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1 LA ENSEÑANZA DEL CONCEPTO TABLA PERIÓDICA: UNA PROPUESTA DESDE UN ENFOQUE HISTÓRICO Paula Andrea Segura Delgado UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA BOGOTÁ 2017 2 LA ENSEÑANZA DE LA TABLA PERIÓDICA: UNA PROPUESTA DESDE UN ENFOQUE HISTÓRICO Paula Andrea Segura Delgado Código: 20122150043 Director de tesis Carlos Javier Mosquera Suárez Codirector Rubinsten Hernández Barbosa GRUPO DE INVESTIGACIÓN DIDAQUIM Trabajo de grado para optar al título de licenciada en química UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA BOGOTÁ 3 NOTA DE ACEPTACIÓN __________________________________________________ FIRMA DEL DIRECTOR DE TESIS _________________________________________________ FIRMA DEL CODIRECTOR DE TESIS ________________________________________________ FIRMA DEL JURADO _________________________________________________ FIRMA DEL JURADO 4 AGRADECIMIENTOS A Dios por regalarme esta maravillosa oportunidad de vida y porque él ha sido mi sustento a través de todos mis años; mis infinitos agradecimientos para Él. Al Doctor Carlos Javier Mosquera por su apoyo incondicional y dirección. Al Doctor Rubinsten Hernández porque es un privilegio estar guiada por una persona con tanta calidad humana y conocimiento profesional; ha sido un punto de referencia no solo en mi vida profesional sino también en mi vida personal. A mi madre Janeth Delgado y mi hermana Adriana Segura porque siempre han estado a mi lado confiando en que puedo lograr todos mis proyectos. Seguiré adelante porque su trabajo en mí no ha sido infructuoso. A todos mis sinceros agradecimientos, un abrazo y mil bendiciones. Paula Andrea Segura D. 5 Dedicado a A mi hermana Adriana Lizeth Segura Delgado, por cambiar su rumbo de vida por mi bienestar. 6 RESUMEN En el presente proyecto se describe una secuencia didáctica para la enseñanza de la tabla periódica desde un enfoque histórico, realizado con estudiantes de cuarto semestre de Licenciatura en Química de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas en el seminario de Historia de la química. El objetivo central es el uso de la historia para profundizar en las causas, hechos y circunstancias que han permitido el desarrollo de la ciencia y el conocimiento que se tiene sobre el concepto de la tabla periódica, con el propósito de conocer y comprender el conocimiento que ha aportado a la construcción de éste modelo, además de aportar desde dicha línea didáctica a la visión e imagen de los estudiantes hacia la ciencia y de su futura labor como docentes. Se pretende enseñar que en la ciencia no se aprenden “verdades absolutas”; se considera que el conocimiento es aceptado en la comunidad al explicar y justificar coherentemente un fenómeno o situación en un contexto temporal y cultural particular, pudiendo éste transformarse según conocimientos posteriores. Igualmente se relaciona el papel activo de la educación en la actividad científica, al vincularse la permanencia de un conocimiento en una comunidad con la frecuencia en que es enseñado. La secuencia didáctica se desarrolló en seis etapas, las cuales se diseñaron a partir de preguntas, que sirvieron como orientación para la organización de los objetivos y actividades que se propusieron. Siendo uno de los propósitos que los estudiantes, docentes en formación, reconozcan la importancia que tiene la historia de las ciencias en su enseñanza y ser partícipes de 7 una metodología distinta para aprender química, logrando así reflexionar sobre su futura práctica docente. Palabras clave: Didáctica, historia tabla periódica, docente en formación. 8 ABSTRACT In the present project a didactic sequence for the teaching of the periodic table is described from a historical approach, carried out with students of fourth semester of Degree in Chemistry of the District University Francisco José de Caldas in the seminar of History of the chemistry. The central objective is the use of history to delve into the causes, facts and circumstances that have allowed the development of science and knowledge about the concept of the periodic table, with the purpose of knowing and understanding the knowledge that has contributed to the construction of this model, in addition to contributing from this didactic line to the vision and image of students towards science and their future work as teachers. The aim is to teach that science does not learn "absolute truths"; it is considered that knowledge is accepted in the community when explaining and justifying coherently a phenomenon or situation in a particular temporal and cultural context, which can be transformed according to later knowledge. The active role of education in scientific activity is also related, since the permanence of a knowledge in a community is linked to the frequency in which it is taught. The didactic sequence was developed in six stages, which were designed based on questions, which served as orientation for the organization of the objectives and activities that were proposed. Being one of the purposes that students, teachers in training, recognize the 9 importance of the history of science in their teaching and be part of a different methodology to learn chemistry, thus reflecting on their future teaching practice. KEY-WORDS: History, didactics, periodic table, teacher in formation. 10 TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN 12 1. 15 2. 17 2.1 Objetivo general 16 2.2 Objetivos específicos 16 CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES 17 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO 22 2.1 24 2.2 27 2.3 33 La sistematización periódica de Dmitri Mendeleiev: un nuevo paradigma científico. 33 2.4 39 CAPÍTULO 3. MARCO METODOLÓGICO 38 3.1 Investigación cualitativa 38 3.2 Tipo de investigación: Estudio de caso. 40 3.3 Parámetros tenidos en cuenta para el diseño de la secuencia didáctica 42 3.3.1 Reconstrucción histórica 42 3.3.2 Organización de la información. 42 3.3.3 Etapas del proyecto. 44 3.3.4 Elementos de cada etapa 44 3.4 Población 44 3.5 Desarrollo de la propuesta 44 3.5.1 ¿Cuál es el origen del concepto de elemento químico? 45 3.5.2 ¿A qué procesos químicos se vinculan la identificación de algunos elementos químicos? 46 3.5.3 ¿Cuál fue la importancia del Congreso Karlsruhe? 46 11 3.5.4 ¿Quiénes aportaron a la organización de la tabla periódica? 47 3.5.5 ¿Cuáles fueron los aportes de Dmitri Mendeleiev? 48 3.5.6 ¿Qué propuestas de organización han surgido después de la sistematización de Dmitri Mendeleiev? 49 3.6 Instrumentos utilizados para el inicio, durante y final de la secuencia didáctica. 49 3.6.1 Test inicial 50 3.6.2. Test final y entrevista: 50 CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS 52 4.1 Presentación de la secuencia didáctica y aplicación del test de ideas previas: 52 4.2 Desarrollo de la secuencia didáctica 61 4.2.1 Primera sesión: ¿cuál es el origen del concepto de elemento químico? 61 4.2.2 Segunda sesión: ¿A qué procesos se vincula la identificación de algunos elementos químicos? 64 4.2.3 Tercera sesión: ¿Cuál fue la importancia del Congreso Karlsruhe? 68 4.2.4 Cuarta sesión: ¿Quienes aportaron a la organización de la tabla periódica? 70 4.2.5 Quinta sesión: ¿Cuáles fueron los aportes de Dmitri Mendeleiev? 74 4.2.6 Sexta sesión: ¿Qué propuesta de organización hansurgido después de la sistematización de Dmitri Mendeleiev? 76 4.3 Test final 78 4.4 Entrevista al grupo focal. 85 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES. 89 CAPÍTULO 7: BIBLIOGRAFÍA 92 CAPÍTULO 8: ANEXOS 95 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Sesión 1. ¿Cuál es el origen del concepto de elemento químico. 45 Tabla 2: Sesión 2: ¿A qué procesos químicos se vinculan la identificación de algunos elementos químicos? 46 Tabla 3. Sesión 3. ¿Cuál fue la importancia del Congreso Karlsruhe? 46 12 Tabla 4: Sesión 4. ¿Quiénes aportaron a la organización de la tabla periódica? 47 Tabla 5: Sesión 5. ¿Cuáles fueron los aportes de Dmitri Mendeleiev? 48 Tabla 6: Sesión 6. ¿Qué propuestas de organización han surgido después de la sistematización de Dmitri Mendeleiev? 49 Tabla 7: Respuesta de los estudiantes a la pregunta 1,1 del test de ideas previas. 53 ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 1: Organización de la información a desarrollar en la secuencia didáctica. 43 Gráfica 2: Resultados de la pregunta 1,2 del test de ideas previas. 55 Gráfica 3: Resultado de la pregunta 2 del test de ideas previas. 56 Gráfica 4: Resultados de la pregunta 3 del test de ideas previas. 57 Gráfica 5: Resultados de la pregunta 4 del test de ideas previas. 58 Gráfica 6: Resultados de la pregunta 5 del test de ideas previas. 59 Gráfica 7: Personas nombradas por los estudiantes que se relacionan con la construcción de la tabla periódica. 59 Gráfica 8: Resultados de la pregunta 6 del test de ideas previas 60 Gráfica 9: Resultados de la pregunta 1 del test final. 79 Gráfica 10: Resultados de la pregunta 2 del test final. 81 Gráfica 11: Resultados de la pregunta 4 del test final. 83 ÍNDICE DE ÍLUSTRACIONES Ilustración 1: Estudiantes durante actividad propuesta. 62 Ilustración 2: Ordenador gráfico basado en la lectura de Bernadette Bensaude-Vincent. 75 Ilustración 3: estudiantes contestando el test final. 78 about:blank about:blank about:blank 13 INTRODUCCIÓN La tabla periódica se distingue en aulas, libros, cartillas, laboratorios, industrias, eventos y demás lugares donde se enseña o se practica ciencia, de allí se reconoce como uno de los iconos más importantes de la ciencia y particularmente de la química, siendo un tema central para su enseñanza y aprendizaje, además de ayudar a la comprensión de la naturaleza de la materia. Como lo plantea Scerri (2008), la complejidad de entender la tabla periódica va más allá de entender su sistematización, ésta permite un terreno fértil para que se propongan distintas formas para su representación y enseñanza. El presente trabajo tiene como objetivo ofrecer a docentes en formación una propuesta basada en historia de la química. Para ello se planteó seis etapas fundamentadas en el conocimiento que tuvo relación con la construcción del sistema periódico, como son los congresos, trabajo cooperado sin discriminación de género e interdisciplinar, procesos químicos, entre otros; con el fin de que los estudiantes aprendan la historia de la tabla periódica de una manera integral. Con la secuencia didáctica se buscó la comprensión de la génesis del conocimiento, caracterizar sus tensiones y formas de producción. De esta manera, se pretende aportar un modelo didáctico a la disciplina con el fin de disminuir las intervenciones tradicionales en el aula de ciencias como en los procesos de formación de docentes. Enseñar ciencia desde una perspectiva histórica permite al estudiante ser propositivo y participativo en el proceso de su aprendizaje y propone al docente un reto, pues es necesario que sea un profundo conocedor de la disciplina, lo cual incluye no sólo saber los hechos y fenómenos, 14 sino también su desarrollo, momentos de crisis y evolución. Aparte de fomentar la innovación en las prácticas de aula con el uso de recursos tales como: películas, dramatizaciones de situaciones históricas, simular experimentos, identificar instrumentos y métodos experimentales, referenciar biografías y textos históricos que destaquen los valores humanos, situaciones de crisis en la ciencia, entre otras. Además, la historia de la ciencia como línea de investigación en la didáctica de la ciencia ayuda a superar la transmisión verbal de contenidos organizados sin un eje integrador y únicamente con objetivos propedéuticos. Por el contrario, se integra el conocimiento, se reconoce el papel de otras disciplinas, genera inquietudes y caminos de resolución de problemas de interés que pueden ser retomados por los estudiantes y para lo cual deben desarrollar actividades propias de la manera como evoluciona el conocimiento científico. 15 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la didáctica de las ciencias, una de sus líneas de mayor impacto ha sido la de historia de las ciencias, la cual se ha ido estableciendo como aspecto fundamental en la formación inicial y continua de docentes en ciencias, quienes como parte esencial de su proceso de formación además de comprender conceptos de su disciplina deben conocer su dimensión cultural, filosófica e histórica, para ser un educador en ciencias y no un formador en ciencias (Izquierdo, 1996). Los docentes al formarse en estas áreas no sólo están estudiando la disciplina sino también comprendiendo cómo se construye el conocimiento científico, cómo se socializa, para tener la capacidad de saber por qué ese conocimiento es avalado por la comunidad, por qué se debe conocer su relación con otros conocimientos de la disciplina y otras disciplinas. Esto propicia una mejor elección entre los contenidos que se van a enseñar y su secuencia; con una perspectiva más crítica y reflexiva de lo que significa ser docente, con el objetivo de concebir dicho conocimiento implícito en el diario vivir, y su reestructuración como una actividad humana. Con este panorama se pretende aportar a que no se piense que la ciencia es sólo para un grupo restringido de personas, su desarrollo es concebido por hombres de continentes lejanos, su imagen va dirigida a una industria, bombas, laboratorios y cálculos matemáticos. Ante esta situación se propone utilizar la historia de la ciencia para la enseñanza de la misma, particularmente para enseñar el concepto de tabla periódica a docentes en formación inicial, ya que la historia propicia un ambiente de motivación, participación, interés, pregunta, coherencia, 16 dinamismo, interacción docente-alumno entre otros ambientes necesarios para forjar en el estudiante disposición por aprender. Además de aprender sobre la temática se busca que los estudiantes construyan una visión distinta de lo que significa ser docente en ciencias y comprender que existen distintas vías para la enseñanza y aprendizaje de un tema científico. En concordancia con lo anterior, se proyecta la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo se facilita el aprendizaje del concepto Tabla Periódica con un enfoque histórico en docentes en formación en la UDFJC? El resultado de esta intervención servirá en un mediano o largo plazo como aporte para futuras investigaciones relacionadas con la presente temática, como también ofrece una perspectiva para incentivar interés en los docentes hacia un cambio y autorregulación de sus prácticas educativas en el futuro. 17 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general: Desarrollar una secuencia didáctica para la enseñanza de la tabla periódica desde un enfoque histórico para estudiantes de cuarto semestre de Licenciatura en química de la UDFJC. 2.2 Objetivos específicos: - Determinar el grado de conocimiento que tienen los estudiantes de cuarto semestre de Licenciatura en química de la UDFC sobre algunos aspectos de carácter histórico relacionados con la tabla periódica. - Diseñar e implementar una secuencia didáctica para la enseñanza de la tabla periódica desde una perspectivahistórica. - Establecer el impacto de la implementación de la secuencia didáctica sobre la comprensión de la tabla periódica en los estudiantes de cuarto semestre de Licenciatura en química de la UDFJC. 18 CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES Teniendo en cuenta la temática central de la propuesta, a continuación se describen algunos de los trabajos que se dirigieron hacia la enseñanza de la ciencia desde su historia en temas generales de química, continuando con investigaciones realizadas hacia la enseñanza de la tabla periódica desde dicha perspectiva. Se analiza cómo el uso de la historia de la ciencia ha tomado importancia en la enseñanza de la ciencia, otorgándole validez y vigencia al ser objeto de investigaciones en trabajos de tesis de maestría y doctorados, como también al ser motivo de publicaciones actuales en revistas de educación a nivel nacional e internacional. Para iniciar, se analizan trabajos en didáctica de la ciencia basados en la historia de la ciencia, un ejemplo de ello es el realizado por Izquierdo, García, Quintanilla y Adúriz (2016) el cual se titula “Una mirada desde las comunidades de desarrollo profesional, CODEP” aplicado a docentes en ejercicio de química en donde se expone la importancia de enseñar en el aula desde la historia de la ciencia, específicamente desde los instrumentos y experimentos científicos para la introducción de nuevo conocimiento. Para su desarrollo se realizaron distintas actividades, siendo algunas de éstas la identificación del tema, historia a tratar (ciencia y cultura, comunicación en ciencia, género, minorías, cuadernos de notas…), diseño de unidad didáctica, análisis de resultados y reflexiones finales. Dichos autores afirman que el ejercicio en comunidad por docentes es valioso ya que se favorece el desarrollo y madurez profesional, fortalece una construcción cultural simbólica en pro de la mejora de su proceso de enseñanza en donde prima la responsabilidad por 19 el aprendizaje de los estudiantes; considerando un cambio en sus actitudes, lenguaje y acciones. Como sugerencia mencionan que se debe articular dicho cambio metodológico con el diseño curricular, ya que éste es el que condiciona la acción docente. En cuanto a los trabajos realizados con docentes en formación se hace referencia al elaborado por Camacho, J, Gallego, R y Pérez, Royman (2007) quienes presentan un análisis a libros de texto utilizados por estudiantes de la Universidad Pedagógica Nacional y Universidad Distrital Francisco José de Caldas, realizado en el segundo semestre del 2005. Emplearon como categorías de evaluación: aspectos que permitieron construir la Ley Periódica como modelo de enseñanza y modelo científico, como categoría epistemológica para dar cuenta de la química como ciencia y trabajo científico como actividad humana que se construye en comunidad, en un contexto cultural, social determinado. Clasifican cada criterio propuesto en: menciona satisfactoriamente (S), menciona (M) y no menciona (N). Los autores concluyen que en la educación superior no se reconoce representaciones distintas a la expuesta por Mendeleiev, lo cual predispone una imagen de ciencia absolutista y positivista al no tenerse en cuenta la historia y epistemología de la temática. Se aclara que los textos publicados más recientemente mencionan la historia, pero como un dato extra a la temática, se anexa en una sección aparte del capítulo, se considera así más como un dato y no como un aspecto intrínseco para su aprendizaje y propio del desarrollo del conocimiento científico. Solbes y Traver (1996) exponen una experiencia en la que se afirman una serie de hipótesis favorecidas por la enseñanza de la química y física de una manera alejada de un contexto 20 histórico-social. Entre las hipótesis descritas se encuentra que dicha enseñanza produce una visión lineal y acumulativa de la ciencia en donde prima el formalismo y la individualidad, que es creada por genios en donde no existe crisis de los grandes paradigmas sino el descubrimiento de la verdad absoluta, se ignora el papel de los problemas para el desarrollo de la ciencia y la investigación es una actividad masculina. Igualmente ratifican que la historia es muy vaga en los libros de texto y es tratada en las aulas de forma superficial, reforzando una imagen de ciencia deformada, siendo ello resistente al cambio en cursos posteriores. A lo largo de la historia se pueden identificar distintos programas en donde se utilizó la historia de la ciencia como medio para aprender una disciplina, como ejemplo está "El estudio programado de ciencias Biológicas” en colaboración de Josephy Shcwab en 1962, "Estudio de casos de ciencia experimental" por James Conant en la universidad de Harvard en 1964, y "Curso de física proyecto Harvard" por Gerald Holton en 1978 (Matthews, 1991). La historia utilizada como una herramienta didáctica para la enseñanza de la tabla periódica se puede observar en los trabajos descritos a continuación: A nivel nacional, Luz Dary Martínez en su tesis de grado de maestría en educación titulada “Propuesta metodológica para la enseñanza de la tabla periódica, partiendo desde el desarrollo histórico y epistemológico” afirma que se debe tener en cuenta la génesis de los conocimientos a enseñar para así conseguir que el estudiante comprenda cómo ocurrió, como se planteó y qué importancia tiene para la disciplina. Concluye que la enseñanza de la tabla periódica desde su historia y epistemología promueve en los estudiantes una actitud positiva y participativa hacia la 21 ciencia, obteniéndose mejores resultados en lo aprendido en comparación a otras metodologías empleadas (Martínez, 2009). Igualmente se encuentra la tesis realizada por Sergio Marín (2012) en donde expone una estrategia para la enseñanza de la tabla periódica en educación media con el uso de las TIC, siendo este recurso un medio para que sea el estudiante quien construya su conocimiento, aportando hacia el aprendizaje y formación de competencias. El autor reitera que para erradicar la apatía de los estudiantes por el saber científico la clave está en la motivación, siendo ésta dependiente de la estrategia usada por el docente. El autor se sustentó en el interés que tiene la juventud por los medios informáticos realizando con este medio una estrategia para la comprensión de dicho instrumento. A manera de conclusión afirma que los jóvenes trabajan más a gusto y motivados cuando experimentan nuevos ambientes de aprendizaje, donde el conocimiento se promueve de manera más creativa. Otra ventaja al implementar las TIC es que disminuye el tiempo para desarrollar cada temática. Al final se demuestra que dicha estrategia permitió que se mejore la comprensión del concepto de la tabla periódica. A nivel Latinoamericano se encuentra el trabajo de Areas, M, Neyra, F, Rojas, R y Suzy, C (2007) realizado en Nicaragua, en el cual describen estrategias de enseñanza de la tabla periódica para educación media. Utilizaron la estrategia de elaboración de finalidad simple, siendo algunas de estas: palabras claves, nemotecnia, rimas, asociaciones, imágenes, frases y abreviaturas, reforzado con estrategias complejas como es realizar ejercicios de lápiz y papel. Siendo éstas 22 distintas a las convencionales como la memorización, repetición y repaso. Concluyen que las estrategias utilizadas en dicho contexto fueron eficaces para la comprensión y uso de la tabla periódica, disponiendo en los alumnos una visión distinta de aprender ciencia. Con una perspectiva similar a la anterior, en donde se apuesta a distintas actividades en el aula para la enseñanza de la tabla periódica, se encuentra los artículos de Franco et al (2012). Publican la revisión bibliográfica de múltiples autores acerca de distintas propuestas enfocadas hacia el conocimiento,comprensión y uso de la tabla periódica. De forma general exponen las actividades como juegos de mesa, dramatizaciones, desarrollo literario (poemas, cuentos, bibliografías…) y adivinanzas, orientadas al aprendizaje de: etimología de los elementos químicos, identificación de los mismos en la vida cotidiana, propiedades físicas y químicas macroscópicas de los elementos; distintos modelos de átomo y propiedades atómicas; idea de periodicidad y los distintos intentos de clasificación de los elementos químicos a lo largo de la historia. Finalizan con invitar a utilizar herramientas como el juego (juegos-ejercicios, juegos ocupacionales y juegos tipo concurso) en el aula de clase y ser conscientes de la necesidad que hay en la comunidad de didáctica de las ciencias en aportar alternativas para la enseñanza de la tabla periódica en distintos niveles educativos. La tesis doctoral realizada por Carlos Agudelo en Barcelona, está dirigida hacia la función de la tabla periódica en la enseñanza de la química en el ámbito científico escolar. Para obtener la claridad ante dicha función analiza artículos, libros y encuestas de docentes en ejercicio, siendo la prioridad determinar la relación que existe entre los tres aspectos mencionados. Para este trabajo 23 interesa resaltar los resultados obtenidos en el área de historia y el papel que debe tomar la tabla periódica en la enseñanza de la química. Afirma que si no hay interrelación entre dichos aspectos se presenta la idea de que el estudio de la química es el átomo, estructura según el positivismo lógico, no aprovechando dicho recurso como una herramienta para pensar en el cambio químico, siendo este último el principal objeto de estudio de nuestra disciplina. Además de concluir que la tabla periódica tiene dos papeles en la enseñanza de la química: función modelizadora (estructura de la materia) y función clasificadora (Agudelo, 2015). 24 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO En este capítulo se abordará los aspectos teóricos que fueron precisos considerar para desarrollar el proyecto en su conjunto, pasando de lo general a lo particular, de esta manera se establece la base teórica de una forma coherente e interrelacionada. Por ello se inicia con la didáctica de las ciencias, luego se describe aspectos importantes de la línea de investigación en historia de las ciencias, elemento valioso a la hora de pensar en la enseñanza de las ciencias. Después se describen elementos importantes en el desarrollo del conocimiento que se tiene actualmente sobre la tabla periódica. Finalmente, se menciona el fundamento conceptual sobre la secuencia didáctica, aspecto importante a la hora de la planeación y desarrollo de la metodología empleada en este trabajo. 2.1 Didáctica de las ciencias. La didáctica de las ciencias se caracteriza como una actividad humana intencional que diseña actuaciones docentes que tienen impacto en la escuela con el fin de transformar los procesos de enseñanza y aprendizaje en las ciencias naturales, dichos diseños se caracterizan y analizan con docentes en contextos específicos para fomentar intervenciones según una finalidad en particular. Para su acción se tienen en cuenta la interdisciplinariedad, realizando la coordinación necesaria entre la disciplina y la historia para sus contenidos y procesos desarrollando una educación contextualizada, con enfoque humanista y pensamiento crítico (Izquierdo, García et al, 2016). La didáctica se fundamenta en la enseñanza del conocimiento, así como en los aspectos relativos al qué enseñar, por qué, para qué y cómo enseñarlo, se entiende la importancia de la transposición 25 didáctica como la serie de transformaciones que debe tener el saber sabio para adaptarse y adecuarse a las capacidades de quien debe y desee aprenderlo. Es decir, representa el gran reto que tiene la educación moderna: la dinamización de los procesos de enseñanza para facilitar el aprendizaje de los educandos mediante el uso de didácticas acordes a las necesidades reales; como ejemplo de ello está la modelización la cual actúa como mediadora entre la realidad y la teoría (Zúñiga, 2014). Este autor afirma que la ciencia en general y la química en particular debe ser enseñada de manera interesante, motivante y significativa dependiendo del contexto, relacionándose con lo ya conocido. Se debe alcanzar difundir en la escuela con un impacto dentro y fuera de ella, para así formar personas pensantes y críticas; existiendo vinculación directa entre la teoría y la práctica enseñada. Para ello se considera que el conocimiento se aprende de manera diferente en cada persona, por tanto los estilos de aprendizaje en los grupos de alumnos en las escuelas son variables, debiendo el estudiante cuestionar su conocimiento creando su propio modelo de interpretación. La didáctica de las ciencias, desde su naturaleza epistemológica, se reconoce como una disciplina autónoma; dejando de lado la visión común de considerarla bien como parte o dependiente de la pedagogía, psicología educativa o de las ciencias naturales -modelo heterónomo-, o de ser un campo interdisciplinar en el que se trabajan y desarrollan investigaciones profesionales de distintas áreas del saber. A continuación se expone su historia para analizar el porqué de esta postura, guiándonos en Adúriz, A (2000). 26 Esta disciplina inicia a finales del siglo XIX en donde se pueden encontrar trabajos de distintas disciplinas orientados hacia la preocupación de la enseñanza y educación, debido a la baja calidad de preparación científica en la población. Sigue su desarrollo considerando las reformas curriculares realizadas a los planes de alfabetización científica, se concentra en la necesidad de intervenir en el aula que en el desarrollo del conocimiento básico -por ello es llamada la era tecnológica-. En 1970 se empieza a observar cómo una comunidad con problemas de investigación propios y originales, se inicia con algunos de los modelos didácticos, en el que se destacan el de las concepciones alternativas, metacognición y evaluación. En la década de los 80 se inicia el proceso de consolidación de la didáctica como disciplina, tanto en sus marcos conceptuales como metodológicos e investigativos, con características constructivistas y de orden cualitativo. Se establece su madurez cuando se decide ser enseñada, ya que existía una coherencia propia trasponible y difundible; visto en las producciones anuales, campos para su difusión como los congresos y revistas, titulación en posgrados, seminarios en formación docente y modelos estructurados y aceptados por la comunidad intrínseca y extrínseca. Adúriz (2000) expone los cambios desde la década de los 80 de la didáctica general, relacionados con el desarrollo de las didácticas específicas. En un principio es la naturaleza de los problemas la que determina el modo de indagación para construir el conocimiento científico. Concluye que tanto la didáctica general como la específica debe tener en cuenta la teoría como la práctica basada en la realidad, teniendo que estar todas las didácticas unidas en un marco 27 conceptual y en un campo profesional con la capacidad de articular un discurso global, completo, práctico, y próximo a la realidad de la enseñanza. Se considera que la didáctica de las ciencias se ha constituido a partir de la ciencia natural desde el punto de vista de su enseñanza y aprendizaje, enriqueciéndose con aportes epistemológicos y psicológicos más que pedagógicos; como también de los conocimientos de disciplinas dirigidas a la cognición y aprendizaje, relacionando sus fundamentos teóricos con la epistemología, la historia de la ciencia y la psicología de la educación. No es el conglomerado de la aplicación de modelos externos a situaciones del aula en particular (Adúriz, A eIzquierdo, M, 2002). Según Rosselló (2005) al hablar de la especificidad en la didáctica de las ciencias cabe anotar la importancia que tiene los contenidos en el aprendizaje, rechazando la equipotencialidad (todos aprenden de la misma manera), erradicar la visión de que la enseñanza es simple y sólo basta con el conocimiento científico y algo de práctica. De la misma forma con relación a la didáctica diferencial, la cual toma en cuenta las características de la población a la que va dirigido el conocimiento como es la edad o desarrollo cognitivo. 2.2 Historia de la ciencia para su enseñanza. La historia de la ciencia, una de las líneas de investigación en la didáctica de las ciencias, se ha venido estableciendo como eje articulador de su enseñanza y aprendizaje. Se concibe la historia de la ciencia, en la enseñanza de la misma como una alternativa, y en el campo didáctico como una oportunidad para desarrollar nuevas metodologías, las cuales dispone un camino distinto para 28 su humanización, siendo este permeado por un contexto social, político, económico y académico. Una de sus finalidades es la integración del conocimiento científico con la enseñanza escolar. Matthews (1994) afirma que al relacionar la historia y filosofía de las ciencias con la educación en ciencias no se trata de abordar contenidos extras al plan de estudios, sino que su incorporación conlleva a que los estudiantes comprendan que la ciencia es una construcción humana, que ha tenido cambios, momentos de tensiones y crisis, lo cual ha favorecido su reestructuración y evolución. En ese sentido, en concordancia con Borghi (2010) el interés y curiosidad por los aspectos históricos debe ser motivado por el docente, lo cual genera un reto para él, pues es necesario que sea un profundo conocedor, no solo de la disciplina y lo que esto significa, sino de su desarrollo, crisis y evolución, entre otros aspectos; lo que tiene como finalidad el naturalizar y humanizar la ciencia. De la misma manera, Solbes y Traver (1996) reiteran que la historia de las ciencias ayuda a comprender cómo la ciencia se construye, se desarrolla y las repercusiones sociales que han tenido y tienen dichos conocimientos. El constructivismo ha afirmado la necesidad de relacionar la historia y la filosofía de las ciencias en su enseñanza paralelamente a la integración de la epistemología en el proceso del aprendizaje. Para que ello se concluya debe existir cooperación entre la historia y la didáctica, es decir que la historia que se enseña es una historia que se construye por los historiadores sin caer en el anacronismo y la hagiografía. 29 Se entiende el anacronismo como la interpretación de los eventos antiguos fuera del marco temporal donde se produjeron, lo cual genera un conocimiento ajeno a sus preguntas y métodos que le dieron origen perfilándose por ende como falso e ingenuo para las personas que lo están estudiando. La visión diacrónica es la que estudia el suceso según su contexto de origen aclarándose que dicho estudio no se puede producir en su totalidad puesto que la persona no se puede salir de su contexto y conocimiento actual. La hagiografía por su parte, consiste en escoger una figura heroica para la ciencia fomentando la individualidad en la misma y no reconocimiento a una comunidad de personas interdisciplinares aportando desde su área hacia el avance de la ciencia, dejando así a personas que aportaron en el anonimato. Por lo mencionado se afirma que la historia que se selecciona para la enseñanza es la que aporta algo interesante para el momento presente. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los conocimientos actuales permiten el análisis de los conocimientos históricos; dichas reconstrucciones constituyen una interpretación de los mismos, siendo ello de gran interés y valor para la enseñanza de la ciencia como para la formación de los docentes en ciencia. Lo anterior se encuentra en concordancia con lo expuesto por Matthews (1991): No hay materia que no pueda hacerse más interesante y atractiva con la introducción de consideraciones filosóficas (…) El objetivo no es enseñar filosofía, sino potenciar el aprendizaje y favorecer una mayor conciencia de excitación y los logros de la ciencia. Verla como una actividad cultural que afecta a otras áreas de 30 la vida (religión, ética, filosofía) y se ve a su vez influenciada y afectada por ellas. (p. 151) Según Gagliardi (1988), utilizar la historia de la ciencia en la enseñanza sirve como un recurso para transformar los obstáculos epistemológicos del estudiante. Para ello es necesario que el docente fomente el trabajo cognitivo, por esto los cursos en ciencias deben contener un esquema flexible para fomentar en el alumno conceptos estructurantes, para al final alcanzar en ellos un aprendizaje autónomo en ciencias, permitiéndose construir nuevos conocimientos a partir de deducciones lógicas, siendo la historia comprendida como un método de investigación e indagación. Ernest Mach y Pierre Duhem, citado por Matthews (1991), afirmaron que el método seguro de preparar al estudiante para recibir su clase es el método histórico, el cual propicia un contexto para dicho proceso. Aclara que los estudiantes aumentan la comprensión, interés, participación y pensamiento crítico potencializado, superándose así la imagen cientificista. Aprender desde la historia ayuda a comprender que la ciencia tiene futuro, sigue en constante evolución, y que la ciencia es reestructurada por personas que simplemente se interesan en estudiar y aportar en un campo en particular. Matthews (1991) afirma que "El paso de la ciencia puede iluminar el presente del aprendizaje científico" reconoce que ciertas ideas de los estudiantes ante la explicación y su aproximación al conocimiento científico puede tener similitud significativa con ideas y explicaciones que se dieron en el momento de su génesis y estructuración a lo largo de la historia; sin embargo, hay 31 ciertas diferencias entre el razonamiento de un estudiante ante un fenómeno comparado con el de un científico: el estudiante da su explicación frecuentemente inconsciente, el desarrollo de sus ideas es individual y son originadas por sus vivencias cotidianas (Izquierdo, García, 2016) El docente en su cambio de estrategias debe hacer primar la función social y valor educativo de la historia, sin marginación de género, permitiendo la comprensión de su propia formulación, evitándose la subjetividad e inexactitud; sin ser la historia un cúmulo de contenidos poco relevantes, saturado de figuras heroicas. Teniéndose que guiar hacia el fortalecimiento epistemológico de la disciplina. Enseñar desde un enfoque histórico implica procesos de pensamiento complejos, no es enseñar "datos" finitos memorísticos, ya que desde esta perspectiva se permite la interpretación de los contenidos, intensificando la creatividad para un pensamiento crítico, ayudando a comprender desde que la humanidad empezó a entender los fenómenos naturales hasta la posterior transformación de las distintas teorías o hipótesis para dar la interpretación a los mismos. Para lograrlo es necesario realizar procesos de transposición didáctica para que la ciencia obtenga una imagen contextualizada, flexible y humana, evitando el predominio de la ciencia conceptual y aséptica (Cortez, Latorre y Hernández, 2015) Según Izquierdo, García, et al (2016) la historia de la ciencia resulta ser importante para el docente porque proporciona un contexto a los conocimientos emergentes de la ciencia, reconoce la importancia que tienen distintos conocimientos dejados en el olvido, sugiere preguntas desafiantes, permite reconocer las ideas de los estudiantes al interpretar un fenómeno, ilustra la 32 naturaleza de la ciencia, invita a leer buenas historias e inspira nuevas estrategias depresentar temas complejos, transporta a otra época, a otros sistemas de valores y maneras de trabajar, comprendiendo así su entorno cultural y estético en el que fue desarrollado el conocimiento científico. La enseñanza de la química desde una perspectiva histórica ayudo en los docentes transformaciones en el ser, el saber y el saber hacer, evidenciándose en el aula cuando realizan cambios didácticos observado en prácticas docentes innovadoras y alternativas, incluyendo además de saberes disciplinares, saberes de la historia, epistemología y sociología; teniéndose que dar para dicho fin cambios en la epistemología y en la práctica profesional (Mosquera, Solano y Sánchez, 2010). Como lo señala R. Duschl, citado por Mosquera et al (2010), es necesario el conocimiento de la ciencia entendiéndose éste como el disciplinar y sobre la ciencia comprendiendo la génesis del conocimiento científico. Así mismo, favorece la reconfiguración de la imagen de la ciencia, entendiendo sus contextos de producción, socialización y validación, y la influencia e incidencia en los aspectos económicos, políticos y/o sociales. De esta manera se afirma que se beneficia la formación integral en los futuros docentes en química. Dicho contexto también proporciona una guía para plantear el qué y cómo se enseña química, analizando su naturaleza, su pensamiento y trabajo, es decir cómo se piensa y trabaja en química; concibiendo los alcances y limitaciones de dicho conocimiento, como la evolución de sus ideas. Al humanizar la química, se logra entender como se pensó y trabajó la química para resolver problemas de interés, de esta manera también se contextualiza, se evalúa la función de la química 33 en el diario vivir, entendiéndose el dinamismo continuo de su historia inherente a la actividad humana. De la misma manera, también posibilita pensar en el qué, el cómo y el para qué de enseñar un concepto y tema en particular, lo cual conlleva a analizar su naturaleza, sus formas y contextos de desarrollo, sus metodologías, aportes e impactos en la sociedad. En ese orden de ideas, como lo señala Talanquer (2010) una de las problemáticas del aprendizaje de las ciencias es que se enseña lo que se sabe y no en cómo se gestó y cuáles fueron las condiciones, tensiones y validación del conocimiento científico. Propone que “Los análisis históricos y filosóficos en el papel y los alcances del pensamiento antropomorfista y teleológico en química, podrán ayudarnos a mejorar la enseñanza y facilitar el aprendizaje de la disciplina” (Talanquer, 2010, p. 61) Teniendo como base la anterior teoría para el desarrollo de la presente propuesta, es indispensable tratar la historia de la tabla periódica, siendo el icono de la química, la ciencia y nuestro tema de estudio. Ello nos da una visión de los distintos subtemas y relaciones entre los mismos que se han de tratar en la metodología, así como una base teórica fundamental para el docente investigador. 2.3 Historia de la tabla periódica. Como toda construcción de conocimiento científico, la tabla periódica, como concepto y modelo, estuvo permeada por diferentes sucesos históricos como fue el congreso Karlsruhe, y de conocimientos y trabajos previos como la determinación de pesos atómicos, la espectroscopia, 34 electrolisis, análisis químico, identificación del número atómico e isótopos y las diferencias entre átomo y molécula. Los elementos químicos pasan de ser organizados cualitativamente a llegar a ser el criterio de clasificación cuantitativo, representado por el número atómico, identificado por Moseley; siendo cada propuesta una base para la siguiente. La necesidad de sistematizar los elementos químicos fue debida principalmente a que en el siglo XIX se identificaron una cantidad significativa de éstos, a principios de este mismo siglo ya que se contaban con 33 elementos y a finales se habían identificado aproximadamente 100. Esto debido primordialmente al proceso de electrólisis, siendo su pionero Humphry Davy a comienzo de 1.800 y a final de dicho centenario por la invención del espectroscopio realizado por el físico Gustav Robert Kirchhoff y el químico Wilhelms Bunsen. (Asimov, 1999) Al final del siglo XVIII se presenta la primera organización del orden cualitativo-macroscópico expuesto por Lavoisier, quien considera las sustancias simples como elementos; Thenard, Ampere, Despretz y Dumas realizan sus organizaciones con base en diferentes principios resumidos en sus características físicas y reacciones. Igualmente, se encuentra la clasificación llevada a cabo por Berzelius en metales y no metales, luego el análisis de los elementos que presentan características intermedias, denominados posteriormente como metaloides. El paso al carácter cuantitativo-microscópico se favorece al tomar relevancia en la comunidad científica el concepto de masa atómica, valores determinados principalmente por Dalton, Avogadro y Berzelius. Este concepto es utilizado para la organización de los elementos químicos, 35 existiendo igualmente relación con las propiedades físicas y químicas de los mismos. (Aristizábal, 2015) En este orden de ideas, se encuentra el trabajo realizado en 1817 de Dobereiner, quien organiza los elementos en triadas, basado en una concepción aritmética; en 1863 Newlandas publicó lo que denomino la ley de las octavas organizando los elementos en series de 7 quedando en las horizontales elementos con propiedades químicas similares; sin embargo, ciertas filas no conservaban dicha afirmación, analizándose en la comunidad como una coincidencia. La siguiente organización en 1870 es expuesta por Lothar Meyer, introduciendo el concepto de volumen atómico. Dicha propiedad la relaciona en un gráfico con el peso atómico, obteniendo a partir de éste una serie de ondas en las que en cada pico se encontraba los elementos de un grupo; su mayor deducción fue concluir que no todos los períodos tienen la misma cantidad de elementos. Igualmente se encuentra el intento por la organización de los elementos por William Prout el cual considera una reducción de la materia a una única sustancia primordial, de la cual se derivan los demás elementos químicos, siendo esta el hidrogeno. De la misma forma se destaca, además de la sistematización de Mendeleiev, el papel de Glen T. Seaborg, uno de los investigadores que identifica los elementos transuránicos, aparte de ser quien modifica la tabla periódica para colocar los elementos actínidos debajo del cuerpo principal de la misma. Su reforma hizo posible predecir con exactitud las propiedades de elementos transuránicos aún no descubiertos, aparte de ser uno de los científicos galardonados con el Premio Nobel de Química de 1951. Con este panorama se da la perspectiva de que no sólo se 36 llegó hasta dicha década (1870) la organización de los elementos químicos, sino que han surgido otras propuestas con el mismo propósito entre las que se encuentra: Element tree, galaxia química, triada del hidrógeno, Forma de escalón izquierdo entre otras (Scerri, 2008). La sistematización periódica de Dmitri Mendeleiev: un nuevo paradigma científico En el siglo XIX (1867), Mendeleiev siendo profesor en San Petersburgo de química elabora un libro didáctico de esta disciplina, cuestionando a la vez en cómo poder enseñar a sus estudiantes dicho conocimiento de una manera eficaz y ordenada, ya que la representación del conocimiento de la química era compleja, carente de sentido y difícil de comprender y aprehender. Mendeleiev mantuvo en su ejercicio docente una enseñanza de la química del siglo XVIII, considerando entre otros aspectos la individualidad de los elementos, inmutabilidad e indestructibilidad de la materia. Dentro de este panorama se consideran dos acontecimientos cruciales para la construcción de su sistema periódico: El primero, ocurrió en 1860por su asistencia como estudiante al primer Congreso Internacional de química, convocado por Kekulé y sus colegas Adolphe Wurtz y Carl Weltzien con los que acordó la organización de lo que sería el primer congreso internacional de química. Pronto repartieron las invitaciones, en francés, inglés y alemán, siendo el sitio de encuentro la ciudad de Karlsruhe (Alemania), asistiendo ciento cuarenta delegados. De lo analizado allí, Mendeleiev, gracias a la intervención de Canizzaro y su insistencia por convencer a sus colegas de que las moléculas son entidades diferentes de los átomos, referenciando explícitamente el trabajo previo de su compatriota Amedeo Avogadro, concluye que la 37 sistematización de los elementos se debe realizar de acuerdo a su masa atómica y la valencia puesto que el comportamiento químico de un átomo está dominado por sus electrones más externos, explicar su acomodo explica sus propiedades. Lo sugerido, planteado por Peña, Ramírez y Esperanza (2006): “Lo más sorprendente es que Mendeleiev fuera capaz de hacerla mucho antes que los químicos tuvieran una idea de cuáles eran las entidades fundamentales que le daban sentido. No forzó a los elementos a acomodarse en una tabla, dejó que los elementos formaran la tabla. Esta diferencia fue la clave de su éxito”. (p, 71) El segundo acontecimiento fue diferenciar claramente los conceptos de cuerpo compuesto (molécula) y cuerpo simple (elemento) definiendo al átomo como la cantidad más pequeña formadora de cualquier compuesto; esto permitió que pasara el elemento a ser el único principio explicativo de la sistematización, considerándose como el portador de las propiedades y al mismo tiempo responsable de las características observables, siendo su principal propiedad la valencia. Afirma que el elemento es lo único que permanece en la formación de un compuesto en términos cualitativos, y la masa atómica lo único que permanece en términos cuantitativos; dando de esta manera respuesta a la pregunta de qué es lo que permanece en un cambio químico. Lo dicho anteriormente se confirma en su definición realizada de la ley periódica considerando la masa atómica para el cuerpo simple y las propiedades para los cuerpos compuestos. Lo particular de la sistematización de Mendeleiev lo expone Bernadette-Vincent (1998) en términos de su solidez filosófica en lo observado cuando predice la existencia de algunos 38 elementos, reconoció una organización interna en su estructura, agrupó la química y la física para su propia clasificación, corrigió pesos atómicos afirmando que los pesos atómicos del Uranio, Indio y Berilio estaban incorrectos, invirtió lugares antes establecidos; adentrándose de esta manera en lo conocido como en lo desconocido. En el siglo XX se avaló distinto conocimiento científico que influenció cambios en el sistema periódico como fue la radiactividad, modelos atómicos, tecnología para la investigación en química, identificación de los isótopos y gases nobles, desarrollo de la física que influenciaba en lo conocido de la materia, número atómico y rayos X. El protagonista pasó de ser el número atómico y no la masa atómica el principio cuantitativo de la organización de los elementos fue Henry Moseley, llegando luego a relacionarse con la carga positiva nuclear del átomo y número de electrones en un átomo neutro. Tomando así papel protagónico el átomo físico durante gran parte del siglo XX, dando vía a la definición de elemento químico como un agregado de átomos con el mismo número atómico. Para cerrar la presente sesión, es importante hacer alusión a lo expuesto por Aguilar (2015) quien anota que en la actividad docente se debe tener en cuenta el salto epistemológico y ontológico que se puede dar en la historia de la tabla periódica al tratar la organización de los elementos químicos directamente con la configuración electrónica de los mismos, obviando la diferencia de los criterios del siglo XIX y XX siendo estos el concepto de masa y número atómico respectivamente. 39 A continuación se expone algunos aspectos sobre la secuencia didáctica, los cuales fueron considerados a la hora de realizar la propuesta con los estudiantes de cuarto semestre. 2.4 Secuencia didáctica La secuencia didáctica fue la base para el diseño y construcción de la estrategia desarrollada en el presente trabajo. Se entiende como secuencia didáctica a un conjunto de tareas diseñadas para la enseñanza de un tema en particular, las cuales se presentan al grupo de estudiantes de una manera ordenada, gradual y secuenciada respecto a su complejidad en lo concerniente a los conocimientos previos, lenguaje, aprendizaje y/o necesidades de quien lo aprende. Igualmente ofrece un panorama de trabajo flexible, ya que se adapta a la realidad en donde se hace la práctica docente, facilitando la reestructuración del proceso de enseñanza y aprendizaje según una situación en particular, ya sea por concepciones alternativas del estudiante o por formulación de nuevos objetivos durante el proceso. De allí se desglosa los contenidos específicos articulados con las actividades de los estudiantes como las del docente tanto de iniciación, central y de cierre para cada sesión de trabajo con el objetivo de alcanzar los propósitos a nivel educativo. (Chávez, 2015) Según Zabala (1995) existen tres etapas que se deben desarrollar dentro de la secuencia didáctica: ● Apertura: actividad para la identificación de los conceptos alternativos del estudiante, partiendo de estas para las actividades de desarrollo. 40 ● Desarrollo: son las actividades que introducen las nuevas temáticas, teniendo estas relación con los conceptos identificados en la etapa de apertura, permitiendo el desarrollo cognitivo, habilidades de pensamiento, desarrollo creativo e interés por el tema. ● Cierre: actividades de recapitulación de lo visto en la apertura y desarrollo. Este proceso debe ser dinámico y de análisis para determinar si hay alguna actividad de desarrollo que se debe reformar. La extensión de una secuencia didáctica no es significativa, en comparación de una unidad didáctica la cual abarca mucho más contenido y tiempo. Por tanto dicha herramienta se emplea cuando la enseñanza de un tema se logra desarrollar en un tiempo no amplio, sin por ello disminuir su calidad, permitiendo evaluar la práctica educativa. El proceso de la planeación de la secuencia didáctica favorece la intervención activa, reflexionada y concreta del docente, dispone una intervención adecuada con unos propósitos claros, una ruta de acción intencionada y unas herramientas de evaluación precisas que resalten los aciertos, las dificultades y las reformulaciones necesarias para la enseñanza, considerando el contexto de la comunidad, como es la edad y nivel escolar. (Buitrago, L, et al, 2009) De esta forma se culmina el capítulo que dio la base teórica para la construcción de la metodología desarrollada, siendo un aspecto fundamental para el docente investigador. 41 CAPÍTULO 3. MARCO METODOLÓGICO En este capítulo se mencionan aspectos relacionados con el tipo de investigación cualitativa ya que es la que brinda mayor similitud tanto con la población a trabajar, objetivos y metodología a desarrollar. Luego se describe el plan de trabajo y las etapas que fueron necesarias para dar cumplimiento a los objetivos propuestos; se culmina con la descripción de cada una de estas dividiéndose en seis sesiones de clase, aplicación del test de entrada y salida y la entrevista a un grupo focal Se propone como propósito central enseñar a docentes en formación la temática planteada desde su historia interna y social, con la finalidad de alcanzar en los estudiantes una transformación de lo que significa ser docente de ciencia, y el convencimiento de basar en las distintas líneas de investigación dela didáctica de la ciencia sus futuras. Igualmente se resalta el tipo de narrativa socio-histórica que se utilizó. Para iniciar se delimita el período de la historia desde la teoría de las Cuatro Raíces postulada en la antigua Grecia hasta las organizaciones de los elementos químicos propuestas a comienzos del siglo XXI, con la finalidad de obtener así un estudio histórico amplio de la tabla periódica. Ahora bien, en la secuencia didáctica se utiliza una historia interna en donde prima su construcción teórica como modelo icónico de la ley periódica expuesta en 1869, como también teniendo en la mayoría de las sesiones un componente de historia social, al estudiar y reconocer eventos como es el papel de la mujer en la ciencia, la pronta publicación de la sistematización de Mendeleiev en comparación con la publicación de Meyer realizada un año después, asistencia 42 como estudiante al congreso Karlsruhe de Mendeleiev y la influencia del mismo para su sistematización, analizar que la tabla periódica fue un modelo que surgió por una necesidad didáctica, comprender que la actividad científica y académica no son desiguales en la historia de la evolución de la humanidad, sino que han sido un apoyo la una de la otra para su reestructuración, desarrollo y vigencia dentro de una comunidad. 3.1 Investigación cualitativa: Este trabajo se enmarca dentro de la investigación cualitativa, la cual se caracteriza, entre otras cosas, por ser descriptiva e interpretativa. Se entiende como un diseño de investigación que extrae datos descriptivos a partir de observaciones soportadas con distintas técnicas, siendo algunas de estas la entrevista, video, notas de campo, grabaciones, observación, observación participante, experiencia personal y fotografías, con la finalidad de analizar y comprender en su totalidad el objeto de estudio. Este tipo de investigación tiene las siguientes características: ser inductiva, tiene perspectiva holística y utiliza un método humanista; primando lo concreto y global más que lo disgregado y cuantificado. Las investigaciones de orden cualitativo constan de cinco etapas fundamentales: Definición del problema, diseño de trabajo, recogida de datos, análisis de datos -desentrañando su estructura- e informe y validación de la información, apoyándose de recursos como mapas, esquemas y/o tablas; con la finalidad de inscribir (descripción densa) y especificar (diagnóstico de la situación) la realidad. De la misma manera, se utilizan distintas técnicas siendo esta la forma característica de investigar, algunas de ellas son: estudio de caso, etnografía, teoría fundamentada, 43 etnometodología, biografía-autobiografía, investigación y acción; la finalidad de cada una de ellas es propia respondiendo a la demanda del estudio. En la recogida de datos se destaca tres técnicas, la observación, entrevista y los cuestionarios, que si bien son utilizados por lo general en la investigación cuantitativa, son útiles igualmente para un punto de partida en la investigación. En el presente trabajo se realizó la sistematización de lo observado a partir del desarrollo de un diario de campo, la entrevista estructurada a un grupo focal, y cuestionarios en el formato de test inicial y final, como también en trabajos escritos entregados por los estudiantes durante el desarrollo de las sesiones. Según Gómez (1996), dada la diversidad de enfoques y tendencias observados en la investigación cualitativa, se requiere concretar los siguientes planos y niveles para su desarrollo: ● Nivel ontológico: naturaleza y realidad de la sociedad. ● Plano epistemológico: determinación de la validez y bondad del conocimiento, siendo por lo general de vía inductiva. ● Plano metodológico: son las distintas vías o formas de investigación respondiendo al nivel ontológico y necesidades particulares de la investigación. ● Nivel técnico: se utiliza las técnicas e instrumentos para la recolección de datos y hechos, de una forma exhaustiva, densa y concreta. ● Contenidos: aplica a cualquier disciplina, desde sociología, educación, economía y medicina. 44 3.2 Tipo de investigación: Estudio de caso. El estudio de caso es una modalidad investigativa que sirve para obtener conocimiento amplio e intensivo de algún fenómeno que representa una problemática, analizando la situación y su posible solución. El investigador utiliza distintos medios para la recogida de la evidencia cualitativa. Por tanto implica un entendimiento comprehensivo, una descripción extensiva de la situación y el análisis de la misma en un contexto particular. De igual manera se caracteriza por ser particular, descriptivo, heurístico e inductivo, siendo su objetivo principal descubrir nuevas relaciones y conceptos más que verificar y comprobar hipótesis. En la enseñanza, los estudios de caso se han usado como recurso para enseñar a los nuevos maestros cómo evolucionan los estudiantes en su aprendizaje cuando se aplica un sistema de enseñanza o una técnica de estudio específica (Walker, 2002). Igualmente, en este campo se utilizan el diseño de casos múltiples en donde se realiza la extrapolación, descripción, explicación, modificación y evaluación de propuesta educativas dirigidas a varios contextos. La estructura general del estudio de caso depende de la temática en cuestión, el área disciplinar, el autor del estudio, la finalidad y los protagonistas de la investigación. Sus características principales son la pregunta de investigación, las proposiciones teóricas, las unidades de análisis, la vinculación lógica de los datos a las preguntas formuladas y, finalmente, la interpretación de dichos datos. La selección del caso está permeada por factores como el fácil acceso al mismo, alta probabilidad de analizar vínculos entre procesos, personas, interacciones y cuestiones en general para la 45 investigación, tener buena relación con los informantes, que el investigador pueda desarrollar su papel durante el tiempo necesario, asegurando en su conjunto calidad y credibilidad del estudio. Los anteriores aspectos están relacionados con la información del caso a estudiar, la cual debe ser clara, minuciosa y objetiva, soportarse con antecedentes para ayuda de la investigación y análisis, pregunta(s) de investigación, conceptos y teorías que ayudarán a la posterior interpretación de los resultados, culminando con las conclusiones y bibliografía correspondiente. En este tipo de investigación, el investigador puede alcanzar una mayor comprensión del caso en particular, conseguir claridad en un aspecto teórico o indagar un fenómeno en general; en conclusión, puede describir, indagar, explicar, evaluar y/o transformar. Según Stake (2007) hay dos formas de clasificar el estudio de caso el intrínseco-instrumental y colectivo. En el primero se busca comprender un caso concreto, siendo esta la visión opuesta al caso colectivo, ya que se realiza el estudio intensivo de un conjunto de casos. Igualmente se subdivide en distintos tipos: histórico organizativo, observacional, biográfico, comunitario, situacional y microetnográfico. Dentro de dicha clasificación el presente trabajo se centra en un diseño intrínseco en donde prima el análisis de un solo caso permitiendo confirmar, modificar y/o ampliar el conocimiento en dicho objeto de estudio, como también al esperarse cierta homogeneidad y coherencia en los resultados obtenidos, realizando el docente investigador observación participante. 3.3 Parámetros tenidos en cuenta para el diseño de la secuencia didáctica. Para la estructuración de la secuencia didáctica se tuvo en cuenta la pregunta de investigación, los 46 objetivos propuestos, las actividades de intervención y de evaluación, con la intención de generar en el estudiante expectativa, interés y aprendizaje ante el tema. A continuación se especificarácada uno de los parámetros mencionados. 3.3.1 Reconstrucción histórica. Se hizo tomando tanto fuentes primarias como secundarias, en las que se consideró los aspectos generales y particulares que fueron determinantes para la organización de la tabla periódica. 3.3.2 Organización de la información. Esta etapa tuvo dos momentos: El primero, y después de la lectura crítica de las fuentes consultadas, se organizó la información considerando categorías previamente establecidas: personas, hechos, eventos y procesos que se vinculan con la evolución de la organización de la tabla periódica. En el segundo momento, se hizo un ordenador gráfico teniendo en cuenta aspectos como ubicación histórica, personas, aportes, relaciones conceptuales y procesos químicos determinantes para la estructuración de la tabla periódica. A continuación se observa dicho instrumento, analizándose los contenidos seleccionados, su organización y secuencia para desarrollarse en la enseñanza de la tabla periódica desde su historia, correspondiendo al tiempo disponible y a la característica principal de la población: ser docentes en formación. 47 G rá fi ca : O rg a n iz a ci ó n d e la i n fo rm a ci ó n a d es a rr o ll a r en l a s ec u en c ia d id á c ti ca . E la b o ra ci ó n p ro p ia 48 3.3.3 Etapas del proyecto. Se definieron considerando los componentes del gráfico realizado y la importancia de éstos para la enseñanza de la tabla periódica con estudiantes de cuarto semestre de Licenciatura en Química. 3.3.4 Elementos de cada etapa. Considerando los objetivos de la propuesta, para cada una de las etapas seleccionadas se definieron objetivos específicos, preguntas orientadoras y actividades a desarrollar con los estudiantes en clase y como trabajo autónomo. 3.4 Población. El trabajo de intervención se hizo con los estudiantes de cuarto semestre del programa de Licenciatura en química de la UDFJC conformado por 36 estudiantes, cuyas edades oscilan entre 17 y 22 años, inscritos al seminario de historia de la química. 3.5 Desarrollo de la propuesta Para la estructuración de la propuesta se retomaron algunos de los elemento enunciados por Hernández (2010) sobre el valor de la pregunta como generadora y orientadora de las actividades que se proponen a la hora de enseñar ciencias. Lo anterior en coherencia con los objetivos que se pretenden alcanzar, ya que dependiendo del tipo de pregunta se puede potenciar diferentes procesos cognitivos: descripción, interpretación, análisis, comparación y síntesis. A continuación se describe cada una de las etapas y los elementos que fueron tomados en cuenta para su ejecución. Durante esta etapa se estructuró un cronograma en el cual se organizó lo que se 49 pretendía desarrollar en cada una de las sesiones, especificando el papel del estudiante y del docente en las mismas. Igualmente fue utilizado como una herramienta dada a los estudiantes en la primera sesión para que ellos sepan qué se abordará en cada clase, considerando las lecturas y material que debían preparar (anexo 1). A continuación se enumeran las seis etapas propuestas con los tópicos mencionados a lo largo de este capítulo. 3.5.1 ¿Cuál es el origen del concepto de elemento químico? Tabla 1: Sesión 1. ¿Cuál es el origen del concepto de elemento químico? Objetivo Preguntas orientadoras Actividad en clase Actividad extra-clase 50 Comprender la evolución del concepto de elemento químico y su importancia para la organización de la tabla periódica ¿Desde cuándo se habla de elemento químico? ¿Qué hechos o situaciones fueron importantes para empezar a hablar de elemento químico? ¿Cuáles fueron las principales definiciones de elemento químico? Observar la sección del video: “100 descubrimientos de la química” 1,50 – 6,23 min. El grupo se dividió en tres grupos, para trabajar con fotos de Aristóteles, Boyle y Lavoisier. Se solicitó a los estudiantes responder las siguientes preguntas: 1. ¿Cuáles son los aportes de cada uno de ellos a la química? 2. ¿Qué relación puede establecer entre los trabajos de cada uno de ellos y el concepto de elemento químico? Además se realizó la intervención por parte de la docente para contextualizar aspectos relacionados con la temática. Con los datos obtenidos, individualmente se hizo un cuadro comparativo en donde se relaciona los aportes realizados por la persona con el concepto de elemento químico, con el fin de que los estudiantes lograran comprender su evolución e importancia para la posterior organización de los mismos. Entregar completo el cuadro comparativo. Iniciar lectura de capítulos 7, 8 y 9 del libro, Marie Curie, escrito por Robert Reid. Tener el material, El platino Contribuciones socio- históricas y científicas siglo XIX y XX. Segunda parte. Por Andrea Aristizabal. 3.5.2 ¿A qué procesos químicos se vincula la identificación de algunos elementos químicos? Tabla 2: Sesión 2: ¿A qué procesos químicos se vincula la identificación de algunos elementos químicos? Objetivos Preguntas orientadoras Actividad en clase Actividad extra-clase Determinar la importancia que ¿Qué importancia tuvo la electrólisis para la Se desarrollaron cuatro actividades. Realizar un ensayo de la lectura propuesta del libro de 51 tienen ciertos procesos químicos para la identificación y caracterización de algunos elementos químicos. Reconocer el papel y los aportes a la ciencia de la mujer; como fueron los de Marie Curie y Lisa Meitner. identificación del sodio y el potasio? ¿Cómo se supo que el sol tiene helio? ¿Cómo se conoció la existencia del Rodio y el Paladio? ¿Cuándo se dice que un elemento es radioactivo? ¿Cuál fue el aporte de Marie Curie y Lisa Meitner en el campo de los elementos químicos? 1. Presentación del video sobre “la espectroscopia como herramienta de análisis químico” y sección de video “100 descubrimientos de la química” 22,11 – 24,57 s. 2. Lectura comentada guiada “El platino: Contribuciones socio- históricas y científicas siglo XIX y XX” Segunda parte. Por Andrea Aristizábal. 3 Humphry Davys, sección del video “100 descubrimientos de la química” 20,42 s – 22, 10 s. 4. Radiactividad: “100 descubrimientos de la química” Sección de video 30,25 – 35 s. Reid, acerca de cómo fue el papel de Marie Curie en la ciencia, teniendo en cuenta el aspecto social, cultural, económico, personal y científico (madre, esposa, hija, científica, docente, compañera de trabajo…) interrelacionado con el aporte a la ciencia de Lisa Meitner. Entregar la próxima sesión. Leer para la próxima sesión: El congreso Karlsruhe: Los inicios de una comunidad científica. Por Rómulo Gallego, Adriana Gallego y Royman Pérez. Se darán las sesiones del texto para la exposición correspondiente. 3.5.3 ¿Cuál fue la importancia del Congreso Karlsruhe? Tabla 3. Sesión 3. ¿Cuál fue la importancia del Congreso Karlsruhe? Objetivo Preguntas orientadoras Actividad en clase Actividad extra-clase 52 Valorar la importancia del congreso Karlsruhe para la organización de los elementos químicos en la tabla periódica. Generar el convencimiento de que en las reuniones de científicos, es en donde se intercambian ideas, experiencias y teorías siendo un aspecto fundamental para el progreso de la ciencia. ¿Qué importancia tuvo el congreso para la organización de la tabla periódica? ¿Cuáles fueron los principales aportes conceptuales que emergieron del congreso Karlsruhe? Previamente a la sesión seseleccionaron seis partes de la lectura “El congreso Karlsruhe: Los inicios de una comunidad científica. Por Rómulo Gallego, Adriana Gallego y Royman Pérez” las cuales fueron expuestas por los estudiantes en grupos de trabajo. La exposición señaló los aspectos más relevantes. Algunos de los grupos, si así lo consideraba, profundizó en un aspecto en específico. Terminar para la próxima sesión la lectura: El platino: Contribuciones socio- históricas y científicas siglo XIX y XX. Segunda parte. Por Andrea Aristizabal. He iniciar la lectura del capítulo 8 “La tabla periódica” en: Breve historia de la química por Isaac Asimov. 3.5.4 ¿Quiénes aportaron a la organización de la tabla periódica? Tabla 4: Sesión 4. ¿Quiénes aportaron a la organización de la tabla periódica? Objetivo Preguntas orientadoras Actividades clase Actividad extra-clase Contrastar las distintas sistematizaciones realizadas en la historia de la química, en el intento de organizar los elementos ¿Qué aspectos fueron relevantes en la sistematización cualitativa de los elementos químicos? ¿Cuál es la contribución, en particular de cada Al inicio de la sesión se realizó una evaluación de las tres sesiones desarrolladas hasta el momento. Se solicitó al grupo elaborar de manera individual un organizador gráfico en donde se relacionan las temáticas de las tres sesiones vistas, tomándose para ello 10 minutos. Para la próxima sesión: De manera individual realizar un mapa conceptual sobre ¿Quiénes aportaron a la organización de la tabla periódica? Lectura para la próxima sesión: Mendeleiev: Historia de un descubrimiento por 53 químicos. personaje, en la sistematización cuantitativa de los elementos químicos? ¿Qué fundamento físico y/o químico sustenta cada sistematización? Es necesario considerar que la organización de la tabla periódica se estableció a partir de aspectos cualitativos y cuantitativos. Para la parte cualitativa se propuso a los estudiantes escribir en el tablero conceptos clave tenidos en cuenta para dicho objetivo, concluyéndose por todo el curso las características y finalidad de dicha clasificación. Para la segunda parte, de orden cuantitativo, el curso se dividió en cuatro grupos, seleccionando cada uno de ellos una persona que aportó a la sistematización periódica: Dobereiner, Newlands, Mendeleiev y Moseley. Cada grupo expuso ante sus compañeros sobre las características particulares de cada propuesta de sistematización. A medida que se hace esta actividad se les solicitó que se contrastará e identificará los aspectos que no dio respuesta dicha organización. Esto lleva a que los estudiantes reflexionen sobre las limitaciones de cada uno de los modelos propuestos. Bernadette Bensaude-Vincent. 3.5.5 ¿Cuáles fueron los aportes de Dmitri Mendeleiev? Tabla 5: Sesión 5. ¿Cuáles fueron los aportes de Dmitri Mendeleiev? Objetivo Preguntas orientadoras Actividad en clase Actividad extra-clase 54 Comprender por qué fue y sigue siendo la sistematización de Mendeleiev aceptada por la comunidad científica. Relacionar la importancia del congreso Karlsruhe con la sistematización propuesta por Mendeleiev. ¿Qué particularidades presenta la propuesta de sistematización de Dmitri Mendeleiev? ¿En qué se diferencia de las otras clasificaciones? ¿Cuáles fueron los conocimientos científicos en los que Mendeleiev se basó para su trabajo? El grupo se dividió en 3 grupos, dos de los cuales realizaron en un pliego de papel periódico, un ordenador gráfico de acuerdo a la lectura propuesta. Dicha autora resalta los aspectos clave de esta organización para comprender por qué es la más aceptada dentro de la comunidad científica y académica. El tercer grupo fue el evaluador. Ellos basados en algunos criterios establecidos previamente, y la lectura, tuvieron que seleccionar la mejor presentación. Para la próxima sesión Lectura: El pasado y el futuro de la tabla periódica. Este fiel símbolo del campo de la química siempre encara el escrutinio y el debate.: por Eric Scerri. 3.5.6 ¿Qué propuestas de organización han surgido después de la sistematización de Dmitri Mendeleiev? Tabla 6: Sesión 6. ¿Qué propuestas de organización han surgido después de la sistematización de Dmitri Mendeleiev? Objetivo Preguntas orientadoras Actividad en clase Identificar y caracterizar algunas de las nuevas propuestas diseñadas y sus criterios tomados en cuenta para la organización de los elementos de la Tabla periódica. ¿Cuáles son las principales diferencias de las nuevas propuestas con respecto a la de Mendeleiev? ¿Por qué se puede ubicar el helio en el grupo II A? ¿Qué caracteriza el sistema espiral de organización de los elementos? ¿Qué criterios nuevos se crean en las nuevas propuestas? De la lectura del documento “El pasado y el futuro de la tabla periódica. Este fiel símbolo del campo de la química siempre encara el escrutinio y el debate: por Eric Scerri, se generó un debate con respecto a cada propuesta planteada y como futuros docentes analizaron y argumentaron la elección de una de las propuestas estudiadas la cual la implementarían en su ejercicio docente. 3.6 Instrumentos utilizados para el inicio, durante y final de la secuencia didáctica. 55 A continuación se especifican las técnicas utilizadas para el inicio y final de la secuencia didáctica. Se tuvo en cuenta el test inicial, test final y entrevista a un grupo de estudiantes, este último para conocer la evaluación que tenían los mismos de lo estudiado. Con el propósito de ser la investigación ordenada y clara, se realizó un diario de campo en el cual se consignaron aspectos clave para luego tener en cuenta en los resultados y análisis, redactándose luego de realizada la sesión en específico (anexo 2). 3.6.1 Test inicial. Este se construyó con la finalidad de reconocer de una manera formal y organizada las concepciones alternativas que tenían los estudiantes acerca de las temáticas a estudiar. El test inicial se constituye por seis preguntas abiertas, cada una relacionada con una o dos sesiones planteadas en la secuencia didáctica. Luego de su diseño este fue validado por docentes tanto del área disciplinar como docentes de historia y didáctica de las ciencias de la UDFJC (anexo 3). 3.6.2. Test final y entrevista Estos dos instrumentos fueron elaborados con el propósito de conocer de dos maneras distintas lo desarrollado en la secuencia didáctica. El test final se estructuró tomando en cuenta los mismos elementos del test inicial. La diferencia radicó en la redacción y finalidad de las preguntas, ya que con éstos se quería indagar lo que los estudiantes aprendieron en el transcurso de las sesiones (anexo 4). 56 La entrevista se realizó a un grupo focal de cinco estudiantes, a quienes se les preguntó aspectos específicos de las seis sesiones, con el objetivo de ser los mismos quienes evalúen de una forma cualitativa la secuencia didáctica desarrollada. Las siguientes preguntas son las empleadas para tal propósito: 1. ¿Qué fue lo que más les llamó la atención sobre las sesiones que se desarrollaron? 2. En cuanto a las lecturas ¿Qué grado de pertinencia le das a las lecturas y actividades realizadas en cada sesión? 3. ¿Qué les aportó el desarrollo de estas seis sesiones? 4. ¿Qué relación le das a los temas tratados con las actividades y lecturas desarrolladas en clase y en casa? 5. ¿Por qué es importante conocer la historia de la tabla periódica en nuestra disciplina? 57 CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS En el presente capítulo se especifica
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