CONDUCTIVIDAD ELECTROLITICA Y GASEOSA Y LA CONSTITUCION DEL CONCEPTO DE ION

 

CONDUCTIVIDAD ELECTROLITICA Y GASEOSA 

Y LA CONSTITUCION DEL CONCEPTO DE ION

 

JAIME DUVAN REYES

Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas

RESUMEN

Las consideraciones teóricas que se derivan de los resultados empíricos que tienen que ver con los procesos de la electrólisis determinan, según la visión de R. A. Millikan, la idea de "ion" como concepto base de la relación materia-electricidad. Esta idea de ion es igualmente utilizada por Millikan para dar cuenta de  la conductividad de los gases. se presenta aquí un análisis e interpretación de los argumentos que este autor expone al respecto en su texto "El Electrón" y se explicita la conceptualización lograda en torno a la idea de ion en momentos en los que la teoría electrónica de la materia está en gestación. Se derivan, por último, algunas implicaciones para la enseñanza de la Física.

 

Palabras Clave: Átomo, Ion.

 

SUMMARY

 

According to R. A. Millikan, theoretical considerations derived from electrolysis-related empirical results determine the idea of "ion" as a basis concept of matter-electricity relationship. Millikan also uses this idea to inform about the conductivity of gases. The author´s arguments regarding this concept, presented in his book "The Electron", are analysed and interpreted here. The conceptualization around the idea of ion is constructed at the times of creation of the Matter Electronic Theory. Some implications arise for the teaching of Physics.

 

Key Word: Atom, Ion.

 

INTRODUCCIÓN

 

Los conceptos de átomo y de ion son abordados a lo largo del proceso de enseñanza, tradicionalmente  por las clases de Ciencias. La construcción de estos conceptos es presentada en el presente artículo bajo una perspectiva que le permite al lector por una parte, comprender una manera diferente de concebir al átomo y al ion, y por otra parte revisar los propios significados que se tienen sobre estos. Aquí el objetivo fundamental consiste en aportar nuevos caminos por medio de los cuales tanto el docente de ciencias como el estudiante (especialmente los que asumen la profundización en esta Área) comprendan y conceptualicen al átomo y al ion bajo una perspectiva de corte constructivista, que valida el origen de los significados en la experiencia sensible.

 

 

 CONDUCCIÓN ELECTROLÍTICA

 

Al enunciar "la electrólisis" hacemos referencia  al conjunto de experiencias en  los procesos de descomposición de sustancias mediante el uso de la electricidad. Al respecto, Michael Faraday desarrolla un trabajo teórico y experimental del cual se resaltan en algunos  textos contemporáneos los siguientes hechos empíricos:  1º La masa depositada en cada electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado por el electrolito y, 2º La misma cantidad de electricidad que separa un gramo de Hidrógeno, también separa un peso equivalente de cualquier otro elemento.

 

Sin embargo, las explicaciones desarrolladas por Faraday no necesariamente lo condujeron a establecer algún tipo de discretización de la materia o de la electricidad. En ellas se pone de manifiesto su convicción en la unidad de las fuerzas y la consiguiente relación entre  la "afinidad química" y la fuerza eléctrica, aspectos centrales en su teoría de campos. Tal  explicación  no fue la única, pues el mismo Faraday hizo un estudio sobre las interpretaciones que a este respecto elaboraron contemporáneos suyos, de lo cual se resalta cómo la concepción discreta de la electrici­dad, que pudiera dar sentido al concepto de ion, no es tan obvia, sino que depende de las concepciones de materia y de electricidad que entran en juego en la organización de dichos datos empíricos.

 

Así, el hecho empírico de que la cantidad de electricidad necesaria para depositar un gramo de Hidrógeno (H.) también deposite exactamente 107,5 gr. de plata, siendo el peso atómico de la  plata 107,5  el peso atómico de H., sugiere que el átomo de  Ag.  y el átomo de H. se asocian en las soluciones a la misma cantidad de electricidad; conclusión ésta que se puede hacer extensiva a todos los átomos monovalentes[1] . Además, como a partir de los datos empíricos también se puede establecer que los átomos bivalentes se hallan asociados al doble de esta cantidad de electricidad y así sucesivamente para elementos n-valentes, es posible considerar una  proporcionalidad directa entre la valencia  y la cantidad de electricidad asociada al átomo en cuestión. Y es, precisamente, por el manejo de esta perspectiva de análisis que Millikan plantea la segunda ley de Faraday de ésta manera :“Cuando, en un tiempo dado, una corriente dada atraviesa en serie soluciones que contienen diferentes elementos monovalentes (como H., Ag., y K.) deposita pesos de esas sustancias exactamente proporcionales a sus pesos atómicos respectivos.”

 

El resultado más importante de este fenómeno de electrólisis, para Míllikan, es que la electricidad se halla dividida en porciones definidas elementales ó, en otras palabras, que la electricidad tiene un carácter discreto: una cantidad dada de electricidad, y siempre la misma, está asociada con un átomo de cada una de dichos elementos monovalentes. Y esta cantidad de electri­cidad es una unidad elemental de electricidad en cuanto la cantidad de electricidad que se puede asociar a cualquier átomo, en el proceso de electrólisis es un múltiplo entero de dicha cantidad; múltiplo que se corresponde con la valencia del elemento.

 

De todo esto se puede establecer que las características del proceso de disociación electrolítica, como lo relata Stoney[2], revelan que tales particiones se conforman como resultado de las uniones químicas que desaparecen. La idea de que hay una misma cantidad de electricidad que, en todos los casos, se encuentra asociada a cada unión química que desaparece, sugiere entonces la configuración de una relación materia-electricidad en términos necesariamente discretos, de particio­nes de masa que para su determinación han de asociarse con una cantidad de electricidad determinada, siempre la misma[3]. Esta relación conforma al ion electrolítico. Y si bien, los experimentos sobre la electróli­sis no aportan un conocimiento sobre la cantidad de electrici­dad q que lleva un ion, si provee una información exacta sobre la relación entre la carga iónica y la masa del átomo con la que está asociada en una solución dada; relación que identifica al ion .De este modo q/m varía en la electrólisis de ion a ion[4] siendo q igual a la unidad elemental de electrici­dad e para los iones monovalentes y nq para los iones n-valentes, donde n puede ser 2,3,4 o 5.

 

De otra parte, desde ésta  perspectiva, los pesos depositados de los elementos son exactamente proporcionales a los pesos atómicos y la relación entre la cantidad total de electrici­dad  y el peso del depósito deba ser la misma que entre la carga de cada ión y la masa de este ión. Esto conduce a pensar que  la corriente que pasa a través de una solución es llevada por los iones. Así,  la corriente dentro de la solución es de masa y electricidad; y se explica la conductividad electrolítica en términos de la presencia de iones (entes cargados) y  la conducción  en términos de su movilidad. Pero, es importante notar aquí que a la base de esta imagen se encuentra el supuesto de que la masa y la extensión son propiedades identificadoras de los entes materiales: la masa o peso del átomo  lo identifica y por ello éste es considerado como un ente; lo mismo ocurre con el ion aunque en este caso su carga eléctrica es tambíen una característica identificadora.

 

CONDUCCIÓN EN GASES

 

Los fenómenos de conductividad en general han merecido posturas explicativas diferentes que se pueden agrupar de manera grosa en dos tipos de alternativas: 1ª) entender el fenómeno desde una perspectiva de campos, en donde la conductividad se refiere a un estado particular de la sustancia que  puede ser alterado y la conducción se entiende como un continuo "deslizamiento" o ruptura de "tensión" en la sustancia del conductor; y 2ª) entenderlo desde una perspectiva atómica (ionización), en donde la conductividad se interpreta como la presencia de partes cargadas de la sustancia o "puntos definidos o átomos de electricidad" en ella, y la conducción como la movilidad de las partes cargadas en la sustancia conductora.

 

 Millikan asume la segunda de estas posturas[5], aún cuando allí no hay evidencia alguna (al contrario de la electrólisis) de transporte de materia, y plantea que la conductividad de los gases se hace "evidente" a partir de la relación radiación-materia, cuando, por ejemplo, un electroscopio se descarga por la "acción" de los rayos X; lo que induce a considerar que el gas contenido en el electroscopio se vuelve conductor. La conduc­tividad del gas puede disminuir e incluso desaparecer por el desarrollo de ciertos procesos "sobre" el gas : 1º Si es filtrado haciéndolo pasar por lana de algodón, 2º Si  es aspirado por un tubo metálico muy estrecho (difusión),y 3º Si se pasa por entre dos placas mantenidas a una diferencia de potencial suficientemente elevada. De esta manera la filtración y la difusión "dicen" que la conductividad del gas es debida a la presencia de  "algo" que se puede eliminar por tales métodos y que éste "algo" tiene un carácter eléctrico.

 

El carácter "cosista" que adquiere la conductividad de los gases parece ser el primer elemento que establece la posibili­dad de asimilarla a la conductividad electrolítica. Primero, porque se decide que es "algo" (referente a  la materia), y luego porque se enfatiza en que éste "algo" tiene un "carácter eléctrico". Por ello el autor dedica especial atención a la comparación del ion electrolítico con el ion gaseoso en el siguiente sentido : "Afortunadamente, la evidencia cuantitativa de la naturaleza electrolítica de la conducción en los gases no depende de ninguna manera del hecho de que una u otra teoría sea correcta en cuanto a la naturaleza del ion. Depende, sencillamente, de la comparación de los valores de "ne" obtenidos por las mediciones electrolíti­cas con los obtenidos por sustitución en la ecuación 3 de los valores medidos de Vo y D para los iones gaseosos [ ne = (Vo/D)P,   Vo = movilidad de los iones, D = coeficiente de difusión y P = presión en el gas] ".[6]

 

Al comparar los resultados de las experiencias realizadas  en este sentido, afirma que Townsend brinda excelentes pruebas cuantitativas de que "1. la carga promedio transportada por los iones negativos de los gases ionizados es la misma que la carga promedio transportada por los iones monovalentes de las soluciones y que, 2. la carga promedio transportada por los iones positivos del gas es sensiblemente igual a la transporta­da por los iones negativos".[7] Se consolida con esto, la concordancia entre los valores de "ne" en la electrólisis y en  la conducción en gases.

 

Por otra parte debemos ahora resaltar que en la conductividad gaseosa, la disociación ha de entenderse como un  proceso en el cual la concepción disyunta (inherente a la electrólisis) en la relación materia electricidad se debe subvertir, ya que Millikan dice: "Pero la ionización producida por los rayos X eran de una especie por completo diferente, pues era observable en gases puros, como el Nitrógeno o el Oxígeno, y aún en los gases monoatómicos como el Argón y el Helio. Era evidente entonces que el átomo neutro, aún de una sustancia monoatómica debe poseer cargas eléctricas pequeñas como componentes.Esto nos proporciona la primera evidencia directa de que:1ª Un átomo es una estructura compleja; y 2ª, cargas eléctricas entran en su composición.”[8]

 

Entonces, si la idea de disociación subyace a la de ionización, la conductividad de los gases entendida como ionización exige que la concepción de átomo como ente último desaparezca, y  también, que el tratamiento dado a  la relación materia- electricidad cambie, ya no se puede independizar de manera tajante la electricidad de la materia: él átomo “tiene” ahora partes materiales, con un carácter eléctrico; y la unidad elemental de electricidad, el electrón, como partes del átomo ha de ser concebida en tal sentido. Teniendo en cuenta investigaciones de  los gases enrarecidos en la determinación del valor de la relación e/m para iones negativos y positivos, Millikan resalta que: 1) la relación e/m es la misma para el portador negativo, cualquiera sea la naturaleza del gas residual,  y su masa se infiere, es aproximadamente una milésima parte del átomo de H., lo cual era un indicio de que dentro del átomo existe una partícula con carga negativa cuyo valor de e/m  es aproxima­damente el obtenido para los rayos catódicos; 2) el valor de e/m para los iones positivos "no es nunca mayor que su valor para el ion H. en la electrólisis, y varía para los diferentes gases residuales al igual de lo que sucede en la electrólisis".

 

Por último, las consideraciones y resultados anteriores permiten poner  de manifiesto la transformación que experi­menta el concepto de ion resultante de la organización de la experiencia en torno a la electrólisis: "la ionización de los gases parece consistir en el desprendimiento de un átomo neutro de una o muchas partículas cargadas negativamente...El resto del átomo está evidentemente cargado positivamente y conserva la masa del átomo primitivo. Los corpúsculos producidos en esa separación se fijan luego, en un gas a la presión ordinaria, a un átomo neutro". Se llega de esta manera a la forma como suele ser presentada la ionización de los gases en los textos de física.

 

 Pero si bien los resultados pueden ser "los mismos", entender las condiciones en que se elaboran y constituyen los concep­tos - en nuestro caso el concepto de ion- es decir, los supues­tos que lo soportan, la experiencia a la cual se refiere y organiza y su inherente  transforma­ción,  además de posibilitar­nos elaborar una conceptualización a partir de la cual dar cuenta de la experiencia, permite asumir la ciencia como una actividad de organizar y construir experiencia sensible, donde el experimento no es "juez" que decide la validez de un planteamiento y la organización lograda pierde su carácter de realidad independiente del sujeto que conoce; imagen ésta que manifiesta la necesidad de examinar los supuestos que animan las diferentes organizaciones de la experiencia que suelen ser enseñadas.

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[1]Aquellos cuyo poder de combinación es el mismo que el del átomo de Hidrógeno.

[2] Stoney G. Johnstone en una comunicación  que se titula “Sobre las unidades físicas  de la naturaleza”(1874) destaca en los siguientes términos éste carácter discreto  de la electricidad que se podría inferir del fenómeno de la electrólisis: “Finalmente la naturaleza nos ofrece una cantidad definida de electricidad independiente de los cuerpos particulares en los que actúa. Para aclarar esto, expresaré la Ley de Faraday en los siguientes términos, la que, como demostraré, lo hará con precisión a saber: por cada unión química que desaparece en un electrolito, una cierta cantidad de electricidad la atraviesa, y esta es la misma en todos los casos…”Millikan R. Andrews.  “L’Electrón”. Pasadena 1924. Pg 30

[3] Hasta el momento se ha mostrado el constructo de la unidad elemental de electricidad  “electrón” ,  pero sin hacer referencia alguna a su naturaleza como partícula material.

[4] Si bien la relación q/m depende de la naturaleza del ion hay una cantidad que se puede deducir de ella, que es una constante universal: En, donde  e  representa la unidad elemental de carga   y N es el Número de Avogadro (número de moléculas contenidas en una molécula - gramo). Para ello Millikan establece un caso patrón, es decir un caso en el que se tenga un átomo monovalente  y una cantidad de electricidad “e”. Esta átomo es llamado por Millikan como “imaginario monovalente” donde su masa también tendría que ser una masa patrón : 1/Peso Atómico de cualquier elemento monovalente;  de modo que Nm = 1 gramo. Teniendo en cuenta este dato, Millikan encuentra el valor de En. Lo que le permite concluir: “De este modo, aún cuando los hechos de la electrólisis  no nos proporcionen ninguna información  respecto a que cantidad de carga representa un electrón “e”, nos dicen con gran exactitud que si tomamos “e” tantas veces como moléculas hay en una molécula gramo , obtendremos exactamente 9649,4 unidades electromagnéticas internacionales de electricidad” Millikan Op. Cit pg 38

[5] ‘Entre 1833 y 1900  pues el físico se encontraba en una situación muy particular cuando consideraba el pasaje de la electricidad a través de una solución, en la mayoría de los casos y siguiendo a Faraday, se imaginaba puntos definidos o átomos de electricidad moviéndose a través de la solución, cada átomo de materia llevando un múltiplo exacto que podría ser cualquiera, entre 1 y 8, de un átomo eléctrico elemental definido; en tanto que, cuando consideraba el pasaje de la corriente a través de un conductor metálico abandonaba por completo la hipótesis atómica y trataba de imaginarse al fenómeno como un continuo “deslizamiento” ó “ruptura de tensión “en la sustancia del conductor…” Millikan Op. Cit., pg 27

[6] Millikan Op. Cit . pg 44

[7] Millikan Op. Cit. Pg 48

[8] A este respecto surgieron, nos dice Millikan, preguntas como las siguientes: “Cuál es la masa de los componentes de los átomos que los rayos X y agentes similares separan?, Cuáles son los valores de las cargas llevadas por esos componentes?, Cuántos son esos componentes? , Cuál es su tamaño, vale decir, qué volúmenes ocupan?, Cuáles son sus relaciones con la emisión y la absorción de las ondas luminosas y caloríficas, esto es, con la radiación electromagnética?, poseen todos los átomos componentes iguales?, En otras palabras, existe un subátomo primordial que entra en la formación de todos los átomos?” Millikan Op. Cit. Pg 46

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Las Analogías Y La Formación De Profesores De Física

 

Las Analogías Y La Formación De Profesores De Física

 

Jaime Duván Reyes Roncancio

Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”

 

Uno de los aportes que tiene la discusión sobre el uso de recursos didáctico en el aula de clase esta asociado a la calidad y coherencia de los mismos. Estos factores, generalmente, se analizan teniendo como referentes teóricos las  disciplinas como las ciencias naturales, así como los avances en la Psicología del desarrollo, la pedagogía y la didáctica misma. Para el caso de la enseñanza de las ciencias, por ejemplo son reconocidos aportes diversos en esta materia (Hodson, 1998,  Driver, 1994) que hacen pensar en la posibilidad de seguir estudiando mas a fondo los alcances y las limitaciones en el uso de estrategias didácticas con el propósito de hacer comprensible las ciencias, donde las analogías no se escapan a este tipo de investigaciones.

 

Sin embargo, en esta reflexión no pretendo centrarme en la analogía per se, sino mas bien en reconocer en primer lugar su validez e importancia en el campo de la enseñanza de las ciencias, y en segundo lugar plantear que las analogías forman parte de un conocimiento propio del profesor de ciencias que se constituye tanto en su formación inicial como en el ejercicio profesional reflexionado. El caso en el que presentare algunos ejemplos concretos será el del profesor de física en formación inicial.

 

 

Las Analogías Y El Conocimiento Del Profesor De Física

 

Una definición de  analogía que me parece mas apropiada para el contexto de este ensayo es la que asume a la analogía como una  comparación de orden superior en cuanto utiliza categorías de semejanza entre dos estructuras diferentes, (Duit, 1991). Esta idea de que no cualquier comparación es una analogía y que reconoce a la misma desde una perspectiva cognitiva de un orden no  superficial se constituye en elemento clave para ir construyendo nuevos referentes sobre lo que un profesor de física en formación inicial va aprendiendo en términos didácticos acerca de lo que es apropiado o no, en términos didácticos, como factor que potencia las comprensiones de los estudiantes sobre aspectos de la física misma y sus relaciones con el mundo.

 

Con esto me encuentro en un terreno algo escabroso para realizar afirmaciones contundentes, sin embargo considero conveniente arriesgarme. En efecto, como primera afirmación digo que: el uso de las analogías en los programas de formación de docentes no necesariamente es muy alto y tiene una alta calidad formativa, ya que  puede estar entendiéndose de manera superficial al dejarlas en el plano de la ejemplificación. Y como segunda afirmación, consecuencia de la primera digo que: los profesores de física en formación tenderían a replicar la ejemplificación como analogía.

 

Son varios los argumentos que pueden investigarse alrededor de las dos afirmaciones anteriores, por ahora quisiera destacar un con la intención de conglomerar algunos otros, el cual se centra en la poca investigación que sobre conocimiento didáctico del contenido físico se tiene de los profesores de física en formación inicial, que pudiera dar cuenta de forma contraria a las hipótesis planteadas. Por el contrario, algunas investigaciones (Davini M. 2002, coord.) presentan conclusiones preocupantes sobre la didáctica de los profesores de ciencias, como por ejemplo que los profesores evocan las estrategias didácticas que usaron con ellos en la universidad, para la enseñanza de las ciencias en cualquier nivel educativo, o que las ideas de los profesores sobre las ciencias (Porlan A. 1997) influye notablemente en el tipo de propuestas didácticas en la enseñanza interactiva.

 

Algunas preguntas que se hacen pertinentes en esta sentido serian: las analogías que usan los profesores universitarios para ensenar física a profesores en formación inicial, son las mismas que estos utilizan en sus propuestas didácticas y en la implementación de la enseñanza interactiva? , Como hacer para que los profesores en formación inicial interpreten adecuadamente la pertinencia del uso de las analogías en la enseñanza de la física? Con entender las analogía en la perspectiva del favorecimiento de la construcción de modelos explicativos de fenómenos físicos por parte de los profesores de física en formación inicial?

 

 

Rutas de investigación

 

Una alternativa de formación de profesores en donde el uso de las analogías se de en forma mas coherente con los propósitos de aprendizaje de los contenidos y el desarrollo de esta habilidad debería considerar la planeación de la instrucción delimitando muy bien lo que es

 

y no es una analogía y sus implicaciones en la enseñaza de los conceptos físicos. En primer lugar habría que diferencias si las analogías que se diseñan tienen propósitos explicativos (Glynn, 1991 en Justi, 2000), que habría que mirar aspectos como los tipos de características que se comparan, así como la cantidad de estas y su significado, lo cual permitiría suponer una relación muy lineal entre las que los profesores en formación inicial usan en relación con las que sus profesores de la universidad también usan. ).

 

En segundo lugar, si los propósitos son otros, como por ejemplo aquello que tienen que ver con el campo creativo, habría que entrar en el análisis a profundidad de aspectos como los que señalan Brown y Clement (1989) sobre el papel de los preconceptos “ancla”, sus posible explicitaciones y la relaciones entre estos factores y la identificación de metas claras de explicación por parte de los sujetos, en este caso los profesores de física en formación inicial, quizás sea conveniente que en un primer nivel de formación en la física misma se tengan en cuenta consideraciones creativas en la construcción de analogías donde uno de los objetivos sea la comprensión de los fenómenos y los fenómenos asociados mediante el uso de analogía que den cuenta de los respectivos niveles de abstracción y coherencia de la física misma, para con este insumo posibilitar la reflexión sobre el posible uso de esta misma analogía con los estudiantes de bachillerato o mas bien para hacer las mitificaciones necesarias pues los niveles matemáticos y de orden conceptual simbólico no necesariamente son los mismos.

 

 

 

 

 

La formación inicial de profesores de física podría tener en cuenta la enseñanza de la física misma por medio de la modelización, lo cual implicaría profundos cambios en las concepciones docentes acerca de la física misma y su enseñanza.  Por ello en coincidencia con Justi (2006) investigar los procesos de planificación y desarrollo de propuestas didácticas en los profesores, en este caso en formación inicial, puede brindar información valiosa sobre la formación misma de los profesores  de suerte que la investigación en este campo se enriquezca y permita formular alternativas de cualificación o complejización.

 

 

 

Comentario final

 algunas limitaciones de las analogías en el desarrollo del  conocimiento didáctico de los profesores de física:

 

1. evidentemente que los conceptos no se comprendan adecuadamente, es decir que genere interpretaciones que no corresponden con los conocimientos del mundo de la física.
2. En general que se utilicen analogías intrínsecas a un modelo en contextos de otros modelos, por ejemplo la utilización de analogías de la mecánica clásica en la interpretación de teorías del mundo de la física relativista, o de la física cuántica.
3. En relación con los libros de texto habría que analizar que tipos de analogía utilizan estos y que son reforzadas por la enseñanza interactiva, los cuales, muy probablemente serán utilizados por los profesores cuando enseñen en los colegios.
4. La no utilización contextual de la historia y la epistemología de la física en la construcción de explicaciones.

 

 

 

Referencias

 

 

Brown  D. E. & Clement J. (1989) Overcoming misconceptions via analogical reasoning: abstract transfer versus explanatory model construction. Instructional Science. 18 : 237 – 271.

 

Davini M. C. (2002) (coord.), Alliaud, A. Vezub, L. Loyola, C. Poliak, N. Garrote, V. Isod. L  Aprendices a Maestro. Enseñar y Aprender a Enseñar . Papers Editores

 

Driver, R., Squires A. Rushworth, P. y Wood Robin, V. (1994). Kaking Sense of Secondary Science – Research into Children’s ideas. Londres y Nueva York: Routledge.

 

Duit, R. (1991). On the role of analogies and metaphors in learning science. Science Education. 75(6).  649 – 672

 

Glynn   (1991) Explaining Science Concepts: A Teaching With Analogies Model. En Justi  A. , Garcia M. Analogias Em Livros Didacticos De Quimica Brasileiros Destinados Ao Ensino Medio. Investigacioes em Ensino de Ciencias, 2000. 5 – 48 – 79.

 

Hodson, D. (1998)  Teaching and Learning Science – Toward a personalizad Approach. Buckingham and Philadelphia: Open University Press.

 

Justi, R. (2006) La Enseñanza de Ciencias Basada en la Elaboración de Modelos. Enseñanza de las Ciencias. 24 (2) , 173 – 184.

 

Porlan , A. (1997) Pensamiento Científico y Pedagógico de Maestros en Formación. Constructivismo y enseñanza de las ciencias. Sevilla. Diada 

Los mini proyectos como estrategia didáctica en la enseñanza de las ciencias

UNIVERSIDAD DISTRITAL “F.J.C.”

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACION

GRUPO DE INVESTIGACIÓN INVAUCOL UPN -UD

Los mini proyectos como estrategia didáctica en la enseñanza de las ciencias

 

 

1. Los Datos Generales:

 

Integrantes del Grupo: _________________________  _______________________

 

Profesor: Duván Reyes                                  Fecha: ___________________________

 

2. La Situación: A continuación encuentran una información general que recrea una posible situación cotidiana, a saber: Un amigo le dice al otro: “MIRE,  SE VE OPACO”. Analicen conjuntamente qué significa para cada uno de ustedes la expresión: “SE VE OPACO”. Luego, anoten en su hoja de trabajo todo lo que para ustedes ha significado tal expresión.

 

3. Reconocimiento de problemas: Teniendo en cuenta los diferentes significados que para ustedes ha tenido la situación: “SE VE OPACO”, escriban ¿qué problemas les plantea dicha situación?.

 

4. Formulación de un problema: Discutan con su profesor los diferentes problemas que se han planteado, seleccionen uno de ellos (el que más les interese) y formúlenlo adecuadamente.

 

5. Interpretación del problema: lean cuidadosamente el problema formulado, antes de resolverlo, y con sus propias palabras escriban la interpretación que tienen del mismo. (¿Qué comprenden del problema?)

 

6. Posibles soluciones teóricas y/o experimentales: diseñen y escriban algunas propuestas para resolver el problema (incluyan una lista de los materiales, libros, artículos, etc.). Consulten con su profesor la selección de una posible solución.

 

7. Procedimiento de solución: Escriban a continuación claramente el procedimiento de la propuesta de solución seleccionada.

 

8. Finalización del proceso: Durante la solución de la tarea escriban en su hoja de trabajo: sus observaciones al proceso, resultados y conclusiones.

 

9. Anexar a esta hoja el desarrollo debidamente organizado de los puntos anteriores.

 

 

 

 

 EJEMPLO

 

UNIVERSIDAD DISTRITAL “F.J.C.”

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACION

GRUPO DE INVESTIGACIÓN INVAUCOL UPN -UD

 

Los mini proyectos como estrategia didáctica en la enseñanza de las ciencias

 

 

 

1. Los Datos Generales:

 

Integrantes del Grupo: _________________________  _______________________

 

Profesor: Duván Reyes                                  Fecha: ___________________________

 

2. La Situación: A continuación encuentran una información general que recrea una posible situación cotidiana, a saber: Un amigo le dice al otro: “MIRE,  EL CONDUCTOR SUBIÓ EL VIDRIO DE LA PUERTA Y AHORA NO LO VEMOS”. Analicen conjuntamente qué significa para cada uno de ustedes la expresión: “SUBIÓ EL VIDRIO DE LA PUERTA Y AHORA NO LO VEMOS”. Luego, anoten en su hoja de trabajo todo lo que para ustedes ha significado tal expresión.

 

3. Reconocimiento de problemas: Teniendo en cuenta los diferentes significados que para ustedes ha tenido la situación: “SUBIÓ EL VIDRIO DE LA PUERTA Y AHORA NO LO VEMOS”, escriban ¿qué problemas les plantea dicha situación?.

 

4. Formulación de un problema: Discutan con su profesor los diferentes problemas que se han planteado, seleccionen uno de ellos (el que más les interese) y formúlenlo adecuadamente.

 

5. Interpretación del problema: lean cuidadosamente el problema formulado, antes de resolverlo, y con sus propias palabras escriban la interpretación que tienen del mismo. (¿Qué comprenden del problema?)

 

6. Posibles soluciones teóricas y/o experimentales: diseñen y escriban algunas propuestas para resolver el problema (incluyan una lista de los materiales, libros, artículos, etc.). Consulten con su profesor la selección de una posible solución.

 

7. Procedimiento de solución: Escriban a continuación claramente el procedimiento de la propuesta de solución seleccionada.

 

8. Finalización del proceso: Durante la solución de la tarea escriban en su hoja de trabajo: sus observaciones al proceso, resultados y conclusiones.

 

9. Anexar a esta hoja el desarrollo debidamente organizado de los puntos anteriores.

CULTURA CIENTIFICA ESCOLAR: TEJIDO DE INTEPRETACIONES

 

 

 

CULTURA CIENTIFICA ESCOLAR: TEJIDO DE INTEPRETACIONES

 

 

Jaime Duván Reyes Roncancio

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Se presentan aquí algunas consideraciones sobre el imaginario de una Cultura Científica Escolar como elemento subyacente a las ideas de ciencia que circulan en la escuela y por tanto al privilegio de su racionalidad como manera de abordar  la pregunta :  ¿Es el conocimiento científico escolar producto del trabajo de los profesores de ciencias o  la realidad institucional nos enreda como profesores en un tejido donde la formación en ciencias se relativiza?

 

 

La Cultura Científica Escolar como modelo de racionalidad

 

La alusión a la categoría Cultura Científica Escolar (CCE) tiene que ver con el reconocimiento de un saber científico en la escuela y por ende de una concepción sobre este saber. En lo que tiene que ver con el profesor de ciencias el CCE se fundamenta en la identificación de un conocimiento que busca ser equivalente al saber pactado por las comunidades científicas. Sin embargo, el saber de las comunidades científicas no tiene la pretensión de educabilidad como tal, conviene entonces revisar aquellas intenciones de que así lo sea en el contexto de la escuela.  Además, vale la pena reflexionar cómo se entiende el saber  físico por parte del profesor, de manera que esta forma de concebirlo contribuya o no en la intencionalidad de construcción de conocimiento científico escolar, (en ocasiones  se entiende que para construir conocimiento físico hay que hacer lo que hacen los físicos).

 

Esta intencionalidad analógica, basada  en la concepción universal del conocimiento científico y su correspondiente transposición didáctica (Chevallard, 1997) con la homogenización del conocimiento en la escuela, implica el sostenimiento de una CCE caracterizada, entre otros aspectos, por visiones del conocimiento científico terminado, descubierto, y construido por agentes externos a la escuela y  que debe ser informado o transmitido.  En este proceso se involucra el profesor de ciencias, en su multidimensionalidad epistemológica, y pone en juego su saber como profesional. La manera como lo hace deviene en parte de sus creencias epistemológicas frente al conocimiento científico que enseña y permea el ambiente en donde la CCE se recrea. 

 

Ahora bien, los imaginarios sociales de ciencia y tecnología alimentan las visiones que sobre la misma tiene la comunidad escolar (profesores, estudiantes, administrativos, padres de familia, entorno inmediato). Para nadie es un secreto el hecho de que las visiones empírico positivista y el desarrollo ultra especializado del conocimiento científico le dan un estatus de autoridad a la ciencia, y obviamente  a la ciencia en la escuela. Los PEI, las formas de organizar los currículos, las asignaturas fundamentales, obligatorias, el papel de las ciencias, la Fisica, la Química, etc., son importantes, pero  no son fáciles pues así se entienden  desde su necesaria racionalidad e imparcialidad frente a la acción del sujeto y los grupos humanos. En el desarrollo de contextos  como “la feria de la ciencia”, el “día de la ciencia” y los curriculares con pretensiones transversales como “la educación ambiental” y “el proyecto de educación sexual”, se  ponen en juego las creencias epistemológicas sobre la ciencia misma y  sobre la ciencia en la escuela. La CCE, por tanto,  impone un modelo de racionalidad. En la escuela el niño y el joven deben ser educados para comprender el mundo de la ciencia, su lógica intrínseca,  con el propósito de que comprenda el mundo desde una perspectiva atada a la ciencia, aún en aquellos casos de la vida y la cultura en los que no necesariamente sea necesario el vínculo. Es decir, la cultura científica escolar propende por la formación de una cultura científica de la acción humana.

 

Cabe entonces preguntarse si esta cultura científica escolar favorece la formación de sujetos sociales con posibilidades de transformar su entorno o, más bien, aumenta un tipo de  analfabetismo funcional en el que no se requiere la critica reflexiva para entender el mundo.

 

 

Ciencia como Cultura y Cultura Científica Escolar

 

Para Elkana (1983) la ciencia se puede entender como sistema cultural en relación con la perspectiva Geertziana puesto que se constituye  como parte de un entramado de significaciones construidas históricamente por la humanidad. De esta manera, la enseñabilidad de tal sistema es plausible en cuanto resignificado de este se pueda construir en el conjunto de interpretaciones de la CCE.

 

Como consecuencia de esta postura adquiere mayor sentido la realidad de un conocimiento científico escolar producto de un entramado histórico de significaciones que se tejen en la escuela y que puede investigarse desde diferentes perspectivas. Una de estas líneas de investigación sería la consideración de una relativizacion del papel de la formación exclusiva en los contenidos disciplinares de las ciencias y su correspondiente correlación con visiones didácticas que incluyen: la historia de la ciencia, su epistemología, la epistemología del conocimiento del profesor, la vida institucional, las problemáticas locales, entre otros. Todos estos se deberán reconocer como conglomerado de relaciones que hacen parte de la CCE y median el Conocimiento Científico escolar implicado.

 

 

Cabe aclarar que no se niega la validez de los conocimientos científicos, lo que se quiere combatir aquí es su supuesta linealidad, claridad, objetividad, distingo acumulativo, su verdad única, su universalidad, puesto que estos factores refuerzan aun mas la lógica de la racionalidad anteriormente discutida. Por el contrario una mirada cultural del quehacer del profesor y del conocimiento científico escolar debe analizar el contexto escolar, el cual se traduce en un campo bastante amplio de investigación, donde uno de sus elementos lo constituyen las teorías implícitas de los docentes frente a su papel como formadores disciplinares.

 

Las teorías implícitas como reto didáctico

 

Cuando tratamos de construir alternativas didácticas generalmente tenemos las mejores intenciones, tanto en la planeación como la puesta en prácticas de las mismas. Sin embargo, todas estas intenciones están mediadas por una suerte de tejido cultural en el que como profesores estamos inmersos y del cual en muchas ocasiones no somos concientes. Este tejido tanto institucional como social debe ser sacado a un nivel conciente por parte del profesor ya que, esto le permitirá reconocerse en su dimensión como sujeto y aportar lo que de este proceso quede en la construcción de la intervención didáctica.

 

El profesor que reconoce sus imaginarios, creencias y concepciones sobre el conocimiento científico y el conocimiento científico escolar tendrá mayores elementos de juicio al construir su discurso didáctico. En algunas instituciones los profesores visualizan formas de abordar conceptos en relación con la vida institucional de suerte que, estas mismas formas no se pueden extrapolar a otras realidades institucionales: no existe un recetario didáctico, universal, único para la enseñanza de las ciencias.

 

El problema de la relación maestro-alumno mediado por el conocimiento y el contexto escolar, no es solo de la pedagogía, ni de la ingeniería didáctica o de la transmisión de un conocimiento, sino de los procedimientos y los rituales particulares que el contexto escolar implica. Allí figuran las teorías educativas que se mueven de manera implícita a nivel institucional y  que son los dispositivos condicionantes de la construcción de un determinado tipo de sujeto, Estas actúan como hilos invisibles en donde el sujeto no es conciente  que le están pasando y  esta siendo tejido también por ellos. Por eso, se afirma que la vida institucional teje, y si se quieren modificar ciertos comportamientos entonces se debe modificar la cultura institucional, que es lo más difícil, pues ésta también constituye al sujeto. 

 

Planteo, por tanto, que cualquier alternativa didáctica  en la enseñanza de las ciencias, y en particular de la física deberá contemplar el estudio de las teorías implícitas que tejen al sujeto-profesor y al sujeto-estudiante. Porque como no somos maquinas  sino sujetos histórico-culturales,  toda esa cultura e historia complejas se nos han hecho inherentes a nuestro ser. Los profesores tenemos que terminar reconociendo que también  las teorías implícitas obedecen principios de actuación que regulan  nuestra acción pedagógica permanentemente; es decir que hay un saber implícito producto del ambiente institucional que también juega en nuestro conocimiento.

 

En los relatos y las narrativas de profesores puede comenzarse a escudriñar la manera como las instituciones nos hacen los profesores que somos.

 

 

En una investigación sobre el pensamiento del profesor de fisica realizada en 2005 en la que participe como investigador observe que el maestro se enreda en el tejido institucional tanto normativo como del conjunto de valores de la cultura escolar, y termina relativizando su papel en la formación, en este caso tanto de física como de matemáticas, destaco aquí solo una fracción muy pequeña de su narrativa entorno a su papel como docente:

 

“P: yo he llegado a esta conclusión:  uno ya es muy difícil que logre que los chicos obtengan ese pensamiento que uno espera formar en ellos primero,  porque cada año es mas difícil, porque los chicos que uno tenia hace tres años o cuatro años no eran todo un proceso así en cambio los que uno  va teniendo son el resultado de todo un proceso, entonces tienen a veces demasiadas deficiencias que uno ya no tiene forma de subsanarlas entonces empieza uno a nivelar otro tipo de cosas entonces empieza uno a bueno al menos con que esta personita se logre comportar mejor sea mas respetuosa con su compañero si entonces empieza a sopesar otra cantidad de cosas que antes no hacia entonces uno decía   que el niño sepa dividir , multiplicar este conjunto numérico eso es lo que a mi me interesa  ahora tienen que empezar a sopesar otras cosas, este chico se preocupa, no entienden mucho, no es muy bueno pero hace el intento entonces empieza uno a medir eso, quizás como te decía ante que  tan respetuoso con su otro compañero porque hay niños que pasan adelante sus compañeros y ellos no los maltratan pero ellos…

 

¨… yo trato mucho de hacerles ver que todo lo que se presenta en la educación es malo para ellos yo les digo miren chicos si ustedes pasan 30 o pierden 30 a mi eso digamos no me afecta en que yo voy a ganar mas o voy a ganar menos, en que a mi me van a decir usted se va de este colegio o se va quedar tampoco porque yo estoy aquí y aquí me voy a quedar quien sabe cuantos años  eso no me afecta pero a ustedes si, ustedes tienen que pensar que uno los esta formando aquí para que puedan estudiar después para uno poder formarse un futuro mas adelante el hecho de que uno tenga o no tenga dinero pues obviamente es un factor difícil pero también pero también es algo que uno puede superar porque por lo menos nosotros somos el resultado de formación puramente estatal, escuela, colegio y universidad todo del estado y ahora trabajamos para el estado pero es que también el estado ha cambiado en sus políticas entonces al estado ya no le preocupa con sus políticas de permanencia ya no le preocupa que el niño aprenda algo o que no aprenda sino que simplemente permanezca en el colegio, es ahí donde uno ve los rectores que va teniendo, al rector no le importa lo que hagas tu dentro de tu  salón lo que importa es tu estés dentro del salón y los chicos estén allá contigo, entonces se para en el patio y observa todos los salones con sus puertitas cerradas y el esta feliz porque todo esta perfecto, es una maravilla, que no estén haciendo nada adentro eso es otra cosa que a el no le interesa,  incluso cuando entramos horita al colegio yo le cuestionaba porque a mi me entregaron unos indicadores, le decía a la coordinadora: pero yo como voy a trabajar esos indicadores para los muchachos, lea usted lo que dice ahí eso no me dice nada, entonces yo decía quien revisa esto, nadie, quien los aprueba o los desaprueba nadie.”

 

 

Se destaca aquí la persistencia del maestro por, al fin y al cabo, cumplir una labor de orientador de los estudiantes, producto esto entre otros aspectos por la manera como se dan las relaciones sociales y de conocimiento científico en el aula. El maestro entiende que puede relativizar su intención de formar exclusivamente en ciencias y que su rol de formador también involucra un sistema de valores que parecen mas urgentes ante la arremetida de un contexto especifico, el maestro reflexiona sobre el tejido de significación sobre su papel en la clase y encuentra que de pronto no esta formando en ciencias sino en lo que este entramado contextual le requiere.

 

 

 

Comentarios hasta el momento

 

                   

¿Qué es ese saber científico que poseen los profesores y que dejan ver en la escuela? Es un conocimiento propio o prestado de los  sabios? (Chevallard 1997).  La cultura institucional desde cualquiera de sus componentes: PEI, rutinas, valores, hábitos y problemáticas ha venido moldeando a cada profesor de ciencias de suerte que  su quehacer en el campo de la enseñanza también está enredado por esa cultura, al punto que lo puede posicionar de manera diferente en el imaginario de la cultura científica escolar.

 

 

BIBLIOGRAFÍA

 

CHEVALLARD, Y (1997). La transposición didáctica. Del saber Sabio al Saber Enseñado. Buenos Airés: Aiqué.

 

ELKANA Y. (1983) La Ciencia Como Sistema Cultural: una visión antropológica de la ciencia. Boletín de la Sociedad Colombiana de Epistemología. Vol. III No 10 - 11

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