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Presentacion : Aportaciones de la MADEMS a la práctica docente en el CCH.
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UNAM
NOMBRE: Q. JORGE MEINGUER LEDESMA
ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL SUR
EN EL MARCO DEL CURSO: APORTACIONES DE LA MADEMS A LA PRÁCTICA DOCENTE DEL CCH.
Presentada el 1 de diciembre del 2015
PONENCIA: “LA DOCENCIA DE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL
BACHILLERATO UNIVERSITARIO A TRAVÉS DE UN ENFOQUE HISTÓRICO”.
I. OBJETIVO :
Demócrito, 400 a.C. Aristóteles, 300 a.C.
Dalton, Siglo XIXBohr- Schrödinger, Siglo XXA. Avogadro, Siglo XIX
Elaborar una propuesta docente dirigida al profesorado quecontribuya a mejorar la enseñanza de la estructura de la materia enel nivel medio superior.
Dicha propuesta es el resultado de una investigación quecomprendió el análisis histórico-didáctico sobre el tema, y el uso delCPC (conocimiento pedagógico del contenido) como herramientaeducativa para situar y dimensionar la docencia de estos contenidosen el bachillerato de la UNAM.
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II. JUSTIFICACIÓN
“ El grafeno reemplazará completamente el uso de silicio y cambiará el futuro de las computadoras y otros dispositivos para siempre”
Fuente: El país, Mayo- 2014
“Desarrollan mexicanos hidrogeles (nanopolimeros) que atacan células cancerígenas”
Fuente: La jornada, 7/febrero/2015
“Durango busca ser la capital de la energía renovable en México”
Fuente: El Universal 29/nov/2015
“Investigación molecular sobre la ruta de la sal en el organismo”
Fuente: Portada gaceta-unam, 1 dic/2015
II. JUSTIFICACIÓN
I. El estudio de la estructura de la materia constituye uneje toral en la enseñanza de la química en el nivel mediosuperior. Prueba de ello, es la cantidad de contenidossobre el tema presentes en los Programas de Química en elBachillerato de la UNAM:
• Composición de la materia: átomos y moléculas•Teoría cinético- molecular de los gases ideales.• Espectro del átomo de hidrógeno y teoría atómicade Bohr.•Configuración electrónica de los elementos.•Enlace Químico•Propiedades periódicas
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II. JUSTIFICACIÓN
Los modelos y conceptos referente a los nanosistemas (sistemasatómico-moleculares) han sufrido en el aula toda clase de aberraciones,omisiones , contradicciones e inexactitudes (Bombal, 1999).
Representaciones de los modelo de Dalton y Bohr de estudiantes de primeros
semestres de licenciatura de la facultad de Quimica UNAM (Sem. 2009-2)
Los profesores de química en este nivel educativo escasamente dan un tratamiento formal a modelos o conceptos vigentes sobre el tema.
II. Problemas en la Enseñanza:
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II. JUSTIFICACIÓN
III. Problemas en el aprendizaje:
En cuanto al aprendizaje es bien conocido que una cantidad alta deestudiantes no consigue una comprensión adecuada sobre el tema en general.
« La principal dificultad que tienen los alumnos al respecto es denaturaleza ontológica, no son capaces de advertir que loselectrones, fotones, etc., no son ni ondas, ni partículas clásicas, sinoobjetos nuevos con un comportamiento nuevo, el cuántico que notiene similitud alguna con lo que puede ser percibido o medidodirectamente».
J. Solbes, 2009
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El presente trabajo pretende ser una herramienta de consulta que fomentela reflexión docente, estableciendo criterios que favorezcan la selección,secuenciación y tratamiento de contenidos disciplinares sobre el tema .
II. JUSTIFICACIÓN
Para hacer frente a esta problemática la teoría en didáctica sugiere:
Presentar los contenidos de forma secuenciada.
Reforzar el estudio de temas clásicos .
Adecuar contenidos cuánticos para posibilitar su tratamiento en el nivel requerido.
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II. JUSTIFICACIÓN
Dimensión histórica. El estudio sobre la historia y lafilosofía de la ciencia dan luces de cómo organizar loscontenidos en la programación curricular, la formacióndocente y el aprendizaje.
Dimensión Didáctica. La didáctica es la ciencia o arte deenseñar, uno de sus fundamentos teóricos es la reflexión ; ennuestro caso concreto esta reflexión esta guiada por el CPC(análisis objetivo de contenidos disciplinares, estrategiasdocentes e identificación de ideas previas).
Dimensión Lingüística. Se pretende fomentar el usodel discurso analógico en aula ya que permite unamediación simbólica entre el lenguaje común y elcientífico. Proporcionando un soporte afectivo ymotivacional para el aprendizaje.
“El mol es como la docena del Químico”
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SINTESIS :
¿Una Revolución Química o Tres? (Jensen, 1998)
Primera Revolución (1770-1790)
Segunda Revolución (1855-1875)
Tercera Revolución (1904-1924)
Composición Molar
Composición Molecular
Composición Eléctrica
Modelo de Dalton Modelo Cinético Molecular (MCM)
Modelo Cuántico Ondulatorio
(Schrödinger)Jensen, W., “One Chemical Revolutión of Three?”, Journal of Chemical Education, vol. 75 (8), 961-969, 1998. 9
III. METODOLOGÍA
Capítulo I. Se sitúa el proceso de enseñanza aprendizaje sobre el tema enel bachillerato universitario a través del Conocimiento Pedagógico delContenido (CPC)
Con base a las tendencias docentes encontradas se presenta unapropuesta docente secuenciada en tres períodos históricos:
Capítulo I. Concepciones clásicas de la materia
Capítulo II. Las nuevas luces del atomismo: la materia en el siglo XIX
Capítulo III. La estructura de la materia en el siglo XX
Modelo de Bohr.Modelo de Nube Electrónica.
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
El conocimiento pedagógico del contenido (CPC). Es el conocimiento que vamás allá de la materia per se y que llega a la dimensión del conocimiento deltema de la materia para la enseñanza (Shulman, 1987).
El CPC como herramienta educativa permite identificar como los profesoresconciben un tema o contenido disciplinar y que tipos de estrategias ponenen marcha para hacerlo enseñable.
El reconocimiento del CPC en el profesorado es un recurso muy valioso, ya que pugna por la reorientación critica del trabajo educativo. Un hecho que favorece el proceso de enseñanza-aprendizaje (EA).
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
Carlsen (1999) y el dominio del conocimiento del profesor
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
¿ Cómo extraer el CPC del profesorado?
Reconocer y articular el CPC es un proceso complejo de emprender.
Loughran, Mulhall y Berry (2004) presentan dos herramientas para recopilar el CPC:
* CoRe (Content Representation)
*PaP-eRs (Professional and Pedagogical experience Repertoires)
El uso de la Representación del Contenido (CoRe) permite conocer de forma general, cómo es qué los profesores
conceptualizan y desarrollan un contenido particular de una unidad temática
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
La CoRe es un instrumento en forma de matriz en cuyas columnasaparecen las ideas centrales seleccionadas para identificar la enseñanzade un contenido o eje temático y, en las filas, cada una de las preguntassugeridas para explorar el CPC. Este instrumento permite documentarlas reflexiones del profesorado sobre su práctica docente.
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
Durante las prácticas docentes del programa actual de MADEMS-Química, se logró identificar a través de entrevistas, recomendaciones ,observaciones de clases y consulta del plan de estudios tres ejes temáticospara documentar el CPC de los docentes sobre el tema:
El modelo atómico de Dalton y su relación con la estequiometria. El modelo cinético molecular en el estudio de los gases. El modelo atómico de Bohr al abordar la relación materia-energía.
A estos ejes temáticos se decidió anexar dos más, dada la problemáticaque reviste la enseñanza del tema y la utilidad docente en su tratamiento
Ideas referentes al estudio de la materia antes de Dalton Conceptos fundamentales del modelo atómico actual
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
Se entrevistaron tres profesores, todos ellos cuentan con estudios de posgrado y pertenecen a una misma institución (ENP No.1 “Gabino Barreda”).
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
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CAPÍTULO I: EL CPC EN LA ENSEÑANZA DE LOS NANOSISTEMAS
Tendencias docentes encontradas:
i. Uso de la historia de la química como recurso educativo. Los docentesentrevistados coinciden que la historia es una herramienta útil e importante en laenseñanza de la química, sin embargo, advierten de ciertos peligros en su uso: escasaformación del profesorado al respecto y potenciar una enseñanza enciclopédica.
ii. Contenidos centrales en la enseñanza de los nanosistemas. En lo referente aideas antes de Dalton los docentes coinciden que su inclusión a través de pequeñaslecturas reforzarían la enseñanza del tema. Existe consenso en aseverar que lostemas relevantes en los cursos de química son el modelo de Dalton y el MCM en elestudio de los gases. Los contenidos de naturaleza cuántica como el modelo atómicode Bohr y Schrödinger deben mencionarse o referenciarse pero no abordarse conformalidad.
iii. Estrategias didácticas. Se capturaron una gamma de estrategias en eltratamiento de la temática explorada . Por mencionar algunos, la elaboración deanalogías en la explicación de los temas, el trabajo en pequeños grupos, promover ladiscusión en clase, diseñar experimentos plausibles, el correcto uso de modelos,vincular contenidos con el entorno tecnológico y contar con instrumentosdiversificados de evaluación.
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Capítulo I: El CPC en la enseñanza de los nanosistemas
Conclusiones:
1. Se pudo constatar que el tratamiento del tema en el bachillerato estáinscrito dentro de lo que se denominan la química macroscópicacuantitativa, la química de composición molar/molecular según lacategorización histórica hecha por Jensen (1998).
2. Este posicionamiento tiene su origen en las severas dificultades querepresenta para los estudiantes conectar el mundo macroscópico con lamodelación química nanoscópica .
3. Es fundamental reforzar el estudio de temas clásicos y presentarlos deforma secuenciada para facilitar la comprensión de modelos yconceptos vigentes.
4. El tratamiento de temas cuánticos plantean serios problemas detraducción de conocimientos. Nuestra posicionamiento al respecto esabordarlos de forma adecuada, es decir, no rebasando el nivelcualitativo o gráfico.
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Dimensión Histórica. Su finalidad es secuenciar los contenidos, así como
dimensionar la enseñanza de estos temas y de la química en general como una
actividad humana creativa y con visión de futuro. Considerando dos aspectos
importantes:
La comprensión adecuada del “porqué” de
muchos contenidos y el entendimiento general de
la ciencia puede auxiliarse de un buen trabajo
hermenéutico del contexto histórico que marcó su
evolución, potenciando una comprensión más
profunda de la actividad científica, generando
con ello, criterio y opinión en la enseñanza. Linus Pauling , 1969
ESTRUCTURACIÓN DE LA PROPUESTA DOCENTE:
Partimos del hecho de que la teoría
atómica tiene que ver con el desarrollo y
diferenciación de las ideas propias de la
historia de la química.
Geber , s. VII d.C.
Dimensión Didáctica: Tiene la finalidad de propiciar conocimientos
significativos sobre el tema. Este apartado está estructurado por un agudo
análisis disciplinar y discursivo de los contenidos en cuestión, la identificación
(teórica en su mayoría) de las ideas alternativas de los estudiantes y la
propuestas de acciones docentes concretas en su tratamiento.
Los electrones están en los orbitales.
ESTRUCTURACIÓN DE LA PROPUESTA DOCENTE:
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Capitulo II : CONCEPCIONES CLÁSICAS DE LA MATERIA
Consideramos que abordar las concepciones precientíficas de la materia permite mostrar a los estudiantes el carácter evolutivo , utópico y crucial que ha tenido este tema no solamente para la ciencia sino para la humanidad en general.
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Capitulo II : CONCEPCIONES CLÁSICAS DE LA MATERIA
Es muy importante considerar que si lo fundamental en las ciencias son lasteorías y estas se obtienen mediante un modelo teórico conectado con un dominiode fenómenos, para poder enseñar teorías y modelos científicos es fundamentaldisponer de un discurso que guarde relación con el mundo cotidiano de losestudiantes, para dotarle de significado.
Analogía. Se entiende por analogíaaquellos aspectos del discursoexplicativo del profesor en las que seusa una situación familiar paraexplicar un fenómeno poco familiar.
Metáfora. Es una figura del lenguajepor la cual se transporta el sentido deuna palabra o idea mediante unacomparación mental.
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Capitulo II : CONCEPCIONES CLÁSICAS DE LA MATERIA
Discurso Analógico
Analogía:
El modelo atómico de Bohr escomo el sistema planetario
Metáfora:
“Los espectros son lashuellas digitales de losátomos”
Alegoría:
Se usó el texto de lacaverna de platón paraexplicar la realidad yutilidad de losnanosistemas
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CAPITULO III : LAS NUEVAS LUCES DEL ATOMISMO, LA MATERIA EN EL SIGLO XIX
Mapa conceptual de las principales figuras históricas quecontribuyeron al desarrollo del Modelo Cinético-Corpuscular(Harrison, Treagust, 2002)
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Capitulo III : Las NUEVAS luces del atomismo, la materia en el siglo XIX
Dimensión Didáctica
El modelo atómico deDalton y su relación con laestequiometria
Balocchi, E., Modak , B., , M., Padilla, K., y Garritz, A., “Aprendizajecooperativo del concepto ‘cantidad de sustancia' con base en la teoríaatómica de Dalton y la reacción química”, PARTE I. Educación Química,vol. 16 (3), 469-485, 2005
El modelo cinético molecular de los gases
(MCM)
Gómez, M., Pozo, J. y Gutiérrez, S., “ Enseñando a comprender lanaturaleza de la materia: el diálogo entre la química y nuestrossentidos", Educación Química, vol. 15 (3), pp.198-209, 2004
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CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
Mapa conceptual: contribuciones teóricas y experimentales en el desarrollo de paradigma atómico actual (Leary , Kippeny, 1999)
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CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
Dimensión Didáctica
¿De que están hechas las cosas?
Sosa, P., Conceptos Base de la Química, CCH-UNAM, 2007
El modelo de Bohr a través de un experimento
Izquierdo, M., San martí, “Fundamentacióny diseño de las prácticas escolares deciencias experimentales”, enseñanza de lasciencias, vol. 17 (1), 2000.
El modelo atómico actual y el concepto de orbital
En general, los
electrones de
valencia están
descritos por
los orbitales de
la última capa.
Gillespie,, Spencer., “DemystifyngIntroductory Chemistry”, Journal ofchemical education, vol. 74 (7), 2008.
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CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
Ventajas Didácticas del tratamiento adecuado del modelo de Bohr:
Interacción materia-energía
Estabilidad de los sistemas atómicos
Caracterización atómica espectral
Es el puente conceptual para abordar elmodelo de capas (Gillespie, 1996) en laexplicación de la distribución electrónica enlos átomos de los elementos.
“Energía de emisión”
30Spencer, J., y Bodner. J. 2000.Química, Estructura y Dinámica, ed. Patria, 2000.
CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
Ventajas Didácticas de aspectos esenciales del concepto de orbital atómico :
Facilita la explicar de forma cualitativa de losaspectos sustanciales del modelo atómico actual.
Centra la didáctica de los nanosistemas en elcomportamiento--electrónico.(interacciónes nucleoelectronicas)
Su representación gráfica favorece la explicacióncualitativa de la geometría molecular.
Posibilita la enseñanza de una visión unitaria delenlace químico.
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CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
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MODELO DE NUBE ELECTRÓNICA
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CAPITULO IV : LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA EN EL SIGLO XX
MODELACIÓN DE ORBITALES ATÓMICOS: Configuración electrónica del Sc21
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ANIMACIÓN: “Modelos de Capas”
Enlace Iónico: Formación del Cloruro de Sodio (NaCl)
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ANIMACIÓN: “ALOTROPIA DEL CARBONO”
APORTACIONES A LA PRÁCTICA DOCENTE DE LA QUÍMICA EN LA ENCCH-SUR
El modelo educativo de la ENCCH nos pide propiciar aprendizajes significativos sobre la Química. La mejor forma de hacerlo es conectando el trabajo conceptual con el análisis del contexto de los diferentes ejes temáticos.
Aportaciones puntuales:
1. Se cuenta con estrategias didácticas probadas y recursos adecuados paraestablecer un núcleo conceptual sólido para el tratamiento del enlace químico:
IÓNICO COVALENTE
Modelo de en lace de Lewis Geometría y enlace de Lewis
Química I Y IIIQuímica II Y IV
Comportamiento electrónicos de los elementos.
Propiedades periódicas Fuerza de enlace No. de oxidación
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APORTACIONES A LA PRÁCTICA DOCENTE DE LA QUÍMICA EN LA ENCCH-SUR
2. Fomentar un adecuado aprendizaje conceptual de la estructura atómicapermite “ENTONCES SI” guiar a los estudiantes hacia el análisis del diversoy complejo contexto que trae aparejado algunos temas químicos curriculareso de vanguardia (cuestiones socio-científicas-López, 2014).
Química verde. Energías renovables. Biotecnología. Ciencia de materiales. Biotecnología
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APORTACIONES A LA PRÁCTICA DOCENTE DE LA QUÍMICA EN LA ENCCH-SUR
3. El análisis histórico dota de sentido al proceso de enseñanza delas ciencias, y hace posible presentar a la química en el aula comouna actividad humana y colectiva, donde hay ganadores yperdedores, personajes valientes y una comunidad que aportavalores a la vida social. En síntesis permite mejorar un poco la malaimagen que permea a nuestra querida disciplina-la química-.
Marie Curie. Premio Nobel de Química, 1905.
Roald Hoffman. Premio Nobel de Química, 1981. Harold Kroto. Premio Nobel de
Química, 1996.
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APORTACIONES A LA PRÁCTICA DOCENTE DE LA QUÍMICA EN LA ENCCH-SUR
ESTUDIAR LA MADEMS REPRESENTA UNA EXCELENTEOPORTUNIDAD PARA ADQUIRIR UNA SÓLIDA FORMACIÓNDOCENTE, INICIARSE EN EL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓNEDUCATIVA Y, CON ELLO, CONTRIBUIR A QUE LA ENSEÑANZA DE LACIENCIA EN EL CCHPARTICULARMENTE DE LA QUÍMICA SEAVIGENTE , OPORTUNA Y DE CALIDAD.
1er Congreso estudiantil de Cultura Científica
ENCCH-Sur (Abril, 2015)
AGRADECIMIENTOS:
Agradezco fraternal a la Dra. Ma. del Pilar Rius de la Pola por el apoyobrindado en la elaboración de este trabajo. También, por su reflexiva yfraternal formación en importantes aspectos de la vida.
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A la Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA), porla beca otorgada en el programa para la formación de profesores para elbachillerato universitario PFPBU-MADEMS, en el período comprendidoentre agosto de 2008 a julio de 2010.
Examen de Grado. Junio del 2011, Facultad de Química, UNAM.
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Bibliografía:
Bombal, F., Los modelos matemáticos de la mecánica cuántica, Ciencia en el siglo XX: Seminario “ Orotava” de Historia de la Ciencia, Consejería de educación del gobierno de Canarias, pp. 115-146, 1999.
Garritz, A. 2006. “El CPC de la estructura corpuscular de la materia”, Educación Química, pp.114-141.
Jensen, W., “One Chemical Revolution of Three?”, Journal of Chemical Education, vol. 75 (8), 961-969, 1998.
Loughran, J., Mulhall, P. y Berry, A.,“In Search of Pedagogical Content Knowledge in Science: Developing Ways of Articulating and Documenting Professional Practice”, Journal of Research in Science Teaching, vol. 41(4), 370–391, 2004.
March, R., Física para poetas, 12ª edición, siglo XXI , México, 2003.
Solbes, j., Silvestre V. y Furió C., “El desarrollo histórico del enlace químico y sus implicaciones didácticas”, Didáctica de las ciencias experimentales y sociales, No.24, pp. 83-106, 2010.
Taber, K., “The atom in the chemistry curriculum: Fundamental concept, teaching model or epistemological obstacle?”, Foundations of Chemistry, vol. 5(1), pp. 43-84, 2003.
La Separación del átomo, 1947. Salvador Dalí (1904-1989) 42
