Planificación, puesta en práctica
y evaluación de la enseñanza
problematizada sobre la luz y la
visión en la educación
secundaria obligatoria
Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales
Universidad de Valencia
¿Qué preguntas ha guiado nuestra
investigación?
1.
¿Es posible enseñar los conocimientos sobre “la luz y
la visión” de una forma problematizada a alumnos de
ESO?
2.
¿Se favorecerá de este modo un aprendizaje con
comprensión del tema y una mejora de las actitudes
de los alumnos? ¿Se producirán mejoras notables
respecto a la situación actual?
3.
¿En qué medida se puede favorecer que otros
profesores se apropien y utilicen la secuencia de
enseñanza problematizada fruto de esta
investigación?
Este resumen lo dividimos en tres partes:

Primera parte: Planificación teórica de la
enseñanza problematizada del tema

Segunda parte: Puesta a prueba potencial de
la relevancia didáctica de esta planificación

Tercera parte: Puesta en práctica en el aula
de la secuencia de actividades, evaluación
de los resultados y valoración de las
expectativas que genera en los profesores
Primera parte
Planificación teórica de la
enseñanza problematizada de la
luz y la visión
La planificación teórica ha supuesto:

Identificar el objetivo clave y el problema
estructurante
 Identificar grandes pasos necesarios y
obstáculos asociados
 Proponer una secuenciación según la
estructura problematizada
Hipótesis de la enseñanza por investigación
IDEAS
ESPONTÁNEAS
Deben evolucionar,
cambiar
IDEAS
CIENTÍFICAS
fruto de
EPISTEMOLOGÍA
ESPONTÁNEA
Poca
fruto de
Debe evolucionar,
cambiar
EPISTEMOLOGÍA
CIENTÍFICA
Implicación actitudinal
consciente
Mucha
¿Qué sería característico de un tema con una
estructura problematizada?
El inicio debe ser el planteamiento de
situaciones problemáticas
estructurantes de interés.
La secuenciación de apartados debe
responder a una lógica problematizada:
– el índice debe ser una posible
estrategia para avanzar en su
solución.
Los conceptos y modelos han de
introducirse tentativamente, como
hipótesis fundadas que han de ser
sometidas a pruebas.
La evaluación como recapitulación y
afianzamiento de lo avanzado.
TÍTULO EN FORMA
INTERROGATIVA
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA DE
INTERÉS
ÍNDICE COMO
POSIBLE
ESTRATEGIA
DESARROLLO DE LA
ESTRATEGIA
RECAPITULACIÓN/
ANÁLISIS DE
RESULTADOS
PROBLEMAS
ABIERTOS
OBJETIVO CLAVE CON SUFICIENTE ENTIDAD
EXPLICATIVA: modelo de képler por recepción de
haces de luz
 Los objetos que vemos
son fuentes luminosas
 Cada punto luminoso
emite luz esféricamente
 Fuentes extensas como
conjuntos de puntos
luminosos
 La luz como ente físico
 Ojo modelizado como un
sistema lente-pantalla
 Imagen formada punto a
punto a partir de haces
divergentes
Képler superó otros modelos históricos sobre la visión

Emisión de “fuego visual”
(Pitágoras)

Emanación de imágenes
(Demócrito)

Modelo mixto (Platón)
El modelo de visión por recepción de rayos de luz
(Alhazen)





El objeto que se ve es una
fuente luminosa
Las fuentes extensas son
conjunto de puntos de luz
La luz se representa por
rayos de luz que llenan el
espacio alrededor de la
fuente luminosa
Ojo como cámara oscura
Un único rayo forma cada
punto de la imagen
El modelo de visión por recepción de rayos de
luz (Alhazen)
El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)
Képler se enfrentó a dos problemas:
a) ¿por qué la forma de la “imagen” que se ve en una cámara
oscura no depende de la forma del agujero?
El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)
El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)
b) ¿por qué el diámetro lunar medido en una cámara
oscura es mayor durante la Luna llena que durante un
eclipse de Sol?
El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)
¿Cuál es el problema estructurante?
•La historia revela que la óptica geométrica se
desarrollo para responder a la pregunta ¿cómo
vemos? ¿cómo podemos ver mejor?
Las propiedades y comportamiento de la luz
(propagación, reflexión, refracción,...) fueron hipótesis
realizadas para comprender la visión humana al mirar
directa e indirectamente
¿Cuál es el objetivo-clave?
•Que los estudiantes se apropien del modelo de
visión de Képler (ignorado habitualmente) con
suficiente poder explicativo y predictivo para que sea
objeto de enseñanza en el nivel de ESO y Bachillerato
Metas parciales y obstáculos asociados
Relacionar el objeto y el ojo El objeto no emisor de luz
a través de la luz
El ojo no receptor
La luz no entidad separada
Disponer de un esquema
de representación de la luz
explicativo
No tratar las fuentes extensas
como Σ puntos
No trazar haces divergentes
Disponer del concepto de
imagen del modelo de
Képler
Creer que la imagen se traslada
entera o portada por rayos
No tratar al ojo como formador de
imagen
Concebir el color como
sensación elaborada a
partir de la respuesta de los
receptores retinianos
Creer que los objetos o la luz
tienen color
No considerar el carácter
heterogéneo de la luz “blanca”
Estructura problematizada del tema “¿cómo vemos?
¿Cómo podemos ver mejor?”
INTRODUCCIÓN Y
+
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
ÍNDICE COMO
+
POSIBLE
ESTRATEGIA
DESARROLLO
+ DE LA
ESTRATEGIA
´¿Cómo vemos?
¿Qué es necesario
para ver bien?
¿Cómo podemos
ver mejor?
Invención de un
modelo
para la situación
más sencilla
PROBLEMAS
+
ABIERTOS
Puesta a
prueba del
modelo
¿Qué hacen …
Objeto?
RECAPITULACIÓN/
+ DE
ANÁLISIS
RESULTADOS
¿Qué interés tiene
este estudio?
-Corrección visual
-Instrumentos
ópticos
Luz?
Ojo?
Visión
indirecta
¿Qué nos habíamos
planteado?
¿Qué hemos hecho
para avanzar?
Corrección
ametropías
Diseño
telescopio
Limitaciones
y problemas
abiertos
Visión
color
Segunda parte
Puesta a prueba potencial
de la relevancia didáctica de
esta planificación
¿Es relevante didácticamente la
planificación elaborada de la enseñanza de
la luz y la visión?
1ª Hipótesis:
“Las metas parciales y los obstáculos identificados, son
relevantes para la mejora didáctica”
De un modo operativo:

Los alumnos tienen ideas y razonamientos similares
a los obstáculos señalados, que deben contemplarse
si deseamos que se apropien del modelo de visión
de Képler.

La enseñanza habitual no contempla los obstáculos
detectados y tiene un carácter marcadamente
empirista y aproblemático
Es de esperar que el conocimiento adquirido en estos
estudios aportará información muy útil para el diseño
de las actividades
Diseños experimentales para detectar que…
Los alumnos
Tienen obstáculos antes de la enseñanza
Persisten después de la enseñanza habitual
Presentan carencias sobre el modelo
No reconocen la falta de atención a los
Profesores obstáculos en los libros de texto
La
enseñanza
habitual
Proponen secuencias de enseñanza
empiristas y aproblemáticas
Libros de
texto
Ausencia de atención a los obstáculos
Enseñanza empirista y aproblemática
No solicitan aspectos claves del modelo
Exámenes
Demandan aspectos memorísticos,
selectividad
numéricos o algorítmicos
Instrumentos utilizados
Cuestionario. Alumnos ESO antes enseñanza
Alumnos
Cuestionario. Alumnos ESO después de E.H.
Cuestionario. Alumnos Bachillerato después E.H.
Valoración abierta sobre trazados gráficos imagen
Valoración semiabierta sobre el haz de luz
Profesores
Valoración abierta del concepto de imagen
Análisis de la valoración que realizan sobre la
planificación de los textos habituales
Enseñanza
Habitual
Análisis de su planificación didáctica
Libros de
texto
Red de análisis sobre la atención a los indicadores
de comprensión y el tipo de planificación
Exámenes Valoración del tipo de actividades propuestas
selectividad Análisis de los aspectos del modelo demandados
Ejemplo de instrumento para mostrar que los alumnos de
ESO tienen obstáculos al modelo de Képler
En una habitación iluminada, una persona ve una manzana.
Señala la mejor explicación y completa un diagrama de rayos
con tus deas
 Vemos porque la miramos.
 Vemos porque el ojo envía “la mirada” hacia la manzana.
 Vemos porque de ella sale una imagen
(o un reflejo) que llega hasta el ojo.
 Vemos porque de ella sale una imagen
y el ojo envía “la mirada”.
 Vemos porque la luz que sale de ella
llega hasta el ojo.
 Otra respuesta. Vemos porque ....
Algunos resultados: esquemas habituales sobre la
visión directa de los alumnos de ESO antes de la
enseñanza (n =71)
A : Vem o s p orq u e la m iram o s(2 3 % )
B : Vem o s p orq u e el o jo en vía
“la m ira d a ” h a cia la m a n za n a (2 4 % )
D : Vem o s p o rq ue d e ella sa le u na
E : Vem o s p orq u e la lu z q ue sale
im a gen y el ojo en vía “la m ira d a ”(21 % ) d e ella lleg a ha sta el o jo (11 % )
C : Vem os p o rq u e de ella sa le u n a
im a gen q u e lleg a ha sta el o jo (2 1 % )
% de alumnos que presentan obstáculos para la
comprensión del concepto de imagen
100
80
60
40
20
0
ESO antes
(n=71)
ESO después
(n=183)
Bac después
(n=59)
Creen que la imagen se traslada ya hecha o es portada trozo a trozo por rayos
No consideran al ojo como un instrumeno óptico formador de imágenes
Ejemplo de instrumento para mostrar algunas carencias
de los profesores sobre el modelo de Képler
“En algunos libros de texto de ciencia elemental se suele
explicar el funcionamiento de una lupa (constituida por
una lente convergente) de la siguiente forma: “Cuando las
lentes convergentes están enfrentadas al Sol poseen la
propiedad de concentrar sus rayos” y realizan esquemas
como el siguiente:
L
e
n
te
P
a
n
ta
lla
R
a
y
o2
R
a
y
o1
El 100% de los profesores (n = 28) opina que los rayos 1 y
2 proceden de puntos distintos del Sol
Análisis de la planificación didáctica propuesta
por los profesores
Al planificar una secuencia didáctica ideal sobre
óptica geométrica, los profesores…
n = 64
%
Sd
No plantean un problema estructurante
95
3
No realizan referencias a actividades para mostrar el interés
del estudio
87
4
No hacen referencias a la evolución histórica de los
conceptos
87
4
No proponen un índice como estrategia según una
lógica problematizada
100
-
Proponen una secuenciación jerarquizadaempirista de los conceptos
89
4
Representación habitual en los libros de texto
de la reflexión especular y de la reflexión difusa
- Nunca se representa el haz de luz (n =32 )
Estructura problematizada del tema “¿cómo vemos?
¿Cómo podemos ver mejor?”
INTRODUCCIÓN Y
+
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
ÍNDICE COMO
+
POSIBLE
ESTRATEGIA
DESARROLLO
+ DE LA
ESTRATEGIA
´¿Cómo vemos?
¿Qué es necesario
para ver bien?
¿Cómo podemos
ver mejor?
Invención de un
modelo
para la situación
más sencilla
PROBLEMAS
+
ABIERTOS
Puesta a
prueba del
modelo
¿Qué hacen …
Objeto?
RECAPITULACIÓN/
+ DE
ANÁLISIS
RESULTADOS
¿Qué interés tiene
este estudio?
-Corrección visual
-Instrumentos
ópticos
Luz?
Ojo?
Visión
indirecta
¿Qué nos habíamos
planteado?
¿Qué hemos hecho
para avanzar?
Corrección
ametropías
Diseño
telescopio
Limitaciones
y problemas
abiertos
Visión
color
Ejemplo de actividades (I)
Observación de una pantalla iluminada con la luz
difundida en cartulinas de colores
Estructura problematizada del tema “¿cómo vemos?
¿Cómo podemos ver mejor?”
INTRODUCCIÓN Y
+
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
ÍNDICE COMO
+
POSIBLE
ESTRATEGIA
DESARROLLO
+ DE LA
ESTRATEGIA
´¿Cómo vemos?
¿Qué es necesario
para ver bien?
¿Cómo podemos
ver mejor?
Invención de un
modelo
para la situación
más sencilla
PROBLEMAS
+
ABIERTOS
Puesta a
prueba del
modelo
¿Qué hacen …
Objeto?
RECAPITULACIÓN/
+ DE
ANÁLISIS
RESULTADOS
¿Qué interés tiene
este estudio?
-Corrección visual
-Instrumentos
ópticos
Luz?
Ojo?
Visión
indirecta
¿Qué nos habíamos
planteado?
¿Qué hemos hecho
para avanzar?
Corrección
ametropías
Diseño
telescopio
Limitaciones
y problemas
abiertos
Visión
color
Ejemplos de actividades (II)
En una habitación de paredes negras se mira a través de varios
agujeros hacia una fuente puntual ¿Qué se verá desde cada uno
de ellos cuando la fuente puntual emita luz? (Chauvet et. al., 1999)
Estructura problematizada del tema “¿cómo vemos?
¿Cómo podemos ver mejor?”
INTRODUCCIÓN Y
+
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
ÍNDICE COMO
+
POSIBLE
ESTRATEGIA
DESARROLLO
+ DE LA
ESTRATEGIA
´¿Cómo vemos?
¿Qué es necesario
para ver bien?
¿Cómo podemos
ver mejor?
Invención de un
modelo
para la situación
más sencilla
¿Qué hacen … evaluación
Objeto?
RECAPITULACIÓN/
+ DE
ANÁLISIS
RESULTADOS
PROBLEMAS
+
ABIERTOS
¿Qué interés tiene
este estudio?
-Corrección visual
-Instrumentos
ópticos
Luz?
Ojo?
Visión
indirecta
¿Qué nos habíamos
planteado?
¿Qué hemos hecho
para avanzar?
Puesta a
prueba del
modelo
Corrección
ametropías
Diseño
telescopio
Limitaciones
y problemas
abiertos
Visión
color
Ejemplos de actividades (III)
Con frecuencia, para explicar la formación de una imagen con una
lente convergente, se realizan trazados como el siguiente:
objeto
lente
pantalla
Con el modelo de visión elaborado, explica por qué no puede
ser considerado correcto. En concreto por qué no explica:

Que la imagen se forme en una única posición

Que el tamaño de la imagen no cambie al tapar parte de la
lente

Que el ojo no participe en el sistema óptico
Como conclusión de los resultados obtenidos
en la contrastación de la primera hipótesis:

Los obstáculos señalados están presentes en los alumnos de
ESO antes de la enseñanza y persisten incluso en Bachillerato

La enseñanza habitual (libros y profesores) no los contempla

La enseñanza habitual (libros y profesores) presentan carencias
para la comprensión del modelo de Képler

Habitualmente la enseñanza se estructura de forma
aproblemática

El conocimiento obtenido en la contrastación de la hipótesis
aporta información muy útil para el diseño de las activiades
Cabe esperar que una enseñanza problematizada y con atención a
dichos obstáculos mejore esta situación
Tercera parte
Puesta en práctica en el aula de
la secuencia de actividades
¿Se producirán mejoras respecto
a la situación actual?
2ª Hipótesis
“ La secuencia de enseñanza con estructura
problematizada produce mejoras sustanciales
respecto a la enseñanza habitual”
De un modo operativo…
• Genera oportunidades para aprender con comprensión
• Produce una mayor comprensión conceptual
• Produce una mejora de la apropiación y en la actitudes
• Genera en los profesores expectativas muy positivas
sobre su potencialidad
Diseños experimentales para detectar que…
La observación y los materiales de clase
muestran oportunidades de aprendizaje
En los alumnos
Disminuyen los % de obstáculos, incluso
un año después del tratamiento
Alcanzan mejores niveles globales de
comprensión
Consiguen mejores niveles de
percepción y actitudes
Valoran positivamente la secuencia de
enseñanza experimental
En los
profesores
Perciben que produce mejoras en la
apropiación y en las actitudes de
alumnos y profesores
Valoran positivamente el tratamiento de
los conceptos
Instrumentos utilizados
Valoración de materiales elaborados por ellos en clase
Cuestionario sobre conceptos
Categorización de los niveles globales de comprensión
Alumnos
Estadillo de asignación de nivel global de comprensión
Valoración subjetiva respecto a norma de actitudes
Valoración abierta de la apropiación
Valoración abierta sobre la enseñanza habitual después
de conocer la secuencia experimental
Profesores
Valoración respecto a norma de las potencialidades de la
secuencia sobre actitudes y apropiación
Valoración comparativa de la secuencia experimental y la
enseñanza habitual
Instrumento para la mostrar que la secuencia de
enseñanza genera oportunidades de aprendizaje
Realizad una recapitulación de tema que estamos
estudiando en donde se recoja:
a) ¿qué problema hemos planteado?
b) ¿qué estrategia hemos seguido?
c) ¿cómo explicamos la visión directa de los objetos?
d) ¿qué hipótesis hemos realizado respecto a las
fuentes luminosas, al comportamiento de la luz y al
comportamiento del ojo?
i) ¿qué problemas vamos a abordar como
consecuencia del modelo de visión directa
elaborado?
Instrumento para asignar el nivel global de
comprensión del modelo de visión de Képler
(Hogan y Manglienti, 2001)
Nivel 0: Ninguna característica relevante del modelo
Nivel 1: Ojo como receptor de luz en visión directa, ningún
otro aspecto relevante
Nivel 2: Ojo como receptor de luz en visión directa e
indirecta, luz independiente y no visible, errores en gráficos
y en el concepto de imagen
Nivel 3: Se alcanzan todos los aspectos relevantes del
modelo, errores en algunos ítems, razonamiento expositivo
Nivel 4: Se alcanzan todos los aspectos relevantes del
modelo y se utiliza un razonamiento argumentativo
% medio de error en cada obstáculo
Sobre la
relación entre
ojo, luz y objeto
100
90
80
Sobre la
representación
gráfica
70
60
50
Sobre el
concepto de
imagen
40
30
20
Sobre la visión
del color
10
0
ESO
ESO
BAC ESO-Exp ESO-Exp
antes después después (n=147)
Rec
(n= 71)
E.H.
E.H.
(n=28)
(n=183) (n=59)
Nivel de comprensión en el modelo de visión de Képler
Después de la enseñanza
habitual
ESO n=183
%
Sd
BAC n=59
%
Sd
20
5
Después del tratamiento
ESO(Experimental/Recuerdo)
Exp n=147
%
Sd
12
3
Rec. n=28
%
Sd
0
-
Nivel 0
58
4
Nivel 1
36
4
31
6
16
3
32
9
Nivel 2
6
2
46
6
38
4
57
9
Nivel 3
0
-
3
2
29
4
11
6
Nivel 4
Nivel
medio
% nivel
funcional
0
-
0
-
5
2
0
-
0,5
0,5
0
-
1,3
3
0,8
2,0
1,0
1,8
2
34
4
11
0,6
6
Comparación del nivel de comprensión de los alumnos
de ESO de control con los alumnos experimentales
ESO experimental
ESO control
Tamaño del efecto
Área solapada
=1,96
P O = 20 %
Área sombreada: % de alumnos
del grupo de control por debajo
del nivel medio experimental
P =97 %
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Nivel de comprensión
Comparación del nivel de comprensión de los alumnos
de bachillerato de control con los experimentales
ESO experimental
BAC control
Tamaño del efecto
Área solapada
=0,74
P O =55 %
Área sombreada: % de alumnos del
grupo de control por debajo del
nivel medio experimental
0 ,5
1 ,0
1 ,5
2 ,0
2 ,5
3 ,0
3 ,5
4 ,0
P =77 %
N ivel de com prensión
Resultados que muestran la mejora de la
apropiación y actitudes en los alumnos
ESO Exp
(n=142)
ESO Control
(n=173)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
d
s
s
d
o
er
er
ta
te
a
o
o
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m
o
e
có
op
he
M
e
a
o
S
D
N
Triple valoración de los profesores, después de un curso
de formación (n=25)
10
8
6
4
2
0
estructura
problematizada
tratamiento
conceptual
indicadores de
apropiación
Importancia que dan a estos aspectos para comprender
¿cómo vemos?
Grado en que estos aspectos son tratados en la
enseñanza habitual
Grado en que estos aspectos son tratados por nosotros
Conclusiones (I)

Respecto de la planificación elaborada:
- La enseñanza debería estructurarse a partir del
problema ¿Cómo vemos? ¿Cómo podemos ver
mejor?
- El objetivo clave del tema es conseguir que los
estudiantes se apropien del modelo de Képler
- Hemos identificado un conjunto de metas
parciales y obstáculos asociados que la
enseñanza debe contemplar
- Los obstáculos identificados están presentes en
los alumnos antes de la enseñanza y la
enseñanza habitual no permite superarlos
Conclusiones (II)

La puesta en práctica en el aula ha permitido
mostrar que:
- Los alumnos tratados reducen grandemente los
porcentajes de error en todos los obstáculos
(incluso un año después del tratamiento)
- Se alcanza un alto nivel de comprensión global
- La secuencia de enseñanza genera en el aula
oportunidades para que los alumnos se apropien
de lo tratado mejoren sus actitudes
Conclusiones (III)

Los profesores que tienen oportunidad de
conocer la secuencia de enseñanza:
- Adquieren expectativas muy positivas de las
mejoras (en conocimientos y actitudes) que se
producirán en los alumnos tras su puesta en
práctica
- Consideran que características genuinas de esta
forma de organizar la enseñanza favorecen el
aprendizaje y la actitud mejor que la enseñanza
habitual
Perspectivas y nuevos problemas
 La repercusión en la enseñanza-aprendizaje de
la óptica.
- La ampliación de la investigación en el
bachillerato
La influencia en la formación de profesores en
el campo de la óptica.
- El seguimiento de los profesores formados
y la necesidad de incidir en la formación de nuevos
profesores
Planificación, puesta en práctica
y evaluación de la enseñanza
problematizada sobre la luz y la
visión en la educación
secundaria obligatoria
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Planificación, puesta en práctica y evaluación de