ENSEÑANZA DE CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD EN LA ESCUELA SECUNDARIA COLOMBIANA

Auteurs

  • Edwin Alberto Muñoz Guzmán

Résumé

Esta tesis es parte de un proyecto de investigación que adopta una concepción desarrollista y pragmática de la conceptualización basada en la Teoría de los Campos Conceptuales (Vergnaud, 2013).  Se ha diseñado, implementado y evaluado una secuencia didáctica y sus continuas reformulaciones para enseñar las nociones fundamentales de la TER en la escuela secundaria y estudiar la conceptualización (Otero & Arlego, 2016, 2018, Arlego & Otero, 2017; Otero, Arlego & Muñoz, 2016, 2018, 2019).

Los estudios previos reportan que los estudiantes no comprenden el concepto de sistema de referencia y confunden el "sistema de referencia" con el "punto de vista", así, cada observador constituiría un marco de referencia distinto (Scherr 2001). Los estudiantes tendrían una concepción pre-galileana del movimiento, al que consideran absoluto (Dimitriadi & Halkia, 2012). Estas ideas sobreviven a la enseñanza escolar de la cinemática clásica, y cuando se intenta enseñar la cinemática relativista, se busca que los estudiantes tomen conciencia de la ruptura conceptual entre la física newtoniana y la moderna (Villani y Arruda, 1998).

El trabajo de investigación presentado en la tesis pretende identificar cómo el proceso de conceptualización de las nociones básicas de la teoría especial de la relatividad (TER) es favorecido por el abordaje previo de las nociones de la cinemática clásica, (Sistemas de referencia, velocidad relativa, adición de velocidades de galileo, principio de relatividad Galileano) y, por el estudio amplio de la noción de simultaneidad.  Para ello se propone analizar en profundidad la actividad de los estudiantes en situación de clase, mediante la inferencia inductiva de los invariantes operatorios considerados como la forma predicativa del conocimiento, y así deducir cómo los estudiantes hacen frente a las tareas que les son asignadas a partir en situaciones cotidianas, forma operatoria del conocimiento.

La investigación se realiza en dos dimensiones, en la dimensión cognitiva, se pretende identificar cómo el proceso de conceptualización de las nociones básicas de la TER es favorecido por el abordaje previo de las nociones de la cinemática clásica y por el estudio amplio de la noción de simultaneidad.

Para determinar las nociones tratadas en la secuencia de situaciones, se propone una estructura conceptual de referencia (ECR) (figura 1), partiendo de la inexistencia de un sistema de referencia único.  El saber “sabio” de la física no es la referencia absoluta y obligada que “legitima” la física escolar, o la física propuesta para ser enseñada en la escuela. A partir de lo anterior, es menester construir y establecer una referencia desde la cual sea factible “mirar los hechos didácticos” (Otero, 2019).

Los elementos principales de la ECR se sintetizan en la figura 1. Como puede observarse el concepto de simultaneidad juega un rol central. La razón de ello es que, la simultaneidad ofrece el camino más directo hacia la relatividad de Einstein.

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Références

Arlego, M. & Otero, M. R. (2017). Teaching basic special relativity in high school: the role of classical kinematics. International Journal of Physics and Chemistry Education, 9(1), 9-12.

Dimitriadi, K. & Halkia, K. (2012). Secondary Students’ Understanding of Basic Ideas of Special Relativity. International Journal of Science Education, 34(16), 2565–2582. DOI: 10.1080/09500693.2012.705048

Otero, M. R. (2019). Competencias ¿ Para qué ? Tandil, Argentina.: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires.

Otero, M.R., Arlego, M. y Muñoz Guzmán, E.A. (2019). ¿Cómo y por qué estudiar la relatividad de la simultaneidad en la escuela secundaria? Góndola, Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias, 14 (2), 303-321. DOI:http://doi.org/10.14483/23464712.13929

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Otero, M.R., Arlego, M.; Muñoz, E. (2018) Relativity of the simultaneity in high school: an analysis based on the Theory of the Conceptual Fields. In TEACHING/LEARNING PHYSICS INTEGRATING RESEARCH INTO PRACTICE GIREP MPTL, San Sebastián, España.

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Otero, M. R., Arlego, M. y Muñoz, E. (2016). Enseñanza de la Relatividad Especial básica en la escuela secundaria: una secuencia didáctica basada en la teoría de los campos conceptuales. En Actas del 2do. Congreso Internacional de Enseñanza de las Ciencias y la Matemática y 3er. Encuentro Nacional de Enseñanza de la Matemática, pp. 428-434.

Scherr, R. E. (2001). An investigation of student understanding of basic concepts in special relativity (Tesis Doctoral, University of Washington, Washington, Estados Unidos). Recuperado de https://digital.lib.washington.edu/researchworks/handle/1773/9681

Vergnaud, G. (2013). Pourquoi la théorie des champs conceptuels? Recherche en Didactique des Mathematiques, 10(2), 131-161.

Villani, A. & Arruda, S. M. (1998). Special Theory of Relativity, Conceptual Change and History of Science. Science & Education, 7(1), 85-100. DOI: 10.1023/A:1008609018266

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Publiée

2022-08-14

Numéro

Rubrique

Dossiers de thèse de troiseme cycle