñanza aprendizaje N°3: Método de electrización por
inducción
Se abarcará primero la
inducción
electrostática
antes que electrización por
contacto netamente por
temas de diseño didáctico.
Cuando se acerca un objeto
cargado a uno neutro se
evidencia
inducción
mediante polarización de la
carga antes de que los
cuerpos entren en contacto.
Sección
de
predicción
primero en forma grupal y
posteriormente
contrastación con el grupo
de trabajo. Monitorear el
avance en la calidad de las
predicciones
y
argumentaciones.
88
La lata se atrae por la
inducción de la cargas a un
costado de la lata gracias a
que el globo se encuentra
cargado. Si se quiere recrear
la experiencia se puede
hacer ya que es muy sencilla.
Por supuesto la lata debe
estar vacía para disminuir la
masa y por ende su inercia.
Recolectar concepciones de
los estudiantes en este
apartado. Monitorear el
desarrollo de dibujos.
89
Esta actividad es similar a la
realizada en la Guía 1. Esta
de manera intencionada
para recordar un concepto
importante
para
la
comprensión
de
la
polarización de la carga en
un objeto neutro.
Aquí se debe monitorear
como realizan esta actividad
los estudiantes con mucho
cuidado ya que es el paso
clave. Orientar a los alumnos
para que sean consistentes
con la actividad anterior.
Que dibujen hacia donde se
mueve la esfera y porque lo
hace.
90
Incentivar a que los alumnos
escriban frases y dibujos que
permitan generalizar la
situación anterior y el
“porqué” sucede.
91
La idea es aplicar lo mismo
de los dibujos de las esferas
anteriores pero ahora a una
situación real como lo es el
globo y la lata. Enseñar a
dibujar la distribución de
carga. Cuidado con que los
alumnos crean que algo que
esta positivo posee solo
protones y algo que está
negativo
posee
solo
electrones.
Expansión de la situación
anterior, solo que ahora se
realiza un ida y vuelta con la
lata.
Se espera que se
realicen dibujos de la
distribución de carga para
ambos objetos, tanto para la
ida como para la vuelta.
92
Actividad de estructuración,
en la cual se realiza una
experiencia con un globo y
arena. El globo se frota por
ende se carga. Posterior a
ello se acerca a una capsula
Petri llena de arena. Se
induce una carga en un
costado de los granitos de
arena que permite que el
globo atraiga a la arena.
Ojo la arena solo se acerca al
sector en donde fue cargado
el globo. (Recordemos que
las cargas no se distribuyen
por todo el globo al ser
frotado debido a que no es
un buen conductor)
Importante! Aquí hay una
oportunidad de conectar un
análisis microscópico con
una
consecuencia
macroscópica. Incentivar la
realización de un dibujo de
la distribución de las cargas
en un granito de arena.
93
Actividad adicional para
dejar
estructurado
el
concepto de polarización e
inducción.
En el video se evidencia
como al frotar un globo este
puede pegarse a la pared.
No es necesario introducirse
en el concepto de fuerza
eléctrica, eso se verá en una
secuencia posterior, aunque
algunos alumnos ya lo
pueden intuir cuando llegan
a esta sección sobre que hay
una fuerza
eléctrica
interactuando.
94
Como actividad de aplicación
se escogió al electroscopio.
Se
puede
hacer
una
introducción
sobre
el
instrumento a modo de
historia. Se propone que los
alumnos puedan construir
un electroscopio casero
como el que se evidencia en
el video.
Atención.
En
este
experimento
solo
se
evidencia acercamiento del
objeto cargado a la esfera
del electroscopio para evitar
el contacto y concentrarse
en
el
fenómeno
de
inducción. En la siguiente
secuencia
se
abordará
nuevamente el experimento.
95
Se ocupa un “Fun fly stick”,
que no es nada más que un
generador de Van Der Graff
en miniatura para acercar
cargas
negativas
al
electroscopio.
Si bien el experimento lo
realizamos acercando cargas
negativas al electroscopio
(por ende las patitas del
electroscopio se separaron),
si acercamos cargas positivas
sucederá lo mismo.
Cuadro
para
realizar
síntesis de lo aprendido en
la actividad. El docente
debe
monitorear
las
conclusiones a las que
llegaron los alumnos.
96
8.4 Secuencia de enseñanza aprendizaje N°4: Método de electrización por
contacto
Se escogió aluminio para la
experiencia porque es un
material liviano que se
puede mover fácilmente.
Esperamos que el docente
haya monitoreado de tal
forma
las
actividades
anteriores de que las
predicciones evidencien un
aumento de su calidad más
que
nada
en
su
argumentación.
Nuevamente se propone una
fase individual y una fase
grupal.
97
Contrastación
de
predicciones
para
perfeccionarlas en base a la
nueva evidencia.
Extraer
concepciones
alternativas de esta sección.
Recordar que en esta
sección no hay respuestas
buenas ni malas (no hacerlo
evidente). Evaluar calidad de
la explicación en base a los
argumentos adquiridos por
actividades anteriores.
98
Texto modificado de Física
Conceptual 10 ed. Permitir
lectura e incentivar que los
alumnos comenten lo que
entendieron
y
no
entendieron del texto.
Los estudiantes desarrollarán
la capacidad de expresar en
dibujos y esquemas lo
comprendido al leer textos
como el anterior.
99
Monitorear como están los
alumnos
dibujando
distribuciones de carga.
Nunca esta demás repasar el
cómo se hace y mencionar
que
es
un
esquema
simplificado de una situación
más compleja.
Acá fijarse en que el segundo
dibujo posee un conector
que es mal conductor, por lo
que la carga no pasará a la
esfera de metal de la
izquierda, solo se quedará en
la de la derecha (asumiendo
que los soportes son
aislantes.) Es una buena
oportunidad para trabajar la
repasar
la
idea
de
conductores
y
malos
conductores.
100
Revisión de la actividad de la
fase de exploración, ahora
con las nuevas variables
adquiridas en la actividad
anterior. Fomentar el dibujo
de distribución de cargas
antes
y
después
del
contacto.
Aquí retomamos la actividad
del electroscopio pero ahora
con contacto con la esfera
superior. La predicción será
contrastada con lo que
sucede en el video que se
muestra posteriormente.
Es de esperar que las placas
del electroscopio se separen
y queden así unos segundos
hasta que se descarguen.
101
Como
lo
hicimos
anteriormente, monitorear
las conclusiones que se
extraen de la actividad.
Fomentar la discusión grupal.
102
Actividad en la cual nuestro
generador Van der Graff
portátil toca una esfera
hecha de pequeñas tiras de
mylar. La carga se distribuye
por
todas
las
tiras
produciendo que se forme
una esfera debido a la
repulsión de las tiras de
aluminio que quedan con la
misma carga eléctrica.
La esfera se aleja del Van der
Graff debido a que también
esta negativo.
A continuación expondremos explícitamente la metodología ocupada al momento
de la aplicación con el fin de que el proceso de validación y análisis sea lo más
transparente posible. A su vez se expondrán las limitantes que tuvimos a la hora de
aplicar las secuencias y que deben ser consideradas a la hora de realizar lectura de
los análisis expuestos en apartados posteriores.
103
9. Metodología
Antes de pasar a la sección de validación y posterior análisis de los datos
obtenidos por la secuencia, consideramos importante explicitar la metodología que
ocupamos para la extracción de datos, las limitaciones que tuvimos que sortear y
las que no pudimos sobrepasar en la fase de aplicación.
La muestra sobre la cual se realizó la aplicación
La muestra de estudiantes a los cuales se les aplicó los instrumentos pertenece al
Colegio Apumanque ubicado en la ciudad de La Calera, V Región.
En la actualidad es un Colegio de dependencia particular subvencionado que
cuenta con educación parvularia (Niveles Medios, pre-kinder y kinder), educación
básica (de primero a octavo básico) y educación media científico-humanista
(primero a cuarto medio). El colegio es diurno, mixto y posee jornada completa en
todos los niveles.
Debido a que las secuencias debían implementarse durante el mes de octubre y
dado que abarcan conceptos de electrostática, no fue posible su aplicación a
alumnos que se encontraban cursando cuarto año de enseñanza media ya que éstos
ya habían visto dichos conceptos durante los primeros meses del año escolar
presente.
Se debe mencionar que no pudimos implementar la secuencia en un curso
completo debido a que los contenidos no cuadraban con lo que se estaba
abordando temporalmente en ningún curso. En consecuencia de lo anterior,
tomando en consideración dichas limitantes y en base a que las secuencias fueron
diseñadas transversalmente para ser ocupadas en diversos niveles educativos según
currículo vigente, se procedió a realizar la fase de aplicación con seis alumnos los
cuales 3 pertenecían a primero, 2 a segundo y 1 a tercer año medio.
104
Debido a dificultades con los horarios los alumnos aceptaron quedarse post clases
regulares en el establecimiento para trabajar en las secuencias, ello implicó
comenzar las secuencias los días jueves a las 17: 15 hrs aproximadamente, las
cuales terminaban 1 hora y 30 min más tarde, es decir, a las 18: 45 hrs. Es
importante que el lector tome en consideración el cansancio de los participantes
después de haber tenido una jornada extensa desde las 8:00 am hasta las 17:05 pm.
Los estudiantes fueron escogidos considerando sus calificaciones generales en el
establecimiento, de manera que los promedios finales de los estudiantes en el área
de las ciencias fuesen lo más heterogéneos posibles. Los alumnos poseían los
siguientes promedios en sus calificaciones de física (48, 52, 55, 57, 63, 68).
Sobre el contexto de aplicación de las secuencias.
Sobre el contexto en el cual se extrajeron los datos podemos resaltar lo siguiente:
A los alumnos se les esperaba en el laboratorio del colegio el cual cuenta con
computador y proyector, se entregaba una copia de cada secuencia para cada uno y
se sentaban en forma rectangular tal como evidencia el siguiente esquema (fig.34).
Figura 34. Distribución de los participantes en la fase de aplicación. Del 1 al 6
corresponde a la posición de los alumnos. 7 corresponde a la ubicación del
profesor y 8 corresponde a la posición de las proyecciones.
105
La cantidad de alumnos que escogimos es pequeña, sin embargo debido a la
cantidad de secuencias, multiplicado el número de actividades y tareas por la
cantidad de alumnos, se obtiene una gran cantidad de respuestas para analizar, que
se ajustaron de buena manera al tiempo que teníamos para culminar este proyecto.
Se consideró el siguiente banco de datos para realizar el análisis correspondiente
(Ver Tabla 4).
Tabla 4.
Banco de datos en relación al total de respuestas y consideradas para el análisis
Datos
Numero
Porcentaje
Actividades
108
100%
24
22%
642
100%
186
30%
realizadas
Actividades
analizadas
Respuestas de los
estudiantes
Respuestas
analizadas
En el siguiente capítulo de validación interna de las secuencias expondremos
algunos de los cambios propuestos que nacieron post aplicación de las actividades.
A su vez se procederá a realizar una validación externa mediante el modelo
correspondiente de Stake revisando en paralelo lo que nuestra secuencia plantea y
lo que las otras secuencias analizadas proponen.
106
10. Validación Interna de la Secuencia de Enseñanza Aprendizaje.
Elliot (1990), plantea un ciclo que involucra tanto la teoría como la práctica
(fig.35) cuya finalidad es plantear soluciones a problemas cotidianos que enfrentan
los docentes que se dan en el ámbito práctico de aplicación de una investigación
para cruzar dicha información con la teoría revisada previamente, a fin de
promover propuestas de mejora constantes.
Figura 35. Ciclo conformado de las fases de planificación, acción, observación y
reflexión
A continuación explicaremos en qué consiste cada una de las fases observadas en
la figura anterior aplicada a nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje, y las
propuestas de mejora que emanan de dicho análisis.
107
Fase de planificación: Esta fase corresponde a la elaboración previa del proyecto,
la correspondiente revisión de la literatura y todos los insumos necesarios que
fueron recolectados y que sustentan, en nuestro caso, la SEA.
Fase de acción: Corresponde a la puesta en práctica de nuestra SEA, la
participación que tienen los estudiantes en la realización de las actividades y
recolección de los cambios que se produjeron durante la aplicación.
Fase de Observación: Es en donde se observan los cambios realizados de forma
inmediata y se recolecta la información necesaria para la planificación de futuros
cambios.
Fase de reflexión: Es el proceso de evaluación y reflexión de los insumos
recolectados anteriormente, en donde se realiza la toma de decisiones, se
explicitan e incluyen los cambios futuros que tendrá la secuencia.
En base a lo planteado, algunos de los cambios que debemos introducir a nuestra
secuencia en una versión 1.2 de la misma serían los siguientes:
Elementos a modificar
-
Disminuir, en función al tiempo, el número de ejemplos que se pide a los
alumnos en ciertas situaciones (Como en la actividad 1.1).
-
Revisar errores en la redacción de ciertas actividades.
-
Revisar las actividades que pidan reflexión en exceso con la finalidad de
acomodarse al tiempo de aplicación.
108
Resumen de los cambios realizados en la secuencia original basados en el ciclo
de Elliot (1990).
Actividad
Descripción del cambio
Secuencia 1,2,3,4
Reducción del número de Tiempo para realizar las
planas
por
Justificación
secuencia. secuencias.
Ahora son 2 planas por
fase.
Secuencia 1,2,3,4
Se
introducen
en
las Como
método
actividades la indicación recolectar
de
concepciones
de dibujar esquemas de de los estudiantes en la
las situaciones planteadas. fase exploratoria y en las
demás
fases
para
recolectar más insumos
de concepciones y sus
evoluciones.
Secuencia 1,2,3,4
Se
introducen
en
las Con
la
finalidad
de
indicaciones docentes la aumentar la flexibilidad
posibilidad de recrear los de la secuencia.
experimentos
mostrados
en los videos si el docente
lo estima necesario y
posee los medios para
realizarlo.
Secuencia 1,2,3,4
Se dejan en la secuencia La justificación se basa en
elementos
solo diseñar
conceptuales para tratar flexible
los
conceptos
una
secuencia
debido
a
los
de cambios en el currículo.
electrostática.
109
Secuencia 1,2,3,4
Se
introducen
comienzo
de
en
el Para reducir los tiempos
cada empleados
por
los
actividad, una foto del alumnos en el dibujo de la
video que se ocupará situación inicial.
durante dicha actividad.
En el siguiente capítulo explicitaremos el proceso de validación externa por el
cual fue sometida nuestra SEA.
110
11. Validación externa de la SEA mediante el modelo de Stake.
Para la validación externa de nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje hemos
adoptado el modelo de Stake (1967) en el cual respondiendo a las demandas de los
diversos actores educacionales, elaboró un diseño en el que su foco central son los
problemas y situaciones reales que suceden en la práctica educativa, lo anterior es
fundamental debido a la creciente implicación que tienen los docentes en los
procesos de planificación, implantación y evaluación.
Stake organiza a modo de tabla con casillas (fig.36) los diferentes criterios que
debe cumplir una SEA, en donde se toman en consideraciones la planificación de
la SEA como sus intenciones, la situación inicial de los estudiantes al aplicar la
secuencia, lo que ocurre en la realidad al aplicar la SEA y el correspondiente
análisis post aplicación. Las características expuestas por el diseño de Stake lo
hacen un modelo de carácter global, clarificador y didáctico.
Figura 36. Diseño respondiente, tomado de Stake (1967)
En las páginas siguientes expondremos las características que hemos extraído
desde nuestra secuencia en base a los criterios mencionados anteriormente, se
explicitará en qué consiste cada casilla propuesta por el modelo de Stake, y su
aplicación a nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje.
111
Casilla 1. Previsión de la situación inicial
En la siguiente tabla se presentarán las previsiones iniciales de las secuencias de
enseñanza aprendizaje que desarrollamos para este proyecto de seminario.
Previsión de la situación inicial
Secuencia de enseñanza aprendizaje propuesta
¿Qué se hace?
Se realiza un pretest antes de comenzar la implementación de las 4 secuencias de
enseñanza aprendizaje (basadas en el ciclo propuesto por Sanmartí) las cuales
mediante las fases de exploración, introducción, estructuración y aplicación
promueven elementos argumentativos y predictivos en los estudiantes al tratar
conceptos de electrostática mediante videos de experimentos.
Los problemas abordados en las actividades son de carácter conceptual.
Se realiza un postest para evaluar el aprendizaje e impacto de la secuencia en el
estudiante.
¿Por qué se hace?
Con la finalidad de sortear la problemática experimental en diferentes contextos
educativos mediante videos interactivos de
fenómenos físicos con su
correspondiente guía indagatoria.
¿Quién lo hace?
El docente mediante la mediación y la aplicación de una serie de actividades de la
SEA.
¿Para quién?
Para alumnos de enseñanza básica y/o media (Séptimo básico hasta Cuarto medio)
¿Para qué?
Para promover la comprensión de fenómenos electrostáticos y revenir la
perpetuación de concepciones erradas ocupando la predicción y la argumentación
científica como recurso.
112
¿Cuándo?
Variable, depende del curriculum escolar
¿Dónde?
En una sala de clases, sala de computación o laboratorio de acuerdo a las
posibilidades y disponibilidades.
¿Cómo?
Mediante grupos de trabajo de 3 o 4 alumnos y el docente mediando las
actividades de la secuencia.
¿Con qué?
Con las actividades de forma impresa y un proyector para mostrar los
experimentos interactivos a los estudiantes cuando corresponda.
Resultados esperados
Que los alumnos comprendan fenómenos electrostáticos (frotación, contacto e
inducción) gracias a los experimentos grabados y las actividades de la SEA. Se
espera que sean capaces de aplicar los conceptos interiorizados en la resolución de
nuevas problemáticas promoviendo a su vez habilidades argumentativas y
predictivas.
113
Casilla 2. Actividades
Se describirán algunos aspectos de las actividades que se proponen en la
secuencia de enseñanza aprendizaje propuesta.
Actividades
Secuencia de enseñanza aprendizaje propuesta.
¿Qué debe hacerse en las actividades?
Responder según lo que se pida en cada recuadro, en general se pide realizar
(después o antes de observar los videos) observaciones, descripciones,
predicciones, argumentaciones y dibujos que acompañen la mayoría de las
respuestas.
Las actividades abarcan fenómenos relacionados con fenómenos de carga
eléctrica, frotación, contacto e inducción.
¿Qué puede hacerse en las actividades?
Observar, dibujar, argumentar, predecir, comparar, buscar causas y efectos.
Replicar experiencias ejemplificadas en los videos, crear nuevas experiencias.
¿Quién realizará las actividades?
Estudiantes
¿Para qué realizaran las actividades?
Para comprender fenómenos electrostáticos y extrapolar lo aprendido en la
resolución de nuevas problemáticas. Promover la mejora de las habilidades de
predicción y argumentación en base a la indagación de problemas.
Profesor a cargo
Profesores de ciencias en enseñanza básica. Profesores de física de enseñanza
media.
Actividad
Basadas en el ciclo propuesto por Sanmartí. Exploración, introducción,
estructuración y aplicación.
114
Materiales
Proyector para los videos. Fotocopias con las actividades (30 planas las 4
secuencias de enseñanza aprendizaje).
Materiales extra si el docente quiere recrear la experiencia en la sala de clases.
Duración
4 sesiones de 1 hora y 30 minutos.
115
Casilla 3. Efectos esperados
En el siguiente apartado se muestra una tabla de las habilidades de pensamiento
que se espera promover con las actividades de la secuencia de enseñanza
aprendizaje propuesta. Se realizaron las siguientes tablas considerando si estaba o
no presente el desarrollo de las habilidades según la taxonomía revisada de Bloom.
Se clasifica con un símbolo “+” si dicha habilidad se promueve en la actividad
correspondiente.
116
117
Casilla 4. Características Reales de la situación inicial.
Para conocer el estado inicial de los estudiantes antes de la aplicación de las
secuencias de enseñanza aprendizaje se procedió a realizar un pre test sobre
conceptos básicos de carga eléctrica y métodos de electrización. Se flexibiliza para
que el docente pueda agregar preguntas pertinentes de acuerdo a nivel educativo
en el cual este trabajando y vaya a aplicar la secuencia. El pretest se expone a
continuación:
Electrostática: Pre-Test
Nombre:
Curso:
Parte I. Selección múltiple.
1. Cuando un ion negativo es formado, un átomo debió
a) perder un electrón
b) perder un protón
c) ganar un electrón
d) ganar un protón
2. El núcleo de un átomo contiene
a) electrones positivos y neutrones neutros
b) protones positivos y neutrones neutros
c) electrones negativos y neutrones neutros
d) electrones negativos y neutrones negativos
3. Supone que tú y tu compañero poseen dos globos iguales inflados colgando de
hilos. Si tu compañero frota cada uno de los globos con tu pelo y luego los deja
colgando cercanos entre sí:
a) los globos de repelerán
b) Los globos se atraerán
c) primero se acercan y luego se atraen
d) no se verán afectados y permanecerán quietos
118
4. Si los globos del problema anterior se frotan uno con el otro y se dejan colgando
de sus respectivos hilos
a) los globos de repelerán
b) Los globos se atraerán
c) primero se acercan y luego se atraen
d) no se verán afectados y permanecerán quietos
5. Cuando una barra positiva entra en contacto con una esfera en estado neutro que
se encuentra colgado de un hilo, la esfera:
a) Quedará con carga negativa
b) Quedará con carga positiva
c) Quedará en estado neutro
d) La barra y la esfera quedarán en estado neutro
6. Cuando una barra negativa se acerca a una esfera neutra que se encuentra
colgando de un hilo. La esfera.
a) Se alejará de la barra
b) Se acercará a la barra
c) Permanecerá inmóvil
d) se aleja y después se acerca a la barra.
7. Cuando una peineta de plástico es frotada con un trozo de piel de animal y es
acercada a un fino chorro de agua, el chorro:
a) es atraído por la peineta
b) repelido por la peineta
c) no es afectado por la peineta
d) primero atraído y después repelido
119
Parte II. Responde las siguientes problemáticas
1. A continuación realiza un dibujo sobre cómo se moverán las siguientes esferas
que se encuentran colgando si poseen las cargas que se muestran en la figura.
Explica a continuación el porqué de tus respuestas.
2. Observa la siguiente viñeta en la cual un profesor realiza un experimento con su
alumna
¿Por qué crees que a la alumna le sucede eso con su pelo? Apóyate con dibujos
para explicar la situación.
120
Casilla 5. Aplicación de las actividades previstas
A continuación se exponen algunos de los apuntes que hemos registrado durante
la fase de aplicación
de las secuencias de enseñanza aprendizaje. Se han
registrado datos generales sobre el proceso de aplicación, en el apartado de análisis
se profundizará en este ámbito.
¿Qué se hace durante la aplicación?
Se completan los cuadros disponibles para cada actividad.
Se realizan dibujos, se escriben observaciones, predicciones, argumentaciones etc.
Se promueve la discusión de ideas.
¿Quién lo hace?
Los alumnos guiados por el profesor.
¿A quién va dirigido?
A alumnos desde Séptimo Básico hasta alumnos de Cuarto Medio.
¿Para qué lo hace?
Para promover el aprendizaje de fenómenos de electrostática.
¿Cuándo se hicieron las actividades?
Durante el Mes de Octubre
¿Qué materiales se utilizaron para realizar las actividades?
Las guías de actividades de manera impresa, una para cada estudiante.
Proyector para exponer los videos con los cuales se trabaja.
121
¿Con qué alumnos se trabajó?
Con 6 alumnos, dos de primero medio, dos de segundo medio y dos de tercero
medio.
Frecuencia de las sesiones
Una sesión por semana.
Duración de las sesiones
Una hora + 30 min
Casilla 6. Efectos reales que se producen durante la fase de aplicación.
En la siguiente casilla corresponde mencionar algunos efectos que emergieron
durante la aplicación progresiva de las secuencias de enseñanza aprendizaje. Se
explicitan unos logros inmediatos y efectos que esperábamos provocar, a su vez
también se mencionan algunos efectos inmediatos no buscados que emergieron de
la aplicación de las actividades.
Efectos Buscados.
-
Promueve el debate de ideas.
-
Promueve la habilidad de observación, predicción y argumentación entre
otras.
-
Promueve el trabajo de los alumnos por sobre el del profesor..
Efectos No Buscados.
-
Exceso de discusión en secciones individuales.
-
Copia de ideas por sobre generar las propias.
122
-
El tener que limitarse a no responder ciertas inquietudes para no
«perjudicar» la siguiente actividad.
Casilla 7. Previsión de la situación inicial de las secuencias analizadas a modo de
comparar.
En la siguiente tabla se exponen las previsiones que consideran las secuencias de
actividades que consideran los textos analizados en apartados anteriores a modo de
comparar lo realizado en nuestra SEA.
Previsión de la situación inicial
Libro de texto MINEDUC enseñanza
básica
Libro de texto MINEDUC enseñanza
media
¿Qué se hace?
Mediante investigaciones dirigidas se Mediante
la
estructuración
de
parte poniendo en práctica lo que los contenidos (en este caso electrostática),
alumnos saben de modo de preparar las concretar los objetivos de aprendizaje
actividades posteriores.
indicados en el marco curricular. Se
Se realizan actividades que permiten al comienza
con
una
evaluación
alumno comprender una aproximación a diagnóstica y luego una actividad
los fenómenos eléctricos, poniendo exploratoria experimental (acumulador
énfasis
en
científica,
actividades
de
investigaciones
lectura de Leyden).
guiadas, Posterior a ello se presentan contenidos
intercambio de ideas con sus pares con estructurados en formato texto de forma
la finalidad de responder preguntas que tradicional con mini laboratorios para
evidencian
actividades.
el
impacto
de
las complementar.
No se presentan nuevas problemáticas a
resolver en el texto del estudiante, si en
la guía didáctica para el docente. (2
problemáticas
de
inducción
123
electrostática)
¿Por qué se hace?
Con la finalidad de proporcionarle al Con la finalidad de acompañar al
docente y al alumno un texto que docente en el proceso de enseñanza
contenga actividades que le permitan aprendizaje, esto mediante un texto para
alcanzar de mejor manera el aprendizaje el estudiante y una guía didáctica para
de
contenidos
relacionados
a
la el docente en la cual se incluyen
electrización de cuerpos, promoviendo orientaciones metodológicas.
habilidades tales como la observación,
la capacidad de realizar inferencias y
reconocer causas/efectos.
¿Quién lo hace?
El docente mediante la mediación de las El docente mediante la mediación con
actividades que el texto plantea.
las actividades propuestas en el libro de
texto.
¿Para quién?
Para alumnos de enseñanza básica.
Para alumnos de Cuarto medio.
¿Para qué?
Para promover la comprensión de Para avanzar en los contenidos del nivel
fenómenos electrostáticos de nuestra y concretar los objetivos de aprendizaje
vida cotidiana.
indicados en el marco curricular.
¿Cuándo?
Cuarta unidad de Sexto básico.
Primera unidad de Cuarto medio.
¿Dónde?
Sala de clases. Laboratorio para algunas Sala de clases.
experiencias.
¿Cómo?
Mediante actividades grupales e
Mediante actividades grupales e
individuales dependiendo del tipo de
individuales dependiendo del tipo de
actividad.
actividad.
124
¿Con qué?
Texto impreso, se solicitan materiales Libro de texto.
de acuerdo a las experiencias que se
quieren replicar en las investigaciones
dirigidas.
Resultados esperados
El estudiante conocerá los procesos Reconocer los tipos de carga eléctrica
mediante los cuales un objeto es (positivo
cargado eléctricamente.
negativo
y
neutro),
sus
interacciones, los tipos de materiales
Comprenderá el comportamiento de los (conductores y aislantes) y métodos de
objetos cargados.
electrización
(frotación,
contacto,
inducción, piezoeléctrico, termiónico y
fotoeléctrico).
Resolución
de
problemáticas
con
relaciones matemáticas.
125
Casilla 8. Actividades de las secuencias analizadas a modo de comparar.
En la siguiente tabla se describirán algunos aspectos de las actividades que se
proponen en las secuencias de enseñanza aprendizaje de los libros de texto que
analizamos en apartados anteriores.
Actividades
Libro de texto MINEDUC enseñanza
Libro de texto MINEDUC enseñanza
básica
media
¿Qué debe hacerse en las actividades?
Se plantean algunas palabras de En la fase exploratoria, construir un
vocabulario
(frotación,
contacto, acumulador de Leyden mediante una
inducción por ejemplo) y se pide guía propuesta con los paso a seguir.
mencionar lo que se sabe sobre tales Construcción de un péndulo eléctrico
palabras, lo que se quiere saber y con una guía pasó a paso.
después de la unidad anotar lo que se Resolución de problemas algebraicos.
aprendió.
Responder
preguntas
cortas
para
Responder preguntas que promueven las evaluar el proceso.
observaciones
y
las
inferencias, Construcción de un electroscopio.
posterior a realizar una experiencia Se agregan 2 a 3 preguntas de “análisis”
(investigación dirigida).
Lectura
científica
y preguntas
posterior a la construcción de cada
de experimento.
respuestas cortas para evaluar proceso.
Anotar en un esquema las causas y los
efectos en cada experiencia. Actividad
evaluativa final como preparación de
examen.
¿Qué puede hacerse en las
126
actividades?
Realizar
experiencias,
comparar, Realizar/construir
experimentos,
observar, inferir, escribir conclusiones y analizar y escribir conclusiones.
análisis de las experiencias replicadas.
Resolver problemáticas algebraicas.
¿Quién realizará las actividades?
Estudiantes
Estudiantes
¿Para qué realizaran las actividades?
Para
comprender
fenómenos Para estudiar las interacciones de los
electrostáticos y extrapolar lo aprendido cuerpos cargados. No se evidencia una
en la comprensión de situaciones de la habilidad a la cual se le dé énfasis en
vida cotidiana. Promover la mejora de las actividades.
habilidades de observación e inferencia.
Profesor a cargo
Profesores de ciencias en enseñanza Profesores de física de enseñanza
básica.
media.
Actividad
Mediante investigaciones guiadas.
Construir experiencias.
Resolución de ejercicios.
Materiales
Libro de texto.
Libro de texto.
Globo, cordel, trapo de lana, gelatina en Alambre de cobre, aluminio, botella,
polvo, cartulina. Sal.
plumavit, corcho, regla, globo, tijera,
alicate.
Duración
2 a 3 sesiones.
2 Sesiones.
127
Casilla 9. Efectos esperados de las secuencias de los libros analizados.
A continuación se muestra una tabla de las habilidades de pensamiento que se
esperan promover con las actividades de las secuencias de enseñanza aprendizaje
propuestas en los libros analizados en apartados anteriores. Se clasifican las
actividades por habilidades a promover tal como lo realizamos en la casilla
número 3.
128
129
130
Casilla 10. Visión del autor sobre como evaluar el aprendizaje en electrostática.
En relación a cómo evaluar si los estudiantes han logrado aprendizajes sobre los
fenómenos de la electrostática y para ser consistentes con los modelos adoptados
desde la literatura por el autor sobre cómo diseñar una secuencia de enseñanza
aprendizaje considerando criterios que apuntan a alcanzar una eficiencia educativa
en la enseñanza de las ciencias, proponemos que cuando los estudiantes son
capaces de
construir sus conocimientos sobre algunos de los fenómenos
planteados en nuestras secuencias y éstos son capaces de aplicar dichos insumos y
resolver de manera argumentada tanto de forma oral como escrita una nueva
situación problemática que vaya en concordancia con lo construido anteriormente
y evidenciando un cambio conceptual con respeto a su estado inicial, entonces
podemos emitir el juicio de derimir que hemos promovido de buena manera en el
estudiante el aprendizaje significativo de los fenómenos abordados. Es en este
punto donde terminan nuestros esfuerzos de promover aprendizajes con la SEA
propuesta.
De aquí en adelante y según el contexto en el cual se esté trabajando, el siguiente
paso a consolidar una vez establecidas las bases sólidas conceptuales, se debe
proceder a construir una secuencia que promueva la inclusión de la resolución de
problemas de carácter matemático con algún tipo de cálculos numéricos, y la
resolución de ecuaciones de manera que completar las conexiones entre los
fenómenos del mundo microscópicos y sus consecuencias en el mundo
macroscópico con las relaciones simbólicas.
131
Casilla 11. Propuesta desde la literatura sobre como evaluar el aprendizaje en
electrostática.
En el contexto de nuestra realidad nacional, el ministerio de educación a través de
sus planes y programas explicita su propuesta de cómo evidenciar si un alumno ha
alcanzado los aprendizajes propuestos. Para ello proponen que además de
evidenciar un dominio a nivel de los contenidos los alumnos debiesen poder
comunicar las ideas y principios físicos que explican los fenómenos sencillos
acerca de la naturaleza eléctrica de los cuerpos. A su vez proponen realizar
preguntas, problemas o actividades que permitan evaluar el grado de comprensión
del alumnado sobre los principios y leyes físicas involucradas desde un punto de
vista tanto cualitativo como cuantitativo donde los problemas deben implicar por
lo general un análisis con cálculos numéricos sin dejar de lado el ámbito
conceptual. Dichas preguntas realizadas al alumnado deben referirse a situaciones
cotidianas de las cuales se extraiga el problema que resuelve formalmente en
términos matemáticos la física.
Sin embargo los planes de estudio proponen explícitamente que sea el profesor
quien, en último término, seleccione los elementos que utilizará considerando la
realidad de su entorno escolar. Como podemos evidenciar y en contraposición a la
visión del autor de la secuencia de éste seminario, el contexto nacional solicita
abarcar de manera conjunta las relaciones conceptuales y simbólicas. A su vez en
los planes y programas no se hace referencia a ámbitos de argumentación a la hora
de resolver las problemáticas y más aún termina dando libertades al docente con
respecto de su realidad escolar, lo cual va en contra posición a lo planteado en la
evaluación PSU para los alumnos que salen de Cuarto año Medio en la cual se les
pregunta a todos los alumnos exactamente lo mismo sin tomar en consideración el
contexto en el cual desarrollaron su enseñanza media.
132
Casilla 12. Juicio final del autor sobre la secuencia de aprendizaje propuesta.
Para culminar la sección de validación expondremos algunos puntos sobre lo que
se logró y no se logró con nuestra secuencia de enseñanza aprendizaje
contrastando a su vez con lo evidenciado en las actividades de las otras secuencias
analizadas:
- Se logró construir una secuencia de enseñanza aprendizaje contextualizada al
entorno escolar donde se aplicó, la que es flexible curricularmente y que puede ser
empleada por docentes en diferentes niveles.
- La secuencia del presente seminario es una opción válida para trabajar los
conceptos de electrostática con énfasis en las habilidades predictivas y
argumentativas. Encontramos otra secuencia igualmente valida en el análisis del
libro de enseñanza básica la cual pone énfasis en la observación y la inferencia.
- No logramos incorporar relaciones con el ámbito simbólico en nuestra secuencia
de enseñanza, sin embargo se trabajan a cabalidad las conexiones entre el ámbito
microscópico y macroscópico.
- En base a la realización de las casillas antes expuestas, hemos encontrado que
nuestra secuencia trabaja una mayor cantidad de habilidades de pensamiento
científico que las otras secuencias analizadas, sin embargo es una secuencia
extensa que debe ser reanalizada con relación a los tiempos que se poseen para
aplicarla, en especial en cuarto año medio debido a los dos horas pedagógicas que
se poseen semanalmente.
- Nos encontramos con muchas limitantes a la hora de aplicar la secuencia en el
establecimiento educacional escogido que no pudimos sortear e influyeron
133
significativamente en la cantidad de datos que poseemos para analizar y en el
análisis mismo de los datos. Dichas limitantes se deben a factores externos que no
se pueden controlar al realizar una investigación con los tiempos designados para
cada fase en base a la estructuración del programa de seminario.
A continuación expondremos en su totalidad el análisis de datos correspondiente.
Tome en consideración el lector las limitantes expuestas en párrafos anteriores.
134
11. Análisis de datos y resultados
Debido a las limitantes de nuestra investigación realizaremos análisis de las fases
de exploración y de las fases de aplicación de nuestra secuencia.
La fase de exploración fue la escogida ya que es el punto de inicio de las
secuencias y en donde los estudiantes explicitan sus ideas previas sobre los
conceptos que se trabajarán. La idea es extraer las concepciones de los estudiantes,
analizar sus niveles de argumentación en la resolución de problemas y contrastarlo
con las ideas que plasman en la fase de aplicación y post test sobre la noción
científica que se abordó en las secuencias y evidenciar el avance en las
argumentaciones que realizan a la hora de resolver un problema.
El post test se realizó un mes después de que terminase la última secuencia y
consistió en el mismo pre test del cual no se les dieron las respuestas a los
estudiantes en su tiempo.
Para realizar el análisis de los datos se procedió a ocupar un software de análisis
de datos cualitativos: Atlas Ti. En él se codificó la información y la pasamos a
tablas de gráficos para facilitar al lector las concurrencias en las ideas previas de
los estudiantes y evidenciar el avance en la comprensión de la noción científica y
las argumentaciones (fig.37).
135
Figura 37. Codificación de la información en Atlas.Ti 7.
El análisis completo de los datos como también el material bruto realizado en
Atlas Ti se encuentra en los anexos de este trabajo. Las secuencias, como material
bruto realizadas por los estudiantes, fueron escaneadas y se pueden revisar en el
DVD anexo de este trabajo.
Se expone un resumen del paso a paso del análisis de los datos.
1. Escaneo de todas las actividades a analizar (pretest, actividades de
exploración, actividades de aplicación y post test) y traspaso a formato
Jpeg (formato imagen compatible con Atlas.Ti).
2. Se introducen todos los insumos en el software Atlas.Ti de manera
ordenada, guardando la información en carpetas por estudiante analizado.
3. Se realizan codificaciones de las respuestas de los estudiantes y se agrupan
en familias de códigos. Se extraen en familias de ideas previas explicitadas
en las respuestas.
136
4. Se traspasa la información de las ideas previas a gráficos de frecuencia
para posterior análisis por grupo de trabajo y por estudiante
individualmente.
5. Se extraen las respuestas de los alumnos en las secciones escogidas para
análisis, se contrasta un ejemplo del estado inicial de los estudiantes con
respecto al estado final de los estudiantes, se discute tanto el cambio
conceptual de los estudiantes como su evolución a nivel de argumentación.
6. Se realizan discusiones de la opinión que expresaron los estudiantes al
terminar el proceso de la secuencia.
7. Se realizan discusiones generales del análisis y las respectivas
conclusiones.
A continuación se realizará un resumen del análisis de las concepciones por
alumno y las argumentaciones en las secuencias tempranas. Comencemos con un
resumen de todas las concepciones extraídas de las actividades de exploración para
posteriormente profundizar en cada alumno individualmente.
137
Ideas Previas (-)
Desconoce la carga por frotacion
Iones negativo tienen menos electrones
Al frotar dos objetos de diferente material estos se
atraen porque intercambian electrones
Al frotar dos objetos de diferente material estos se
atraen porque intercambian electrones
Objeto neutro cerca de un objeto cargado se
repele
Los objetos generan cargas al entrar en contacto
con otro objeto cargado
Carga por frotacion no funciona con aislantes
Objetos de igual material al frotarlos adquieren
carga electrica
En la frotacion solo un objeto queda cargado
Desconoce la carga por contacto.
Desconoce la atraccion entre objetos neutros y
cargados
Frecuencia
Ideas previas del grupo.
Gráfico de la frecuencia de las ideas previas presentes en el estado inicial de
los estudiantes.
14
12
10
8
6
4
2
0
El grafico anterior recopila las ideas previas del grupo al cual fue aplicado la
secuencias, las cuelas se extrajeron del pre test y las actividades de exploración de
realizadas por cada estudiante. El eje “X” corresponde a las ideas previas y el eje
“Y” corresponde a la frecuencia con la cual se repiten dichas ideas previas.
138
Al realizar una primera lectura de las concepciones nos podemos dar cuenta de la
gran cantidad de ideas previas en el ámbito de la inducción electrostática, en donde
muchas son por desconocimiento del fenómeno. Seguido de lo anterior, la más
frecuente es la de frotación de cuerpos del mismo material con las ideas de
inducción por polarización tal como habíamos revisado en la literatura (Furio y
Guisasola, 1998a), lo cual nos da un buen indicio de que nuestras fases de
exploración y pre test diseñados si lograron extraer concepciones que se
encuentran en la literatura revisada.
Supuestamente los estudiantes que son de enseñanza media revisaron estos
conceptos cuando se encontraban en séptimo básico, sin embargo nos podemos dar
cuenta de que muchas ideas siguen estando ahí y no han cambiado en lo más
mínimo siendo que ellos expresaron antes de comenzar las secuencias de que
“habían visto” lo que se iba a abordar en las actividades. Pasemos al análisis
individual por alumno para entrar más en detalle.
Estado inicial alumno N°1
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°1 en su estado inicial
3,5
3
Frecuencia
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Desconoce la
atraccion entre
objetos neutros y
cargados
Desconoce la
carga por
contacto.
En la frotacion
solo un objeto
queda cargado
Objetos de igual
material al
frotarlos
adquieren carga
electrica
Ideas Previas (-)
139
El grafico anterior muestra el estado inicial de ideas previas pertenecientes al
alumno N°1, en un gráfico de frecuencias en donde se evidencia que predomina la
idea de desconocimiento sobre la atracción de objetos neutros con objetos
cargados.
Nuevamente algunas de las concepciones que extraemos de las respuestas de este
alumno ya fueron vistas en el apartado de concepciones alternativas en páginas
anteriores (Criado, 200), por lo que las fases previas a la construcción de los
conceptos en sí cumplieron su cometido. Pasemos a analizar una respuesta del
estudiante en su estado inicial evidenciado en el pre test.
Figura 38. Respuesta nula de un estudiante a un problema clásico de electrostática
Como podemos evidenciar en la respuesta anterior (fig.38), el alumno no realiza
la más mínima argumentación en el pre test cuando se le pregunta por un
fenómeno clásico de electrostática. Esto tiene relación directa con las
concepciones que extrajimos de sus respuestas, era lógico de pensar que si
140
desconocía el fenómeno de frotación e inducción no iba a ser capaz de dar una
respuesta a una problemática como la planteada.
Ahora evidenciemos su respuesta en el post test aplicado más de un mes después
del haber realizado la respuesta anterior.
Evidencia del estado final del alumno N°1
Figura 39. Respuesta del post test de la misma pregunta posterior al haber pasado
por las secuencias.
Como podemos observar (fig.39), no solo ahora hay un argumento visible, sino
que también es de buena calidad. Hace uso de la escala triboeléctrica adquirida en
la secuencia y asume que el pelo es mejor conductor que el vinilo por lo que el
vinilo queda con carga negativa y realiza la conexión entre el fenómeno
141
microscópico con el fenómeno macroscópico observable el cual es el pelo que se
atrae al vinilo porque poseen diferentes tipos cargas.
Esta evidencia es reflejo de un avance en el nivel de argumentación del estudiante
y un cambio en su idea previa inicial, ahora si evidencia conocer los fenómenos de
electrización y los aplica a la misma problemática mucho tiempo después de
terminar las secuencias. Realicemos un análisis del estado del siguiente alumno.
Estado inicial alumno N°2
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°2 en su estado inicial
3,5
Frecuencia
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Desconoce la atraccion Carga por frotacion no
entre objetos neutros y funciona con aislantes
cargados
Los objetos generan
cargas al entrar en
contacto con otro
objeto cargado
Ideas previas (-)
En el grafico se recopilan las tres ideas previas que evidencia el estudiante, en
donde predominas las ideas sobre polarización entre objetos cargados y neutros.
Llama nuestra atención que la carga por frotación no funciona en aislantes (siendo
que el globo no es un buen conductor y puede ser electrizado fácilmente), dicha
idea previa había sido extraída en los apartados anteriores de las investigaciones
realizadas por (Furio y Guisasola, 1993). Esta última es una de las ideas más
difíciles de superar por los estudiantes debido a que les cuesta dirimir si un
142
material es un buen conductor o un mal conductor y siguen relacionado que los
materiales que son malos conductores no se pueden electrizar o dejar con carga
neta diferente de cero.
Analicemos el estado de las argumentaciones del estudiante en cuestión en el
siguiente ejemplo (fig.40).
Figura 40. Respuesta del alumno N°2 a un problema clásico de
inducción/polarización de cargas.
143
Como evidenciamos la calidad de la argumentación en el estado inicial no aporta
mucho a las respuestas sobre el fenómeno. Más aún si nos fijamos en la
esquematización que realiza el alumno sobre la polarización entre el globo y la lata
(en el último dibujo) podemos ver como separa incorrectamente las cargas
apegando las negativas de la lata a las negativas del globo, esto provocaría una
repulsión que va en contra de lo evidenciado en la experiencia demostrada.
A continuación veamos como evoluciono su habilidad argumentativa y el estado
de la noción científica en el siguiente problema de inducción de la fase de
aplicación (fig.41).
Evidencia del estado final del alumno N°2
Figura 41. Estado final de la fase de aplicación de la noción de inducción del
alumno N°2
144
Nos es grato leer cómo el alumno realiza una argumentación riquísima sobre el
funcionamiento del electroscopio cuando menciona que la carga se polariza de
manera que la positiva se va hacia arriba y la negativa hacia abajo y esto provoca
que las láminas se separen, es más, lo complementa con un dibujo en el cual dibuja
la carga del generador y la reordenamiento de las cargas en el electroscopio. Es
acá donde podemos ver como aplica lo construido a través de las secuencias para
dar solución de una manera argumentada a una situación en un nuevo contexto lo
cual evidencia el logro del estudiante a superar sus falencias en el ámbito de la
inducción y cargas por polarización.
Estado inicial alumno N°3
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°3 en su estado inicial
Frecuencia
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Al frotar dos Desconoce la Desconoce la Objeto neutro Objetos de
objetos de atraccion entre carga por
cerca de un igual material
diferente
objetos
contacto objeto cargado al frotarlos
material estos neutros y
se repele
adquieren
se atraen
cargados
carga electrica
porque
intercambian
electrones
Ideas Previas (-)
En la gráfica se recopilan las ideas previas del alumno N°3, donde ya es
recurrente el observar que la idea previa que más abunda en los estudiantes del
grupo a analizar son las relacionadas con el ámbito de la inducción y carga por
polarización. A su vez aparecen ideas relacionadas a las cargas por contacto ya
registradas en el apartado de concepciones alternativas (Furio y Guisasola, 1998c).
145
Siguiendo con nuestro análisis evidenciemos la respuesta del alumno frente a un
problema sencillo por contacto electrostático (fig.42) para ver como evoluciono la
idea antes mencionada.
Figura 42. Evidencia de respuesta nula del alumno a un problema de contacto
electrostático.
Si bien el alumno no realiza argumentación alguna, al menos debiera haber
aventurado una respuesta a un problema básico de contacto. En el problema se
explicita que un cuerpo con carga negativa toca a un cuerpo conductor negativo,
de todas formas no hay respuesta lo cual es consistente con la extracción de ideas
previas del grafico anterior. A continuación explicitemos la evolución de sus
respuestas con respecto al fenómeno de contacto electrostático (fig.43).
146
Evidencia del estado final del alumno N°3
Figura 43. Evidencia de argumentación de calidad para explicar un problema de
contacto electrostático.
En el recuadro de respuesta se evidencia la comprensión del fenómeno del
problema propuesto, el complemento que realiza el alumno es un dibujo que
expresa el cómo se traspasan las cargas desde el generador al conductor de
aluminio formando la esfera que levita, realizando la conexión entre lo que pasa en
el mundo microscópico con la consecuencia en el mundo macro.
Nuevamente un alumno mediante los conceptos construidos por nuestra secuencia
es capaz de dar solución a un nuevo problema no trivial para su nivel escolar lo
cual da indicios de cambios conceptuales y aprendizaje en una de sus áreas más
débiles.
147
Estado inicial alumno N°4
Frecuencia
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°4 en su estado inicial
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Desconoce la
carga por
contacto
Desconoce la
Despues de la Objetos de igual
atraccion entre
frotacion los
material al
objetos neutros y objetos se alejan
frotarlos
cargados
adquieren carga
electrica
Ideas Previas (-)
En el gráfico adjunto que sigue la línea de los expuestos anteriormente,
evidenciamos que existe una gran frecuencia en las concepciones erradas que
tienen relación con los conceptos de frotación, es por ello que se decidió encausar
nuestro análisis en la evolución de los conceptos relacionados con dicho
fenómeno. Para el alumno 4 escogimos comparar la actividad de exploración 2.1 y
la actividad 2.4 las cuales tratan el concepto de frotación. Veamos una respuesta
del estudiante en base al fenómeno de frotación electrostática (fig.44).
En la primera podemos evidenciar una concepción errónea de la estudiante, en la
cual menciona que al frotar un globo con la mano, debido a la frotación sólo el
globo se cargará y, además, éste solo hecho provocara repulsión.
148
Figura 44. Evidencia de concepción alternativa con respecto al concepto de
frotación.
Podemos realizar la inferencia de que nunca realizó esta experiencia antes o bien
el profesor que le enseño los métodos de electrización en la enseñanza básica no
hizo la experiencia antes señalada ya que responde que existe repulsión entre la
mano y el globo posterior a la frotación, una respuesta que sólo tiene cabida si
nunca se tuvo contacto con la experiencia.
Para el final de la secuencia la concepción cambió rotundamente (fig.45), ya que
la alumna explicita que cuando existe frotación entre dos objetos estos quedan con
cargas distintas. Además evidencia conocer la serie triboeléctrica y explicita su
conocimiento de que el cabello es más conductor que una carcasa de vinilo.
Para complementar su argumento realiza un dibujo de las cargas netas con las que
quedan ambos cuerpos.
149
Evidencia del estado final del alumno N°4
Figura 45. Evidencia de cambio conceptual con respeto a la noción de frotación
electrostática.
Nuevamente de pasar de un error conceptual potentísimo tenemos un estudiante
que resuelve una nueva problemática relacionada con el fenómeno anterior y más
aún con una argumentación complementada con un dibujo, lo cual da indicios de
la relación entre el mundo macroscópico y el microscópico.
150
Estado inicial alumno N°5
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°5 en su estado inicial
1,2
Frecuencia
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Desconoce la carga Desconoce la carga
Objetos de igual
por contacto
por frotacion
material al frotarlos
adquieren carga
electrica
Ideas Previas (-)
En el gráfico de ideas previas del alumno N°5 existe una baja frecuencia de ideas
previas a pesar de que fueron muchas las actividades contestadas. De todos modos
analizaremos su idea previa de frotación para poder evidenciar si existió un
aumento en su calidad de argumentación.
Si leemos el argumento inicial del estudiante al explicar el fenómeno de frotación,
nos damos cuenta de la concepción errónea que posee debido a que menciona que
al frotar la mano con el globo no sucederá nada y que sólo se van a calentar.
Cabe mencionar que este alumno debiese haber visto el concepto de electrización
por frotación en cursos anteriores en su enseñanza básica, pero aun así no da una
respuesta clara a un problema básico de electrostática.
151
Figura 46. Evidencia de concepción alternativa sobre la electrización por
frotación.
Como podemos ver, el alumno asocia la frotación con el concepto de “calentar”
un objeto tal como habíamos leído en las concepciones del estudio de Criado
(2000), lo cual es una respuesta descontextualizada a los fenómenos que estamos
abordando. Sin embargo como veremos en la figura 47, el cambio en la
argumentación en un nuevo problema relacionado con el anterior es considerable,
debido a que complementa su argumentación con un esquema de lo que sucede
con las cargas en el pelo de la niña posterior a ser frotado, evidenciando entre su
argumento y su dibujo una comprensión del fenómeno de frotación, inducción y
polarización.
152
Evidencia del estado final del alumno N°5
Figura 47. Evidencia de cambio conceptual y evolución en el argumento del
estudiante.
El estudiante demuestra una comprensión de la secuencia triboelectrica al
mencionar que el pelo cede los electrones y queda positivo. Una cosa que nos
llama la atención es que cuando realiza dibujos de distribuciones de carga en un
cuerpo, este alumno dibuja ambas cargas pero dibuja en detalle que existe mayor
cantidad de una que de otra. Recordemos que cuando un cuerpo se dice que esta
“positivo” no implica que no tenga cargas negativas, solo implica que tiene un
déficit de una de las cargas.
153
Estado inicial alumno N°6
Gráfico de frecuencia de ideas previas del alumno N°6 en su estado inicial
2,5
Frecuencia
2
1,5
1
0,5
0
Desconoce la En la frotacion
atraccion entre
los objetos
objetos neutros quedan con la
y cargados
misma carga
Iones negativo Objetos de igual
tienen menos
material al
electrones
frotarlos
adquieren carga
electrica
Ideas Previas (-)
Según el grafico para el alumno N°6, podemos ver cuatro ideas previas que
aparecen del análisis de su estado inicial previo a pasar por las secuencias.
Este explicita una concepción sobre la carga por frotación. Establece que para que
el globo se cargue, debe ser frotado sobre una superficie que esté cargada tal como
se evidencia en la siguiente imagen
(fig.48). Además de no comprender el
concepto de polarización de las cargas similar a los estudios expuestos de (Furio y
Guisasola, 1998a).
154
Figura 48. Evidencia de concepción alternativa sobre la electrización por
frotación e inducción
Evidencia del estado final del alumno N°6
Posterior a ello en la actividad de aplicación evidencia un cambio conceptual al
realizar incluso dibujos que evidencias la comprensión de polarización. Además
evidencia que un electroscopio se comportará de la misma manera si acercamos un
cuerpo positivo o bien un cuerpo negativo.
155
Figura 49. Evidencia de cambio conceptual en el estudiante N°6
Una de las cosas que podemos remarcar de los estudiantes, cuando llegaron a las
actividades finales, tiene que ver con que la gran mayoría para complementar sus
argumentos realizaron esquemas o dibujos con distribuciones de carga, lo cual es
fundamental para evidenciar que han logrado conexiones entre lo que sucede en el
mundo microscópico con las repercusiones que éstas tienen en el mundo
macroscópico.
Esperamos que el lector entienda las limitaciones espaciales y temporales del
trabajo al momento de haber leído el anterior análisis, sin embargo, esperamos que
haya quedado en exposición la evidencia del estado inicial de los alumnos y el
lector sea capaz de apreciar el avance a nivel cualitativo con respecto al estado
final de los alumnos.
156
Un análisis del material en bruto puede ser encontrado en los anexos de este
trabajo al interior del DVD adjunto. Entiéndase que sólo hemos sacado las
actividades relevantes realizadas por cada alumno que dan lucen del avance que ha
logrado con la secuencia de enseñanza aprendizaje, si bien hubiésemos realizado
más análisis, este se hubiese salido de los márgenes del trabajo.
A continuación analizaremos algunos comentarios que expusieron los alumnos al
término de sus secuencias.
Figura 50. Comentarios del alumno N°1 sobre la SEA.
El alumno en primera instancia lo encuentra divertido, según sus comentarios los
videos aportan mucho a la hora de realizar la secuencia ya que agiliza la clase y se
ve uno detrás de otro. El alumno menciona ir quedando con más dudas que
respuesta, según su opinión la cual fue profundizada verbalmente aumenta su
curiosidad por querer saber más del tema. Lamentablemente no se pueden
responder todas las preguntas de una vez ya que sino se pueden arruinar las
predicciones de actividades futuras.
Figura 51. Comentarios del alumno N°2 sobre la SEA.
157
Este alumno resalta la interacción que se da en las actividades y el debate que se
genera en torno a las ideas. A su vez siente que todos están a la par y saben lo
mismo a la hora de realizar la secuencia.
Figura 52. Comentarios del alumno N°3 sobre la SEA.
Nuevamente sale a relucir que las interacciones juegan un papel fundamental al
momento de realizar la secuencia y predominan los debates sobre ideas.
Se alude a la cantidad de dudas que dejan las secuencias debido a que los alumnos
se comienzan a poner curiosos y quieren todas las respuestas de una vez.
Figura 53. Comentarios del alumno N°4 sobre la SEA.
El alumno propone que se aprende más en menos tiempo de lo que demoran sus
clases tradicionales. Otra vez se explicita que se quedan con muchas dudas y dan
ganas de seguir investigando sobre el tema. Sale a relucir nuevamente la cantidad
de interacciones y debates que se generan entre los estudiantes.
158
Figura 54. Comentarios del alumno N°5 sobre la SEA.
El alumno define las secuencias como un método innovador de enseñar.
Nuevamente se menciona que deja muchas dudas y recomienda que el profesor de
matemáticas debiese realizar guías similares debido a que promueven el debate y
la conversación.
Figura 55. Comentarios del alumno N°6 sobre la SEA.
159
Dejamos al lector que lea el último comentario ya que a más de alguno le causará
curiosidad.
Invitamos al lector a profundizar en la lectura del estado inicial de cada estudiante
(adjuntada en los anexos) y contrastarlo con el estado final que éste
presentó ya sea sobre las nociones científicas abordadas en la secuencia, la
calidad de las argumentaciones y/o predicciones realizadas por los alumnos
para extender y enriquecer el análisis realizado hasta ahora.
160
13. Conclusiones
A partir del análisis de los datos en primera instancia podemos resaltar los
siguientes puntos:
- Los alumnos en su gran mayoría dejan atrás sus concepciones alternativas sobre
los conceptos tratados en la secuencia, con la evidencia de que estos cambios son
persistentes al menos un mes y medio después de haber completado la secuencia,
debido a las limitaciones del proyecto no podemos realizar un post test en una
segunda instancia para ver cómo se mantienen el cambio conceptual.
- Algunas concepciones son más difíciles de modificar que otras, dentro de las que
no muchos alumnos cambiaron fue con respecto a la experiencia de frotar dos
elementos de materiales iguales. Muchos alumnos mantuvieron la creencia de que
se electrizaban. Sin lugar a dudas en una versión 2.0 de esta secuencia se debe
agregar un par de actividades que profundicen en este ámbito y en otras
concepciones que estén más arraigadas en los estudiantes.
- Los alumnos evidencian una mejora en la calidad de sus argumentaciones con
respecto al estado que poseían al comenzar la secuencia. Muchas argumentaciones
comienzan a presentar dibujos o esquemas como complemento, lo cual evidencia
una conexión entre el fenómeno micro (a forma de dibujo, esquema etc.) y el
fenómeno macro de manera escrita a forma de causa consecuencia.
- A medida que va avanzando la realización de la secuencia los alumnos se
aventuran más en sus predicciones dejando atrás las respuestas en blanco y las
respuestas “No sé”. El realizar predicciones y después contrastarlas con las de sus
compañeros, seguido de la experiencia mostrada en videos sirve como choque
cognitivo para producir el cambio conceptual.
- Los alumnos evidencian sentirse agradados con la forma de trabajo que conlleva
realizar una secuencia de enseñanza aprendizaje bajo una óptica constructivista.
Los alumnos mencionan como el debate y las interacciones en todo momento
161
facilitan el aprendizaje sobre los conceptos tratados debido a que pueden expresar
sus ideas y se sienten al mismo nivel que sus compañeros de trabajo, llegando
juntos a un objetivo común.
Sentimos como autores de la secuencia propuesta en este seminario de
investigación que hemos cumplido nuestros objetivos propuestos en un inicio, que
si bien se veían lejanos en un comienzo en la actualidad nos sentimos conformes
con lo logrado más aun con nuestros estudiantes.
No dudamos que la secuencia que hemos presentado como opción, ayudará a
muchos docentes que necesitan de un material como éste para trabajar con sus
estudiantes, ya que este tipo de materiales viene a dar una opción válida a las
actividades que los libros de texto vigentes entregan para los estudiantes y
docentes.
162
14. Implicancias para el aula
La creación de este tipo de secuencias posee un gran impacto a nivel de los
aprendizajes y habilidades que se promueven al interior del aula y es un cambio de
perspectiva rotundo en comparación con las clases tradicionalistas que se realizan
a la fecha mediante actividades que involucran guías de ejercicios, trabajar páginas
del libro de texto etc. Es en este tipo de actividades en donde se le pasa el rol
protagónico al estudiante de su aprendizaje, es en este tipo de actividades en donde
el estudiante tiene la necesidad de interactuar con sus pares para alcanzar sus
objetivos y es en esta interacción en donde construyen la noción científica de
turno. Por lo anterior es una alternativa más que válida para trabajar con los
estudiantes algún concepto y habilidad en particular.
Sugerimos revisar la secuencia de aprendizaje propuesta y aplicar las sugerencia
de cambio mencionadas en apartados anteriores o bien que el docente las adecue a
su contexto de trabajo según estime pertinente, eso sí, sin perder el énfasis que
hemos diseñado para ésta.
Nos quedan como desafíos a partir de este trabajo el realizar la versión 2.0 de la
secuencia con la incorporación de las opiniones de los estudiantes y los errores que
se puedan entrar en la propuesta.
Como proyecto tenemos el objetivo a futuro de crear una serie de secuencias que
aprovechando los demás videos que hemos grabado para el proyecto “Galería
Galileo”, nos permitan tener a nuestra disposición y a la del resto de los docentes
un set de secuencias y actividades que permitan trabajar los principales conceptos
que se abordan dentro de la educación secundaria en nuestro país que sigan la
misma línea de lo preparado para este seminario.
Esperamos que el material construido sea un aporte a las clases de los docentes
que lo revisen, ya que las evidencias que se obtuvieron de este trabajo, sugieren
que va en beneficio de los estudiantes y sus aprendizajes.
163
15. Limitaciones generales
A continuación se explicitan algunas de las limitantes generales que hemos tenido
a la hora de realizar este proyecto de seminario lo cual va a ayudar al lector a
comprender mejor algunos apartados.
- La no accesibilidad a un grupo de curso completo para aplicar nuestra secuencia,
esta decisión dependía del cuerpo directivo del establecimiento y no fue aceptada
por lo que se procedió por la metodología explicitada en los apartados anteriores.
- El tiempo que teníamos para aplicar las secuencias fue de un mes, esto para
cumplir con los plazos del programa de seminario, lo cual forzó a tomar medidas
con respecto al tiempo de aplicación tal como se explicita en el apartado de
metodología.
- No se realizó un análisis con más opciones en Atlas.Ti debido a la limitante de
las licencias. El análisis se realizó con la versión gratuita del programa con
limitantes en las opciones.
- Se intentó que las muestras de datos para su respectivo análisis fuesen lo más
representativo posible al trabajar con 6 alumnos no eran muchas las opciones. Sin
embargo encontramos que se realizó un buen análisis debido a las
correspondientes limitantes de tiempo. Se poseían 3 semanas para realizar dicho
análisis para cumplir con los plazos del programa.
- No se encontraron de manera gratuita secuencias de enseñanza aprendizaje con
énfasis en la predicción y argumentación científica que trabajaran los fenómenos
de frotación, contacto e inducción, de haber encontrado tales secuencias se hubiese
anexado un análisis más aparte de las secuencias de libros de texto.
164
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