1Imágenes de fuente propia. Tomadas de las modelizaciones hechas durante la investigación por los estudiantes caso
3
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC LA MODELIZACIÓN DE LOS CONCEPTOS DE SUSTANCIA Y MEZCLA COMO ESTRATEGIA DE COMPRENSIÓN EN UN CURSO DE QUÍMICA DE EDUCACIÓNMEDIA
Escrito para optar por Título de Magister en Educación con Énfasis en Ciencias de la
Naturaleza y la Tecnología en la modalidad de Investigación
Luis Alfredo Ruge Forigua
Lic. en Química. Universidad Distrital
Línea de Investigación en Didáctica de la Química - DIDAQUIM
Trabajo dirigido por
Dr. Carlos Javier Mosquera Suárez
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO DE LA INVESTIGACIÓN ... 18
PALABRAS CLAVE: ... 19
RESEARCH SUMMARY ... 20
KEYWORDS ... 21
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 22
LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS: UN CAMPO DE CONOCIMIENTO CONSOLIDADO Y QUE FUNDAMENTA LA ENSEÑANZA DE LA QUÍMICA ... 24
CONOCIMIENTO CIENTÍFICO ESCOLAR Y CONOCIMIENTO CIENTÍFICO ERUDITO ... 26
¿QUÉ ES LA COMPRENSIÓN? ... 26
MODELOS, TIPOLOGÍA, MODELIZACIÓN Y SU USO EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Y LA QUÍMICA ... 31
NOCIONES VARIADAS DE LO QUE ES UN MODELO ... 31
CLASIFICACIÓN O TIPOLOGÍA DE LOS MODELOS ... 39
Modelos mentales. ... 39
Modelos materiales ... 40
Modelos científicos o teóricos ... 40
Modelos Didácticos: ... 41
Imágenes: ... 41
Razonamiento analógico: ... 42
Razonamiento a través de imágenes: ... 42
Experimentos mentales: ... 42
CONSTRUCCIÓN DE MODELOS Y SUS DIFERENTES VARIANTES... 43
5
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJCModelización ... 44
Modelaje ... 45
Modelación ... 45
A MODO DE CONCLUSIÓN Y LA PUESTA EN MARCHA DE UNA POSTURA DESDE LA MODELIZACIÓN ... 46
CAPÍTULO II. MODELOS EN LA ENSEÑANZA DE LA QUÍMICA, LAS NOCIONES DE SUSTANCIA Y MEZCLA – Y LAS DISOLUCIONES, ALGUNOS ANTECEDENTES DIDÁCTICOS ... 50
CONSIDERACIONES INICIALES EN RELACIÓN CON EL MODELO DE SUSTANCIA Y MEZCLA ... 51
ELEMENTO ... 52
COMPUESTOS ... 53
MEZCLAS (HOMOGÉNEA-HETEROGÉNEA) ... 54
IDEAS PREVIAS Y SU APORTE A LA INVESTIGACIÓN ... 56
LAS IDEAS PREVIAS Y SU RELACIÓN CON LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS ... 58
IDEAS PREVIAS SOBRE SUSTANCIA, MEZCLA Y SUS DIFICULTADES DE APRENDIZAJE 60 CONSIDERACIONES HISTÓRICAS DE LAS NOCIONES SUSTANCIA Y MEZCLA ... 63
Ante la Noción de Elemento ... 64
CONOCIMIENTO CIENTÍFICO Y CONOCIMIENTO ESCOLAR ... 73
Conocimiento Científico (CC) ... 74
Conocimiento Escolar (CE) y Conocimiento Científico ... 75
COMPRENSIÓN, GENERALIDADES Y SU RELACIÓN CON LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS ... 77
CAPÍTULO III ... 83
FUNDAMENTACIÓN CONCEPTUAL DEL DISEÑO METODOLÓGICO ... 83
INVESTIGACIÓN CUALITATIVA Y SUS CARACTERÍSTICAS ... 83
Pro y Contras de la investigación por estudio de casos ... 88
¿Cómo plantear una investigación por estudio de casos? ... 89
UNIDADES DIDÁCTICAS ... 90
CAPÍTULO IV ... 96
DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN... 96
ETAPA DE PLANEACIÓN ... 98
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA ... 100
RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN... 105
Momento 1. Aplicación de Pre test: ... 106
Momento 2. Actividad de modelización a través de la unidad didáctica: ... 107
Momento 3. Post Test. ... 108
Momento 4. Entrevistas a los estudiantes. ... 108
Momento 5. Mapas conceptuales y modelizaciones intermedias y finales: ... 109
VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN ... 110
Pre - Test/Post – Test. ... 112
Rejillas de observación y Análisis ... 112
Entrevista semiestructurada. ... 112
EJECUCIÓN ... 114
Descripción básica del contexto de aplicación y tiempo de aplicación de la propuesta como estudio de casos ... 114
ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN UNA APROXIMACIÓN INICIAL ... 116
Triangulación de la información ... 116
CATEGORÍAS DE ANÁLISIS ... 117
Categoría 1. Modelos y modelizaciones de los estudiantes en torno a los conceptos de sustancia y mezcla ... 118
Categoría 2. La comprensión significativa y relevante de los estudiantes de grado once sobre el concepto de sustancia y mezcla ... 118
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 123
Algunas descripciones orientadoras ... 123
CAPÍTULO V. ... 125
MODELOS, MODELIZACIONES INICIALES E IDEAS PREVIAS ALREDEDOR DE LAS NOCIONES DE SUSTANCIA Y MEZCLA ... 125
Identificación de Ideas Previas alrededor de Sustancia y Mezcla ... 125
Modelos y Modelizaciones iníciales en torno a las nociones de elemento, compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea y dilución ... 136
Identificación de modelos Teóricos iníciales a través de mapas conceptuales ... 137
Conceptos y Modelos de los conceptos de Elemento, Compuesto, Mezcla Homogénea, Heterogénea y Dilución en relación con la visión histórica desde la HQ... 140
7
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJCModelos teóricos iníciales de los conceptos de sustancia y mezcla a través de mapas conceptuales 153
CAPÍTULO VI. MODELOS, MODELIZACIONES INTERMEDIAS E IDEAS PREVIAS FINALES
ALREDEDOR DE LAS NOCIONES DE SUSTANCIA Y MEZCLA ... 159
Análisis arrojados a partir del mapa conceptual de transición en los estudiantes caso, como evolución de los modelos teóricos alrededor de los conceptos sustancia y mezcla ... 160
Modelos y Modelizaciones intermedias alrededor de las nociones elemento, compuesto, mezcla homogénea y heterogénea y su relación con los medicamentos ... 162
Ideas previas manejadas luego de la aplicación de la Unidad Didáctica identificadas a través del Post – test ... 166
CAPÍTULO VII. MODELOS Y MODELIZACIONES FINALES EN TORNO A LAS NOCIONES DE SUSTANCIA Y MEZCLA ... 179
Modelos Teóricos finales a modo de mapa conceptual ... 180
Algunos modelos teóricos finales distintos a los estudiantes caso ... 183
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LOS MAPAS CONCEPTUALES FINALES DE LOS ESTUDIANTES CASO ... 184
Estudiante caso 1. Jesús ... 184
Estudiante caso 2. Juan ... 186
Estudiante caso 3. Rafael ... 187
Modelizaciones finales en torno a los conceptos de sustancia y mezcla ... 190
Modelizaciones en torno a las nociones de elemento, compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea, solución y dilución y sus interpretaciones... 191
Representaciones que hacen los estudiantes en relación con la modelización de una mezcla homogénea específica y diluciones ... 197
A modo de conclusión en esta parte del análisis ... 199
Nociones finales en torno a elemento, compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea, solución y dilución y sus interpretaciones ... 200
CAPÍTULO VIII. CAMBIOS Y TRANSICIONES EN LOS ESTUDIANTES DEL ESTUDIO DE CASO ... 214
Análisis de los modelos teóricos en torno a sustancia y mezcla en el caso 1, a través de sus mapas conceptuales. ... 214
Análisis de los modelos teóricos en torno a sustancia y mezcla en el caso 3, a través de sus mapas conceptuales. ... 216
Análisis de los modelos y modelizaciones hechas alrededor de las nociones de elemento, compuesto, mezcla homogénea y heterogénea ... 217
Análisis de los modelos y modelizaciones hechas alrededor de las nociones de elemento, compuesto, mezcla homogénea y heterogénea, desde las explicaciones ... 224
CONCLUSIONES Y REFLEXIÓN ... 228
BIBLIOGRAFÍA ... 235
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Mapa Conceptual que resume las ideas trabajadas en la investigación a la Didáctica de la Química y su campo de estudio. Fuente: Elaboración propia basado en aportes teóricos de varios autores ... 25
Gráfico 2. Mapa conceptual que muestra la organización del Marco Teórico de la Investigación Fuente:
Elaboración propia basado en aportes teóricos de varios autores... 31
Gráfico 3. Propuesta de enseñanza de la química desde cuatro modelos básicos usados en la enseñanza secundaria. Fuente: Elaboración propia basado en conocimientos empíricos de aula y marco referencial ... 34
Gráfico 4. Mapa Conceptual que muestra cómo se construyó el concepto de modelo para este trabajo de grado. Fuente: Elaboración propia basado en aportes teóricos de varios autores ... 38
Gráfico 5.Mapa Conceptual que resume Tipología de Modelos según revisión de autores. Fuente: Elaboración propia basada en autores de referencia ... 39
Gráfico 6. Mapa Conceptual síntesis apartado Tipología de Modelos. Fuente: Elaboración propia basado en aportes teóricos de varios autores ... 43
Gráfico 7. Proceso de Modelaje. Fuente: Chamizo, (2010) ... 45
Gráfico 8.Modelo de Modelación, Fuente: Justi, (2006 p. 177) ... 46
Gráfico 9.Mapa Conceptual que describe la Modelización para esta investigación. Fuente: Elaboración propia según presupuestos teóricos antes mencionados ... 48
Gráfico 10. Mapa Conceptual alrededor de las Ideas previas y sus características. Fuente: Elaboración propia basado
en aportes teóricos de varios autores ... 58
Gráfico 11.Mapa Conceptual alrededor de las Ideas previas sobre las nociones de sustancia y mezcla y sus características. Fuente: Elaboración propia basado en Pozo, Gómez, Limón y Sanz, 1991, Pozo y Gómez, 1998, Carretero, 1999 ... 62
Gráfico 12.Síntesis Construcción histórica de la noción elemento Fuente: Elaboración propia de acuerdo a
(Wojtkowiak, 1987; Bensaude-Vincent y Stengers, 1997; Mosquera, Mora y García, 2003 y López, 2008) ... 68
Gráfico 13.Síntesis Construcción histórica de la noción compuesto Fuente: Elaboración propia de acuerdo a (Wojtkowiak, 1987; Bensaude-Vincent y Stengers, 1997; Mosquera, Mora y García, 2003 y López, 2008) ... 71
Gráfico 14. Síntesis Construcción histórica de la noción mezcla Fuente: Elaboración propia de acuerdo a (Wojtkowiak, 1987; Bensaude-Vincent y Stengers, 1997; Mosquera, Mora y García, 2003, López, 2008 y Blanco, Ruíz, y Prieto, (2010) ... 73
Gráfico 15. Mapa Conceptual síntesis apartado comprensión y sus características. Fuente: Elaboración propia según
varios autores ... 81
Gráfico 16.Métodos de investigación cualitativa según Iafrancesco, 2003, p. 86 ... 86
Gráfico 17.Mapa conceptual síntesis teórica del estudio de casos. Fuente: Elaboración propia según Tamayo, 1999, Stake, 1999, Shuttleworth, 2008, Iafrancesco, 2003, entre otros ... 90
Gráfico 18. Síntesis teórica Unidades Didácticas. Fuente: Elaboración propia según revisión de autores ... 94
Gráfico 19. Esquema diseño de la investigación. Fuente: elaboración propia según diseño de la investigación... 97
Gráfico 20.Esquema síntesis de la metodología de la investigación. Fuente: Elaboración propia según intereses de la misma ... 98
Gráfico 21. Aspectos fundamentales de la construcción del marco teórico. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a Capítulos III de este documento ... 99
Gráfico 22.Aspectos fundamentales de la construcción del marco teórico de la metodología de la investigación. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a Capítulos IV de este documento ... 100
Gráfico 23. Representación gráfica de la secuenciación de Contenidos y Actividades de la unidad didáctica. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a la unidad didáctica. Los Medicamentos: Sustancias o Mezclas. ... 102
Gráfico 24.Representación gráfica de la aplicación de la Unidad didáctica. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a lo trabajado la investigación. ... 105
9
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC Gráfico 26.Síntesis del proceso de validación llevado a cabo para los instrumentos de recolección de información en la investigación. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a conceptos anteriores ... 111Gráfico 27.Ejemplo que muestra la validación de la entrevista semiestructurada. Fuente: Elaboración propia de acuerdo a validación interna de la investigación ... 113
Gráfico 28.Ubicación del Colegio Parroquial Santiago Apóstol Funza-Cundinamarca ... 115
Gráfico 29. Fotos del contexto de aplicación y sus instalaciones. Fuente: propia archivo personal ... 115
Gráfico 30.Modelo gráfico de la triangulación que validará los datos obtenidos en la investigación. Fuente: Elaboración propia de acuerdo al diseño de la investigación ... 117
Gráfico 31.Esquema que resume cómo se hizo el análisis dentro de la investigación en sus 3 etapas. Fuente: elaboración propia de acuerdo con la metodología de análisis de la investigación ... 124
Gráfico 32.Esquema que representa los componentes básicos del análisis inicial dentro de la investigación. Fuente: Elaboración propia ... 125
Gráfico 33.Resultados obtenidos para la pregunta 3 en el pre-test. Fuente: Elaboración propia ... 127
Gráfico 34.Algunas representaciones dadas en pregunta 4 Pre-Test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test ... 129
Gráfico 35. Algunas representaciones dadas en la pregunta 6 del pre-test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test ... 130
Gráfico 36.Resultados obtenidos en la pregunta 6 pre-test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test 131
Gráfico 37.Resultados obtenidos en la pregunta 7 Pre-Test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test
... 132
Gráfico 38.Resultados obtenidos pregunta 8 Pre-Test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test ... 133
Gráfico 39.Resultados pregunta 9 Pre-Test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test ... 134
Gráfico 40.Algunos ejemplos de representaciones a la pregunta 10 pre-Test. Fuente: elaboración propia según resultados pre-test ... 136
Gráfico 41.Mapa Conceptual construido para la interpretación y análisis de los mapas conceptuales de los
estudiantes y casos, para identificar sus modelos teóricos. Fuente: Elaboración propia investigador ... 138
Gráfico 42. Ejemplos de mapas conceptuales o modelos teóricos iníciales alrededor de los conceptos de sustancia y mezcla. Fuente: Elaboración propia adaptada de Pre-Test ... 139
Gráfico 43.Algunas representaciones dadas en las nociones de elemento/compuesto para su comparación histórica. Fuente: Elaboración propia adaptada de Pre-Test ... 140
Gráfico 44.Algunas representaciones dadas en las nociones de mezcla para su comparación histórica. Fuente: Elaboración propia adaptada de Pre-Test ... 141
Gráfico 45.Mapa Conceptual construido por el estudiante Caso 1. Fuente elaboración propia según resultados pre-test Jesús. pregunta 11. ... 153
Gráfico 46.Mapa Conceptual construido por el estudiante Caso 2. Fuente elaboración propia según resultados pre-test Juan. pregunta 11. ... 155
Gráfico 47.Mapa Conceptual construido por el estudiante Caso 3. Fuente elaboración propia según resultados pre-test Rafael. pregunta 11. ... 156
Gráfico 48.Forma cómo se abordó el análisis de modelos y modelizaciones intermedias en relación con las
nociones de sustancia y mezcla en la investigación. Fuente: Elaboración propia ... 159
Gráfico 49.Mapa experto intermedio elaborado por el investigador. Fuente: Elaboración propia ... 162
Gráfico 50.Modelizaciones intermedias de los conceptos de elemento, compuesto, mezclas y medicamento,
estudiante caso 1. Jesús. Fuente: Elaboración propia adaptada de archivo tesis ... 163
Gráfico 51. Modelizaciones intermedias de los conceptos de elemento, compuesto, mezclas y medicamento,
estudiante caso 2. Juan. Fuente: Elaboración propia adaptada de archivo tesis... 164
Gráfico 52. Modelizaciones intermedias de los conceptos de elemento, compuesto, mezclas y medicamento,
estudiante caso 3. Rafael. Fuente: Elaboración propia adaptada de archivo tesis ... 165
Gráfico 53.Forma cómo se abordó el análisis de modelos y modelizaciones finales en relación con las nociones de sustancia y mezcla en la investigación. Fuente: Elaboración propia adaptada de archivo tesis ... 180
Gráfico 55.Ejemplo 1 Mapa final construido como modelo teórico final. Tomado de Mapas finales estudiantes no caso ... 183
Gráfico 56.Ejemplo 2 Mapa final construido como modelo teórico final. Tomado de Mapas finales estudiantes no caso ... 183
Gráfico 57.Mapa Conceptual Final o modelo teórico final, del estudiante caso 1 Jesús. Fuente: Elaboración estudiante caso 1 ... 185
Gráfico 58.Mapa Conceptual Final o modelo teórico final, del estudiante caso 2 Juan. Fuente: Elaboración estudiante caso 2 ... 186
Gráfico 59.Mapa Conceptual Final o modelo teórico final, del estudiante caso 3 Rafael. Fuente: Elaboración estudiante caso 3 ... 189
Gráfico 60.Mapa Conceptual derivado de las conceptualizaciones en entrevista semiestructurada caso 1. Fuente Elaboración propia de acuerdo a estudiante caso 1 ... 208
Gráfico 61.Mapa Conceptual derivado de las conceptualizaciones en entrevista semiestructurada caso 2. Fuente elaboración propia con base en los aportes del estudiante caso 2 ... 209
11
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC ÍNDICE DE CUADROSCuadro 1. Características de las ideas previas según su origen ... 57
Cuadro 2.Algunas características de las ideas previas de los alumnos sobre los fenómenos científicos ... 59
Cuadro 3.Síntesis de ideas previas de los conceptos elemento, compuesto y mezcla ... 61
Cuadro 4.Algunas características del conocimiento escolar según Martínez, 2013 ... 75
Cuadro 5.Características del conocimiento científico escolarizado ... 76
Cuadro 6.Caracterización tipos de Comprensión ... 79
Cuadro 7.Resumen de características del estudio cualitativo ... 85
Cuadro 8.Preguntas Orientadoras etapas de la Unidad Didáctica ... 104
Cuadro 9.Síntesis de las Categorías de Análisis, subcategorías e indicadores del trabajo de investigación ... 120
Cuadro 10. Representaciones y Conceptualizaciones alrededor de Sustancia y Mezcla. Caso 1 ... 146
Cuadro 11.Representaciones y Conceptualizaciones alrededor de Sustancia y Mezcla. Caso 2 ... 148
Cuadro 12.Representaciones y Conceptualizaciones alrededor de Sustancia y Mezcla. Caso 3 ... 151
ÍNDICE DE IMÁGENES Imagen 1.Ejemplos de Representaciones de orden simbólico (derecha) y corpuscular (izquierda) ... 52
Imagen 2.Algunos ejemplos de representación en el orden sub atómico de la noción elemento. Fuente google/imágenes ... 53
Imagen 3.Ejemplos de representaciones para los compuestos. Fuentes varias ... 54
Imagen 4.Ejemplos de representaciones de mezclas homogéneas en el nivel submicroscópico. Fuentes varias ... 56
Imagen 5. Fuente: http://cienciasecu.blogspot.com.co/2015/05/modelos-atomicos.html ... 64
Imagen 6. Fuente: http://wwwonlinechemistry.blogspot.com.co/ ... 65
Imagen 7.Tabla de sustancias simples de Lavoisier. Fuente: López, 2008 ... 66
DEDICATORIAS
El desarrollo de este trabajo ha resultado en una experiencia tremendamente enriquecedoras, en términos de la formación como docente, investigador y pensador de la educación en el área de la química. Generando experiencia, conceptos, promoviendo sentido de curiosidad por los fenómenos y agentes que se ven involucrados a diario en el que hacer del aula pero ante todo acrecentar la pertenencia con mi profesión de la cual tengo cada vez más expectativas y mayores retos, pues veo que hace falta seguirme fortaleciendo en todos los componentes de la enseñanza de la química para así poder aportar mejor a los futuros pensadores de ella.
En este momento, agradezco enormemente a mi madre, por el apoyo incondicional en cada uno de los momentos que necesite para sacar adelante esta dura tarea, pues ella con su preocupación e interés en mi hacer, hace de mis días un continuo aprendizaje en su forma de proceder. A mis hermanos y amigos pues ellos en distintos momentos han sido una fortaleza enorme para no desfallecer, pues siempre me han animado a concretar y seguir en este proceso.
Al padre director Luis Felipe Alvarado Arévalo y a la Rectora Bárbara Nancy Dimaté Ríos, quienes abrieron las puertas de la institución para que yo a través del fortalecimiento de mi ejercicio en el contexto del aula en los años 2015 y 2016, permitieron que yo lograra aprender de la investigación educativa pero en mi propio hacer. Fueron mentores de mi proceder y alcahuetearon cada una de las necesidades que surgieron en el tiempo, con la mayor disposición y fraternidad del caso.
A mis estudiantes, quienes fueron ese motivo para cambiar en un año de trabajo de aula toda la concepción de educación, para verla reflejada desde la investigación y apoyar las ideas que surgieron con el desarrollo de este trabajo. Gracias a sus aportes y sus constantes esfuerzos hoy puedo concluir esta investigación, viendo a la educación misma como una fuente muy rica en aprendizajes y que ella está en mi propia aula de trabajo.
A ustedes compañeros: Ximena, Yamile, Sandra, Blanca, Marthica, Carlos, Oriana, por confiar en mi experiencia y en este trabajo y por aportar de distintas maneras a que ella se consolidara como hoy se presenta aquí. Mil bendiciones y un sentido abrazo.
Profe Carlos Javier definitivamente su apoyo, entusiasmo, confianza, conocimientos y experiencia son un gran motor para los investigadores Junior como lo soy yo, pues es en su experiencia desde lo teórico, metodológico y de investigación, es donde hayo un ejemplo constante para hacer las cosas mejor cada día, con mayor proyección de futuro como investigador y un curioso de mi hacer de aula. Gracias por aportar de modo ilimitado a este proceso y que a pesar de ese sin fin de ocupaciones que lo embargan a diario pueda confiar en los investigadores en formación como yo o muchos que están a su cargo dentro de esta universidad, quien también confió en mi estos años.
A mi compañera de vida Mary quien a diario me da fuerzas con sus palabras y capacidad de lucha un ejemplo de vida que debo seguir, pero también por estar ahí en los varios momentos que requería de una ayuda frecuente y hasta en la secuenciación pues siendo especialista en el área de la salud pude aprender de ella sobre los medicamentos más de lo que realmente se. Eres una luz frecuente en mi camino.
A Diosito por darme la fortaleza diaria para ser constante en lo que hago, preocupado, autoexigente, líder, un ser con proyectiva y dotado del humanismo que necesita la profesión de ser docente, pero ante todo por darme la sabiduría que ha permeado cada paso en el camino que he tenido que seguir en mi vida.
A todos y cada uno de las personas que directa o indirectamente me ayudaron a salir adelante n este proceso, definitivamente gracias por tanto, no tengo cómo seguir agradeciendo.
13
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC 21 Imagen tomada de
https://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiypIz So87RAhXGJiYKHT0UBQ8QjRwIBw&url=http%3A%2F%2Ffaceweb.uncoma.edu.ar%2Finvestigacion%2Findex.php&p
INTRODUCCIÓN
La Didáctica de las Ciencias (DC) como un campo de conocimiento consolidado ha dado aportes
significativos sobre las relaciones enseñanza – aprendizaje y los problemas que este proceso
demanda. Las ciencias en los diferentes niveles de formación muestran dificultades para ser
enseñadas y aprendidas (Furió y Furió, 2000; Espinosa y Román, 1991), sin embargo la química
representa por el rigor científico que demanda su comprensión, construcción e interpretación de
los fenómenos que se explican en ella una dificultad aún mayor en su enseñanza.
Desde la misma didáctica de las ciencias se puede pensar en una vía de solución a este problema
a partir de sus finalidades: “describir y analizar los problemas más significativos de la enseñanza-
aprendizaje de las ciencias, elaborar y experimentar modelos que, a la luz de los problemas
detectados, ofrezcan alternativas prácticas fundamentadas y coherentes”, (Porlán, 1998, p. 178), es
decir construir alternativas concretas que busquen el aprendizaje desde este campo de conocimiento
para los docentes ya que ellos se enfrentan a estos cuestionamientos en el desarrollo de su práctica
a diario.
Autores como Campanario y Moya, (1999) relacionan que las ciencias pueden ser enseñadas
haciendo uso de nuevos enfoques como resolución de problemas, investigación dirigida,
aprendizaje por descubrimiento o el cambio conceptual, ya que su uso puede llevar a mejores
razonamientos sobre la ciencia escolar, siendo este uno de los grandes objetivos pretendidos por la
enseñanza. Estos enfoques han ido adquiriendo relevancia en la investigación didáctica, pero
también una tendencia llamada modelización (Izquierdo, 2004) o modelación, la cual está
relacionada con el uso de los modelos para la enseñanza. Autores como Justi, Chamizo, García, y
Figueredo, (2011), describen su uso como preponderante en la construcción de las ciencias y de
igual modo pueden ser útiles en la enseñanza – aprendizaje de las mismas (p. 413).
Es así, que esta investigación orientada desde la didáctica de las ciencias y la modelización,
intenta promover en los estudiantes de educación media aprendizajes significativos y relevantes
que evidencien compresión sobre los conceptos de sustancia y mezcla, para lo cual se propone
construir y aplicar una unidad didáctica que lleve hacia este tipo de aprendizajes. Dicha
investigación se desarrolló en un colegio ubicado en la zona rural de Cundinamarca, Funza, con
estudiantes de once grado, del Colegio Parroquial Santiago Apóstol con enfoque por estudio de
caso, apoyado en estrategias de observación participante.
El tiempo estimado para la ejecución del proyecto en el aula fue aproximadamente de ocho (8)
15
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC observaciones referentes a los cambios en los aprendizajes de los estudiantes a través deherramientas como instrumentos, entrevistas, representaciones y diagramas que luego permitieron
hacer análisis y resultados con respecto a la comprensión de los estudiantes de los conceptos de
sustancia y mezcla, pero también estructurar una propuesta didáctica desde la modelización para
JUSTIFICACIÓN
La enseñanza de las ciencias en la escuela resulta un reto al docente pues a medida que avanza
la escolaridad la desmotivación es marcada. Solbes, Montserrat, y Furió, (2007) describen esta
dificultad como producto de la valoración social negativa de las ciencias, estatus y enseñanza usual
de las mismas, entre otras, pero también pueden constituir el punto de partida a soluciones
orientadas a aprendizajes significativos y a la comprensión de lo enseñado de tal modo que se
vuelque en un cambio de percepción, como de imagen de ciencia.
“El tema de la motivación de los estudiantes hacia el aprendizaje de cualquier materia científica constituye una seria preocupación para el profesorado” (Furió, 2006, p. 222) pero también, el que
ellos sepan apropiar esa ciencia escolar para la comprensión de los fenómenos que les circundan.
La química como materia científica dentro del aprendizaje escolarizado muestra aún más
complejidad al momento de ser abordada en el aula, pues parte de las dificultades ya mencionadas
se ven unidas a otras como el alto nivel conceptual, métodos de enseñanza, poca utilidad en el
contexto, abstracción de sus fenómenos en fin, es por ello que se hace necesario “pensar la química
para que sea entendida, comprendida y motivadora para los estudiantes” (Garritz, 2010, p. 4). Este
autor menciona que la química en la actualidad debe ser enseñada teniendo en cuenta un decálogo
que puede ser considerado como grandes temas de didáctica de la química, el cual citaré de manera
textual: “Química de frontera; Analogías; Incertidumbre; Indagación; Modelos y modelaje;
Naturaleza, historia y filosofía de la química; Competencias; Riesgo; Tecnologías de la
comunicación y la información; Afectividad: algo clave para la enseñanza” pensar en esta
propuesta lleva a ver la química como un conjunto de “paradigmas educativos” amplios pero que
a su vez permiten entrever una línea de trabajo interesante para mejorar la imagen distorsionada
que se tiene de la química en las aulas.
Al tener en cuenta este decálogo se menciona un aspecto que hace unos años se ha perfilado
como estrategia didáctica valiosa para ayudar al entendimiento de la química y su aprendizaje en
el aula que es el uso de modelos y la modelización, algunos autores como Izquierdo, (2004); Justi,
(2006); Justi, Ferreira, Queiroz, y Mendoca, (2010); Chamizo, (2010), y otros han trabajado en este
tema a través de distintas investigaciones que tienen como punto de encuentro mejorar la enseñanza
de la química y que ahora se vuelven una propuesta estructurada y potente que puede ser tomada
como referencia en este trabajo de investigación, pues es desde la modelización que este mismo
cobra sentido para la enseñanza de las nociones de sustancia y mezcla en la educación media.
Campo en el cual existen pocas propuestas, unas de ellas se orientan desde la comprensión del
17
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC (2008); Furió, Domínguez, y Guisasola , (2012) y otras relacionadas con las soluciones o mezclasestán en Madrid, Arellano, Jara, Merino, y Balocchi, (2013), Cervellini, Muñoz, Zambrano,
Vicente, Rouaux, y Chasvin, (2006), Ortolani, Falicoff, Dominguez Castiñeiras, y Odetti, (2012),
pero se centran de un modo concreto en la educación terciara o formación de docentes; más en el
nivel de secundaria necesita revisarse pues es desde allí que parten resultados que pueden aportar
a esta investigación en el contexto escogido.
Teniendo en cuenta lo anterior, la presente propuesta está orientada a mejorar los aprendizajes
de los estudiantes de educación media en los conceptos de sustancia y mezcla en un colegio ubicado
en la zona periférica a Bogotá, Funza (Cundinamarca) caracterizado por un aprendizaje de orden
tradicional, el cual requiere intervención de orden investigativo como un punto de partida para
hacer del aula un espacio de problematización de la enseñanza, pero también como el origen de
una química relacionada con el entorno del estudiante, lo cual se ve reflejado en la secuenciación
y aplicación de la unidad didáctica de aplicación en el aula y la presente investigación que tuvo
como contexto de aplicación la clase de química dentro de este contexto.
Lograr ello, requirió tomar como referencia los aportes desprendidos de la modelización como
campo emergente que pone al estudiante a hacer ciencia escolar desde los modelos teóricos
existentes, para así lograr mejores resultados en la comprensión de fenómenos químicos pero
también aprendizajes significativos en un área que requiere una abstracción fuerte, que ahora se
concentra en las nociones de sustancia y mezcla y el estudio de casos como herramienta de
investigación en el aula.
Unido a ello está tomar la experiencia de aula con un sentido investigativo, el cual permitirá
fortalecer ciertas habilidades propias de la investigación educativa, también alcanzar objetivos de
tipo teórico, práctico y social entre los que se destaca el mejoramiento de los aprendizajes en
estudiante de educación media.
Educar en ciencias implica enseñar a “pensar”, “hacer” y “hablar” o a “comunicar” sobre
los sucesos del mundo natural.
RESUMEN EJECUTIVO DE LA INVESTIGACIÓN
Esta investigación en el aula tiene como propósito favorecer la comprensión de las nociones de
sustancia y mezcla, en estudiantes de educación media que cursan grado once en la asignatura de química. Se trata de revertir el hecho que en general, los conceptos abordados en clases de ciencias,
se enseñan sin ahondar lo suficiente como para lograr que los estudiantes no sólo los comprendan
significativamente, sino que fundamentalmente puedan explicar fenómenos cotidianos a partir de
los conocimientos que al respecto elaboran, esto es, evidencien aprendizajes relevantes. En general,
el proyecto propone elaborar y aplicar una Unidad Didáctica sobre los conceptos de sustancia y
mezclas, contenido que se aborda en clases de química de educación media, la cual tienen como
propósito superar el aprendizaje como simple repetición de conceptos, memorización de algoritmos
y baja comprensión de los fenómenos que se debieran desarrollar desde la química como ciencia
escolar.
La vivencia de estas problemáticas, hace necesario que en el marco del programa de Maestría
en Educación de la Universidad Distrital, se promueva el diseño y aplicación de una Unidad
Didáctica resultado de una estrategia de enseñanza apoyada en resultados de la investigación
contemporánea en Didáctica de las Ciencias que intente favorecer aprendizajes significativos y
relevantes en torno a sustancia y mezclas a través de la construcción de modelos científicos
escolares.
Siguiendo a Castro, 1992, es importante considerar el papel central que juegan los modelos en
la descripción de los fenómenos químicos; por ello usar la modelización como estrategia didáctica
en el marco de un ambiente constructivista y haciendo uso de los presupuestos que nos puede dar
la didáctica de las ciencias, la epistemología, historia de la química y otros campos de conocimiento
que aportan a la investigación en educación en ciencias, los cuales se constituyeron en referentes
fundamentales para el desarrollo de este proyecto.
En pocas palabras la presente propuesta está orientada a mejorar la enseñanza y el aprendizaje,
de los estudiantes de educación media en relación con los conceptos de sustancia y mezcla y para
ello, se toman como referentes los aportes de la investigación didáctica en torno a la modelización
como campo emergente que pone a los estudiantes en situación para construir conocimiento
científico escolar en la perspectiva de lograr mejores resultados en la comprensión de fenómenos
químicos y aprendizajes significativos sobre conceptos que implican altos niveles de abstracción.
El trabajo se planteó para su realización en cuatro etapas denominadas como planeación,
ejecución, análisis de resultados y conclusiones, las cuales se traducen en el diseño de una
19
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC aprendizajes, la aplicación de la estrategia en el aula, y el análisis de los resultados luego de laintervención seguida con los estudiantes caso, que hicieron parte del desarrollo de esta
investigación.
Se desarrolló en un colegio en la zona rural de Funza (Cundinamarca) en un período de ocho
(8) meses a través de la aplicación de varios instrumentos y la unidad didáctica llamada Los
medicamentos: Sustancias puras o Mezclas. Dicha unidad se basó en los presupuestos de la
didáctica, la epistemología y la historia de las ciencias; con su desarrollo se obtuvieron
modelizaciones, conceptualizaciones y representaciones de los estudiantes caso alrededor de las
nociones de sustancia y mezcla tomando como referencia la conexión de estos conceptos con los
medicamentos.
De allí se desprendieron modelos teóricos a partir de la representación del conocimiento
obtenidos con la elaboración de mapas conceptuales, representaciones de las nociones de elemento,
compuesto y mezclas haciendo uso de los conocimientos alcanzados por los estudiantes y por
último las construcciones teóricas de las anteriores como punto de referencia para identificar su
relación con los modelos teóricos identificados en investigaciones de la didáctica de las ciencias
(DC). Estos modelos fueron observados en tres momentos de transición denominados inicial,
intermedio y final.
Con su identificación y posterior análisis se logró percibir la manifestación de grandes cambios
en cada una de las tres variantes tomadas, pero lo más importante fue conocer que los estudiantes
son capaces en distintos niveles de mostrar comprensión de su conocimiento al ponerlo en uso en
una situación que involucra la modelización y práctica de las nociones a profundizar en esta
investigación.
PALABRAS CLAVE: Modelos, Modelización, Tipología de modelos, Comprensión, Investigación por estudio de caso, unidad didáctica, transiciones, mapas conceptuales,
RESEARCH SUMMARY
This classroom research aims to promote the understanding of the notions of substance and mixture with high school students who are in eleventh grade in the subject of Chemistry. It is a question of reversing the fact that, in general, the concepts covered in Science classes are taught without deepening enough to ensure that students not only understand them significantly, but can fundamentally explain everyday phenomena from the knowledge that they elaborate, that is, that they evidence relevant learning. In general, the project proposes to develop and apply a Teaching Unit about the concepts of substance and mixtures, topics which are addressed in high school Chemistry classes, whose purpose is to overcome learning as a simple repetition of concepts, memorization of algorithms and low understanding of the phenomena that should be developed from Chemistry as school Science.
The experience of these problems makes it necessary that, within the framework of the Master's Program in Education of the Universidad Distrital, the design and application of a Didactic Unit should be promoted as a result of a teaching strategy supported by the results of contemporary research in Didactics of Science that tries to favor significant and relevant learning about substance and mixtures through the construction of scientific school models.
According to Castro, 1992, it is important to consider the central role played by models in describing chemical phenomena; For that reason use modeling as a didactic strategy within the framework of a constructivist environment and making use of the incomes that can give us the didactics of the sciences, epistemology, history of Chemistry and other fields of knowledge that contribute to research in education in sciences, which became fundamental referents for the development of this project.
In a few words, the present proposal is aimed at improving teaching and learning of high school students in relation to the concepts of substance and mixture and for this, the contributions of didactic research on modeling as an emerging field that places the students in position to build scientific school knowledge in the perspective of achieving better results in the understanding of chemical phenomena and significant learning about concepts involving high levels of abstraction.
The work was designed to be carried out in four specific stages called planning, execution, analysis of results and conclusions, which are translated into the design of a teaching strategy from the modeling, the construction of evidences learning instruments, the application Of the strategy in the classroom, and the analysis of the results after the intervention followed with the case students, who were part of the development of this research.
It was developed in a school in the rural area of Funza, Cundinamarca in a period of eight (8) months, in which through the application of several instruments and the didactic unit called
Medications: Pure Substances or Mixtures, which based on the presuppositions of didactics,
epistemology and history of the sciences, with their development were obtained modelizations, conceptualizations and representations of students case around the notions of substance and mixture taking as reference the connection of these concepts with medicines.
21
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC the previous ones as a point of reference to identify their relation with the theoretical models identified in researches of didactics of the sciences (SD). All of them are observed in three transition moments called initial, intermediate and final.With its identification and subsequent analysis it was possible to perceive the manifestation of great changes in each of the three variants taken, but the most important thing was to know that the students are able at different levels to show understanding of their knowledge when put into use in a situation Which involves the modeling and practice of the notions to deepen this research.
KEYWORDS
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
La química es una ciencia que por diferentes razones conlleva dificultades (Gómez, 1996) en su
enseñanza y aprendizaje (Solbes, 2007) debido a múltiples factores como el estatus de las ciencias
o la imagen negativa que se tiene de la ciencia química entre otras. De otra parte, cada vez más se
evidencia un interés marcado por mejorar las prácticas educativas en este campo de conocimiento,
con el fin de favorecer la comprensión de los fenómenos que se aprenden. De hecho, “la
comprensión es un proceso gradual, más cuando se habla de conceptos, pero solo si hay un
ambiente significativo y motivante” (Pozo y Gómez, 1998). Esto sugiere consolidar esta necesidad
del aula en un trabajo de investigación que procura transformar el ejercicio docente cotidiano por
uno de indagación en el marco de los procesos de enseñanza – aprendizaje de la química.
La comprensión del conocimiento científico escolar como evidencia de los aprendizajes, implica
superar la desconexión existente entre los contenidos que se elaboran y su relación con el entorno,
al tiempo que exige la construcción de significados propios. Pozo y Gómez, (1998) mencionan
que conocer no es descubrir la realidad, es elaborar modelos alternativos para interpretarla, lo que
permite de un modo indirecto ver que una posibilidad de resolver estas dificultades de aula puede
ser loable a partir de la elaboración de modelos que permitan interpretar la realidad. Con base en
estas ideas, se plantea el siguiente problema a abordar en este proyecto:
¿Cómo favorecer la comprensión relevante y significativa de las nociones de sustancia y mezcla, en un curso de química de educación media a partir de la modelización como estrategia de aprendizaje?
Con este proyecto se busca encontrar explicaciones a cómo lograr la comprensión significativa
de la fundamentación teórica y metodológica en torno a las nociones de sustancia y mezcla y a
cómo favorecer aprendizajes relevantes que buscan aplicar en diversas situaciones cotidianas y no
cotidianas dicho objeto de estudio, desde la perspectiva de la ciencia química en un contexto de
aula específico. La pregunta de investigación anteriormente formulada implica considerar las
siguientes cuestiones subsidiarias:
¿Qué es un modelo?, ¿Qué es una modelización y qué proceso describe?, ¿Qué aportes hace a
la didáctica de las ciencias la enseñanza por construcción de modelos y de modelizaciones para
favorecer la comprensión de los estudiantes?, ¿Qué se entiende por comprensión, especialmente en
ciencias?, ¿Qué características tiene una estrategia de enseñanza orientada desde la modelización?,
¿Cómo se identifica la comprensión de los estudiantes en torno a teorías sobre sustancia y mezcla?,
¿Cómo estructurar una unidad didáctica que promueva la comprensión de las nociones de sustancia
23
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC aportar a los procesos de aprendizaje de los estudiantes de química en la educación media?, ¿Quérepresentaciones se obtienen a partir de las nociones de sustancia y mezcla y cuáles modelos
teóricos se desarrollan a partir del proceso modelizador logrado con la unidad didáctica?, ¿Qué
aportes metodológicos se pueden lograr a partir de una investigación orientada desde la
modelización aplicada en la educación secundaria?, etc.
Aspectos que con el desarrollo de los próximos capítulos se irán ampliando desde lo teórico,
metodológico y de análisis de resultados como parte de lo hallado con la misma investigación en
REFERENTES TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN
Con el fin de profundizar sobre el sentido de los modelos y de su uso en la enseñanza de la
química, se presentan en este apartado cuatro (4) núcleos teóricos de referencia: la didáctica de las
ciencias como un campo de conocimiento que permite fundamentar y orientar las prácticas
educativas en ciencias experimentales como la química; modelos, modelización y su uso en la
enseñanza de las ciencias en general y de la química en particular, ahondando en la noción de
modelo como concepto polisémico, tipología de los modelos, modelización en ciencias como punto
de partida para la enseñanza de las ciencias y relación de algunas experiencias de aula para la
enseñanza de las nociones elemento, sustancia, compuesto químico y soluciones; el sentido del
conocimiento científico escolar y su relación – y diferenciación – con la categoría conocimiento
científico erudito (Izquierdo y Aduriz-Bravo, 2003) y el sentido de la comprensión, su relación con
el aprendizaje de ciencias y las ventajas de la modelización como apoyo para la comprensión.
LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS: UN CAMPO DE CONOCIMIENTO CONSOLIDADO
Y QUE FUNDAMENTA LA ENSEÑANZA DE LA QUÍMICA
La enseñanza de las ciencias en la actualidad y en su pasado reciente se orienta desde los
constructos que ha venido desarrollando la Didáctica de las Ciencias, un campo de conocimiento
progresivo y constantemente consolidado para estudiar los sistemas de enseñanza-aprendizaje
(Porlán, 1998). La Didáctica de las Ciencias cumple un doble propósito: abordar e intervenir en
problemas del aprendizaje de las ciencias y desarrollar modelos de enseñanza que se constituyan
en alternativas a la enseñanza habitual centrada en la transmisión y asimilación de información.
Autores como Mosquera, (2008, p. 16) la describe con finalidades más amplias como la
comprensión de procesos de enseñanza y de aprendizaje de las ciencias, caracterización de
estrategias que favorecen el desarrollo del conocimiento científico escolar, estudio de las relaciones
de la historia y la filosofía de las ciencias con la didáctica de las ciencias, estudios sobre
concepciones alternativas e ideas previas de los estudiantes, entre otros. Se trata en consecuencia
de un campo de investigación relevante en educación pues trata problemáticas asociadas con el
proceso enseñanza - aprendizaje de las ciencias y su relación con las estrategias para su desarrollo
en términos de conocimiento escolar. La didáctica de las ciencias contribuye en aumentar la calidad
y la eficacia de la enseñanza de la química mediante un cambio en los contenidos a enseñar
25
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC Izquierdo y Aduriz-Bravo, (2003 p. 14) describen a la didáctica de las ciencias como unadidáctica específica o tecnociencia pues ayuda al diseño ingenieril de la enseñanza guiada por
mejorar los procesos curriculares propios de los componentes del sistema didáctico, en palabras
concretas mantiene una doble finalidad que son describir y analizar los problemas significativos de
la enseñanza – aprendizaje para elaborar y ofrecer alternativas coherentes (Porlán, 1998).
En este sentido se puede describir a la didáctica como esa tecnociencia que permite analizar
todo el contexto de enseñanza aprendizaje con el propósito de ayudar a mejorar su desarrollo y
puede orientar a través de su estructura teórica o modelos las nuevas prácticas educativas a través
de cualquiera de sus didácticas específicas.
CONOCIMIENTO CIENTÍFICO ESCOLAR Y CONOCIMIENTO CIENTÍFICO ERUDITO
Debido a que la modelización es un punto en común entre las ciencias eruditas y el conocimiento
científico escolar, es necesario aclarar qué referencian estos dos conceptos y la relación que
establecen con los aspectos de modelo científico y modelo didáctico. Cuando se habla de
conocimiento científico se alude al que proviene de la ciencia erudita y el escolar como aquel que
es enseñado en la escuela a través de la enseñanza obligatoria (Galagovsky y Adúriz-Bravo, 2001).
Ambos tipos de conocimiento derivan de modelos distintos; por un lado “modelo científico” cuando se habla de ciencia erudita, y por otro “modelo didáctico” cuando se relacionan
inferencialmente modelos científicos, escolares y cotidianos producto de la transposición o
recontextualización didáctica para transformarlos en ciencia escolar de acuerdo a intencionalidades
curriculares y nivel del sistema educativo (Gallego, 2004, p. 205).
¿QUÉ ES LA COMPRENSIÓN?
Los docentes al enseñar creen muchas veces que han logrado aprendizajes sólo con el hecho de
hacer una excelente explicación alrededor de un tema en especial, pero es al final cuando se pone
en uso ese conocimiento en otra situación se identifican problemas como la falta de entendimiento,
la repetición literal de conceptos sin una interpretación básica o la persistencia de preconcepciones.
En consecuencia, la pregunta es ¿cómo ayudar a los estudiantes a comprender los fenómenos
enseñados de tal modo que estas y otras “problemáticas” no sean evidenciadas?
Stone Wiske (1999) sugiere la comprensión en términos de “ser capaz de pensar y actuar con flexibilidad a partir de lo que uno sabe”. Ella afirma que hay comprensión cuando puede verse
reflejada en los desempeños alcanzados, es decir, cuando está dada en términos de “desempeñarse
flexiblemente en relación con el tópico: explicar, justificar, extrapolar, vincular y aplicar de
maneras que van más allá del conocimiento y la habilidad rutinaria” (Stone, 1999, p. 70). La
comprensión puede asumirse en consecuencia como un referente para saber si los aprendizajes se
apropiaron no como producto de la repetición sino como modos de visualizar diferente un objeto
en un nuevo contexto.
Este asunto, de crucial importancia en la investigación educativa, ha sido abordado por otros
autores como Justi, (2006), quien define la comprensión como alternativa para favorecer el
(Aduriz-27
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC Bravo y Izquierdo, 2010) o como potente herramienta en la enseñanza pues se da de acuerdo a lascapacidades de los estudiantes, a sus intereses (Izquierdo, 2004). Es importante establecer una
relación con lo que deriva de la comprensión y es el poner a trabajar el conocimiento en función
de un desempeño flexible en términos de su uso para la construcción de modelos en las aulas; en
tal sentido “es una actividad poderosa para enganchar a los alumnos en actividades encaminadas a “hacer ciencia”, “pensar sobre ciencias” y desarrollar “pensamiento científico y crítico” (Justi,
2010, p. 158). En el caso de estos dos últimos apartados serán ampliados en capítulos posteriores,
OBJETIVOS
Objetivo General
Analizar y proponer explicaciones sobre cómo la modelización como estrategia de aprendizaje
favorece la comprensión relevante y significativa de los conceptos de sustancia y mezcla en un
curso de química de educación media
Objetivos Específicos
Documentar los aportes investigativos especializados en Didáctica de las Ciencias y
Aprendizaje de las Ciencias en torno a modelos y modelizaciones en ciencias, conocimiento
científico escolar y comprensión en ciencias, para la construcción de un marco conceptual
específico que oriente el trabajo de grado en torno a modelizaciones de sustancia y mezcla
Identificar cómo construyen estudiantes de educación media conocimiento científico escolar a
partir de modelizaciones alrededor de sustancia y mezcla
Diseñar e implementar una unidad didáctica que favorezca la elaboración de modelos científicos
escolares y la comprensión sobre los conceptos de sustancia y mezcla, en un curso de química de
educación media
Establecer procesos evolutivos de modelización en torno a los conceptos de sustancia y mezcla
como su aplicación como referente de comprensión en los estudiantes de química de educación
media a partir de distintos instrumentos
Comparar las modelizaciones de los estudiantes con representaciones históricas dadas desde la
investigación en didáctica de la química para establecer cercanías o hibridaciones que expliquen
29
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC 3
MARCO TEÓRICO
CAPÍTULO I. 4
Este apartado profundiza en aspectos relevantes de la investigación,
como son los modelos, modelización y su uso en la enseñanza de las
ciencias en general y de la química en particular, ahondando en la
noción de modelo como concepto polisémico, tipología de los
modelos, modelización en ciencias como punto de partida para la enseñanza de las ciencias y
relación de algunas experiencias de aula para la enseñanza de los conceptos de sustancia y mezcla;
el sentido del conocimiento científico escolar y su relación – y diferenciación – con la categoría
conocimiento científico erudito; y el sentido de la comprensión, su relación con el aprendizaje de
ciencias y las ventajas de la modelización como apoyo para lograrla. Buscando con ello una
fundamentación teórica referida desde diferentes autores e investigaciones en didáctica de la
química, pero también generar una postura particular a esta investigación.
El siguiente gráfico muestra a modo general cómo se encuentra organizado este capítulo en la
investigación
31
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC Gráfico 2. Mapa conceptual que muestra la organización del Marco Teórico de la Investigación Fuente: Elaboraciónpropia basado en aportes teóricos de varios autores
MODELOS, TIPOLOGÍA, MODELIZACIÓN Y SU USO EN LA ENSEÑANZA DE LAS
CIENCIAS Y LA QUÍMICA
Como punto de partida para este apartado se hace indispensable relacionar claramente lo que es
un modelo teniendo en cuenta autores como Aduriz-Bravo, (2010); Aduriz-Bravo y Izquierdo,
(2010), quienes demuestran el carácter polisémico de este concepto y la consecuente necesidad de
revisarlo dada su importancia para la fundamentación de estrategias de enseñanza de las ciencias.
NOCIONES VARIADAS DE LO QUE ES UN MODELO
Aun cuando este término es polisémico (Lombardi, 1999) y mantiene diferentes connotaciones
de acuerdo a los puntos de vista según autores como Castro (1992), Justi, (2006), Gallego (2004),
Izquierdo (2006), Chamizo (2006), Chamizo (2010), Aduriz-Bravo (2010), entre otros en sus
posturas específicas podemos hallar un bagaje propicio para hacer esta revisión, que luego lleve a
considerar una postura propia alrededor de este concepto; a continuación se describen los aportes
Castro, (1992) describe el modelo como una construcción imaginaria (y por ende arbitraria) de
un objeto (o conjunto de objetos), proceso/s que reemplaza a un aspecto de la realidad a fin de
poder efectuar un estudio teórico por medio de las teorías y leyes usuales. En sí, como imagen
particularizada de un aspecto de la realidad; cuyas características resumidas serían:
El modelo debe ser fácilmente visualizable y comprensible conceptualmente y además
permitir un tratamiento cuantitativo riguroso, el cual conlleve una adecuada interpretación y, en
el peor de los casos, constituya una primera aproximación al comportamiento del sistema objeto
que el modelo representa. Asimismo, un modelo apropiado debe poder ser refinado conduciendo
así a un entendimiento, visualización y caracterización más ajustada y profunda del sistema real.
Un modelo es por definición incompleto respecto del referente o teoría, el cual usualmente
es un sistema complejo.
Sólo algunas características del referente o sistema objeto se encuentran presentes en el
modelo.
Es muy común que existan diferentes modelos referidos al mismo sistema objeto. Estosmodelos pueden seleccionar diferentes propiedades del referente, debido a que hay distintas
concepciones respecto de la que esencialmente caracteriza al mismo o porque hay distintos
aspectos del objeto que se desean modelar.
Según este autor “el objeto de un modelo en la química” es el de ayudar a interpretar los
fenómenos químicos, permitir la predicción del comportamiento de sistemas químicos bajo
condiciones específicas impuestas por el entorno circundante y establecer las adecuadas
correlaciones entre conjuntos bien definidos de datos experimentales y cálculos teóricos.
Importante recalcar el papel central que juegan los modelos en la descripción de los fenómenos
químicos”
De acuerdo con Gallego, (2004) al haber una polisemia del concepto de modelo prefiere hacer
un recorrido histórico de esta noción, mencionando en su revisión algunos autores como Scheler,
(1996); Hanson, (1958); Caldin, (2002) quienes hacen aportes como: es una necesidad de
comprender y de actuar sobre la naturaleza, pero sólo existe si se propone un modelo, así la función
de un modelo es sistematizar, unir proposiciones de modo inferencial de algo, llevar a
inteligibilidad y ayudar a la comprensión de un fenómeno y a establecer datos, etc.
Los modelos son simplificaciones o representaciones idealizadas de los sistemas que existen en
la naturaleza o analogías de los sistemas reales más no son afirmaciones. Esta revisión lo lleva a
concluir que en sí un modelo es una construcción imaginaria y arbitraria de un conjunto de objetos
33
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC Dentro de las características que este mismo refiere a los modelos están: Un modelo no puede ser lógico mecánico, no siempre es de pensamiento relacionante, no
sólo nace de pensar y percibir fenómenos en términos de explicaciones mecánico formales.
Es inherente al proceso de conocimiento, dado por sucesión de elaboraciones y sucesión de
modelos, atado al fenómeno y sus características como fenómeno no al mismo modelo.
No resuelve todos los problemas, puede ser sustituido por otro modelo cuando se contrasta.
Este se puede formular conceptual y metodológicamente para estudiar el comportamiento
provocado por los fenómenos.
Los modelos en ciencias son incompletos con respecto a los referentes empíricos para los
cuales se construyen
Por tanto la función de los modelos es servir para pensar y percibir los fenómenos de tal modo
que se generen explicaciones alrededor éstos, sin salir de sus características de tal modo que se
vuelven un problema en sí al construirlos, no llegan a reemplazar al fenómeno o sistema al crearlos
y por sí mismos siguen en una revisión constante desde lo conceptual y metodológico, siendo
únicos puesto que llegan a ser sustituidos cuando aparecen otros con mayor campo explicativo.
Según Izquierdo, (2004), las teorías científicas son consideradas como modelos mentales, es
decir esquemas con los cuales las personas dan sentido al mundo y a sus intervenciones en él; son
un conjunto de modelos similares entre sí y algunos hasta en sus funciones. En ciencias los modelos
son aproximaciones que se idealizan, luego se modelan y tratan de cumplir con unas leyes, más
“los modelos teóricos no son tan visibles”
Las comillas permiten inferir que los modelos de las ciencias al no ser visibles, pueden
constituirse en una dificultad, puesto que los conocimientos escolares al estar explicados desde los
modelos teóricos pueden no ser evidentes a los estudiantes a través de sus aprendizajes. Llegando
a constituirse en ideas alternativas que logren explicar momentáneamente su realidad más no
llevarán a usarse de modo profundo en la explicación de otros fenómenos posiblemente que estén
relacionados.
Algunas de las características según Izquierdo, 2004 en relación con los modelos son:
Deben dar sentido a hechos que son explicados como entidades en clase por ellos mismos
o por el docente, que son explicados luego de ver el fenómeno.
Son razonables y racionales.
Se dan de acuerdo a las capacidades de todos los estudiantes, deben ser interesantes y
Pueden ser evaluados por una técnica heurística como la V de Gowin.
La utilidad de los modelos podría describirse como la capacidad de pensar de manera teórica,
interpretar lo que se ve y se toca, intervenir en ello y prever fenómenos futuros, en términos de
entidades abstractas (Izquierdo, 2004, p. 129), es decir potenciar una de las principales
competencias humanas “pensar” pero en términos de la enseñanza de la química.
Otra función es contribuir con estas propuestas a armar nuevos currículos, de tal modo que no
se orienten temáticamente, sino basados en fenómenos, una idea que llevaría a repensar en sí la
enseñanza y plantearla como centrada en ellos. Pero cuáles serían esos fenómenos realmente
significativos que la autora podría aportar desde su propia experiencia investigativa o cómo el
ejercicio docente en el área de química, ayudaría con el cambio de concepción hacia una química
menos abstracta.
Otra forma de pensar la propuesta de la autora es enfocar la enseñanza de la química a través de
modelos, pero también habría la necesidad de pensar en cuáles son esos modelos que se prestarían
para anclar lo ya trabajado en las aulas que es la orientación por temáticas y poder llevarlo hacia la
modelización o la enseñanza por modelos. Una idea prematura apoyando a Izquierdo, (2004) desde
lo personal y basado en el ejercicio de aula podría hacerse de acuerdo al siguiente esquema
Gráfico 3. Propuesta de enseñanza de la química desde cuatro modelos básicos usados en la enseñanza secundaria.
Fuente: Elaboración propia basado en conocimientos empíricos de aula y marco referencial
El anterior, muestra de modo general cómo cuatro modelos básicos en la enseñanza de la
química como el modelo de cambio químico, modelo atómico, modelo de teoría cinético molecular
y el de enlace químico pueden a través de su interrelación organizar ciertas temáticas para la
35
Elaborado por: Luis Alfredo Ruge Forigua. Lic. Química. U. Distrital FJC ojos de los estudiantes. De tal modo que oriente los currículos institucionales (Microcurrículos) ano tratar la química como un listado de temáticas sin conexión, sino orientarlas desde un modelo
particular para hacerlas aprehensibles y luego relacionarlas con fenómenos cotidianos y
significativos del entorno próximo del estudiante. Sin embargo es de aclarar, que esta propuesta no
puede estar alejada a lo que Labarca, (2005) menciona como fundamental en la enseñanza de la
química como son la filosofía, epistemología e historia de la ciencia, unido otro componente que
dotaría mayor significado a esta propuesta la interdisciplinariedad, es decir su relación con otros
campos del saber para acercar a entornos mucho más conocidos a los estudiantes quienes ven a la
ciencia química como algo abstracto o alejado del mundo real.
Avanzando con esta revisión Chamizo, (2006) y Chamizo, (2010) describe el modelo como:
Los modelos (m) son representaciones, basadas generalmente en analogías, que se construyen
contextualizando cierta porción del mundo (M), con un objetivo específico”. Representaciones son ideas u
objetos, analogías: propiedades o rasgos construidos en un momento histórico.
Resumiendo ocho características de los modelos así:
Son representaciones de objetos, sistemas o procesos
Son instrumentos: para representar preguntas de la ciencia y obtener información que
muchas veces no se genera directamente.
Son analogías con la realidad: son semejantes pero sometidos a pruebas, y si no logran
responder a una pregunta que se hace sobre él pueden ser reemplazados.
Son diferentes de la realidad: son más sencillos, responden a partes del mundo.
Se construyen: depende de la analogía, cambian a la luz de nuevos conocimientos.
Se desarrollan de manera iterativa a lo largo de la historia: la evidencia permite revisarlos
en sus presupuestos básicos, hay evolución histórica.
Deben ser aceptados por la comunidad científica: se vuelven científicos cuando son
avalados por esta comunidad a través de la publicación en revista científica
Pueden ser de dos tipos: icónicos y conceptuales
Este autor centra su investigación en la educación química y describe su utilidad basado en la
preocupación fundamental de una educación contemporánea útil unida a la capacidad de las
personas para aprender bien.
Chamizo, (2006, p. 480), y Chamizo y García, (2010),menciona que modelar ayuda a explicarse
