Un uso de la historia en la enseñanza de la didáctica de la física

GÓNDOLA

Enseñanza y aprendizaje de las Ciencias

ISSN 2346-4712

Vol 8 No 2 Julio-Diciembre de 2013.

UN USO DE LA HISTORIA EN LA ENSEÑANZA DE LA DIDÁCTICA DE LA FÍSICA

ONE USE OF HISTORY ON THE TEACHING OF DIDACTICS OF PHYSICS

Olga Castiblanco¹

Roberto Nardi²

¹Contato: ocastiblanco@yahoo.com

²Contato: robanardi@gmail.com

Resumen

Se presenta el resultado de diseñar, aplicar y analizar un ejercicio para la enseñanza de la Didáctica de la Física, basado en el uso de la Historia de las ciencias como insumo de información y fuente de debate. Partimos de dos presupuestos: (1) Actualmente existe a nivel internacional una línea de investigación que estudia el uso de la Historia, Filosofía y Epistemología de las ciencias en la formación de profesores, en donde se muestra que es posible tratar los contenidos de la Física de manera que se trasciendan los limites de la visión puramente matemática; (2) una de las dimensiones que deben ser trabajadas en la formación de profesores, específicamente en su educación para la enseñanza, debe ser, el (re)conocimiento de su saber disciplinar por medio de ejercicios de tipo metacognitivo, para lo cual la Historia ofrece recursos apropiados. Con el fin de involucrar al futuro profesor en una actividad de tipo metacognitivo que le permitiera (re)visitar algunos de sus conocimientos de Física, desarrollamos un ejercicio basado en resultados de investigación sobre la historia del concepto de luz. Analizamos las potencialidades del ejercicio en su formación para la enseñanza.

Palabras clave:Didáctica de la Física; Historia de la Física; Enseñanza de la Didáctica; Naturaleza de la luz.

Abstract

It is shown the result of design, implement and analyze an exercise for teaching of Didactics of Physics, based on the use of History of Science as an information resource and point of discussion. We start with two assumptions: (1) currently, in the international level there is a research field that studies the use of History, Philosophy and Epistemology of sciences on education of teachers, which present that this field allows to treat contents of Physics in nontraditional ways, that is to say, beyond to the mathematician vision; (2) one of the dimensions that should be worked on education of teachers, specifically in education for teaching, must be, the (re)[connaissance of their disciplinary knowledge, through metacognitive exercises, for which History provides appropriate resources. In order to involve the future teacher in a metacognitive activity that would allow (re) visit some of their knowledge of Physics, we developed an exercise based on research results about the history of the light concept. We analyzed the potentialities of this exercise to educate for teaching.

Keywords: Didactics of Physics; History of Physics; Teaching of Didactics; Nature of light.

Introducción

Se puede decir que en la formación de licenciandos en Física, la enseñanza de las disciplinas científicas como la Física, no tienen en si el objetivo de formar para su respectiva enseñanza, sino que el objetivo es lograr que el licenciando adquiera los conocimientos necesarios para tener dominio conceptual del campo. De otro lado, la enseñanza de disciplinas como Historia, Filosofía y Epistemología de la Física, atiende a objetivos como; el tratamiento de hechos importantes en la Física desde la Grecia Antigua hasta nuestros días o, análisis de las influencias de las escuelas filosóficas en el desarrollo de la Física Clásica y Moderna o, la ilustración en las revoluciones tecnológicas originadas por los avances científicos o, el recuento de los orígenes y la evolución de las leyes y los conceptos de la Física, como se muestra en Castiblanco (2013). En consecuencia, se hace necesario un espacio para inter-relacionar los conocimientos adquiridos en las disciplinas de las ciencias exactas con los adquiridos en las disciplinas de las ciencias humanas y sociales, perspectiva sobre la cual existen actualmente líneas de investigación y producción literaria.

formación para inter-relacionar tales conocimientos, es decir, que en este campo de aprendizaje el futuro profesor pude acrecentar su consciencia sobre el grado de dominio que tiene del saber disciplinar que irá a enseñar. En consecuencia, desarrollamos esta propuesta de acción en el aula, que ilustra un ejemplo de cómo llevar a la práctica una posible inter-relación de saberes disciplinares tanto de la Histórica como de la Física, con el objetivo de formar para la enseñanza.

Importancia del uso de la Historia en la Didáctica de las ciencias

De acuerdo con Autor, Autor (2012) hay un consenso generalizado entre los investigadores de este campo en relación a que la Didáctica de las ciencias es un área interdisciplinar, es decir, que para desarrollar conocimiento en esta área es necesario recurrir a la integración de saberes que no solo vienen de la ciencia que se va a enseñar, sino que vienen también de las Ciencias humanas y las Ciencias sociales. Esto hace que las líneas de investigación en este campo traten de diversas temáticas y con diversas metodologías, ya que el desarrollo de trabajos interdisciplinares, de acuerdo con Klein (2007) y Klein (1990) es complejo. Esta autora muestra como en el último siglo este término ha sido entendido como una metodología, un concepto, un proceso, una forma de pensamiento, una filosofía y/o una reflexión ideológica, sin embargo, en todos los casos apuntan a resolver problemas que a los cuales no se les ha podido encontrar solución por métodos simples o enfoques particulares y por lo tanto requieren una reflexión mas profunda sobre las maneras de combinar diversas disciplinas, el grado de integración y la metodología para los diversos casos.

Para el caso de la Enseñanza de la Didáctica de las Ciencias y específicamente de la Física, nos cuestionamos sobre los fundamentos teóricos que deben orientar la práctica del profesor en este campo de manera que pueda lograr el objetivo de formar el licenciando para la enseñanza, en donde se espera que este sus alumnos futuros profesores estén en la capacidad de atender diversos públicos y por ende enseñar la Física con diversos fines y metodologías, lo cual le va a exigir trabajar con base en la interdisciplinariedad.

Es así como al buscar en la literatura de las Didácticas específicas, se encuentran resultados que ya muestran la necesidad de relacionar diversas disciplinas para desarrollar conceptos de la Didáctica. Sanmartí (2002) muestra que enseñar ciencias es algo mas que enseñar conceptos y teorías, para la autora es necesario investigar sobre procesos didácticos que respondan a nuevos objetivos de enseñanza, por ejemplo, enseñar la interpretación de fenómenos mas allá de enseñar verdades existentes. Para esto, es necesario encuadrarse en saberes que vienen de la Epistemología y la Filosofía de las ciencias reconociendo, al mismo tiempo, que los conocimientos didácticos son síntesis de diversos campos de estudio en función de cada una de las disciplinas científicas (Física, Química, Biología) ya que ellas tienen problemáticas y estructuras específicas.

En esta perspectiva se inscriben también Carvalho & Gil-Perez (1993), al considerar que además de la importancia de tener el conocimiento de las ciencias exactas, tal conocimiento debe ser comprendido con la Historia, la Epistemología y el contexto de surgimiento. De igual manera Cachapuz; Praia; Jorge (2002) evidencian la necesidad de considerar la Historia y la Epistemología de las ciencias a ser enseñadas, con el fin de propiciar la reconstrucción de los conocimientos que se irán a trabajar en el aula, ya que a partir de estas áreas se pueden dar diversos tratamientos a los conocimientos científicos, del mismo modo que es importante saber sobre aspectos de la Psicología del aprendizaje para saber mediar en los procesos de aprendizaje de los estudiantes.

Así, entendemos la Didáctica de la Física como el conocimiento a ser enseñado para que el profesor aprenda a enseñar Física, que significa que el futuro profesor comprenda la esencia de lo que va a enseñar, el como, el por qué, el para qué, procesos que le exigen (re) visitar la Física que sabe y pensarla en un contexto educativo. De esta forma, la Historia de la Física contribuye para ampliar la comprensión de la manera como se construyó un determinado concepto, en el análisis de los paradigmas de la Historia y sus desarrollos, en los aprendizajes del estudio de la evolución de los conceptos y en general en nuevas maneras de ver la naturaleza de las ciencias, temas en los cuales ya existe producción en la literatura internacional.

Metodología de investigación

Los resultados presentados en este trabajo forman parte de una investigación mas amplia presentada en Autor (2013). Esta investigación se caracteriza como cualitativa, dado que el problema en estudio se relaciona con la enseñanza de un campo que busca formar profesionales de la Educación. Dado que los mismos investigadores nos vimos involucrados en la planeación y desarrollo de la propuesta, para posteriormente analizar la relación entre la teoría y la práctica nos enmarcamos en una investigación activa del tipo intervención, entendida en el sentido presentado por Chizzotti (2003), en donde se considera la intervención con diversos propósitos para el estudio del fenómeno.

La propuesta se desarrolló en el contexto del espacio académico “Didáctica de las Ciencias”, ofrecida en el séptimo semestre de un programa de Licenciatura en Física de una universidad pública del interior del estado de São Paulo, Brasil, durante el segundo semestre del año 2012, con un grupo de 14 estudiantes.

La pregunta que buscamos resolver fue ¿Qué tipo de actividad se puede desarrollar para producir en los licenciandos un ejercicio de tipo Metacognitivo sobre su propio conocimiento de la Física, con base en resultados de investigación que liguen la Historia y la Didáctica de la Física?

Para resolverla nos basamos en los estudios teóricos mencionados anteriormente y realizamos una búsqueda sistemática en resultados de investigación que nos sirvieran como insumos para diseñar la actividad. Posteriormente produjimos el material a ser utilizado en el aula y desarrollamos la clase, en donde a partir de las respuestas escritas de los licenciandos constituimos textos que conformarían el corpus a ser analizado. Se desarrolló un análisis de contenido, de acuerdo con la perspectiva de Bardin (2002), complementado con un análisis textual discursivo, en la perspectiva de Moraes & Galiazzi (2007)

Propuesta de Actividad usando la historia de las visiones de “naturaleza de la luz”.

Después de la búsqueda resultados en nuestro tema en estudio, optamos por considerar la propuesta de Silva & Martins (2010) y Silva (2010), no para llevar directamente este material al salón de clase, sino para inspirarnos en la elaboración del material. Concretamente, a partir de allí tomamos la información que nos permitió construir una línea del tempo con relación a las diferentes definiciones de la naturaliza del concepto de luz a lo largo de la historia de la Física.

El contenido encontrado en este referencial teórico, nos permitió organizar una tabla que contenía diversas definiciones de “luz” con sus respectivos autores, a partir de allí diseñamos la actividad teniendo siempre presente que deberíamos propiciar un ejercicio de tipo metacognitivo. Para esto, consideramos como metodología de interacción en el aula, la dinámica “de lo colectivo a lo individual” que definimos como; la presentación de un tópico a ser tratado, pidiendo la opinión libre de los estudiantes sobre formas de resolver situaciones o preguntas, o sobre puntos de vista sobre el problema, para posteriormente organizar pequeños grupos con el criterio de responder a la logística, o agrupar por afinidad ideológica, o por disparidad ideológica, para finalmente llevarlos a reflexiones de tipo individual y socialización de sus conclusiones oralmente y/o por escrito.

En este orden de ideas, la clase consistió en las siguientes fases que fueron desarrolladas durante cuatro horas.

1) Presentación del tema y breve indagación oral al colectivo sobre la manera como definen “la luz”.

2) Organización de grupos, a los cuales se le entregó un material que consiste en un grupo de fichas con nombres de autores que propusieron definiciones de “la luz” a lo largo de la historia y el dato del país y la época en que vivieron. Con este material, cada grupo debía elaborar una línea del tiempo indicando para los diferentes años, los nombres de los autores que intervinieron. A continuación se presentan las fichas.

Posteriormente, se les pidió elaborar una explicación sobre el comportamiento de la gráfica obtenida, para ser socializada ante el grupo en general con intervención de la profesora en términos de diálogo y cuestionamientos a sus propuestas de explicación.

3) Nuevamente trabajando en grupos, se les entrega un grupo de fichas que contiene frases representativas de las definiciones que los diferentes autores dieron, pero sin contener el autor. Se les pide a los estudiantes ligar en un juego tipo “apareamiento” las frases con los autores que ellos consideran que las dijeron. A continuación se presentan las frases.

Se busca que los licenciandos se autogeneren preguntas tanto del significado de cada frase como de las posibilidades de que tales perspectivas hayan sido desarrolladas en las diferentes épocas y países. De igual manera se busca que auto revisen sus conocimientos sobre la evolución del concepto de luz y su naturaleza como onda, partícula, material o no material, con velocidad finita o infinita, etc. además de tener la posibilidad de discutir con sus colegas sus propios discursos al respecto.

4) Se entrega a cada grupo un cuadro con la solución al ejercicio de “apareamiento de información” con el fin de que puedan comparar sus concepciones con lo que ocurrió en la historia de acuerdo a la literatura.

5) Se abre la discusión colectiva para dialogar tanto de aspectos la Física envuelta en las diferentes definiciones de luz, como de los problemas de tipo Filosófico y Epistemológico que se encuentran al intentar comprender la evolución de este concepto.

6) Se pide que de manera individual y por escrito sinteticen los principales aprendizajes que les dejó la actividad tanto en su condición de estudiantes de Física como en su condición de futuros profesores de Física, al igual que se les pide responder la pregunta: ¿cómo describe usted la naturaleza de la luz?

Resultados

La línea del tiempo que se obtuvo fue la siguiente;

El análisis de esta gráfica permitió orientar un debate entre los licenciandos, para lo cual se vieron en la necesidad de poner en acción sus conocimientos sobre las diferentes maneras de entender un concepto que se supone todos ya habían aprendido y sobre el cual tenían algún domino.

Al analizar la línea del tempo obtenida, fue posible orientar discusiones sobre el impacto de las culturas en el desarrollo de las producciones científicas, como resultado de sus concepciones de tipo religioso, filosófico, político, tecnológico, lingüístico o experimental. Simultáneamente, fueron surgiendo opiniones en torno de lo que ellos consideran “dar por entendido un concepto”, ya que ellos se mostraron sorprendidos de la gráfica obtenida, pues esperaban encontrar un continuo de aportes, es decir, autores proponiendo teorías periódicamente, sin embargo, lo que se observan son largos espacios de tiempo (miles de años) en donde no hubo aportes.

Es de notar que la explicación mas generalizada ofrecida por los licenciandos para estos discontinuos, fue el impacto que pudo tener la religión en los desarrollos científicos, frente a estas opiniones se analizó junto con ellos que estaban tratando de extrapolar para toda la historia el evento que todos conocen de lo que ocurrió con Galileo y algunos otros autores en la edad media, lo cual generó mas preguntas. Además de esto, se presentaron dudas sobre la existencia de algunos autores en algunas épocas, es decir, que se puso en evidencia un cierto desconocimiento de la historia de la Física.

Después de verificar con ellos la solución y analizar las diferentes definiciones de la luz en función de la épocas, y plantear la pregunta sobre: ¿Como describe usted la naturaleza de la luz?, encontramos las siguientes respuestas:

“La luz es un paquete de onda (onda localizada) que se propaga sin la necesidad de un medio. Su interacción se da como una onda e como una partícula” “…una dualidad de onda-partícula, donde su carácter ondulatorio y estudiado como partícula por medio de la formación de grupos de ondas…” “posee naturaleza onda-partícula, interactúa como partícula y se propaga como onda…” “Una forma de energía que se propaga a través del espacio, bien como onda electromagnética o bien como partícula” “... onda o partícula, dependiendo de la interacción que exista con ella” “La naturaleza de la luz, así como otras diversas cuestiones físicas aun están abiertas pudiendo ser modificadas en cualquier momento” “Depende de la necesidad; (…) con estudio de lentes y espejos, la óptica geométrica seria suficiente (…) se hubiera selección con las tecnologías actuales, el modelo vigente (basado en el comportamiento onda-partícula) seria necesario” “...se puede comportar como una onda o una partícula dependiendo de su situación” “... se propaga como onda e interactúa con la materia como partícula…”

Se observa que entre los licenciandos hay visiones sobre la naturaleza de la luz aparentemente similares, en el sentido de que todos hablan de un cierto comportamiento como onda y/o partícula. Sin embargo, radicalmente diferentes en sus definiciones. Tales como: onda que interactúa con la materia como onda y como partícula; onda cuyo comportamiento particular se da en forma de grupos de ondas, se propaga como onda e interactúa como partícula; se propaga como onda electromagnética o como partícula; el comportamiento como onda o partícula depende de la situación.

Notamos que todos tienden a proponer explicaciones basadas en el modelo consolidado a comienzo del siglo XX, según el cual, en la teoría de la mecánica cuántica se relacionan aspectos corpusculares a la radiación y también aspectos ondulatorios a las partículas, pero las diversas definiciones sugieren que existen confusiones que evidencias, en varios casos, posible falta de comprensión del fenómeno en sí, como se observa, por ejemplo, en las respuestas que no diferencias exactamente en que consiste el comportamiento ondulatorio o corpuscular de la luz, o respuestas que no responde a la pregunta, sino que hablan de otros aspectos.

Al preguntar por los aportes o contribuciones que reconocieron en este ejercicio para su enriquecimiento como profesores o investigadores de la Física o de la Enseñanza de la Física, podemos decir, que en general, los licenciandos reconocen que el aprendizaje de las diversas visiones de la naturaleza de la luz existentes en la Historia de la Física, les permitirá mejorar su desempeño como futuros profesores e investigadores. También, reconocen que la estrategia del uso de la Historia y Filosofía de la Física es muy importante para auxiliar la Enseñanza de la Física, ya que permite desmitificar la idea de ciencia como verdad absoluta, permite comprender mejor como se construye el conocimiento científico y permite agudizar el sentido crítico y reflexivo sobre su propio aprendizaje. Además, declararon haber aprendido un poco más sobre Física o al menos tomado consciencia de lo que necesitan estudiar con mayor profundidad.

Esto nos permite inferir que, efectivamente, una forma significativa de enseñar la Didáctica de la Física es poniendo en práctica los mismos temas que se enseñan, que para nuestro caso fue la importancia del uso de la Historia en la Enseñanza de la Física. Observamos en los licenciados la intención de aprovechar los aprendizajes de este ejercicio para planear las clases con sus actuales o futuros alumnos, utilizando resultados de investigación que inter-relacione la Historia con la enseñanza, al mismo tiempo que les dio confianza el hecho de sentir que comprendieron un poco mas de la Física. Ellos dijeron que;

“...Esto que fue trabajado, estudiado, y aprendido en la clase contribuye de forma bastante significativa para mi como profesor, pues adquiero una base mejor para explicar a mis alumnos como la Física y sus conceptos se dieron y en cuales contextos…” “...El conocimiento de estas teorías ayudan a la comprensión de la Historia de ellas, contribuyendo a mostrar para el alumno como evoluciona el conocimiento científico…” “... Conociendo las diferentes teorías antiguas, puedo presentar la evolución de los modelos a los alumnos; así ellos verán que las teorías no son cosas de genios, que se desarrollan en un ‘in-site’(un solo momento)” “...El estudio realizado con ayuda de la Historia y la Filosofía de la ciencia genera en el alumno una visión diferente de la ciencia. El pasa a percibir que esta no se comporta de manera lineal y comienza a desmitificar la cuestión de la verdad absoluta y aumenta su sentido crítico” “Es de gran importancia saber/conocer como transcurre la construcción del conocimiento con el fin de hacer los análisis necesarios”

Al observar y comparar las respuestas de los licenciandos durante el desarrollo del curso, fuimos viendo como ellos iban profundizando mas en el análisis crítico de los temas colocados. Por ejemplo, al comienzo hablaban de la Historia como un recurso para “cautivar” los alumnos, sin embargo, vimos que esta concepción fue cambiando paulatinamente y fueron expresando, al final, que la Historia y la Filosofía verdaderamente les ayudan en la mayor comprensión de lo que enseñan y les permiten dar tratamientos diferentes a los contenidos de la Física para planear nuevas estrategias de enseñanza.

Conclusiones

Podemos decir que con este ejercicio fue posible llevar a los futuros profesores a reconocer de la importancia de inter-relacionar saberes para la enseñanza, que para este caso fue específicamente entre la Historia de la Física y la Didáctica de la Física. Hubo una toma de consciencia de que el profesor necesita recurrir a resultados de investigación que le permitan desarrollar la enseñanza con base en la interdisciplinariedad. No se trata de que los licenciandos se tornen especialistas en Historia de la Física, sino de que comprendan las posibilidades de tomar aportes de diferentes disciplinar para mejorar procesos de enseñanza y aprendizaje.

De otro lado, nos gustaría enfatizar que la planeación de estas actividades son el resultado de entender la Didáctica de la Física mas allá de la visión técnica que la reduce al uso de algunos recursos de apoyo como instrumentación o tecnologías, sin querer decir que estas no sean importantes, mas queriendo decir que Enseñar a Enseñar implica llevar al profesor en primera instancia a tomar consciencia del dominio de contenido que va a enseñar en una visión mas amplia que el simple dominio de algoritmos matemáticos y que efectivamente les generen criterios para diseñar sus propias estrategias de enseñanza.

Referencias

Bardin, L. Análise de Conteúdo. Original publicado em 1977. Traductores Luís A. Reto & Augusto Pinheiro. Lisboa: Edições 70, 2002. 223p.

Cachapuz, A.; Praia, J.; Jorge, M. Ciência, Educação em Ciência e Ensino das ciências. Lisboa: Ministério da Educação. 321p., 2002.

Carvalho, A.M.P.; Gil-Perez, D. Formação de professores de ciências. 2.ed. São Paulo: Cortez Editora. 120p., 1993. Autor, 2013. Autor, 2012.

Chizzotti, A. 1991. Pesquisa em Ciências Humanas e Sociais. 6.ed. São Paulo: Editora Cortez, 2003. 164p.

Klein, J.T. Ensino Interdisciplinar: Didática e teoria. In: FAZENDA, I. (Org.). 1998. Didática e Interdisciplinariedade. Sao Paulo, Editorial Papirus, 13 ed., , p.109-132., 2007.

Klein, J.T. Interdisciplinarity: History, Theory, and Practice. Wayne State University Press: Detroit, 1990, 331p.

Moraes, R.; Galiazzi, M.C. Análise textual discursiva. Ijuí: Editora Unijuí, 2007. 224p.

Sanmartí, N.; Marquez, P.; García, P. (2002). Los trabajos prácticos, punto de partida para aprender ciencias. Aula de Innovación Educativa, (online), La Rioja, n.113.

Silva, B.V.C.E. Controvérsias sobre a natureza da luz: uma aplicação didática. 2010. (Dissertação de Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática) - Programa de Pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática., Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 180p. 2010.

Silva, B.V.C.E.; Martins, A.F.P. A natureza da luz e o ensino da óptica: uma experiência didática envolvendo o uso da História e da Filosofia da Ciência no ensino médio. Experiências em Ensino de Ciências, Campo Grande, v.5, n.2, p.71-91, 2010.