Constructivismo, ideas previas y cambio conceptual en Qu

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Constructivismo, ideas previas y cambio
conceptual en Química

• Dra. Kira Padilla Martínez
• Facultad de Química, UNAM

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Conexión 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?

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• 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).

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Teoría 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.

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Dimensión 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.

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EL 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

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Algunos 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
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Qué es lo que entiendes por concepciones
alternativas o ideas previas?

• Nociones que los alumnos traen consigo antes del
  aprendizaje formal de una determinada materia.

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A.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.

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A.7. Propón, a modo de hipótesis, las posibles
características de las concepciones alternativas.
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Muchas 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.

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Las 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
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Ideas 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.
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Existe 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
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LAS CAUSAS DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS DE
LOS ESTUDIANTES Y CÓMO DETECTARLAS
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A.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.
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(No Transcript)
21
Cómo se aprende? (Psicología del aprendizaje)
Esquemas alternativos
Cómo se enseña? (Didáctica)
Concepciones alternativas
Qué enseñar? (Filosofía de la ciencia
y Epistemología)
Errores conceptuales
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• A.9. Propón, a modo de hipótesis, las preguntas
  que te plantearías para desarrollar una práctica
  sobre mol.

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Cómo 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
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• 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

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qué 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)

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Modelo microscópico m(Cu) N(Cu)Mr(Cu) masa atómica
Modelo macroscópico m(Cu)n(Cu)M(Cu) masa molar
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• 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

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• 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)

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• 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.

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PROPUESTAS 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?

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• A.13. Cuáles consideras deben ser las
  condiciones que se requieren para que se dé el
  cambio conceptual?

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El 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

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Condiciones 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)
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Ecología 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

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• 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.

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El 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.

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Los 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)
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Tipos 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.

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• 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.

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Modelos mentales de la Tierra
Esfera
Modelo científico
Tierra como disco
Esfera plana
Esfera hueca
Tierra rectangular
Modelos iniciales
Esfera dual
Modelos sintéticos
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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 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
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Teoría 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
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El 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
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• 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.

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Las 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)
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Incoherente 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.
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Modelo 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
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Procesos 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.
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La 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.
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A.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.
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Principales 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)
53

Investigación 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.
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Investigación sobre concepciones alternativas de
los estudiantes.
Un nuevo modelo de aprendizaje de las ciencias
Cambio actitudinal
Cambio conceptual
Cambio metodológico
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Paralelismos 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.
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A.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?
57
Consideraciones a tener en cuenta a la hora de
introducir conceptos científicos.

1. Evitar una introducción arbitraria
2. Elaborar aproximaciones cualitativas a los
   conceptos en base a ideas, antes de llegar a las
   definiciones operativas.
3. Tener en cuenta el carácter evolutivo de los
   conceptos.
4. Aplicarlos a situaciones muy diversas para hacer
   ver su utilidad.

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Diagrama de un ciclo de investigación

Cuerpo de conocimientos
Problema
Hipótesis
Planificación y realización de experimentos
Regularidades Leyes
interpretación
comunicación
Nuevos problemas
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A.16. En vista de los conocimientos adquiridos en
este curso, Qué, consideras, debe saber y saber
hacer un profesor de ciencias?
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• 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)

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Espero 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