Influencia de una propuesta formativa centrada en la modelización en la evolución del modelo científico escolar de energía en futuros docentes de física y matemática

Abstract

La energía es un concepto físico que aparece transversalmente en todos los currículos de ciencia. Configura uno de los modelos científicos más importantes por su capacidad de dar explicación a múltiples fenómenos de nuestro entorno y del mundo en general y es uno de los conceptos científicos más utilizados en nuestra vida cotidiana. Pero, su universalidad también trae arraigadas complejidades intrínsecas en los procesos de enseñanza y aprendizaje. Sin embargo, consideramos que su comprensión puede ser útil para desarrollar razonamientos científicos, predecir y tomar decisiones fundamentadas, contribuyendo a la alfabetización científica de los estudiantes. La construcción de un modelo tan complejo como el de energía no es algo trivial, por este motivo en esta investigación se quiere promover una enseñanza de las ciencias desde el marco de las prácticas científicas, donde los estudiantes participen de una Actividad Científica Escolar (ACE) análoga a la de la ciencia. Desde esta perspectiva se pretende que los estudiantes adquieran conocimientos sobre el contenido (construyendo un modelo energético que contemple las ideas de Naturaleza, Transferencia, Degradación y Conservación de la energía) así como resaltar el rol de la cognición (razonamientos) y la construcción de explicaciones para dar significado a los fenómenos a través de la práctica de modelización. Consideramos esencial que los futuros profesores tengan la posibilidad de ser partícipes de prácticas científicas para ir construyendo sus propias versiones del modelo científico escolar (MCE) de energía. Asimismo para aprender acerca de las ciencias y su naturaleza, y poder experimentar en primera persona con la ACE que queremos que utilicen en su próximo quehacer docente. Por lo anterior, en esta investigación nos hemos centrado en analizar la influencia de una secuencia de enseñanza y aprendizaje (SEA) modelizadora en la evolución de los modelos energéticos de futuros profesores de física y matemática chilenos. Así como en identificar qué actividades de la SEA han contribuido en mayor medida en esta evolución. Los principales resultados que hemos encontrado es que los profesores construyen con mayor facilidad las ideas de Naturaleza de la energía y Transferencia de la energía, pero evidencian dificultades en las ideas de Degradación y Conservación de la energía del MCE. Por otra parte, hemos identificado a partir de un análisis individual, que los futuros profesores construyen un modelo energético cercano al MCE de energía deseado dando evidencias de niveles de dominio del MCE adecuados, sin embargo, al finalizar la SEA declaran que enseñarían aspectos en torno a la energía (en sus futuras clases) menos sofisticados que los que han construido. Estos resultados manifiestan la importancia de una reflexión en torno a los conocimientos didácticos del contenido durante su formación profesional. Finalmente, las actividades que más contribuyen en la evolución de los modelos son aquellas asociadas a la fase de expresar el modelo y evaluar / poner a prueba el modelo del ciclo de modelización propuesto por Garrido (2016). Las que coinciden con las actividades que los futuros profesores declaran que han contribuido en sus aprendizajes. Al finalizar la SEA los futuros profesores reconocen el tipo de actividades que hemos desarrollado durante la implementación y la valoran por su aporte metodológico y por brindarles la posibilidad de construir un modelo energético que les hizo cuestionar sus aprendizajes previos en torno al tema.

Energy is a physics concept that appears transversely in all science curriculum. It is one of the most important scientific models due to its capacity of giving explanation to many phenomena in our environment and world in general and it is one of the most used scientific concepts in our daily life. However, its universality also brings inner rooted complexities in the teaching and learning process. However, we consider that its comprehension can be useful to develop scientific reasoning, predict and making informed decisions, contributing to scientific literacy of students. The setting-up of a too complex model as the one of energy is not something banal, that is the reason why this investigation wants to promote a science teaching from the scientific practice setting, where students participate in a school scientific activity (ACE in Spanish) similar to science. From this perspective, it is pretended that students acquire knowledge about the content (making an energetic model that includes the ideas of nature, transfer, degradation and energy conservation) as well as highlighting the role of cognition (reasoning) and the explanation making to give meaning to phenomenon through the practice of modelling. We consider important the idea that future teachers have the possibility of being participants of scientific practices in order to create their own versions of the School Scientific Model (MCE in Spanish). At the same time, to learn about science and nature, and to be able to experiment in first person with the ACE we want them to use in their next teacher task. Due to the previous, we have focused in analysing the influence of a teaching-learning sequence (SEA in Spanish) in this investigation, modeller in the evolution of energetic model of future physics and mathematics Chilean teachers. As well as identifying which activities of SEA have contributed the most in this evolution. The main results we have found are teachers build easily the ideas of energy nature and energy transfer, but they see drawbacks in the ideas of energy degradation and conservation of MCE. On the other hand, we have identified through an individual analysis, that future teachers build an energetic model similar to the wanted MCE of energy, giving evidence of the correct control levels of MCE, however, when finishing SEA they establish that they would teach less sophisticated aspects about energy (in their future classes) than the ones built. These results show the importance of a meditation about the didactic knowledge of the content during the professional education. Finally, the activities that contribute the most in models evolution are the ones associated with the phase of expressing the model and evaluate/put into practice the model of the modelling cycle proposed by Garrido (2016), which agree with the activities future teachers declare have contributed in their learning. When finishing SEA, future teachers recognise the kind of activities we have developed during the implementation and value it due to its methodological input and for giving them the possibility of building an energetic model that makes them questioning about their previous learning of the subject.