Investigación y desarrollo de propuestas didácticas para la enseñanza de la Física en la Escuela Secundaria: Nociones Cuánticas
DOI:
https://doi.org/10.54343/reiec.v4i1.33Palavras-chave:
Didáctica de la Física, Conceptos Cuánticos, Escuela Secundaria.Resumo
En este trabajo se describe el proceso de desarrollo de una secuencia didáctica para enseñarconceptos fundamentales de Mecánica Cuántica en la Secundaria. Fundamentalmente se describe elreferencial didáctico que se asume. Se definen las distintas estructuras conceptuales que es necesarioreconstruir para abordar el problema de cómo enseñar nociones cuánticas partiendo de la situacióndel alumno, respetando su lugar e invitándolo a que asuma su responsabilidad, es decir, generandouna dinámica emocional de aceptación. Se describe la Estructura Conceptual de Referencia que esdefinida por el investigador. El analiza las relaciones conceptuales que viven en la ComunidadCientífica que genera el conocimiento y que tomará como referencia, y a la vez, la comunidad en laque ese saber va a ser reconstruido y las transformaciones que serán necesarias para enseñarlo. Sedescribe brevemente la Estructura Conceptual propuesta para enseñar y se discuten de manerageneral algunos resultados obtenidos en la implementación escolar de la ECPE con relación a laconceptualización y a la viabilidad de la secuencia.Downloads
Referências
Arlego, M. (2008) Los fundamentos de la mecánica cuántica en la escuela secundaria utilizando el concepto de integral de camino Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias, 3(1), 59-66 [En línea] Obtenido de http://www.exa.unicen.edu.ar/reiec/?q=es/anio3_num1
Ausubel, D. P., Novak, J. D. & Hanesian, H. (1983). Psicología educativa: un punto de vista cognoscitivo. Editorial Trillas, México
Cabral de Paulo, I y Moreira, M A (2005) Um Estudo Sobre A Captação Do Significado Do Conceito De Dualidade Onda-Partícula Por Alunos Do Ensino Médio Enseñanza de las Ciencias, Número extra.
Chevallard Y. (1992) Concepts fondamentaux de la didactique: Perspectives apportées par une approche anthropologique. Recherches en Didactique des Mathématiques. 12(1), pp. 73-112.
Chevallard, Y. (1997) Familière et problématique, la figure du professeur. Recherches en Didactique des Mathématiques. 17 (3), pp. 17-54.
Chevallard, Y. (1999) L´analyse des practiques enseignantes en théorie anthropologique du didactique. Recherches en Didactique des Mathématiques, Vol. 19 (2) pp. 221-265.
Cohen-Tannoudji, C; Diu, B y Laloe, F (1977) Quantum mechanics New York : Wiley-interscience.
Cuppari, A, Rinaudo, G,Robutti, O y Violino, P (1997) Gradual introduction of some aspects of quantum mechanics in a high school curriculum, Physics Education 32, 302-308
Damasio, A. (2001) El error de Descartes. Editorial Crítica, Barcelona. Original (1994) Descarte ´ s Error. Emotion, Reason and the Human Brain. Putnam Book, NY.
Damasio, A. (2005) En busca de Spinoza. Neurobiología de la Emoción y los Sentimientos. Editorial Crítica, Barcelona.
Dowrick, N J (1997) Feynman’s sum-over-histories in elementary quantum mechanics Eur. J. Phys. 18, 75-78.
Fanaro, M. (2009) La enseñanza de la Mecánica Cuántica en la Escuela Media, Tesis Doctoral.
Fanaro, M., Arlego, M., Otero M. R (2006) Los caminos múltiples de Feynman y la mecánica cuántica en la escuela media Actas del 8 Simposio de Investigación en Educación en Física (pp161-169)- Asociación de Profesores de Física de la Argentina (APFA).
Fanaro, M, Otero, M, R, Moreira, M. A (2007) Estructura Conceptual Propuesta para Enseñar los fundamentos de la Mecánica Cuántica en la escuela Actas del V Encuentro Internacional sobre Aprendizaje Significativo. Indivisa, Boletín de Estudios e Investigación, Monografía VIII, pp. 189-201. Madrid.
Fanaro, M., Arlego, M., Otero, M. R., (2007). El método de caminos múltiples de Feynman para enseñar los conceptos fundamentales de la Mecánica Quántica en la escuela secundaria, Caderno Catarinense de Ensino de Física 22, 233-260
Fanaro, M., Otero, M. R Arlego, M. (2007) Software de simulación y reconstrucción de fundamentos de la mecánica cuántica en la escuela Revista Iberoamericana de Tecnología en Educación y Educación en Tecnología Nº 2, 4-12
Fanaro, M., Otero, M. R; Arlego, M (2007) Nociones matemáticas necesarias para reconstruir fundamentos de la mecánica cuántica en la escuela: la importancia de los vectores y los números complejos. Acta I Encuentro Nacional sobre Enseñanza de la Matemática, Argentina (pp.297-309)
Fanaro, M., Otero, M. R., (2008) Basics Quantum Mechanics teaching in Secondary School: One Conceptual Structure based on Paths Integrals Method Lat. Am. J. Phys. Educ. 2(2), 103-112. [En línea] Obtenido de http://journal.lapen.org.mx/may08/LAJPE%20149FFanaro%20Otero.pdf
Fanaro, M; Otero, M R; Arlego, M. A (2009) “Teaching the foundations of quantum mechanics in secondary school: a proposed conceptual structure” Investigações em Ensino de Ciências – Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul,Porto Alegre, BRASIL.- ISSN 1518-8795 V14(1), pp. 37-64.
Fanaro, M; Otero, M R; (2009) Teoremas en acto y situaciones de Mecánica Cuántica en la Escuela Media Latinoamerican Journal of Physics Education 2 (2) pp. 24- 33. ISSN 1870- 9095.http://www.journal.lapen.org.mx/may09.
Feynman, R (1965) El carácter de la ley Física. Tusquets Editores.
Feynman, R (1985) QED The strange theory of light and matter. Penguin Books. Princeton University Press, USA
Feynman, R y Hibss A (1965) Quantum Mechanics and Path Integrals. McGraw-Hill, Inc. USA
Fischler y Lichtfeldt (1992) Modern Phisycs and students’ conceptions. International Journal of Science education 14(2):181-190
Freire J R, O, Carvalho Neto, R. A. de, Rocha, J. F. M., Vasconcelos, M., J. L., Socorro, M., Anjos, E. L. (1995). Introducing quantum physics in secondary school. Salvador: Instituto de Física – UFBA
Goldstein, H (1966) Mecánica Clásica. Madrid : Aguilar.
González, E. Fernández, P y Solbes, J (2000) Dificultades de docentes de ciencia en la conceptualización de temas de física actual. Actas del V Simposio de Investigación en Educación en Física, Tomo 1.138-147. Argentina.
Gowin, D.B (1981). Educating. Ithaca, N.Y., Cornell University Press. Traducción al español: Hacia una teoría de la educación. Ediciones Aragón. Argentina
Greca, I (2000) Construindo Significados Em Mecânica Quântica: Resultados De Uma Proposta Didática Aplicada A Estudantes De Física Geral. Tesis Doctoral.
Greca, I & Moreira, M.A (2004) Obstáculos representacionales mentales en el aprendizaje de conceptos cuánticos.
En Moreira, M A. (2003) Sobre el cambio conceptual, obstáculos representacionales, modelos mentales, esquemas de asimilación y campos conceptuales. (pp. 26-40) Instituto de Física. UFRGS, Brasil.
Greca, I; Moreira, MA y Herscovitz, V (2001) Uma Proposta para o Ensino de Mecânica Quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física. 23(4), 444-457.
Greiner, W (1994) Quantum mechanics; an introduction Berlin : Springer-Verlag,
Hadzidaki, P (2008) `Quantum Mechanics and Scientific Explanation´ An Explanotary Strategy Aiming at Providing `Understanding´ Science & Education 17:49-73
Hanc, J y Tuleja, S (2005) The Feynman Quantum Mechanics with the help pf Java apllets and physlets in Slovakia. En actas del 10th Workshop on Multimedia in Physics. Teaching and Learning. Berlin. [En línea] Obtenido de http://pen.physik.unikl.de/w_jodl/MPTL/MPTL10/contributions/hanc/Hanc Tuleja.pdf
Hobson, A (2000) Teaching “Modern” Physics in Introductory Courses. The Physics Teacher 38, Letters to the Editor
Hobson, A (2005). Electrons as field quanta: A better way to teach quantum physics in introductory general physics courses. Am. J. Phys. 73 (7) 630-634
Jones (1991) Teaching modern physics- misconceptions of photon can damage understanding. Physics Education, 26 , 93-98
Klimovsky, G. & Boido, G. (2005). Las desventuras del conocimiento científico. AZ Editora. Buenos Aires, Argentina.
Kragh, H. ( 1992) A sense of history: history of science and the teaching of introductory quantum theory. Science & Education, Dordrecht, v. 1, p. 349-363, 1992.
Landau, L y Lifshitz; E. M (1978) Mecánica cuántica no relativista Barcelona: Reverte.
Lawrence I. (1996) Quantum physics in school. Physics Education, Bristol, v. 31, n. 5.
Lobato, T y Greca, I (2005) Analise da insercao de conteúdos de teoria quantica nos curriculos de fisica do ensino médio. Ciencia & Educación, 11(1), 119-132
Mashaddi, A (1998) Instructional Design for the 21 st Century Towards a New Conceptual Framework. Paper presented at the International Conference on Computers in Education. Beijin, China. [En línea]. Obtenido de la base ERIC:
http://eric.ed.gov/ERICDocs/data/ericdocs2sql/content_sto rage_01/0000019b/80/17/87/b9.pdf
Mashaddi, A (2000) 21 st Century Thinking and Science Education. Paper presented at the International Conference on Thinking. Singapur. [En línea]. Obtenido de la base ERIC:http://eric.ed.gov/ERICDocs/data/ericdocs2sql/conte
nt_storage_01/0000019b/80/15/13/82.pdf
Maturana, H. R. (1990) Emociones y Lenguaje en Educación y Política Editorial Dolmen, España.
Maturana, H. R. (1991) El Sentido de lo Humano. Editorial Dolmen, España.
Maturana, H. R. (1995) La realidad ¿objetiva o construida? I y II. Fundamentos biológicos de la realidad. Ed. Anthoropos/Universidad Iberoamericano/ Iteso. México.
Maturana, H. R. (2001) Cognição, Ciência e Vida Cotidiana. Editorial UFMG, Brasil.
Merzbacher, (1970) Quantum mechanics New York : J Wiley.
Messiah, A (1973) Mecánica cuántica Madrid : Tecnos.
Montenegro, R. L. y Pessoa Jr., O. (2002) - Interpretações da teoria quântica e as concepções dos alunos do curso de física – Investigações em Ensino de Ciências, 7,(2), Obtenido en mayo de 2006 de http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/revista.htm
Moreira M. A. A (2002) Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud, o Ensino de Ciências e a pesquisa nesta área. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, V. 7, n. 1, p. 7-30
Moreira, M. A. (2005). Aprendizagem significativa crítica. Porto Alegre, Brasil.
Moreira, M. A. y Greca, I. (2000) Introdução a Mecânica Quântica: seria o caso de evitar a aprendizagem significativa (subordinada)? Em Atas do III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Peniche, Portugal.
Moreira, M. A. y Lang da Silveira, F. (1993) Instrumentos de pesquisa em ensino e aprendizagem: a entrevista clínica e a validação de testes de papel e lápis- (EDIPUCRS, Porto Alegre)
Müller, R y Wiesner, H (2002) Teaching quantum mechanics on an introductory level American Journal of Physics, (70) 3 200-209.
Niedderer, H y Deylitz, S. (1999) Evaluation of a new approach in quantum atomic physics in high school. In: Annual Meeting National Association For Research In Science Teaching, Boston. Collection of papers presented. Disponible en internet: www.phys.ksu.edu/perg/papers/narst
Novak, JD. & Gowin, DB. (1988) Aprendiendo a aprender. Madrid: Alianza Editorial Martínez Roca.
Ogborn, J (1970) Introducing quantum physics New Trends in Physics Teaching Volume 2 Paris: UNESCO 436-443
Olsen, R (2002) Introducing quantum mechanics in the upper secondary school: a study in Norway International Journal of Science Education 24(6), 565–574
Osterman, F & Moreira, M (2000) Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa "física moderna e contemporânea no ensino médio Investigações em ensino de ciências. 5(1) Obtenida en mayo de 2006 de http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/vol5/n1/v5_n1_a2.htm
Osterman, F y Ricci, T (2004) Construindo uma unidade didactica conceitual sobre mecanica cuantica: um estudo na formaçao de profesores de fisica. Ciencia & Educaçao, 10, (2) 235-257. [En línea] Obtenido en Junio de 2006 de http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num1/v12a07.pdf
Osterman, F; Prado,S y Ricci, T (2006)Desenvolvimento de um software para o ensino de Fundamentos de Física
Quântica A Física na Escola. São Paulo, 7(1): 22-25
Osterman, F; Prado,S y Ricci, T (2008) Investigando A Aprendizagem De Professores De Física Acerca Do Fenômeno Da Interferência Quântica. Ciência & Educação, 14(1) 35-54
Otero, M. R. (2006) Emociones, sentimientos y razonamientos en Didáctica de las Ciencias, Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias, 1(1) 24-53 [En línea] Obtenido de
http://www.exa.unicen.edu.ar/reiec/files/anio1/num1/REIE C_anio1_num1_art3.pdf.
Otero M R (2007) Emociones, sentimientos y razonamientos en Educación Matemática Acta I Encuentro Nacional de Enseñanza de la Matemática: perspectiva Cognitiva, Didáctica y Epistemológica. (Acta I ENEM. pp. LXXXII-CV). Tandil, Buenos Aires, Argentina.
Paulo, I.J.C. & Moreira, M. A (2004) Abordando conceitos fundamentais da mecanica quantica no nivel medio. En Actas del II Encuentro Iberoamericano sobre Investigación Básica en Enseñanza de las Ciencias, España.
Paulo, I.J.C. (2006) A Aprendizajem Significativa Crítica de Conceitos da Mecânica Quântica Segundo a Interpretação de Copenhagen e o Problema da Diversidade de Propostas de Inserção da Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. Tesis Doctoral.
Pereira de Pereira (2008) Fundamentos de física quântica na formação de professores: uma análise de interações discursivas em atividades centradas no uso de um interferômetro virtual de Mach-Zehender. Tesis de maestría, Obtenida en Internet: http://www.bibliotecadigital.ufrgs.br/da.php?nrb=0006314
&loc=2008&l=2649039b325c30f3
Pessoa Jr, O. (1997) Interferometria, interpretação e intuição: uma introdução conceitual à Física Quântica Revista Brasileira de Ensino de Física, 19 (1) 27-47.
Pinto, A.C. y Zanetic, J. (1999) – É possível levar a Física Quântica para o Ensino Médio? Caderno Catarinense de Ensino de Física, 16(1), 7-34.
Posner G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., Gertzog, W. A. (1982) Accommodation of a scientific conception: toward a theory of conceptual change. Science Education, New York, v. 66, n. 2.
Ryder L. Quantum field theory. Cambridge University Press, 1996.
Shankar, R (1980) Quantum Mechanics. Plenum Press, New York.
Simas Alvetti, M A (1999) Ensino de física moderna e contemporânea e a revista ciência hoje. Florianópolis, 1999. Dissertação (Mestrado em Educação) – Faculdade de Educação, Universidade Federal de Santa Catarina.
Stamatis V; Shaffer, P; Ambrose B, y McDermott L. (2000) Student understanding of the wave nature of matter: Diffraction and interference of particles Phys. Educ. Res., Am. J. Phys. Suppl. 68 (7) S42-S51
Strnad, J (1981) Pitfalls in the teaching of introductory quantum physics. European Journal of Physics 2, Letters and comments 250-254
Strnad, J (1981) Quantum physics for beginners Physics Education, V16: 88-92.
Styer, D. F. (2000) The Strange World of Quantum mechanics. Cambridge University Press, Cambridge, [En línea] Obtenido de http://www.oberlin.edu/physics/dstyer/StrangeQM/
Taylor, E (2000) Desmityfing QM Quantum Mechanics Workbook. [En línea] Disponible en http://www.eftaylor.com/
Taylor, E. (2003) A call to action American Journal of Physics, 71(5), 423-425. Guest Editorial
Taylor, F; Stamatis Vokos, S ; O’Mearac, J y Hornberd, N (1998) Teaching Feynman’s sum-over-paths quantum theory. Computers in Physics, 12 (2), 190-199.
Vergnaud, G. (1990) La théorie des champs conceptuels, Recherches en Didactique des Mathématiques. 10 (2/3), pp.133-170. La Pensée Sauvage, Marseille
Vergnaud, G. (l992) Qu'est-ce que la didactique ? En quoi peut-elle intéresser la formation des adultes peu qualifiés. in G. Vergnaud. Education Permanente. N° 111. 19-31.
Vergnaud, G. (2000) Apprentissage et didactique en formation professionnelle. In J.C. Ruano-Borbalan et M. Fournier (Eds) Savoirs et compétences. Les Editions Demos.
Vergnaud, G. (l992) Conceptual Fields, Problem-Solving and Intelligent Computer-Tools. in E. De Corte, M. Linn, H. Mandl and L. Verschaffel (Eds). Comptuter-based learning environments and problem-solving. Berlin, Springer.
Vergnaud, G (2005) en Sur la théorie des situations didactiques. Hommage a Guy Brousseau. La Penseé Sauvage, Ãdition.
Vergnaud, G. (2008) Functions, concepts and schemes. A reply to Rita Otero. (Comunicación personal)
Holman, D (1999) Research on teaching and learning quantum mechanics Papers presented at the Annual Meeting National Association For Research In Science Teaching (NARST). [En línea] Disponible en http://web.phys.ksu.edu/papers/narst/QM_papers.pdf.
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