Representar, repensar y resignificar la enseñanza de la química E-Book

Liz Mayoly Muñoz Albarracín

• Herausgeber: Universidad Distrital Francisco José de Caldas
• Kategorie: Bildung
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 173

Veröffentlichungsjahr: 2023

Beschreibung

El libro presenta una revisión sobre el tema de las representaciones científicas ampliamente discutido en diferentes campos, pero que en esta obra intenta mostrar su versatilidad en la enseñanza de la Química. Los referentes teóricos con los que se dialogan han sido trabajados desde el grupo de investigación Observatorio Pedagógico y producto de la investigación doctoral de la autora, por lo que se logra reunir fundamentos que aportan a la comprensión del concepto de representación, con la intención de repensar y resignificar la enseñanza de la Química.La segunda parte del libro presenta una propuesta de enseñanza de la Química en la que se hace uso del concepto de representación para abordar algunos temas en la escuela. Los resultados que se recogen dan evidencias de la importancia que tiene la representación en el aprendizaje de las ciencias y cómo en conjunto con las estrategias de enseñanza puede aportar en su comprensión.

Leseprobe

A mi hijo José Alejandro, quien ha sido mi compañía en todo este proceso y mi motor de vida para lograr esta meta.A mi esposo, mis padres y familia, que han sido pacientes y me animaron en los momentos difíciles para no abandonar esta lucha.A Dios, quien me respaldó y proveyó de ciencia y conocimiento para trazar las líneas que dieron origen a esta obra.

© Universidad Distrital Francisco José de Caldas

© Facultad de Ciencias y Educación

© Liz Mayoly Muñoz Albarracín

Primera edición, septiembre de 2023

ISBN impreso: 978-958-787-548-5

ISBN digital: 978-958-787-549-2

ISBN ePub: 978-958-787-550-8

Líder Unidad de Publicaciones

Rubén Eliécer Carvajalino C.

Gestión editorial

Ana Marcela Hernández C.

Corrección de estilo

Proceditor

Diagramación

Proceditor

Diseño de carátula

Johana Delgado Macías

Editorial UD

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Carrera 24 No. 34-37

Teléfono: 3239300 ext. 6202

Correo electrónico: [email protected]

Sistema de Bibliotecas de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Catalogación en la publicación (CEP)

   Muñoz Albarracín, Liz Mayoly

Representar, repensar y resignificar la enseñanza de la química / Liz Mayoly Muñoz Albarracín. -- Primera edición. -- Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas, 2023.

132 páginas: gráficas; 24 cm. (Colección Didáctica)

   ISBN: 978-958-787-548-5 ISBN digital: 978-958-787-549-2

   ISBN ePub: 978-958-787-550-8

   1. Química -- Estudio y enseñanza 2. Capacitación docente 3. Educación – Investigación 4. Ciencias de la naturaleza I. Serie.

540.72: CDD 21 edición.

Todos los derechos reservados.

Esta obra no puede ser reproducida sin el permiso previo escrito de la Unidad de Publicaciones de la Universidad Distrital.

Diseño epub:Hipertexto – Netizen Digital Solutions

Contenido

Presentación

Parte I

Introducción

La formación de profesores y su relación con la idea de representación

Las representaciones: una revisión teórica

Las representaciones científicas: una discusión presente

La representación y el realismo

La relación teoría, modelo y representación

Las representaciones en la enseñanza de las ciencias

Las representaciones como modelos

Propósito de los modelos en la ciencia

Parte II

Aportes de la representación a la enseñanza de la Química

La naturaleza de la Química

Análisis: ¿Qué es esto?

La síntesis: ¿Cómo lo hago?

La transformación: ¿Cómo lo cambio?

El modelaje: ¿Cómo lo explico o lo predigo?

Una revisión de las representaciones en la enseñanza de la Química

Representaciones semióticas

Competencias representacionales y el lenguaje de la Química en la enseñanza

La Lingüística y la Química

Representación-pensamiento-lenguaje

Una propuesta metodológica para trabajar las representaciones en la enseñanza de la Química

Articulación de los marcos teóricos y construcción de categorías

Instrumentos, procesos y seguimiento

Propuesta de enseñanza de los PFIQ

La enseñanza de los modelos atómicos a través del fenómeno de la luminiscencia: PFIQ2

¿Cómo brilla la naturaleza? ¿Una propuesta didáctica para la enseñanza de la Química? PFIQ5

Conclusiones

Referencias

Autora

Índice de figuras

Figura 1. Representación del norbornano

Figura 2. Representación del orbital d

Figura 3. Definición de modelos de Giere y Chamizo

Figura 4. Relación entre teoría, modelo y fenómeno

Figura 5. Representaciones externas

Figura 6. Una interpretación de la construcción del conocimiento científico

Figura 7. Triángulo de los niveles de representación

Figura 8. Modelo atómico de Rutherford

Figura 9. Modelo de enseñanza

Figura 10. Representación de sistemas líquidos y gaseosos

Figura 11. Elementos constituyentes del modelo mental

Figura 12. Diferentes sistemas semióticos que representan aspectos relacionados con la estructura atómica

Figura 13. Formación de nuevos conceptos

Figura 14. Articulación teórica de la propuesta metodológica

Figura 15. Representaciones elaboradas por el PFIQ1

Figura 16. Representaciones elaboradas por el PFIQ2

Figura 17. Representaciones elaboradas por el PFIQ3

Figura 18. Representaciones elaboradas por el PFIQ4

Figura 19. Representaciones elaboradas por el PFIQ5

Figura 20. Representaciones de los PFIQ 1, 2 y 3 del gato de Schrödinger

Figura 21. Representaciones de los PFIQ 4 y 5 del caso de Schrödinger. a. PFIQ4 (para las dos de arriba); b. PFIQ5 (para el de abajo)

Índice de tablas

Tabla 1. Dimensiones consideradas en el análisis de los datos obtenidos en tareas de modelización

Tabla 2. Resumen de la competencia representacional y sus niveles

Tabla 3. Una construcción dialógica y plural de las representaciones científicas

Tabla 4. Instrumento de diagnóstico

Tabla 5. Síntesis de las actividades realizadas por los PFIQ

Tabla 6. Fundamentos de la propuesta de enseñanza

Tabla 7. Temáticas enseñadas por los PFIQ en el aula

Tabla 8. Actividades diseñadas por PFIQ2 para enseñar el fenómeno de la luminiscencia

Tabla 9. Analogía construida: “Un hotel y su huésped”

Tabla 10. Actividades diseñadas por PFIQ5 para enseñar el fenómeno de la bioluminiscencia

Tabla 11. Resultados de la propuesta de enseñanza del PFIQ5

Presentación

Esta obra, titulada Representar, repensar y resignificar la enseñanza de la Química, presenta a la comunidad educativa interesada en explorar teórica y metodológicamente otras formas de abordar la enseñanza de las ciencias de la naturaleza, pero en especial la de la Química. En esta perspectiva, el interés de esta obra es poner en discusión el tema de las representaciones científicas desde distintos enfoques y suscitar en los lectores argumentos y contraargumentos del por qué resultan ser un fundamento versátil para pensar y resignificar la enseñanza de una ciencia.

La idea de que la ciencia nos conduce por el camino que lleva a la verdad ha seducido al hombre a lo largo del tiempo. La adopción de la lógica y la razón han nutrido este camino, el cual ha sido discutido por diferentes autores y corrientes filosóficas, más aún cuando la conceptualización de lo que es la ciencia, desde principios del siglo XX, ha marcado la forma de producir conocimiento científico y la manera de hacer ciencia, la cual también ha reevaluado las concepciones de ciencia que hoy aceptan profesores y estudiantes en la academia.

Lo anterior, en el marco del tema que se presenta, permite plantear una discusión que, aunque es de larga data, aún hoy tiene vigencia dada su mutabilidad y la pluralidad de saberes que se siguen introduciendo en este campo, como las que expuso en su momento la filosofía analítica, al decir que, las representaciones eran consideradas las teorías científicas por excelencia desde un enfoque estructural, en el cual el propósito contextual que cumple la representación no era tenido en cuenta.

De otro lado los estudios de Piaget sobre las representaciones que construyen los niños aportaron en cuanto a que esta corresponde a una condición para operar, pues es la capacidad para representar la que posibilita tomar conciencia de la organización del mundo para darles sentido a sus propias construcciones. Los aportes de campos como el de la sociología le dieron otro aire a esta forma de entender la representación y la situaron en el lugar de las prácticas científicas, dándole protagonismo al contexto en el cual estas se crean, construyen o emergen.

Así mismo, aportes desde la semiótica suministran elementos tan valiosos en el campo del lenguaje como el valor del signo, el símbolo y el significado en la construcción del conocimiento; el papel del lenguaje adquiere relevancia en otros campos y permite pensar en otras formas de considerar la ciencia y la manera en que se aborda, se estudia y se introduce la representación en las distintas comunidades académicas.

Este es un abrebocas de lo que encontrarán en los siguientes capítulos. Se espera que estos constituyan un punto de partida que posibilite disfrutar, controvertir y refutar lo que este texto presenta.

Parte I

Introducción

Este libro pretende recoger y recopilar algunos fundamentos teóricos y metodológicos en el campo de la enseñanza de las ciencias de la naturaleza. En particular, se abordarán las representaciones científicas, comenzando con una revisión teórica sobre el tema. En este viaje por la escritura y lectura de diversos autores se ha intentado dialogar con las propuestas y las múltiples formas de pensar, buscando un encuentro que es placentero y emocionante en la medida en que se van tejiendo las ideas y van tomando forma alrededor de un eje temático como lo es la “representación”, el cual abraza muchos campos y se circunscribe en muchas escuelas, entonces adentrarse en cada uno e intentar saltar a otros campos se convirtió en una tarea compleja, procurando encontrar el camino que nos incita a acercarnos cada vez más a la representación en la ciencia, el lenguaje, la filosofía, logrando aterrizar en la enseñanza, esto con la única intención de visualizar su importancia y la potencialidad que tiene para repensar desde la profesión docente cómo se enseña una ciencia como la Química en el aula.

Este tema ha sido estudiado por la autora en el Grupo de Investigación Observatorio Pedagógico y se deriva de la investigación realizada en su tesis del Programa de Doctorado en Educación para la ciencia y en los resultados y alcances de las actividades profesionales desarrolladas como docente en la Facultad de Ciencias y Educación en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Como intencionalidades de este texto, se busca consolidar y configurar un marco teórico que sea coherente y pertinente para la enseñanza de las ciencias, incorporando la naturaleza de las ciencias, la representación, el lenguaje de las ciencias y la modelización, desde una propuesta que pueda ser útil para la enseñanza y la formación docente.

En esta línea se acude a la filosofía de las ciencias y a la filosofía de la Química para hacer una aproximación a la conceptualización sobre las representaciones científicas y su relación con la enseñanza de la Química, fundamentados en la idea de que las representaciones son utilizadas por los profesores para elaborar explicaciones científicas y entender cómo funciona el mundo. Por tal razón, la enseñanza de la ciencia está relacionada con la comprensión que estos tienen sobre las representaciones y la manera como son introducidas en los procesos educativos, así como en indagar sobre el significado atribuido a diferentes formas de representar el conocimiento químico y su relación con su contexto histórico y social.

Vale la pena, a propósito del objeto de este libro, retomar las palabras que expresó el Nobel Roald Hoffmann en su discurso cuando ganó este premio en 1981:

El lenguaje de la ciencia es un lenguaje bajo estrés. Se hacen palabras para describir cosas que parecen indescriptibles en palabras, ecuaciones, estructuras químicas, etc. Las palabras no pueden significar todo lo que representan, sin embargo, es todo lo que tenemos para describir la experiencia. (Hoffmann, 1981)

Con la intención de que la obra recoja elementos teóricos y metodológicos, esta se ha dividido en dos partes, la primera hace referencia a toda la revisión que se hizo sobre el tema de las representaciones y en la segunda parte, se retoman ejemplos de la investigación con el propósito de mostrar las implicaciones en la enseñanza y la formación inicial de profesores.

La formación de profesores y su relación con la idea de representación

En este apartado se plantean algunas reflexiones sobre la formación de profesores de ciencias de la naturaleza en general, enfatizando en la formación docente en Química. Por ello, se buscará que los presupuestos seleccionados muestren los vínculos que permitan dialogar sobre estos dos caminos. Acorde con esto es oportuno dar inicio con las palabras de Vaillant (2007), quien concibe la formación docente como un proceso intencional y sistemático que transforma el ejercicio de mediación didáctica entre un sujeto que quiere aprender y los contenidos de aprendizaje mediante la adquisición de saberes, habilidades, actitudes y destrezas en la labor educativa, y lo enmarca como un punto de partida para la construcción de la identidad docente. En este sentido, esta se entiende como el “conjunto heterogéneo de representaciones profesionales, y como un modo de respuesta a la diferenciación o identificación con otros grupos profesionales” (p. 3).

La postura de la autora es útil en tanto define la identidad docente como un conjunto heterogéneo de representaciones profesionales que lo distingue de otros grupos de formación. Este concepto de representación puede tener diversas definiciones, pero llama la atención la idea de representación como una construcción inherente al sujeto, que pertenece a un grupo específico que también le confiere unos rasgos característicos, lo cual hace evidente que estudiar este conjunto de representaciones es una tarea compleja. Por ejemplo, al caracterizar un profesor que enseña ciencias naturales, esto invita a preguntarse sobre la representación que este tiene de lo que significa ser un maestro que enseña una ciencia como la Química. Aunque este no es el objeto de discusión de este libro, dado que el asunto estará centrado en las representaciones de la ciencia, estas cuestiones surgen a medida que se entiende que el concepto de representación es polisémico y aplicable a muchos campos de estudio.

El sentido que tienen las representaciones científicas en la enseñanza de las ciencias ha sido definido en esta obra, teniendo en cuenta las investigaciones realizadas, así:

El profesor necesita conocer la naturaleza del conocimiento científico, su proceso de construcción y contextualización de las teorías y modelos que dan cuenta de explicar e interpretar, mediante diferentes representaciones, las realidades de los fenómenos científicos a las que tenemos acceso, para conocer el mundo químico como una actividad humana caracterizada por las ideologías, culturas y contextos situados histórica y socialmente. (Muñoz, 2012, p. 47)

Esto, en el contexto de la enseñanza de la Química, permite sostener lo siguiente: la Química radica en reconocerla como una ciencia que intenta explicar las propiedades macroscópicas de la materia a partir de su estructura conformada por entidades submicroscópicas (partículas). Así, a partir de objetos concretos y visibles, la Química crea conceptos y abstracciones, y forma modelos que presentan una interpretación de la naturaleza para dar una visión coherente de la realidad (Nakamatsu, 2012, p. 38).

La definición anterior permite inferir que la complejidad de esta ciencia es lo que hace que se torne difícil para los estudiantes, y en algunas situaciones los profesores hacen que se vea inalcanzable, pues se refieren a ella como una ciencia complicada y que no tiene nada que ver con su mundo, cuando en realidad, retomando a Nakamatsu, la Química busca elaborar

[…] modelos que no solo permiten describir el mundo en que vivimos, sino que pueden además predecir la formación y propiedades de materia no existente. Así, esta disciplina no solo es capaz de comprender la materia que existe en la naturaleza, sino que también crea nueva materia. (p. 39)

Sumado a esto también pesa la percepción sobre la Química que predomina en otros sectores no científicos, que concuerda con lo que dicen Lazlo y Grenberg (1991):

La Química tiene una mala imagen. La gente desconfía de ella por considerarla una ciencia compleja e incomprensible. Existe la tradición de aprender la química de memoria en lugar de comprenderla. Los químicos aparecen como personas retraídas y un poco peligrosas, aislados en sus laboratorios, donde confeccionan mezclas elaboradas que son peligrosas al olerlas y quizá hasta venenosas. (p. 1)

La discusión planteada permite repensar los fundamentos que pueden contribuir para responder a cuestiones tales como: ¿Cuál es el sentido otorgado por los profesores en formación a las representaciones científicas? ¿Recurre el profesor a fundamentos de tipo filosófico, histórico y didáctico durante la enseñanza y el aprendizaje para interpretar, entender y representar los juicios y decisiones propias de las prácticas científicas? ¿Qué concepciones adoptadas por el profesor sobre los modelos, teorías y representaciones, persisten en su discurso y en el uso de lenguajes verbales y no verbales para contextualizar la enseñanza de la Química?

Un análisis inicial de estas cuestiones desde lo que plantea Fourez (2007) presupone que emplear una representación es una elección arriesgada, que hace el profesor, algunas veces sin conocer los fundamentos que lleven a priorizar esta elección considerándola como un retrato de la realidad. En el caso contrario, sería posible pensar en su existencia como una construcción consensuada y dialógica que transite entre el realismo y el racionalismo en la elaboración del conocimiento científico. Lo que sí es cierto es que para comprender estas posturas se requiere que él decida hacer un análisis a la luz de estos fundamentos.

Repensar la representación en un contexto problematizador significa comprender de qué forma el profesor debe interpretar las representaciones y cómo las introduce en la enseñanza de la Química. Así, en concordancia con Scerri en Labarca (2010), es posible adoptar una posición intermedia entre el normativismo y el naturalismo, pues si bien algunas entidades no pueden ser observadas, de alguna forma, los profesores pueden recurrir a diversas maneras de representar el conocimiento para enseñarlo. En ocasiones el hecho de ser realista exige un tratamiento cuidadoso para identificar las limitaciones que ese tipo de representaciones presenta, para no presuponer una comprensión ingenua de la Química, cuyos modelos y teorías son caracterizados por ser representaciones pictóricas que son presentadas fuera de sus contextos de constitución.

En este contexto el profesor tiene exigencias en todo sentido. Por ello formarse en la enseñanza de algo implica, como lo dicen Anijovich et al. (2009), que formar es “algo que tiene que ver con la forma, por tanto, hablar de formar se vincula con adquirir una forma”. Así, en el campo de la formación docente “debería estar orientado a obtener el perfil profesional esperado y las competencias para cumplir con las tareas requeridas para ejercer esa profesión” (p. 27).

En cuanto a la formación de profesores y las representaciones, se puede mencionar a autores como Loughran et al. (2004), quienes abordan este tema desde el conocimiento pedagógico del contenido con lo que se denomina la “representación del contenido” o representational content como una propuesta útil que incluye las formas más comunes de representación de las ideas, las analogías, las ilustraciones, los ejemplos, explicaciones y demostraciones, o sea, los modos de representar y formular el asunto de modo que se torne comprensible para los otros. Esto implica que el profesor desarrolle las siguientes actividades:

1. Preparación: interpretación y análisis crítico de textos, estructuración y segmentación, desarrollo de un repertorio curricular y aclaración de los propósitos. O sea, estructuración de la materia que se va a enseñar.

2. Representación: uso de un repertorio de ejemplos, analogías, demostraciones, explicaciones, metáforas sobre el modo de trabajar el tema.

3. Selección: elección de un repertorio instructivo de modos de enseñar, organizar y gestionar, o sea, transformación de las ideas de los estudiantes en formas instructivas.

4. Adaptación: ajuste o modelaje de acuerdo a las características de los estudiantes, es decir, consideración de concepciones alternativas, lenguaje, edad, intereses, clase social, entre otros. Adaptación de los contenidos al modo de vida o a la cultura del estudiante.

5. Seguido, pasa por la instrucción, evaluación, reflexión y, nuevamente, se da la comprensión.

Con el aporte que hacen estos autores es posible que el profesor elabore un repertorio que incluya las formas de trabajar la representación del contenido en la enseñanza de las ciencias, sin limitarse únicamente a esta forma de trabajar en el aula, ya que hay otras propuestas que ofrecen otros subsidios teóricos que auxilian al profesor en la enseñanza en la escuela.

Las representaciones: una revisión teórica

El rigor de la ciencia requiere que distingamos bien la figura desnuda de la propia naturaleza del vestido de colores vivos con el cual la cubrimos para nuestro placer (Heinrich Hertz, citado por Ludwig Boltzmann, carta Nature, 28 de febrero de 1985) (Van Fraassen, 2006, p. 23) (traducción propia).

En este apartado se abordará uno de los temas más controversiales en las últimas décadas en campos tan variados como la psicología cognitiva, la filosofía de las ciencias naturales, la lingüística y la sociología, entre otros, y que finalmente fue incorporado a la enseñanza de las ciencias naturales. No necesariamente es en este orden como se dará lugar a tal discusión, pues no es la intención hacer una línea de tiempo al respecto, más sí entender los aportes que cada uno de estos campos hace a este polisémico concepto.

Las representaciones científicas: una discusión presente

Aproximarse al concepto de representación implica indagar por los trabajos realizados en la psicología cognitiva, que asumió la mente como principal constructor de las representaciones para dar cuenta de cómo es el mundo y poder actuar sobre este. Hoy se sabe que existe participación de los procesos cognitivos en el diseño de las imágenes, los símbolos, los esquemas, las metáforas, las analogías y los modelos en la construcción de las representaciones mentales con las cuales podemos conocer algo o parte del mundo. Sin embargo, el debate que enfrenta esta postura cognitivista es que las representaciones mentales no son de fácil acceso para quien las estudia, acceder a la mente ha sido la principal encrucijada, además están limitadas a quien las expresa, elabora y construye pues son de su dominio, están en su cabeza, por decirlo de alguna forma.

A comienzos del siglo XIX comienzan a trabajarse enfoques simbólicos de la representación. Los trabajos de Helmholtz (1879) sobre la fisiología de la óptica retomaron un aspecto de la representación