DOI:
https://doi.org/10.14483/23464712.21372Publicado:
2023-10-09Formación de Profesores para la Enseñanza de la Física Cuántica en la Secundaria: Necesidad de la Democratización del Conocimiento Científico
Teacher Training for the Teaching of Quantum Physics in High School: Need for the Democratization of Scientific Knowledge
Formação do Professores para o Ensino de Física Quântica no Ensino Médio: Necessidade de Democratização do Conhecimento Científico
Palabras clave:
Training, physics teachers, quantum physics, quantum nature of light, scientific literacy, modeling (en).Palabras clave:
Formación, profesores de física, física cuántica, naturaleza cuántica de la luz, alfabetización científica, modelización (es).Palabras clave:
Formação, professores de física, física quântica, natureza quântica da luz, alfabetização científica, modelagem (pt).Descargas
Resumen (es)
Teniendo en cuenta la enorme necesidad de generar procesos alfabetización científica en nuestro País, los cuales estén a la par con los descubrimientos y avances en el campo de la ciencia y la tecnología, se presenta una investigación Doctoral enfocada en la formación de profesores de ciencias naturales, para la enseñanza de la física cuántica en la educación media. Por ende, el objetivo está orientado al diseño, desarrollo y evaluación de un proceso de formación de docentes para la enseñanza y el aprendizaje de la naturaleza cuántica de la luz en el ciclo de la educación media, a través de la modelización como estrategia didáctica y el uso de las tecnologías de la información como herramientas cognitivas desde la perspectiva del Conocimiento Tecnológico y Pedagógico del Contenido. Además, en el marco de referencia se analizan conceptos orientadores tanto pedagógicos como disciplinares, entre ellos, el Conocimiento Tecnológico y Pedagógico de Contenido, los modelos científicos en la enseñanza de las ciencias, la modelización como estrategia didáctica para la enseñanza de las ciencias, las herramientas cognitivas. Asimismo, se presenta la metodología de investigación a través del estudio de caso como proceso de investigación – acción enfocada en la formación de profesores de ciencias, al igual que el contexto de los participantes de estudio. Finalmente, a través de esta investigación se logra evidenciar la necesidad de generar espacios educativos enfocados en los descubrimientos, avances y aplicaciones de la física cuántica, buscando propender la visualización de nuevas esferas del conocimiento que están a la vanguardia en el desarrollo social, cultural, histórico, tecnológico y económico, permitiendo la formación de una sociedad crítica, conocedora de su entorno.
Resumen (en)
Taking into account the enormous need to generate processes of scientific literacy in our country, which are on a par with the discoveries and advances in the field of science and technology, is presented, doctoral research focused on the training of natural science teachers, for the teaching of quantum physics in High school. Thus, the objective is oriented to the design, development and evaluation of a teacher training process for the teaching and learning of the quantum nature of light in the secondary education, through the modeling as a didactic strategy and the use of information technologies as cognitive tools from the perspective of technological and pedagogical content knowledge. In addition, in the reference framework, pedagogical and disciplinary guiding concepts are analyzed, among them, technological and pedagogical content knowledge, scientific models in science teaching, modeling as a didactic strategy for science teaching, cognitive tools. Likewise, the research methodology is presented through the case study as an action research process focused on the training of science teachers, as well as the context of the study participants. Finally, through this research it is possible to demonstrate the need to generate educational spaces focused on the discoveries, advances and applications of quantum physics, seeking to promote the visualization of new spheres of knowledge that are at the vanguard in social, cultural, historical, technological and economic development, allowing the formation of a critical society, aware of its environment.
Resumen (pt)
Devido à enorme necessidade de gerar processos de alfabetização científica em nosso país, que estejam à altura das descobertas e avanços no campo da ciência e tecnologia, é apresentada, uma pesquisa de doutorado focada na formação de professores de ciências naturais, para o ensino de física quântica no ensino médio. Portanto o objetivo é orientado para o desenho, desenvolvimento e avaliação de um processo de formação de professores para o ensino e aprendizagem da natureza quântica da luz no ciclo do ensino secundário, por meio da modelagem como estratégia didática e do uso das tecnologias da informação como ferramentas cognitivas na perspectiva do conhecimento tecnológico e pedagógico do conteúdo. Além disso, no marco de referência, são analisados conceitos orientadores pedagógicos e disciplinares, entre eles, conhecimento do conteúdo tecnológico e pedagógico, modelos científicos no ensino de ciências, modelagem como estratégia didática para o ensino de ciências, ferramentas cognitivas. Da mesma forma, a metodologia da pesquisa é apresentada por meio do estudo de caso como um processo de pesquisa-ação voltado para a formação de professores de ciências, bem como o contexto dos participantes do estudo. Finalmente, por meio desta pesquisa é possível demonstrar a necessidade de gerar espaços educacionais voltados para as descobertas, avanços e aplicações da física quântica, buscando promover a visualização de novas esferas de conhecimento que estão na vanguarda no desenvolvimento social, cultural, histórico, tecnológico e econômico, permitindo a formação de uma sociedade crítica e consciente de seu ambiente.
Referencias
Acín, A. et al. (2018). The quantum technologies roadmap: a European community view. New Journal of Physics. The open accesss journal at the Forefront og physics.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/aad1ea
Adúriz-Bravo, A. & Izquierdo, M. (2009). Un modelo de modelo científico para la enseñanza de las ciencias naturales Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias, vol. 4, núm. 1, febrero, 2009. Argentina.
Adúriz-Bravo, A. (2010). Concepto de modelo científico: Una mirada epistemológica de su evolución.
Angeli, C., & Valanides, N. (2008). TPCK in pre-service teacher education: Preparing primary education students to teach with technology. Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association. 2008.
Brahambhatt, R. (2021). How Albert Einstein's Quantum Theory of Light Transformed Physics: Never underestimate the power of light.
Britannica. (2021). Article: light in physics. Quantum theory of light. Encyclopaedia Britannica Group, Inc.
Cala, F. & Eslava, E. (2011). Mecánica cuántica: sobre su interpretación, historia y filosofía. Universidad Jorge Tadeo Lozano. Departamento de Ciencias Básicas. Bogotá D.C. Colombia.
Candela, B. (2016). La ciencia del diseño educativo. Programa Editorial: Universidad del Valle. Colombia.
Candela, B. (2017). Adaptación del instrumento metodológico de la representación del contenido (ReCo) al marco teórico del CTPC. Revista Góndola, Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias. ISSN: 2346-4712. Vol. 12, No. 2. pp 158-172. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Colombia.
https://doi.org/10.14483/23464712.11175
Candela, B. (2018). Desarrollo del conocimiento tecnológico y pedagógico del Contenido de la química, de profesores en formación a través de la reflexión de los papers y videos. Revista Góndola, Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias. ISSN: 2346-4712. Vol. 13, No. 1. pp 101-119. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Colombia.
https://doi.org/10.14483/23464712.12177
Candela, B. (2020). Integrando las TIC a la escuela de la sociedad del conocimiento. Formación y desarrollo profesional docente. Programa editorial Universidad del Valle. Colombia.
Chamizo, J. & Franco, A. (2010). Modelos y modelaje en la enseñanza de las ciencias naturales. Universidad Nacional Autónoma de México.
https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2010.v7.i1.02
Ching-Ray, C, et al. (2020). The Second Quantum Revolution with Quantum Computers. February 2020 vol. 30 no. 1.
Cuellar, A. (2016). Informática Cuántica: Un acercamiento a sus métodos, desarrollos y aplicaciones. Maestría en Informática. USC. Colombia.
Cuellar, A. (2021A). Enseñanza de la Física Cuántica en la Educación Media. Proyecto de investigación para el avance de la alfabetización científica en Colombia. Revista Caja de Herramientas. Universidad del Valle
Cuellar, A. (2021B). Informática Cuántica: Un acercamiento a sus métodos, desarrollos y aplicaciones. Revista Caja de Herramientas 2. Universidad del Valle.
De la Torre, A. C. (2000). Física cuántica para filósofos. México: Fondo de Cultura Económica.
Escalada, L., Rebello, N. & Zollman, D. (2004). Student explorations of quantum effects in LEDs and luminescent devices, Phys. Teach. 42, 173.
https://doi.org/10.1119/1.1664385
Fernández, P. (2014). Teorías y modelos en la enseñanza -aprendizaje de la Física Moderna. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Argentina.
Giraldo, Y. (2017) La Fascinación de la Mecánica Cuántica. In: Ciclo de Conferencias Encuentro con la Ciencia. Universidad de Nariño. Colombia.
Gros, B. (2013). La educación más allá de la escuela: del espacio-lugar al espacio- nodo. En Rodríguez Illera, J. L. (Comp.) (2013). Aprendizaje y educación en la sociedad digital. Barcelona.
Gutiérrez, J. (2000). Fundamentos pedagógicos y didácticos. En: Palacios, F. J. P.; Cañal De Leon.
Hoekzema, D., et al. (2007). The particle/wave-in-a-boxmodel in Dutch secondary schools, Phys.
https://doi.org/10.1088/0031-9120/42/4/009
Izquierdo, M. (2004). Un nuevo enfoque de la enseñanza de la Química: contextualizar y modelizar.
Jaeger, L. (2018). The Second Quantum Revolution. From Entanglement to Quantum Computing and Other Super-Technologies. Springer Nature Switzerland.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-98824-5
Justi, R. & Gilbert, J. (2002). Modelling, teachers' views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, n. 24.
https://doi.org/10.1080/09500690110110142
Justi, R. (2006). La enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos. Enseñanza de las Ciencias, v. 2, n. 24.
https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.3798
Koehler, J., & Mishra, P. (2008). Introducing technological pedagogical content knowledge. In AACTE Committee on Innovation and Technology (Ed.), Handbook of technological pedagogical content knowledge (TPCK) for educators (pp. 3-29). New York: Routledge.
Koehler, J., Shin, S., y Mishra, P. (2011). How do we measure CTPC? Let me count the ways. In R. N. Ronau, C. R. Rakes, & M. L. Niess (Eds.), Educational technology, teacher knowledge, and classroom impact: A research handbook on frameworks and approaches.
https://doi.org/10.4018/978-1-60960-750-0.ch002
Lautesse, P. et. al. (2015). Teaching Quantum Physics in Upper Secondary School in France: 'Quanton' Versus 'Wave-Particle' Duality, Two Approaches of the Problem of Reference. Article in Science & Education.
https://doi.org/10.1007/s11191-015-9755-9
Lenin, F., Morán, F. & Albán, J. (2017). Formación del docente y su adaptación al modelo TPACK. Revista Ciencias Pedagógicas e Innovación. Ecuador.
Loughran, J. et al. (2004). In search of pedagogical content knowledge in science: developing ways of articulating and documenting professional practice. Journal of Research in Science Teaching, v. 41, n. 4, p. 370-391.
https://doi.org/10.1002/tea.20007
Loughran, J. et al. (2014). Science cases in action: developing an understanding of science teachers' pedagogical content knowledge. In: annual meeting of the national association for research in science teaching.
Maeng, J. et al. (2013). Preservice Teachers CTPC: Using Techology to support Inquiry instruction. Journal of science Education and Technology.
https://doi.org/10.1007/s10956-013-9434-z
Maldonado L. & Serrano, E. (2008). Construcción de una red de aprendizaje. Nomadas, pp. 211-222.
Matos, J. et al. (2019). Aprendizagem Significativa por meio do Uso de TICs: Levantamento das Produções da Área de Ensino de 2016 a 2018. RENOTE-Revista Novas Tecnologias na Educação, 17(1).
https://doi.org/10.22456/1679-1916.95855
MEN. (2004). Estándares Básicos de Competencias en Ciencias Naturales. Proyecto Ministerio de Educación Nacional - Ascofade. Colombia.
MEN. (2016). Derechos Básicos de Aprendizaje. V1. Ciencias Naturales. Colombia.
Méndez, N. (2020). Dificultades de aprendizaje de estudiantes de licenciatura en física al abordar el estudio del experimento de la doble rendija con electrones. Doctorado Interinstitucional en Educación. Santafé de Bogotá. Colombia.
Michelini, M., et al. (2000). Proposal for quantum physics in secondary school, Phys. Educ. 35, 406.
https://doi.org/10.1088/0031-9120/35/6/305
Mishra, p. & Koehler, M. (2006). Technological pedagogical content knowledge: A framework for teacher knowledge. Teacher college record.
https://doi.org/10.1177/016146810610800610
Moraes, R. & Galiazzi, M. (2006). Análise Textual Discursiva: processo constitutivo de múltiplas faces. Ciência & Educação, São Paulo.
https://doi.org/10.1590/S1516-73132006000100009
Moreira, M. (1996) Modelos mentais. Investigações em Ensino de Ciências.
Müller, R. & Wiesner, H. (2002). Teaching quantum mechanics on an introductory level, Am. J. Phys.
https://doi.org/10.1119/1.1435346
Muñoz-Burbano, Z., Solbes, J., y Ramos, G. (2020). Análisis de la enseñanza de conceptos cuánticos en la unidad de "Estructura atómica de la materia" en libros de texto. Praxis & Saber.
https://doi.org/10.19053/22160159.v11.n27.2020.10754
Niess, M., Van, E., y Gillow, H. (2010). Knowledge Grow in Teaching Mathematics/Science wicth spreadsheets. Journal of digital Learning in Teacher Education.
https://doi.org/10.1080/21532974.2010.10784657
Olsen, R. (2002). Introducing quantum mechanics in the upper secondary school: a study in Norway. International Journal of Science Education.
https://doi.org/10.1080/09500690110073982
Oppenheimer, T. (1997). The Computer Delusion. The Atlantic Monthly.
Polanco, C. (2018). Desarrollo del CTPC de una profesora de ciencias naturales en formación inicial desde una propuesta pedagógica basada en la construcción de una Webquest sobre las aguas subterráneas. Universidad del Valle. Santiago de Cali. Colombia.
Salvat, M. (1973). La nueva física. Biblioteca Salvat de grandes temas. España.
Shulman, L. (1986). Those who understand: Knowledge growth in teaching. Educational Researcher, 15 (2), 4-14.
https://doi.org/10.3102/0013189X015002004
Solbes, J., Muñoz, Z. y Ramos, G. (2019). Enseñanza de la estructura atómica de la materia en Colombia. Rev. His. Educ. Colomb.
Staderman H. K. E., van den Berg, E. & Goedhart, M. J. (2019). Analysis of secondary school quantum physics curricula of 15 different countries.
https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.15.010130
Tuay, R. & Céspedes, N. (2018). Modelización en mecánica cuántica desde la contextualización. Revista Tecné, Episteme y Didaxis.
Urban, H. (2012). Integrating technology into pre-service Physics teachers' pedagogical content Knowledge. University of Vienna
Uribe, C. & Solarte, C. (2017). Educar mentes para pensar. Desarrollo del pensamiento científico en el aula. Programa editorial: Universidad del Valle. Colombia.
Van Driel, J., Verloop, N. & De Vos, W. (1998). Developing science teachers' pedagogical content knowledge. Journal of Research in Science Teaching.
https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199808)35:6<673::AID-TEA5>3.0.CO;2-J
Zuluaga, C. (2017). O conhecimento pedagógico do conteúdo (PCK) do professor de química e seu desenvolvimento a partir da reflexão sobre os modelos de ligação química e sua modelagem. Tese de Doutorado.. Universidade Estadual Paulista. Brazil.
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