Planificaci

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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

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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?

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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

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Primera parte Planificación teórica de la
enseñanza problematizada de la luz y la visión
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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

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Hipótesis de la enseñanza por investigación
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Qué sería característico de un tema con una
estructura problematizada?
TÍTULO EN FORMA INTERROGATIVA

• 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.

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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

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Képler superó otros modelos históricos sobre la
visión

• Emisión de fuego visual (Pitágoras)
• Emanación de imágenes (Demócrito)
• Modelo mixto (Platón)

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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

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El modelo de visión por recepción de rayos de luz
(Alhazen)
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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?
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El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)

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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?
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El modelo de visión por recepción de haces de luz
(Képler)
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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

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Metas parciales y obstáculos asociados
Relacionar el objeto y el ojo a través de la luz El objeto no emisor de 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 S 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
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Estructura problematizada del tema cómo vemos?
Cómo podemos ver mejor?
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Segunda partePuesta a prueba potencial de la
relevancia didáctica de esta planificación
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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

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• 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

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Diseños experimentales para detectar que
Los alumnos Los alumnos Tienen obstáculos antes de la enseñanza
Los alumnos Los alumnos Persisten después de la enseñanza habitual
La enseñanza habitual Profesores Presentan carencias sobre el modelo
La enseñanza habitual Profesores No reconocen la falta de atención a los obstáculos en los libros de texto
La enseñanza habitual Profesores Proponen secuencias de enseñanza empiristas y aproblemáticas
La enseñanza habitual Libros de texto Ausencia de atención a los obstáculos
La enseñanza habitual Libros de texto Enseñanza empirista y aproblemática
La enseñanza habitual Exámenes selectividad No solicitan aspectos claves del modelo
La enseñanza habitual Exámenes selectividad Demandan aspectos memorísticos, numéricos o algorítmicos
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Instrumentos utilizados
Alumnos Alumnos Cuestionario. Alumnos ESO antes enseñanza
Alumnos Alumnos Cuestionario. Alumnos ESO después de E.H.
Alumnos Alumnos Cuestionario. Alumnos Bachillerato después E.H.
Enseñanza Habitual Profesores Valoración abierta sobre trazados gráficos imagen
Enseñanza Habitual Profesores Valoración semiabierta sobre el haz de luz
Enseñanza Habitual Profesores Valoración abierta del concepto de imagen
Enseñanza Habitual Profesores Análisis de la valoración que realizan sobre la planificación de los textos habituales
Enseñanza Habitual Profesores Análisis de su planificación didáctica
Enseñanza Habitual Libros de texto Red de análisis sobre la atención a los indicadores de comprensión y el tipo de planificación
Enseñanza Habitual Exámenes selectividad Valoración del tipo de actividades propuestas
Enseñanza Habitual Exámenes selectividad Análisis de los aspectos del modelo demandados
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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 ....

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Algunos resultados esquemas habituales sobre la
visión directa de los alumnos de ESO antes de la
enseñanza (n 71)
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de alumnos que presentan obstáculos para la
comprensión del concepto de imagen
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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

El 100 de los profesores (n 28) opina que los
rayos 1 y 2 proceden de puntos distintos del Sol
28
Análisis de la planificación didáctica propuesta
por los profesores
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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 )
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Estructura problematizada del tema cómo vemos?
Cómo podemos ver mejor?
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Ejemplo de actividades (I)Observación de una
pantalla iluminada con la luz difundida en
cartulinas de colores
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Estructura problematizada del tema cómo vemos?
Cómo podemos ver mejor?
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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)
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Estructura problematizada del tema cómo vemos?
Cómo podemos ver mejor?
evaluación
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Ejemplos de actividades (III)Con frecuencia,
para explicar la formación de una imagen con una
lente convergente, se realizan trazados como el
siguiente

• 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

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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

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Tercera parte Puesta en práctica en el aula de
la secuencia de actividadesSe producirán
mejoras respecto a la situación actual?
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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

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Diseños experimentales para detectar que
En los alumnos La observación y los materiales de clase muestran oportunidades de aprendizaje
En los alumnos Disminuyen los de obstáculos, incluso un año después del tratamiento
En los alumnos Alcanzan mejores niveles globales de comprensión
En los alumnos Consiguen mejores niveles de percepción y actitudes
En los profesores 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
En los profesores Valoran positivamente el tratamiento de los conceptos
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Instrumentos utilizados
Alumnos Valoración de materiales elaborados por ellos en clase
Alumnos Cuestionario sobre conceptos
Alumnos Categorización de los niveles globales de comprensión
Alumnos Estadillo de asignación de nivel global de comprensión
Alumnos Valoración subjetiva respecto a norma de actitudes
Alumnos Valoración abierta de la apropiación
Profesores 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
Profesores Valoración comparativa de la secuencia experimental y la enseñanza habitual
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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?

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Instrumento para asignar el nivel global de
comprensión del modelo de visión de Képler
(Hogan y Manglienti, 2001)Nivel 0 Ninguna
característica relevante del modeloNivel 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 imagenNivel 3 Se
alcanzan todos los aspectos relevantes del
modelo, errores en algunos ítems, razonamiento
expositivoNivel 4 Se alcanzan todos los
aspectos relevantes del modelo y se utiliza un
razonamiento argumentativo
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medio de error en cada obstáculo
44
Nivel de comprensión en el modelo de visión de
Képler
 
45
Comparación del nivel de comprensión de los
alumnos de ESO de control con los alumnos
experimentales
46
Comparación del nivel de comprensión de los
alumnos de bachillerato de control con los
experimentales
47
Resultados que muestran la mejora de la
apropiación y actitudes en los alumnos
48
Triple valoración de los profesores, después de
un curso de formación (n25)
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• 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

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• 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

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• 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

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• 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

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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