Title: Constructivismo, ideas previas y cambio conceptual en Qu
1Constructivismo, ideas previas y cambio
conceptual en Química
- Dra. Kira Padilla Martínez
- Facultad de Química, UNAM
2Conexión entre la ciencia y la historia, la
filosofía
- Qué interés tiene y ha tenido para los
científicos y profesores conocer cómo se
desarrolló la ciencia y cuáles han sido las
diferentes posiciones filosóficas que han
existido?
3- Propón, a modo de hipótesis, aquellos aspectos en
que consideres se basa el constructivismo
4(No Transcript)
5- Constructivismo
- Opuesto al positivismo lógico o ltltempirismogtgt, el
cual sostiene que el conocimiento verdadero es
universal y permanece en una especie de
correspondencia uno-a-uno con el modo en que el
mundo realmente funciona (experiencia sensorial).
6Teoría constructivista dimensión epistemológica
7- El constructivismo educacional, de la variedad
personal (radical), enfatiza la creación
individual del conocimiento y la construcción de
conceptos. Tiene sus orígenes en las teorías
cognitivas de Piaget, inspiradas en Kant y Ernst
von Glasersfeld, quien es el más conocido
representante. - El constructivismo educacional, de la variedad
social, enfatiza la importancia del grupo para el
desarrollo y validación de ideas. Tiene sus
orígenes en el trabajo de Vygotsky sobre la
adquisición de habilidades lingüísticas y de
lenguaje, y uno de sus mejores representantes es
Rosalind Driver.
8Dimensión ética
- La dimensión ética se manifiesta en la frecuencia
con la cual las nociones de emancipación y
apoderamiento del conocimiento ocurren en la
escritura constructivista. El constructivismo se
piensa que está en una posición moralmente
superior a sus teorías rivales de aprendizaje y
pedagogía.
9EL PROBLEMA Y LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS
CONCEPCIONES ALTERNATIVAS DE LOS ESTUDIANTES
- Proceder a analizar, primero individualmente y
después en grupo, el cuestionario adjunto,
tratando de averiguar cuáles pueden ser las
respuestas equivocadas que contestan los
estudiantes y porqué
10Algunos resultados encontrados a través de la
Didáctica de las Ciencias
ítem EGB N110 SEGUNDO N72 TERCERO N62 COU N62 2º Química N82
Respiración de las plantas 74.5 91.5 88.5 83.9 71.3
Caída libre 81.2 62.3 45.9 48.4 55.0
Fusión de átomos 74.2 36.5 9.4 1.6 5.0
Combustión 76.9 54.5 40.7 39.3 17.1
Naturaleza del aire 58.8 40.0 26.3 3.4 3.7
Elemento, mezcla, compuesto 94.2 97.0 83.1 76.4 44.7
11Qué es lo que entiendes por concepciones
alternativas o ideas previas?
- Nociones que los alumnos traen consigo antes del
aprendizaje formal de una determinada materia.
12A.6. Plantea a modo de hipótesis Cuál,
consideras, puede ser el origen de las
concepciones alternativas?
- Su construcción está asociada a explicaciones
causales y a esquemas relacionales. - Los currículos sueles ser cíclicos se abordan
los mismos conceptos con un grado de profundidad
sucesivo.
13A.7. Propón, a modo de hipótesis, las posibles
características de las concepciones alternativas.
14Muchas de las concepciones alternativas de los
estudiantes tienen cierta coherencia interna.
- Ejemplo Relación entre fuerza y movimiento
- La fuerza es la causa del movimiento de los
cuerpos. - Al aplicar una fuerza constante sobre un cuerpo
este se mueve con velocidad constante. - Los cuerpos pesados caen más deprisa que los
ligeros - Si no se aplica ninguna fuerza sobre el cuerpo,
éste se mantiene en reposo.
15Las concepciones alternativas son comunes a
estudiantes de diferentes niveles educativos
- Un cuerpo es lanzado hacia arriba por un plano
inclinado. Indica cuál de los tres esquemas
representa correctamente la fuerza resultante que
actúa sobre el mismo mientras asciende. Gil y
Carrascosa (1982)
Curso N respuestas erróneas
2º BUP 196 69.7
3º BUP 213 61.5
COU 181 54.7
1º Magisterio 145 71.7
2º Química 140 68.6
16Ideas alternativas subyacentes en la asociación
fuerza-movimiento
Evidencia de sentido común Esquema Aristotélico
Los cuerpos (pesados o graves) tienden a caer de forma natural. Los objetos pesados caen más rápidamente que los ligeros (tiempo inverso al peso).
Cuando llegan a tierra (lugar natural) quedan en reposo. Si no hay movimiento y, al revés, si la velocidad es nula también lo es la fuerza.
Para moverlos de su lugar hay que aplicarles una fuerza externa. Si se aplica una fuerza externa se produce un movimiento en el sentido de la fuerza.
Cuanta más fuerza se le imprima, más rápido se mueve el cuerpo. La velocidad producida es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
17Existe un cierto isomorfismo de las concepciones
alternas de los estudiantes con las concepciones
históricas del pensamiento científico
- Supongamos que calentamos agua en una olla
cerrada (donde no puede escaparse nada) hasta que
no quede líquido Cuándo crees que pesará más la
olla? Furió y Hernández (1983) - (a) Cuando contiene líquido
- (b) Cuando no quede líquido
- (c) Pesarán igual
- (d) No lo sé
Propuestas de la química aristotélica La pesadez es característica de los cuerpos sólidos o líquidos. La ligereza o rareza es característica del aire y el fuego. Concepciones alternativas de los estudiantes Los gases son casi inmateriales y tienen tedencia a elevarse.
curso N respuestas erróneas
5º EGB 36 71.4
6º EGB 34 70.6
7º EGB 65 84.6
8º EGB 60 75.0
1º BUP 73 57.5
2ª BUP 70 55.7
18LAS CAUSAS DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS DE
LOS ESTUDIANTES Y CÓMO DETECTARLAS
19A.8. Enumera, a modo de hipótesis, cuáles pueden
ser las causas fundamentales que expliquen el
origen y la persistencia de las concepciones
alternativas de los estudiantes en el aprendizaje
de las ciencias.
20(No Transcript)
21Cómo se aprende? (Psicología del aprendizaje)
Esquemas alternativos
Cómo se enseña? (Didáctica)
Concepciones alternativas
Qué enseñar? (Filosofía de la ciencia
y Epistemología)
Errores conceptuales
22- A.9. Propón, a modo de hipótesis, las preguntas
que te plantearías para desarrollar una práctica
sobre mol.
23Cómo se introdujo históricamente el mol?
Proust, 1802
Richter, 1792
Atomista. Dalton, 1808
Equivalentista
Masas atómicas
Wollaston, 1814 Pesos equivalentes
Gay-Lussac Avogadro
Aceptación moléculas, 1860
Ostwald, 1900
mol átomo-gramo
1961, Reconocimiento de n. Definición de mol
24- Ostwald, define al mol como
- La masa de una sustancia en gramos numéricamente
igual a su masa molecular relativa - Mol es tomado por los atomistas para sustituir
términos como peso átomo-gramo. - Técnicas para cuantificar átomos y moléculas
(determinación de N) - 1961, se acepta n como magnitud fundamental y al
mol como su unidad
25qué es el mol?
- Es la unidad de la magnitud fundamental química
cantidad de sustancia. - La cantidad de sustancia de un sistema que
contiene tantas entidades elementales como átomos
hay en 0.012 kg de 12C. Cuando se utiliza el mol,
las entidades elementales deben especificarse y
pueden ser átomos, moléculas, electrones u otras
partículas o grupos específicos de tales
partículas. (Mills et al., 1993)
26Modelo microscópico m(Cu) N(Cu)Mr(Cu) masa atómica
Modelo macroscópico m(Cu)n(Cu)M(Cu) masa molar
27- La cantidad de sustancia está relacionada con
masa (m), volumen (V) y número de entidades
elementales (N), pero no se debe identificar con
ellas - nm/M
- nV/Vm
- nN/NA
28- A.9. Desarrolla una entrevista estructurada para
determinar deficiencias epistemológicas y
conceptuales sobre los conceptos de cantidad de
sustancia y mol en profesores y/o estudiantes
universitarios. (mínimo 5 preguntas)
29- A.10. Utiliza la red de análisis que se te
proporciona, para analizar las concepciones que
sobre la cantidad de sustancia y el mol presentan
los libros de texto de química.
30PROPUESTAS DIDÁCTICAS PARA TRANSFORMAR LAS
CONCEPCIONES ALTERNATIVAS DE LOS ESTUDIANTES.
31- A.11. Qué podríamos hacer, desde el punto de
vista docente, con objeto de superar el obstáculo
de las concepciones alternativas de los
estudiantes? - A.12. Teniendo en cuenta todo lo que se ha
revisado hasta el momento qué critica podría
hacerse a la introducción habitual de conceptos
en la enseñanza de las ciencias?
32- A.13. Cuáles consideras deben ser las
condiciones que se requieren para que se dé el
cambio conceptual?
33El cambio conceptual según Posner, Strike, Hewson
y Gerzog
- Acomodación cambio conceptual de mayor grado.
Proceso de confrontación entre concepciones. - Asimilación aquel tipo de aprendizaje donde no
se requiere una revisión conceptual importante
34Condiciones para que tenga lugar el cambio
conceptual
Insatisfacción con los conceptos existentes La nueva concepción debe ser inteligible (aunque inicialmente contradiga las ideas del alumnado) La nueva concepción debe ser inicialmente plausible y potencialmente fructífera (dando explicación a las anomalías encontradas y abriendo nuevas líneas de investigación) (Posner, Srike, Hewson y Gerzog, 1982)
35Ecología conceptual
- La ecología conceptual se refiere a las fuentes
cognitivas existentes en los individuos (contexto
o entorno en el cual las ideas cobran sentido). - La ecología conceptual puede influenciar la
selección de la nueva concepción - Anomalías
- Analogías o metáforas
- Ejemplos o imágenes
- Experiencias pasadas
36- Presentar el material deseado en una secuencia
lógica. - Hacer uso de anomalías para remarcar los
problemas de una concepción alternativa puede
ayudar de forma significativa al cambio
conceptual. - Es crucial identificar el rango de las
concepciones alternativas de los diferentes
fenómenos más probables que poseen los
estudiantes.
37El cambio conceptual según Vosniadou
- Modelos mentales Tipos de representación mental,
una representación análoga, la cual se genera
individualmente durante el proceso cognitivo el
cual tiene la característica de preservar la
estructura del objeto que supuestamente
representa.
38Los modelos mentales son representaciones dinámicas y generativas, las cuales pueden ser manipuladas para probar explicaciones causales de fenómenos físicos y hacer predicciones sobre el estado de los eventos del mundo físico. Los modelos mentales individuales que se generan o regeneran durante el proceso cognitivo son los puntos a los cuales la nueva información es incorporada en el conocimiento base. (un modelo mental puede construir el proceso de adquisición del conocimiento en caminos similares a las creencias y presuposiciones)
39Tipos de cambio conceptual
- Enriquecimiento adición de nueva información a
una estructura teórica ya existente a través de
un mecanismo de acumulación de conocimientos. - Revisión esta es requerida cuando la información
adquirida es inconsistente con las creencias o
presuposiciones existentes, o con la estructura
relacional de la teoría.
40- La revisión de una teoría específica es más fácil
que la revisión de una estructura teórica. - Cuando las creencias de una teoría específica
están limitadas por una estructura teórica, puede
ser que sea muy difícil que se lleve a cabo el
cambio conceptual. - El cambio de una estructura teórica es difícil
porque las presuposiciones de la estructura
teórica representan sistemas coherentes de
explicación, basados sobre la experiencia diaria
y con años de confirmación.
41Modelos mentales de la Tierra
Esfera
Modelo científico
Tierra como disco
Esfera plana
Esfera hueca
Tierra rectangular
Modelos iniciales
Esfera dual
Modelos sintéticos
42Frecuencia de los modelos sobre la forma de la tierra en función del grado escolar Frecuencia de los modelos sobre la forma de la tierra en función del grado escolar Frecuencia de los modelos sobre la forma de la tierra en función del grado escolar Frecuencia de los modelos sobre la forma de la tierra en función del grado escolar Frecuencia de los modelos sobre la forma de la tierra en función del grado escolar
Modelo de la forma de la tierra Grado 1 3 5 Total Grado 1 3 5 Total Grado 1 3 5 Total Grado 1 3 5 Total
Esfera 3 8 12 23
Esfera plana 1 3 0 4
Esfera hueca 2 4 6 12
Tierra dual 6 2 0 8
Tierra como disco 0 1 0 1
Tierra rectangular 1 0 0 1
Mezcla de modelos 7 2 2 11
total 20 20 20 60
43Teoría específica
Estructura teórica
Información observacional sobre la tierra
El suelo se extiende a lo largo del mismo plano
sobre una gran distancia
Hay suelo y/o agua sobre la tierra
Presuposiciones ontológicas
El cielo se localiza sobre el suelo
El sol/ luna/ estrellas están en el cielo
solidez
organización
Presuposiciones entrelazadas
Creencias
gravedad
estabilidad
La tierra es plana, sólida y estacionaria
La tierra es estacionaria
La tierra es soportada por el suelo o el agua
debajo de ella
Presuposiciones epistemológicas
Modelos mentales
Las cosas son como ellos creen que son
Tierra rectangular
Tierra de disco
Tierra de anillo
44El cambio conceptual según Chi
Frecuentemente incorrecto
Conocimiento ingenuo
Impide el aprendizaje del conocimiento formal
Persiste incluso cuando se confronta a formas de
instrucción ingenuas errores conceptuales
Se remueve fácilmente por instrucción preconcepci
ón
Proceso de reparación
Proceso de reparación
Cambio conceptual
Reorganización conceptual
45- Error conceptual categorizaciones erróneas de
los conceptos. - Cambio conceptual proceso de reasignación o
cambio de categorización errónea del concepto de
una categoría ontológica a otra. - El proceso de cambio conceptual no es
inherentemente difícil en sí mismo, pero el reto
es mantenerlo cuando los estudiantes no tienen
conciencia de sus errores conceptuales y/o de las
categorías alternativas a las cuales deberían
reasignar sus errores conceptuales.
46Las creencias están formadas de conceptos
Creencias iniciales
Creencias inadecuadas que permanecen
incluso después de la instrucción
Creencias incorrectas y que son reparadas después
de la instrucción
Creencias alternativas
Creencias incorrectas
errores conceptuales
Ejemplo Después de leer el texto Los vasos
sanguíneos son válvulas el cual no menciona a
las válvulas en el contexto de las arterias el
alumno dice Las venas son los únicos vasos
sanguíneos con válvulas (ejemplo de error
conceptual)
47Incoherente o fragmentado
Modelos mentales
coherente
Incoherente concebido como aquel cuyas
proposiciones no están interconectadas en algún
camino sistemático. Este modelo no puede ser
usado para dar explicaciones consistentes y
predecibles.
Coherente constituido por proposiciones
relacionadas y organizadas de una determinada
forma. Estas representaciones pueden ser usadas
para generar explicaciones, hacer predicciones y
responder preguntas de una forma consistente y
sistemática.
48Modelo coherente
Defectuoso o imperfectos
correcto
pulmones
Estructura correcta
cuerpo
cuerpo
concepciones Circuito simple Circuito doble
Fuente de oxígeno El corazón Los pulmones
Propósito de los pulmones Destino del oxígeno Lugar de intercambio de O2 por CO2
Número vías una dos
Conjunto de creencias o principios son
incorrectos
49Procesos de reparación de los modelos defectuosos
Al estudiante se le presenta la información, la
cual puede ser consistente o contradictoria con
el conocimiento existente.
Si la información es compatible, entonces el
aprendizaje es simplemente un empaparse de esta
nueva información dentro del modelo mental
existente. Este proceso es llamado ASIMILACIÓN
La asimilación puede ocurrir a pesar de que el
modelo mental sea incorrecto. Con tal de que la
nueva información no contradiga las creencias del
estudiante.
El proceso de asimilación, por sí mismo, no puede
reparar el modelo mental, sólo puede
enriquecerlo.
50La nueva información que recibe el estudiante
puede contradecir o refutar sus conocimientos. Si
después de ver esta contradicción, el estudiante
simplemente revisa sus creencias incorrectas, al
proceso se le llama REVISIÓN
La ACUMULACIÓN de procesos de ASIMILACIÓN y
REVISIÓN pueden dar lugar a un mayor cambio en
el entendimiento del sistema de conocimiento de
los estudiantes.
Se puede trabajar arduamente para conseguir una
mayor reorganización (acumulación) y poder
reparar el modelo mental defectuoso, a través de
la enseñanza habitual.
El cambio conceptual radical no es necesario si
las creencias individuales son fácilmente
removidas y revisadas.
51A.14. En función de lo revisado hasta el momento,
referente a las diversas teorías de cambio
conceptual, propón, a modo de hipótesis, las
características en las que se basaría un posible
modelo de cambio conceptual basado en la visión
constructivista.
52Principales características de una visión
constructivista del aprendizaje de conceptos
Identificación y clarificación de las ideas que ya poseen los estudiantes. Puesta en cuestión de las ideas de los estudiantes. Introducción de nuevos conceptos. Proporcionar oportunidades a los estudiantes para utilizar las nuevas ideas. (Driver, 1989)
53Investigación didáctica sobre concepciones
alternativas
Sirve para
Crítica al modelo de enseñanza habitual
Conocer las ideas de los estudiantes
Estrategias de aprendizaje basadas en el cambio
conceptual.
Orientación constructivista de la
enseñanza-aprendizaje de las ciencias.
54Investigación sobre concepciones alternativas de
los estudiantes.
Un nuevo modelo de aprendizaje de las ciencias
Cambio actitudinal
Cambio conceptual
Cambio metodológico
55Paralelismos entre el modo de producción
científica de los conocimientos y el modo de
producción en el aprendizaje por investigación
CIENCIA
Punto de partida Cuerpos de conocimientos aceptados por la comunidad científica.
Metodología de investigación seguida para la producción científica.
Forma social de producción del trabajo científico.
DIDÁCTICA
Punto de partida Paradigma conceptual discente (conjunto de esquemas conceptuales del estudiante).
Aprendizaje de los aspectos esenciales de la metodología científica.
Estructuración de la clase en pequeños grupos de trabajo dirigidos por el profesor.
56A.15. En función de lo revisado en el curso
Qué consideraciones debes tener en cuenta a la
hora de introducir conceptos científicos a los
estudiantes?
57Consideraciones a tener en cuenta a la hora de
introducir conceptos científicos.
- Evitar una introducción arbitraria
- Elaborar aproximaciones cualitativas a los
conceptos en base a ideas, antes de llegar a las
definiciones operativas. - Tener en cuenta el carácter evolutivo de los
conceptos. - Aplicarlos a situaciones muy diversas para hacer
ver su utilidad.
58Diagrama de un ciclo de investigación
Cuerpo de conocimientos
Problema
Hipótesis
Planificación y realización de experimentos
Regularidades Leyes
interpretación
comunicación
Nuevos problemas
59A.16. En vista de los conocimientos adquiridos en
este curso, Qué, consideras, debe saber y saber
hacer un profesor de ciencias?
60- Conocer la materia
- Historia y epistemología
- Filosofía (naturaleza y visiones deformadas)
- Conceptos y teorías actuales
- Avances en las investigaciones científicas
- Relaciones CTSA
- Psicopedagógicos
- Gestionar la clase
- Preparar actividades
- Saber evaluar
- Saber investigar
- Qué debe saber y saber hacer un profesor de
ciencias? - Conocimiento didáctico de contenido
- (CDC)
61Espero que este curso les haya ayudado a
reflexionar y a mejorar en sus actividades académi
cas. Fue un placer trabajar con ustedes y espero
continuar haciéndolo. Suerte y seguimos en
contacto.
Dra. Kira Padilla Martínez e-mail
corn1ment1_at_hotmail.com