Constructivismo, ideas previas y cambio conceptual en Química

1. Constructivismo, ideas previas y cambio conceptual en Química Dra. Kira Padilla Martínez Facultad de Química, UNAM

2. 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?

3. Propón, a modo de hipótesis, aquellos aspectos en que consideres se basa el constructivismo

5. Constructivismo • Opuesto al positivismo lógico o <<empirismo>>, 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).

6. 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.

8. 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. Dimensión ética

9. 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

10. Algunos resultados encontrados a través de la Didáctica de las Ciencias

11. ¿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.

12. 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.

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

14. 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.

15. F F F (a) (b) (c) 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)

16. Ideas alternativas subyacentes en la asociación fuerza-movimiento

17. 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

18. LAS CAUSAS DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS DE LOS ESTUDIANTES Y CÓMO DETECTARLAS

19. 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.

21. ¿Cómo se aprende? (Psicología del aprendizaje) Esquemas alternativos ¿Cómo se enseña? (Didáctica) Concepcionesalternativas ¿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.

23. ¿Cómo se introdujo históricamente el mol? Proust, 1802 Richter, 1792 Atomista. Dalton, 1808 Equivalentista Wollaston, 1814 Pesos equivalentes Masas atómicas 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

25. ¿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)

27. La cantidad de sustancia está relacionada con masa (m), volumen (V) y número de entidades elementales (N), pero no se debeidentificar con ellas • n=m/M • n=V/Vm • n=N/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.

30. 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?

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

33. 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

34. Condiciones para que tenga lugar el cambio conceptual

35. 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

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.

37. 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.

39. 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.

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.

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

43. 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

44. 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 “preconcepción” 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.

46. 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)

47. 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.

48. Modelo coherente Defectuoso o imperfectos correcto pulmones Estructura correcta cuerpo cuerpo Conjunto de creencias o principios son incorrectos

49. 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.

50. 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.