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ANÁLISIS DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN Y SU INCIDENCIA EN LA

CONCEPCIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

Yenifer Johana Hernández León

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Bogotá, Colombia

2016

ANÁLISIS DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN Y SU INCIDENCIA EN LA

CONCEPCIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de:

Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Director:

Ph.D., JAIRO ALEXIS RODRIGUEZ LOPEZ

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Bogotá, Colombia

2016

Resumen y Abstract 3

Resumen

El siguiente trabajo relaciona cuatro elementos fundamentales en los que se basa: El

modelo y su relación con el modelo atómico de Bohr, los estudios de corte histórico-

epistemológico y la enseñanza-aprendizaje de las ciencias. Con esto se busca desarrollar un

enfoque donde se establece como eje central El modelo como principio fundamental y su

incidencia en el desarrollo del modelo atómico de Bohr. De esta forma, se considera importante

reconocer el análisis y caracterización de la implementación de una secuencia didáctica que con

lleve a la descripción, la percepción del modelo y la correlación de este con la enseñanza

aprendizaje del modelo atómico de Bohr con estudiantes de grado undécimo del Colegio

Champagnat de Bogotá.

Palabras claves:

Modelo, representación, estudio epistemológico, enseñanza, aprendizaje, modelo atómico, Bohr.

Abstract

The following four key elements related work on which it is based: The Model and its

relationship with Bohr's atomic model, cutting studies and historical-epistemological teaching

and learning of science. This seeks to develop an approach which is established as the core

model as a fundamental principle and its impact on the development of the atomic model of

Bohr. Thus, it is considered important to recognize the analysis and characterization of the

implementation of a teaching sequence that leads to the description, the perception model and

correlating this with the learning of the atomic model of Bohr with students of eleventh grade of

Champagnat Bogota School.

Keywords

Model, representation, epistemological study, teaching, learning, atomic model Bohr.

ANÁLISIS DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN Y SU INCIDENCIA EN LA CONCEPCIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR 4

CONTENIDO

Resumen .......................................................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 7

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................... 10 1.

1.1 ANTECEDENTES ......................................................................................................... 11

1. Why we should teach the Bohr model and how to teach it effectively ...................... 11

2. Rise and premature fall of the old quantum theory .................................................... 12

3. Bohr’s atomic model revisited .................................................................................... 12

4. Early Atomic Models – From Mechanical to Quantum (1904-1913) ........................ 12

5. Constitution and Model: Bohr’s Quantum Theory and Imagining the Atom ............. 12

6. Sobre la estructura nuclear del átomo El Isospín como una explicación de la

estabilidad del núcleo. ........................................................................................................... 13

7. Aportes de la espectroscopia al planteamiento de la teoría atómica de la materia ..... 13

8. Imágenes del átomo: un producto del esfuerzo científico por comprender la estructura

de la materia. ......................................................................................................................... 13

9. Estudio histórico epistemológico del modelo atómico de Rutherford ....................... 14

10. Hacia una historia epistemológica de la química, Átomo. ......................................... 14

11. Los Modelos Atómicos desde la perspectiva de la historia y filosofía de la ciencia: un

análisis de la imagen reflejada por los textos de química de bachillerato. ........................... 14

1.2 JUSTIFICACIÓN........................................................................................................... 15

1.3 OBJETIVOS................................................................................................................... 17

1.3.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 17

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 17

ANÁLISIS EPISTEMOLÓGICO DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN .......... 18 2.

2.1 DEFINICIÓN DE MODELO......................................................................................... 18

2.2 EL MODELO COMO REPRESENTACIÓN DESDE LA CIENCIAS ........................ 19


2.3 EL MODELO COMO REPRESENTACIÓN EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

22

....................................................................................................................................................... 23

2.4 LAS NOCIONES COMO MOMENTO DE EVOLUCIÓN DEL PENSAMIENTO .... 24

2.5 EL MODELO CIENTÍFICO Y DIDÁCTICO COMO REPRESENTACIÓN EN LA

ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS. ....................................................................................... 26

ENSEÑANZA DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR................................................... 28 3.

3.1 PERFIL EPISTEMOLÓGICO DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR ...................... 29

3.2 LA ENSEÑANZA DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR EN EL AULA ................ 30

3.3 LA APARICIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR ........................................... 32

3.4 INCIDENCIA DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN EN LA

COMPRENSIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR ..................................................... 42

ENSEÑANZA PARA LA COMPRENSIÓN Y CONSTRUCTIVISMO MODERADO 4.

COMO HERRAMIENTA PARA LA ENSEÑANZA APRENDIZAJE DEL MODELO

ATÓMICO DE BOHR ............................................................................................................. 44

4.1 ACTIVIDAD 1: CONSTRUCCIÓN DEL PENSAMIENTO A PARTIR DEL

MODELO COMO REPRESENTACIÓN ................................................................................ 47

4.2 ACTIVIDAD 2: ANALIZANDO Y CARACTERIZANDO MODELOS Y TEORÍAS

FÍSICAS .................................................................................................................................... 48

4.3 ACTIVIDAD 3: PROCESO DE EXPERIMENTACIÓN, EXPLICACIÓN, ANÁLISIS

Y DEDUCCIÓN DE HIPÓTESIS DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR. .......................... 49

4.4 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA ............................ 51

PRIMERA SESIÓN ...................................................................................................................... 52

SEGUNDA SESIÓN .................................................................................................................... 54

TERCERA SESIÓN ..................................................................................................................... 56

CONCLUSIONES ............................................................................................................. 59 5.

REFERENCIAS ................................................................................................................. 61 6.


A. ANEXO: Actividad 1- Construcción del pensamiento a partir del modelo como

representación ........................................................................................................................... 65

B. ANEXO: Actividad 2- Analizando y Caracterizando teorías ........................................ 67

C. ANEXO actividad 3: Caracterizando los espectros de emisión de elementos ............... 73

LISTA DE ESQUEMAS, FIGURAS Y TABLAS

Esquema 1- Parámetros organizados en el segundo capítulo ............................................................. 18

Esquema 2- Esquema abreviado acerca de las relaciones entre la epistemología, la ciencia, la

enseñanza y el aprendizaje. .................................................................................................................. 20

Esquema 3- Esquema abreviado acerca de las relaciones entre el Modelo y su enfoque

epistemológico, la ciencia y la Enseñanza y Aprendizaje ................................................................... 23

Figura 1- Modelo atómico propuesto por J.J. Thomson ..................................................................... 32

Figura 2- Modelo atómico propuesto por Rutherford. ........................................................................ 33

Figura 3- Orbitas de Bohr del número cuántico .............................................................................. 36

Grafico 1- El momento angular orbital de los electrones en los atomos ......................................... 38

Grafico 2- Cuantización espacial del momento angular del electron ................................................. 41

Grafico 3- Cuantización espacial del momento angular del electron en la coordenada z .................. 42

Grafico 4- Cuantización espacial tridimensional del momento angular del electron en

la coordenada z ................................................................................................................................... 42

Tabla 1- Resultados de actividades en la primera sesión .................................................................... 53

Tabla 2- Análisis de lo discutido en clase por cada grupo .................................................................. 55

Tabla 3- Análisis de las hipótesis planteadas por cada grupo ............................................................. 56

Tabla 4- Recolección de aprendizajes de cada grupo sobre la práctica .............................................. 57


INTRODUCCIÓN

La enseñanza y el aprendizaje de las ciencias son acciones que se desarrollan

frecuentemente en el aula y que permiten tanto al estudiante como al docente formalizar una

relación fluida entre un conocimiento científico y su quehacer cotidiano; pero establecer una

base de estrategias que favorezcan esta relación es una tarea que, para el docente, no se da

fácilmente en su contexto, es necesario hacer oportunas decisiones en la selección de las

herramientas que consoliden tales estrategias y permitan dicha formalización.

De esta forma se considera fundamental discutir acerca del razonamiento basado en

modelos, entendiendo los modelos como formas representacionales con las cuales nuestros

estudiantes representan internamente los conceptos científicos. Para ello se recurrirá a la historia

como fuente de conocimiento y a la epistemología como campo de interés, no sólo para los

especialistas en esta rama del conocimiento, también para quienes se ocupan de los problemas de

la didáctica de las ciencias experimentales, ya que este tipo de aproximaciones permite alcanzar

una comprensión de la dinámica de producción de conocimiento. (Uribe Beltrán & Cuéllar

Fernández, 2003)

Se discutirá, entonces, a propósito del modelo como representación, basado generalmente

en analogías, que se construyen contextualizando cierta porción del mundo que consideramos

como real. (Chamizo, 2010)

Para iniciar, se hace necesario reconocer las causas de las problemáticas que este trabajo

manifiesta y que se desarrollan dentro de un contexto educativo. Entre tantas, la primordial es la

forma en la que el docente organiza sus estrategias metodológicas, porque una de las bases del

éxito de los procesos de enseñanza y aprendizaje en ciencias puede radicar en lograr relacionar

los conceptos y contenidos abstractos con la realidad concreta y cotidiana. Por ejemplo, la

construcción de modelos para llegar a las teorías atómicas más modernas y complejas se

desarrolló a través de un proceso de deducciones, experimentos, inferencias y conclusiones que

avanzaron en el camino de describir algo que no se puede ver directamente. Otra situación que

permite afirmar lo anterior radica en las pocas analogías que existen en los textos de ciencias,

específicamente de física, en donde no se le dedica un espacio de reflexión y detalle a cada uno


de los modelos atómicos. (Fernández, González, & Moreno, 2003)

Por tales razones, el presente trabajo se fundamenta en cuatro elementos primordiales

conectados entre sí mediante dos relaciones: El modelo como representación y su relación con el

modelo atómico, los estudios de corte histórico-epistemológico y su relación con la enseñanza y

el aprendizaje de las ciencias. Se pretende, mediante la interacción de estos elementos,

desarrollar una discusión que establezca, como eje central, el modelo como principio

fundamental y su incidencia en el desarrollo del modelo atómico de Niels Bohr (1885 – 1962).

Para la organización de la discusión se expone en primer lugar el objeto de la

investigación estableciendo objetivos, estructurando el problema en contexto y especificando la

metodología y los alcances de la propuesta. Posteriormente, en el segundo capítulo, se aborda el

modelo como herramienta para incursionar en la epistemología y significar que las leyes, la

razón, la experiencia, la inducción y la deducción no son las únicas formas de obtener

conocimiento, también los modelos como representaciones nos permiten formar imágenes

concretas de conceptos abstractos. (Garritz, 2005)

La fundamentación filosófica de esta propuesta se establece a partir de los planteamientos

de Gastón Bachelard (1864 – 1962), precursor de la noción de perfil epistemológico. (Bachelard,

2003) De este modo, se podrá caracterizar y tipificar el modelo como analogía de sistemas reales

para aproximar una respuesta admisible desde un perfil epistemológico1 con la que se pretende

contrastar las diferentes nociones básicas y complejas de estos sistemas para dar significado a la

filosofía de la ciencia.

Para finalizar el segundo capítulo se prosigue con el tratamiento del significado de

modelo y su posición dentro de la enseñanza y el aprendizaje como herramienta para la

obtención de un conocimiento con aspecto racional.

1 Realizar el perfil epistemológico de un concepto significa rastrearlo en sus diversos momentos y en sus diversas aplicaciones

para hacernos conscientes de las virtudes de cada uno, pero sobre todo de sus carencias e impulsar al concepto por caminos no

recorridos, no experimentados. (Juárez Zarazoga, 2011)


En el tercer capítulo se ofrece una relación entre el estudio del modelo desde un enfoque

epistemológico y el desarrollo del modelo atómico de Bohr. A lo largo de la historia de las

ciencias los científicos han mostrado interés por conocer la estructura de la materia y la

naturaleza y comportamiento de los átomos que la conforman, de igual forma la historia da

cuenta de las dificultades con las que se enfrentaron para llevar a cabo esta empresa: los átomos

son tan pequeños que no pueden ser observados o tocados directamente, por lo que se hizo

necesario hacer estudios indirectos de sus manifestaciones para obtener datos y construir un

modelo que los describa. Así fue como se hizo en el siglo XX y así es como se hace aun hoy

(Chamizo, 2010). Como resultado se afirma que las conexiones que Niels Bohr dibujó entre la

física, el lenguaje y la filosofía, se trazan históricamente y su validez se analiza a la luz de la

ciencia contemporánea.

El diseño metodológico permite organizar la presentación de tal forma que los cuatro

elementos expuestos anteriormente no se desliguen, ya que la relación entre ellos manifiesta el

desarrollo y la fundamentación para el proyecto de investigación, dando lugar a la necesidad de

la utilización de modelos, que se constituye en herramienta fundamental para la construcción y

desarrollo de los diferentes modelos atómicos.

Por último, la principal apuesta de este trabajo radica en poner de manifiesto la

implementación del modelo como herramienta fundamental para escudriñar un poco más en los

procesos cognitivos de aprendizaje y comprensión del modelo atómico. Conocer el razonamiento

basado en modelos de profesores y estudiantes, es fundamental en el campo de la enseñanza de

las ciencias, ya que nos permite entender mejor los procesos de construcción, evolución y

cambio de esas representaciones y encarar entonces desde el punto de vista educacional, la tarea

de la facilitación, de la enseñanza y aprendizaje significativo de las ciencias. (Moreira, Greca, &

Rodriguez Palmero, 2002).


PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.

Las ciencias físicas, en su desarrollo contemporáneo pueden caracterizarse

epistemológicamente como campos del pensamiento que rompen claramente con el

conocimiento vulgar. El sólo hecho del carácter indirecto de las determinaciones de la realidad

científica nos sitúa en un nuevo reino epistemológico. Por ejemplo, mientras se trataba, en un

espíritu positivista, de determinar los pesos atómicos, la técnica- sin duda muy precisa- de la

balanza era suficiente. Pero cuando en el siglo XX se escogen y se pesan los isótopos, se necesita

de una técnica indirecta. El espectroscopio de masa indispensable para esta técnica está basado

en la acción de los campos eléctricos y magnéticos. Es un instrumento que se puede calificar de

indirecto si se compara con la balanza (Bachelard, 1989)

De este modo y a lo largo de la historia se han presentado variedad de situaciones en las

que no es suficiente un instrumento directo para medir o hacer experimentos sobre la naturaleza

física de algo. Tal es el caso del átomo, en donde paso a paso se descubrieron las partículas que

lo conforman; cada vez que se descubría una nueva partícula, se elaboraba un modelo de átomo

más avanzado. A su vez, con cada nuevo modelo se intuía la existencia de partículas adicionales,

las cuales se buscaban y muchas veces se encontraban. Otras veces se construían novedosos

modelos, hasta llegar a las teorías atómicas más modernas y complejas. Una vez más, a través de

un camino de deducciones, experimentos, inferencias y conclusiones se va avanzando en la tarea

de describir algo que no se puede ver directamente (Garritz, 2005)

En su artículo “Epistemología y Didáctica de las Ciencias, un Análisis de Segundo

Orden” Rupérez afirma que la epistemología es en producto una reflexión sobre la ciencia, sobre

sus fundamentos, sus métodos, y su modo de crecimiento, no constituye una construcción

racional aislada en las alturas de su nivel metacientífico sino que forma parte de un entramado de

relaciones fluidas con la ciencia, algunas de las cuales tienen una indiscutible dimensión práctica

(Lopez Ruperez, 1990). Aproximando una relación entre estas afirmaciones y la enseñanza de la

física, encontramos que ésta se caracteriza epistemológicamente por medio de campos de

pensamiento en los que se desarrolla frecuentemente un conocimiento de forma práctica,

independientemente desde la experiencia, las leyes de la naturaleza, la razón o las

representaciones. De modo semejante con la utilización de modelos, también se obtiene un nivel


de práctica más reflexivo, ya que el uso de modelos aparece con mayor frecuencia en trabajos de

investigación en enseñanza de las ciencias y de la física en particular.

Por lo tanto, el planteamiento del problema se hace desde una perspectiva didáctica

(enseñanza y aprendizaje) en donde los estudios de corte histórico-epistemológico acerca del

modelo son fuentes organizadoras de conocimiento basadas en la existencia de la ruptura con un

conocimiento común. Entonces se hace una contextualización a partir de las habilidades y los

intereses que tiene el maestro como productor de conocimiento y que utiliza el razonamiento

basado en modelos para llegar a la producción de conceptos abstractos que quiere que el

estudiante conciba como realidad.

En consecuencia, la pregunta que da forma al problema es ¿De qué manera la utilización

de modelos desde una perspectiva epistemológica se constituye una herramienta fundamental

para la construcción y desarrollo del modelo atómico de Bohr y su comprensión en las clases

de física de grado undécimo en el Colegio Champagnat de Bogotá?.

1.1 ANTECEDENTES

1. Why we should teach the Bohr model and how to teach it effectively

Este trabajo es presentado por: S. B. McKagan, K. K. Perkins, and C. E. Wieman, departamento

de física, Universidad de Colorado y Universidad de Columbia Británica. El artículo contiene

información acerca de la inhibición que tienen algunos docentes en la enseñanza de modelo

atomico de Bohr Presenta los resultados del diseño de un plan de estudios sobre a enseñanza y

aprendizaje del modelo atómico de Bohr, además de examinar las descripciones realizadas por

los estudiantes sobre los diferentes modelos atómicos en particular el de Bohr, finalizan

convluyendo que de acuerdo a los análisis estudiados en los planes implementados con los

estudiantes se encuentran que la comprensión de las razones para el desarrollo de modelos es

mucho más difícil para los estudiantes que la comprensión de las características de los modelos.

También presentan las simulaciones por ordenador interactivos diseñados para ayudar a los

estudiantes a construir modelos del átomo con mayor eficacia.


2. Rise and premature fall of the old quantum theory

El autor Manfred Bucher en el año 2008 del departamento de física de la universidad del

estado de California, presenta conceptualmente el modelo atómico de Bohr y Sommerfeld

dando a conocer porque el modelo no es aceptado teóricamente a nivel científico

reconociendo los errores que particularmente Niels Bohr comete en su modelo. Reconoce la

forma en que estos científicos presentan los números cuánticos angulares, el momento

angular del electrón alrededor del átomo, la geometría de la órbita…etc. No obstante el

atractivo visual de Bohr-Sommerfeld sigue estando vigente en el contexto pedagógico

comprendiendo el carácter abstracto de la mecánica cuántica.

3. Bohr’s atomic model revisited

Este trabajo escrito por F. Caruso del Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas y Dr. Xavier

Sigaud y Rio de Janeiro, RJ, Brasil, realiza un recorrido teórico conceptual del modelo atómico

de Bohr, mostrando los postulados del científico basados en el modelo atómico de Rutherford,

además de la matematización en los niveles de energía y la cuantización del momento angular y

el electrón como un oscilador armónico.

4. Early Atomic Models – From Mechanical to Quantum (1904-1913)

Escrito por Charles Baily del departamento de física de la Universidad de Colorado. Donde se

hace un recorrido histórico de los modelos atómicos que contribuyeron al trabajo descriptivo y

razonable del modelo atómico cuántico, empezando por el modelo atómico de Thomson quien

tenía una mirada “corpuscular” de los átomos y le modelo atómico de Rutherford quien situó

mejor la exploración al interior del átomo y midiendo cuidadosamente le permitió inferir la

existencia de un núcleo, finalmente el escrito deja entendido que Niel Bohr se dedicó

particularmente en la inestabilidad de radiación inherente a cualquier átomo de la mecánica,

además de tener éxito en la predicción de espectros de emisión.

5. Constitution and Model: Bohr’s Quantum Theory and Imagining the Atom

Trabajo escrito por Giora Hon del departamento de filosofía de la universidad de Haifa y

Bernard R, Goldstein de la escuela de Dietrich de Artes y Ciencias, Universidad de Pittsburgh,

EE.UU, en el 2005. donde explica que le modelo atómico de Bohr comienza sus raíces en las


teorías de Ernest Rutherford, Joseph J. Thomson y John W. Nicholson, Bohr no realizo o

argumento su teoría en términos de los modelos anteriores, el contrasta revelando un carácter

filosófico en su teoría atómica, en el recorrido histórico y filosófico que realizan los dos autores

de este escrito, se argumenta que Niels Bohr evita intencionalmente el concepto de modelo

dando a conocer que no es una palabra adecuada para tu teoría, estaba interesado es descubrir un

pequeño pedazo de la realidad.

6. Sobre la estructura nuclear del átomo El Isospín como una explicación de la

estabilidad del núcleo.

Este título hace referencia a la monografía presentada para optar el título de licenciada en física.

Realizada por Jenny Alexandra Garzón Villalba. El trabajo contiene un contexto histórico donde

presenta la pertinencia de este con relación a las teorías atómicas para explicar un sistema más

complejo que este: El núcleo atómico. Además trabajo sobre los conceptos dados de imagen y

representación asociados a cada una de las explicaciones sobre la estructura de la materia de

carácter intuitivo. También presenta una reflexión sobre la fenomenología de las teorías atómicas

y nucleares a finales del siglo XIX, concluyendo con un estudio sobre el concepto de Isospín; se

hace explicita la importancia de la actividad experimental en la construcciones de tales teorías.

7. Aportes de la espectroscopia al planteamiento de la teoría atómica de la materia

En este trabajo se presenta un análisis descriptivo sobre la espectroscopia el cual comienza con la

teoría de Rutherford y la suposición de la existencia de un núcleo cargado positivamente en el

interior del átomo todo ello con la idea de presentar los aportes que los estudios de espectros

hicieron en la complementación de la teoría atómica de la materia. Por Diego Javier Gaitán.

(2009) como requisito para optar el título de Licenciado en Física.

8. Imágenes del átomo: un producto del esfuerzo científico por comprender la estructura

de la materia.

En este escrito se hace un análisis interpretativo de la idea de átomo, en el que se presentan

cuatro concepciones que están presentes en la historia del átomo y que ven la necesidad de

resaltar este camino ya que desde el punto de vista de la enseñanza de la física es necesario que

tanto el docente como el estudiante sean conscientes de la complejidad de los conceptos, es decir

que sea consciente del contexto histórico y conceptual y de las rupturas que este ha sufrido. Por

P. Cabrera y C. Naizaque como requisito para optar el título de Licenciado en Física.


9. Estudio histórico epistemológico del modelo atómico de Rutherford

En este artículo se hace un análisis del modelo atómico de Rutherford desde el punto de vista

histórico-epistemológico. La historia interna que se estudia empieza con el modelo atómico de

Thomson, los problemas que presentó y la solución dada por Rutherford, y el modelo de Bohr,

que resolvió algunas de las preguntas que se suscitaron a partir del modelo anterior, con la

mirada desde la mecánica cuántica. Por Uribe Beltrán. M.V. Docente Universidad de la Sabana.

Cuellar Fernández L, Maestría en Docencia de la Química.

Otros espacios académicos

10. Hacia una historia epistemológica de la química, Átomo.

Este título referencia un libro, sin embargo los autores lo presentan de forma virtual como blog,

en donde dan a conocer la historia y la epistemología que gira alrededor de la teoría atómica, y

los modelos atómicos planteados por cada científico en su época.es presentado por Cubillos G.,

Poveda F., Villaveces J.L. Academia Colombiana de Ciencias (1989).

11. Los Modelos Atómicos desde la perspectiva de la historia y filosofía de la ciencia: un

análisis de la imagen reflejada por los textos de química de bachillerato.

En este artículo se comienza afirmando que recientes estudios han señalado que la interpretación

que dan los textos universitarios de Química General de la evolución de la ciencia, contradice los

eventos históricos. El presente estudio tiene como propósito fundamental analizar en qué grado,

la imagen que presentan los textos de bachillerato sobre la evolución de los modelos atómicos,

concuerda con el enfoque actual de la Historia y la Filosofía de la Ciencia. Para ello se

analizaron 27 textos de Química de bachillerato (16 de noveno grado y 11 de primer año de

ciencias). Se utilizaron una serie de criterios racionales que reflejan el enfoque actual de la

Filosofía de la Ciencia y que permitieron evaluar, cualitativamente, el enfoque de los textos

sobre los modelos atómicos de Thomson, Rutherford y Bohr. Por Ysmandi Páez, María A.

Rodríguez. España.


1.2 JUSTIFICACIÓN

El razonamiento basado en modelos, nos permite disponer de un sistema de conocimiento

diferente en donde se pueden rastrear mecanismos a través de los cuales se producen nuevas

representaciones científicas a partir de las anteriores: “hoy se asume que no aprehendemos el

mundo directamente, sino que lo hacemos a partir de las representaciones que de ese mundo

construimos en nuestras mentes” (Moreira, Greca, & Rodriguez Palmero, 2002). Se reconoce

entonces que se puede disponer de los modelos como elemento mediador para efectuar una

comunicación entre el docente y el estudiante, comunicación en la que las dificultades del

lenguaje cotidiano son brechas que se pueden ir cerrando para luego considerar un lenguaje

científico.

De este modo, es importante resaltar que existe diversidad de modelos en los que el

maestro se puede enfocar para concebir una estrategia metodológica completa que asegure que

las representaciones que los estudiantes puedan tener no queden expresadas en un lenguaje

común.

Cabe resaltar que el proyecto de investigación también busca proporcionar nuevas ideas

para la enseñanza de las ciencias, encaminado al modelo atómico como eje de referencia, porque

la enseñanza del átomo presenta un problema y es la comprensión de su estructura y su forma.

Entender el tamaño del átomo refiere a la idea de algo no observable y palpable, entonces es allí

donde se encuentra la gran facilidad de relacionar la existencia y el tamaño de un átomo con el

modelo mental. Por consiguiente, los modelos atómicos se representan como un modelo mental,

organizado con un lenguaje totalmente científico para cada una de las representaciones que la

comunidad científica admite.

En los libros de texto y en el aula, aparecen aun presentadas de forma cronológica las

diferentes propuestas acerca de los modelos de átomo: Los científicos Demócrito (filósofo griego

c. 460 a.C. – c.360 a.C.), John Dalton (químico británico 1766 – 1844), J.J Thomson (científico

británico 1856 – 1940), Ernest Rutherford (químico y físico neozelandés 1871 - 1937) y Niels

Bohr (físico danés), son los más frecuentados de forma mecánica, en consecuencia se puede


preguntar ¿Qué pasa con el conocimiento que se obtiene a partir de los modelos o de un sólo

modelo?, o simplemente se podría pensar que toda esta es una cantidad de información que se

entrega al estudiante. Desde esta perspectiva, se considera que los estudiantes no son pasivos

recipientes de información, sino activos constructores de su conocimiento (Perkins, 1999) de tal

manera que aprender ciencias significativamente implica que los estudiantes sean capaces de

recrear esas teorías en sistemas de representación internos de conceptos relacionados, y no como

simples listas de hechos y fórmulas, que es lo habitual en los materiales curriculares y en las

aulas de ciencias.

Por último, se debe resaltar que el estudio de corte histórico- epistemológico es elemento

fundamental para el desarrollo del proyecto, teniendo en cuenta que la historia y la epistemología

son fuentes de conocimiento formal y racional. Y desde allí vale realmente como conocimiento

ya que existe, además, una relación con la enseñanza y el aprendizaje en tanto forma parte de un

consenso a veces tácito, a veces explicito, dentro de la comunidad científica que trabaja en el

ámbito de la didáctica de las ciencias.


1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Establecer una secuencia didáctica por medio de un estudio de corte histórico-

epistemológico, las relaciones que el razonamiento basado en modelos aporta en la concepción

del modelo atómico de Bohr en la enseñanza y el aprendizaje de la física de grado undécimo en

el Colegio Champagnat de Bogotá.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Identificar textos base que permitan el análisis del modelo como fuente organizadora de

conocimiento desde una perspectiva histórica-epistemológica.

Utilizar la historia como fuente para la indagación del desarrollo del modelo atómico

particularmente el de Niels Bohr y de las ideas que éste fue gestando a partir de modelos

precedentes.

Implementar una estrategia didáctica que facilite la apropiación de los conceptos básicos para la

enseñanza-aprendizaje del modelo atómico de Bohr.

Diseñar talleres experimentales que relacione el razonamiento basado en modelos para la

concepción del modelo atómico de Bohr

Explorar las necesidades y aprendizajes a las que responden los estudiantes luego del diseño y la

implementación de la secuencia didáctica desde el razonamiento basado en modelos para el

aprendizaje del modelo atómico de Bohr.


ANÁLISIS EPISTEMOLÓGICO DEL MODELO COMO 2.

REPRESENTACIÓN

Los modelos son representaciones mentales (sin importar la forma de representación) que

los científicos utilizan para razonar (Nersessian, 1999) y por tanto favorecen la construcción y

utilización del conocimiento científico. De este modo, por ser productos del pensamiento

humano, al ser utilizados para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, ellos permiten

simplificar fenómenos complejos y ayudan en la visualización de entidades abstractas. En lo que

sigue, se discutirá acerca del modelo como representación teniendo en cuenta los siguientes

elementos:

2.1 DEFINICIÓN DE MODELO

El concepto de modelo se ha estudiado a lo largo de la historia, siendo trabajado en

contextos como el de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias naturales, sin dejar a un

lado las ciencias sociales, la educación y la cotidianidad; cuando el modelo se ve reflejado en

estos contextos presenta diferentes facetas que le otorgan diversas razones al porqué de su

existencia.

Desde su significado, el modelo normalmente se considera como una representación

que se sigue o imita con un fin dado, por ello en el mundo existen objetos o formas a seguir

como el caso de las prendas que son exhibidas por un modelo para dar cuenta de su utilidad y

gracia a la hora de lucirlas, o la valentía de un guerrero, la inteligencia de un sabio, la

solidaridad de un médico, la velocidad de un corredor y la belleza de una mujer, estos son

EL MODELO

Desde una perspectiva

Como Con

carácter

Concepto

Científico

Didáctico

Epistemológica

Esquema 1


ejemplos de modelos en este sentido. También lo están los modelos curriculares para dar una

mayor organización dentro de un sistema pedagógico, los modelos gráficos, los científicos y

los didácticos, entre otros.

Sin embargo, la idea de modelo ha trascendido diferentes escenarios, en unos más que

otros, dando cuenta de su frecuencia y mayor importancia en la interpretación del carácter del

pensamiento y de la actividad de los científicos (Gallego, 2004), en este caso no es sólo un

modelo social el que se sigue sino también un modelo en el que las relaciones con un mundo

que se quiere entender son más habituales: un modelo desde un enfoque científico y

didáctico.

De acuerdo al contexto, el modelo que se sigue dentro del presente trabajo, es un

modelo que está ligado a la enseñanza de la física (modelo didáctico) y a su vez a la

interpretación del modelo atómico de Bohr (modelo científico) que será expuesto más

adelante.

2.2 EL MODELO COMO REPRESENTACIÓN DESDE LA CIENCIAS

A diferencia de los modelos que se siguen particularmente en la sociedad, el modelo que

se pretende estudiar aquí está relacionado con la enseñanza de las ciencias particularmente la

física y el desarrollo investigativo que tuvo Niels Bohr con su modelo de átomo, dando así al

modelo un enfoque epistemológico y permitiéndonos disponer de un conocimiento diferente en

el cual los conceptos dados en la enseñanza de las ciencias son un conjunto de formas

fundamentadas en la razón.

Normalmente la epistemología es un mecanismo por el cual se nos permite hablar de

conocimiento humano y también de actividad científica, otorgando un carácter adicional a la

estructura de pensamiento que desarrolla el hombre, sin embargo existen más motivos que se

encuentran ligados al conocimiento y al desarrollo científico ¿de qué manera asociarlos?, la

epistemología es en producto una reflexión sobre la ciencia, sus fundamentos y su modo de

crecimiento que forman un entramado de relaciones fluidas con la enseñanza de la ciencias

haciendo de ella algo más práctico y reflexivo.


De acuerdo con lo anterior se presenta de manera esquemática la representación de un

entramado de relaciones entre la epistemología, la ciencia, la enseñanza y el aprendizaje.

Las relaciones que se dan son:

1. La aparición de la epistemología para dar forma al quehacer científico y entendida

como la teoría de la ciencia y la investigación (Guillén, 2007).

2. El impacto de la epistemología presente en la enseñanza de la física.

3. Intuir la importancia de la epistemología para favorecer aprendizajes más

significativos.

4. Enseñanza y Aprendizaje dos factores importantes presentes en el aula.

5. El papel de la historia y la filosofía para la enseñanza de las ciencias.

6. Las aportaciones de enfoques didácticos para el aprendizaje de las ciencias.

En el esquema 2. Se muestra cómo la epistemología encaja y armoniza cada una de las

partes que conforman un sistema de conocimiento científico, en donde los niveles conceptuales

juegan un papel primordial dentro de la enseñanza y el aprendizaje. En un primer momento la

filosofía le da forma a la epistemología considerándola como carácter del conocimiento humano

enfocado en las ciencias, de la misma forma como el hombre intenta comprender la naturaleza de

manera que ésta sea inteligible para él, por ejemplo la física cuántica o más bien la enseñanza de

EPISTEMOLOGÍA

CIENCIA

ENSEÑANZA

APRENDIZAJE

5 6

2 3

1

4

Esquema 2


la física cuántica parece estar muy alejada de una comunidad que quiere saber de ella, una

comunidad que no es precisamente científica o solo ésta es la que parece estar adyacente, los

formadores de estas teorías. En este orden de ideas es oportuno expresar lo siguiente:

“Debido al alto nivel de elaboración requerido para la formulación de las teorías

físicas modernas, fácilmente se tiene la impresión de que se requieran dotes

intelectuales extraordinarios para hacer de ellas algo inteligible o que el mundo

físico, al cual ellas se refieren, es algo ininteligible. Ambas conclusiones inducen

al estudiante a renunciar a entender las implicaciones de lo que las teorías físicas

dicen sobre el mundo” (Bautista R, 2013).

Siguiendo esquemáticamente la relación que existe entre la epistemología y las demás

formas de acción que se presentan, se acrecienta la dificultad de conocer o entender “el mundo

físico” y con ello se ven relacionadas temáticas como la enseñanza de la física cuántica, un tema

necesariamente inteligible dentro de la comprensión epistemológica de un conjunto de acciones

realizadas por una comunidad científica, acciones como toma de datos, montaje de experimentos

que llevaron a conflictos con las teorías ya aceptadas en la época.

La descontextualización existente, manifiesta en los libros de física relacionados con la

mecánica cuántica y la enseñanza dentro del aula, resulta en que el estudiante termine por no

comprenderla; no basta mostrar teorías ya formalizadas, es necesario la contextualización y otros

aspectos también relacionados particularmente:

• “Imágenes del mundo físico”

• Supuestos epistemológicos que sustentan la actividad de los físicos

• Las nociones que el sujeto construye y que sirven como base para la

elaboración

Teniendo en cuenta las ideas de Cualidad, Estado y Observación. (Bautista R, 2013).

Con lo anterior se sitúa un ejemplo claro sobre el desarrollo de una temática emergente

dentro de la física, donde se involucran la enseñanza y el aprendizaje de algún tema en particular

expuesto por la ciencia y la presencia de la epistemología como supuesto que sustenta la

actividad científica para el desarrollo de un conocimiento científico.


2.3 EL MODELO COMO REPRESENTACIÓN EN LA ENSEÑANZA-

APRENDIZAJE

Siguiendo con los demás elementos esquematizados, la enseñanza y el aprendizaje son

dos factores importantes presentes en el aula, son acciones que allí se dan frecuentemente,

desarrolladas por el papel que juegan el docente y el estudiante. Epistemológicamente las

temáticas dadas por el docente deben ser fundamentadas, es necesario que éste sea

particularmente capaz de llegar a una transposición didáctica en donde el conocimiento científico

sea un conocimiento posible de ser enseñado en el aula e impulse al estudiante a ser un activo

desarrollador de su propio conocimiento.

Las aportaciones didácticas para el aprendizaje de las ciencias son continuas, de manera

que dentro de la enseñanza y el aprendizaje de estas existe la posibilidad de analizar desde un

punto de vista epistemológico la presencia del Modelo, ya sea científico o didáctico como

soporte para la explicación de un mundo real e inteligible. El Modelo dentro de la didáctica de

las ciencias ha ido evolucionando hacia la acomodación de evidencias empíricas acerca de

hechos observados además, como instrumento que puede facilitar la comprensión de los

estudiantes sobre diversos aspectos relacionados con la naturaleza de la ciencia, contribuyendo

así mismo a desarrollar habilidades metacognitivas (Coll, France, & Taylor, 2006)

En este contexto, se entiende que un modelo cualquiera es una entidad no lingüística que

sirve al individuo a modo de representación simbólica interna y operativa, el mapa, de algunos

aspectos del mundo. Representación y realidad se vinculan, analógicamente, en forma más o

menos estrecha. Una familia de modelos particularmente elaborados y complejos, enlazados por

medio de vínculos fuertes (ligaduras), y ricamente caracterizados por medio de enunciados

lingüísticos, constituye una teoría científica (Aduriz-Bravo & Morales, 2002).

Con el propósito de presentar el modelo como estrategia para favorecer el aprendizaje en

el ámbito conceptual y reforzar la idea del desarrollo de una imagen más ajustada de cómo

funciona la ciencia, se esquematiza en el Esquema 4 la presencia del Modelo y su relación desde

un enfoque epistemológico como dos recursos colaborativos dentro de la enseñanza- y el

aprendizaje.


Las relaciones que se dan con la presencia del modelo son:

1. La construcción del Modelo es algo inherente al proceso de conocimiento

(Hanson, 1958).

2. La ciencia como conjunto de conocimientos estructurados, donde el modelo, la

epistemología, la Enseñanza y el aprendizaje son recursos que involucran a la

ciencia para sistematizar el conocimiento científico.

3. Enseñanza y Aprendizaje como dos componentes presentes en el aula.

Dando cuenta que el Modelo es un término polisémico por lo que se pueden generar

ambigüedades, algunas de las connotaciones en las que se ve sumergido el modelo no son

considerables para el proceso que se quiere desarrollar en este trabajo, dicho proceso tiene que

ver con dar un sentido epistemológico al Modelo considerándolo como una especie de

descripción o representación de situaciones, fenómenos, entre otros, en función de teorías ya

propuestas por la comunidad en este caso científica. Dicha representación es una construcción

racional que llega a alcanzar ciertos niveles epistemológicos dentro de la filosofía.

Sea, a modo de ejemplo, lo que Gastón Bachelard expresa (Bachelard, 2003), el

conocimiento puede ser ordenado de acuerdo a distintos niveles nocionales en los que se

encuentra las filosofías científicas diferentes, y sin duda progresivas en cuanto a la jerarquía del

conocimiento sobre el mismo. Entonces algunos de los niveles nocionales que se tienen es el

concepto de Masa, con sus diferentes representaciones que parten de la intuición hasta un

EPISTEMOLOGÍA

CIENCIA

ENSEÑANZA APRENDIZAJE

2

3

1

MODELO

Esquema 3


conocimiento bien estructurado sobre un modelo dado de Masa y que sin lugar a dudas este

evoluciona a partir de una noción simple hasta llegar a una noción compleja.

En suma, la epistemología del Modelo da cuenta del nivel de conocimiento al que puede

llegar el sujeto partiendo de una temática simplista hasta compleja, pero que es desarrollado

autónomamente por éste, partiendo del hecho que el modelo estructuralmente es un medio de

ayuda para conocer, entender, intuir, inducir y deducir de manera general el mundo que

naturalmente se quiere concebir. Entonces el modelo termina siendo una construcción racional

de un campo de estudio concreto, y suele presentarse en diferentes grados de abstracción según

el sujeto que lo conciba.

2.4 LAS NOCIONES COMO MOMENTO DE EVOLUCIÓN DEL

PENSAMIENTO

En este apartado se dan a conocer las nociones que el sujeto concibe según la temática

presentada dentro de la enseñanza de las ciencias, epistemológicamente se habla de nociones

como momento de la evolución de pensamiento al percibir los diferentes niveles que puede

alcanzar o llegar el sujeto según el concepto dado, jerarquizándolos de manera que el progreso de

pensamiento sea una forma razonable de concebir naturalmente el mundo.

Conocer científicamente una ley natural, es conocerla a la vez como fenómeno y como

noúmeno. (Bachelard, 2003), esto quiere decir que el fenómeno es construido por el sujeto y por

esencia es subjetivo, ya que el conocimiento extraído del fenómeno se somete a los atributos

intelectuales del sujeto además de ser el resultado de la acción de organizar las sensaciones que

este realiza para dar cuenta de las mismas, la construcción del fenómeno es una de las facetas de

la actividad de conocer, pero el noúmeno es una actividad opuesta al fenómeno y es aquella que

permite conocer pero no desde la intuición sensible sino desde una intuición intelectual o

suprasensible. Para Kant, el noúmeno es el objeto tal como es "en sí" mismo,

independientemente de nuestro modo de conocerlo, al que denomina "la cosa en sí". Kant lo

opone al fenómeno, al objeto tal como es para nosotros, es decir, tal como lo conocemos en

función de las formas a priori de la sensibilidad y del entendimiento. (Webdianoia, 2013).


Para fundamentar la afirmación de las nociones como momento de evolución del

pensamiento se muestra claramente los diferentes niveles por los que el sujeto pasa para concebir

algo que Bachelard define particularmente como sustancialismo, por ejemplo la noción que se

tiene de Masa, la primera forma que se le da es una apreciación cuantitativa de la realidad, como

adjetivos de algún sustantivo en particular (gordo, glotón, pesado).

En segundo lugar, el nivel a estudiar sobre la masa es un nivel empírico o una

determinación objetiva precisa, es decir el concepto está ligado al proceso de la balanza; este

artefacto recibe el beneficio inmediato de objetividad instrumental. De esta manera no es el

único instrumento utilizado, ya que a través de la historia de las ciencias los instrumentos han

marcado un papel importante dentro del desarrollo nocional, presentándose como activos frente a

propósitos como la aparición de teorías donde procede el instrumento, de tal modo que el

instrumento en física es una teoría realizada y materializada con esencia racional.

En un tercer lugar, la masa se concibe desde otro nivel, el racional; se define entonces la

masa como un cuerpo de nociones, con Newton la masa se define como el cociente entre la

fuerza y la aceleración (Bachelard, 2003), o en fluidos como el producto de la densidad y el

volumen de un cuerpo en particular.

Se reconoce entonces que la masa se convierte, como un concepto nocional simple que

sin lugar a dudas llega a ser una noción compleja, siguiendo epistemológicamente algunas

perspectivas filosóficas enmarcadas en el concepto.

Para seguir contextualizando los diferentes niveles nocionales dentro de la enseñanza de

la física, damos cuenta que las diferentes temáticas involucradas allí, carecen tener las mismas

características, por ejemplo la comunidad científica se ha encargado de la evolución y desarrollo,

la estructura y forma del átomo sin importar una construcción indirecta de él. El experimento con

los rayos catódicos de J.J Thomson, la razón entre la carga del electrón y la masa, el protón como

partícula subatómica, la radiactividad y el modelo nuclear del átomo para luego llegar al

descubrimiento de los rayos X, son uno de los tantos hechos en los que la epistemología y la

historia se enmarcan para dar un significado de conocimiento reflexivo y científico.


Del mismo modo surgen otras temáticas expuestas dentro de la ciencia de las que la

epistemología ha dado razón para articular un conocimiento reflexivo, en donde las nociones

sean un momento para la evolución del pensamiento como lo expresa el apartado, envolviendo el

modelo como forma representacional para hacer de estas temáticas algo inteligible.

Así un concepto es más simple o más complejo de acuerdo con la perspectiva con que se

le mire, y esa complejidad estaría asociada al progreso científico (E Viau, E Moro, Zamorano, &

M Gibbs, 2008) “…en resumen, la noción simple deja lugar a la noción compleja, sin renunciar

por otra parte a su papel de elemento. La masa sigue siendo una noción básica y esta noción

básica es compleja…” (Bachelard, 2003)

2.5 EL MODELO CIENTÍFICO Y DIDÁCTICO COMO REPRESENTACIÓN

EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS.

Partiendo de la descripción dada anteriormente del modelo como concepto polisémico,

los modelos más significativos y que este trabajo pretende desarrollar están involucrados dentro

de un ambiente donde las acciones de Enseñanza y Aprendizaje son activas; tanto el estudiante

como el docente que las realiza son trabajadores y eficaces en su propio aprendizaje y enseñanza,

esto nos lleva a ampliar estrategias didácticas como el modelo y la presencia de las ciencias

dentro del aula como objetivos claros de cada sujeto.

Dentro de la epistemología la noción de modelo científico ha estado estrechamente ligada

a la teoría y su interpretación, los científicos construyen modelos sobre una determinada porción

del mundo y son dichos modelos, con sus ventajas y desventajas lo que reportan a sus colegas.

Contrariamente a lo que se piensa comúnmente, una vez que no hay un método científico, una

de las actividades principales de los científicos es evaluar cuál, de entre dos o más modelos

rivales, encaja con la evidencia disponible y por lo tanto cuál representa la explicación más

convincente para determinado fenómeno en el mundo (Chamizo, 2010).

El Modelo Científico se ve claramente vinculado dentro de la teoría. Sin embargo,

aparece también como metodología, que para algunos científicos es suficiente para la

fundamentación de sus teorías ya aceptadas, este Modelo encierra una estructura clara la cual da

marco a su contenido teniendo en cuenta que es un intermediario entre la teoría que sustenta el


programa y la praxis experimental (Torres, 2006) .

A través de los modelos atómicos que se enseñan, las deducciones, experimentos,

inferencias y conclusiones a las que está ligado este, se denota, rasgos esenciales del Modelo

Científico, una posición epistemológica frente al conocimiento científico enseñado. El hecho de

que la epistemología mantenga relaciones de diversa naturaleza con la ciencia y su didáctica abre

la posibilidad de efectuar un análisis de tales relaciones de corte epistemológico de segundo

orden, en la medida en que es la propia epistemología la que se convierte en objeto de crítica y

de reflexión.

Dentro de la Enseñanza y Aprendizaje cabe notar que el Modelo Científico juega un papel

importante ya que contiene una articulación a un gran número de niveles de abstracción referidos

a un cierto campo problemático de la realidad, los modelo científicos que se han dado a lo largo

de la historia han ido sucediendo de manera más poderosa e incorporada sin contar la manera con

que frecuentemente aparecen en los escritos, esto le da un alto grado de formalización que causa

estar fuera de la comprensión de los estudiantes dentro del aula.

Aprender ciencias siguiendo modelos científicos bien formalizados requiere, entonces

reconstruir los contenidos científicos por medio de un Modelo didáctico que llegue a integrarse

en el aula, podría aparecer la idea de una transposición didáctica donde el conocimiento

científico se transforme de manera que sea posible su aprendizaje por los estudiantes.

El modelo didáctico está directamente involucrado en la Enseñanza y Aprendizaje, como

formas de representación para concebir alguna temática dentro de la enseñanza de la física y que

son presentados por el docente como generador de conocimiento y conocedor de un ambiente

escolar, dentro de variedad de circunstancias los modelos científicos utilizados para la

enseñanza en el aula se presentan de manera sintética donde el significado solo se encuentra

para el nivel del docente y de los expertos en ciencias, pero no aparece por ningún lado lo

relativo a la estructura cognitiva del estudiante.


En estas circunstancias, los alumnos deben incorporar memorísticamente un modelo que

no es completamente científico y que, además les resulta escasamente significativo (Galagovsky

& Aduriz-Bravo, 2001).

Referidas a este contexto, las relaciones que existen entre formalizar la estructura

cognoscitiva del estudiante con un modelo didáctico y las diferentes estructuras dadas en

ciencias tienen que ver básicamente con el sentido que el docente procede para alcanzar alguna

comprensión por parte del estudiante. Teniendo en cuenta que dentro del aula los estudiantes

presentan diferentes recursos para la comprensión como son: los libros, guías, conferencias o

clases realizadas por el docente u otras fuentes de información.

ENSEÑANZA DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR 3.

Para este capítulo se pretende reconocer la importancia del modelo atómico en la

enseñanza de las ciencias específicamente de la física en el aula de clase, y dar cuenta la forma

en que estas temáticas son desarrolladas por parte del profesor y de qué manera son entendidas

por el estudiante. Partiendo del hecho que los conceptos dados con el modelo atómico son

fundamentales, así como lo ha sido para lo comunidad científica, en el desarrollo de los últimos

ochenta años y que aún es tema de investigación.

Luego se realiza una caracterización acerca del modelo atómico de Bohr y la importancia

de estar presente en las temáticas desarrolladas dentro de las clases de física. Teniendo en cuenta

que los modelos atómicos anteriores son base para la comprensión de la estructura de la materia

y la evolución que estos han tenido, es hora que el docente formalice su enseñanza de manera

que el modelo pre-cuántico y/o cuántico sea también incorporado dentro de esa línea de tiempo

tan habitual, que el docente maneja en sus clases. Además de tener al margen esa deducción tan

frecuente que se da acerca de los diferentes modelos atómicos como un cuento de hadas que el

estudiante concibe si no que da cuenta que son creaciones del intelecto humano para dar razón

que son un constituyente básico de la materia basados en valores numéricos y datos

experimentales, avalados por teorías aceptadas. (Cabrera, Quiroga, & Naizaque, 2009).


3.1 PERFIL EPISTEMOLÓGICO DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

En el capítulo anterior se presentó el perfil epistemológico como los diferentes niveles

nocionales de algún concepto o teoría científica que el sujeto conoce, y que Gastón Bachellard

ejemplifica con el concepto de masa.

En este apartado se hará el mismo ejercicio con el modelo atómico de Bohr y los

diferentes niveles nocionales que se pueden encontrar, para ello es importante insistir que el

perfil epistemológico debe ser relativo a un concepto designado, que vale sólo para para un

espíritu particular que se examina así mismo en un estadio particular de su cultura. (Bachelard,

2003)

Dentro del modelo atómico de Bohr se identifican varios niveles nocionales, desde el

nivel empírico nocional donde se reconoce que el sujeto adopta el modelo atómico de Bohr como

una teoría más desarrollada, la cual no deja de ser una explicación sobre la composición de la

materia. Aparecen otros niveles nocionales evolucionados dentro del espíritu científico del sujeto

donde se hace una descripción más selecta de lo que Niels Bohr presenta en su modelo de átomo,

y la relación con el modelo planetario de Copérnico (1473-1543) donde se hace la analogía con

el movimiento orbital de los planetas y el movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo.

Luego se mostraría un nivel nocional más racional donde se relacionan las

representaciones graficas dadas del modelo atómico de Bohr con características específicas del

electrón, como sus niveles de energía o las diferentes orbitas circulares que ocupa dicho electrón

alrededor del núcleo. Sin embargo se muestra que el modelo de Bohr también se presenta por la

importancia y gran influencia en sus estudios acerca del átomo de hidrogeno y que más tarde se

le daría importancia debido a que si un electrón que está girando en la primera órbita alrededor

del núcleo. Su órbita es de menor energía se le llamaría átomo hidrogenoide.

Con lo anterior de describen conjuntamente los niveles nocionales que se presentan con el

modelo atómico de Bohr y que están íntimamente relacionados con las publicaciones dadas por

la comunidad científica y son divulgadas por una comunidad educativa dándole importancia a la


enseñanza y aprendizaje sobre la naturaleza y desarrollo del átomo a través de la historia

caracterizándose como un momento de la evolución del pensamiento.

3.2 LA ENSEÑANZA DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR EN EL AULA

La historia del átomo tiene orígenes muy antiguos, los que normalmente son

mencionados en clases de física: el Modelo Atómico de Demócrito, el Modelo Atómico de

Dalton, J.J Thomson, Rutherford, Bohr entre otros, sin contar modelos que inspiraron a otros

para desarrollar uno más evolucionado, modelos que no están mencionados dentro de los libros

de física y de química de bachillerato o tal vez universitarios.

De esto se trata la presencia del modelo atómico en las clases de física como una temática

netamente teórica, con representaciones graficas que el estudiante realiza en su cuaderno para dar

explicación de la composición de la materia a nivel microscópico, representaciones dadas en un

línea de tiempo causal y muy bien planeada que se observa aparentemente dentro de una

bibliografía vastísima.

Los modelos atómicos no dejan de estar presentes como conceptos dados dentro de lo que

constituye la materia, el comportamiento de los gases, el desarrollo de la tabla periódica entre

otros fenómenos naturales que constituye ostentosas investigaciones alrededor de los modelos

atómicos dentro de lo que ha hecho toda una comunidad científica.

En las actividades que se desarrollan en la enseñanza del modelo atómico en el aula de

clase está la explicación teórica del modelo atómico de Dalton el cual está marcado por los

inicios del desarrollo químico del siglo XIX. Las ideas de su teoría a aparecieron en sus trabajos,

en 1808 y 1810 y pueden resumirse de la siguiente forma:

Todos los elementos están constituidos por pequeñas partículas llamadas átomos

Todos los átomos de un mismo elemento poseen propiedades idénticas, en particular su

peso.


Los átomos son las unidades de los cambios químicos, los cuales implican una

combinación o una nueva distribución de átomos. Estos no se crean, destruyen o

cambian.

Cuando los átomos se combinan lo hacen en relaciones fijas de números enteros

formando partículas compuestas llamadas moléculas. (Garcia Castañeda & Ewert De-

Geus, 2006, pág. 91)

Epistemológicamente se consideraría que son más los desarrollos y postulados que el

científico Dalton se le atañe, no obstante la teoría de Dalton era errónea para varios aspectos,

pero en gran parte ofreció conceptos nuevos e importantes para acrecentar el progreso de la

química y la física. Contextualizado en el aula de clase los estudiantes terminan de organizar su

conocimiento representando el átomo de Dalton como una esfera solida constituyente de la

materia, esta relación se encuentra totalmente arraigada a su aprendizaje y señalando que para

esta época el modelo de átomo presentaba una forma característica, esta representación es muy

frecuente en los libros guía o por el docente.

De esta manera se da paso al Modelo Atómico de J.J Thomson el cual se caracteriza por

las mediciones que este hace con la relación carga y masa de estas partículas mostrando que no

eran los átomos con carga eléctrica sino fragmentos presentes en todos los átomos. (Garcia

Castañeda & Ewert De-Geus, 2006). Este modelo es muy particular ya que tomo la denotación

del Pudín de pasas, denotación que quedo totalmente establecida en la comprensión de esta

temática en los estudiantes en niveles de secundaria y universitarios. Esto se resume a la

representación o modelo que tanto el docente como el estudiante tiene sobre todo un desarrollo

teórico experimental que realizo J.J Thomson.

La Figura 1. Observamos en la representación a. el esquema de átomo de Thomson, todas

las pasas del pudín eran electrones incrustados dentro del átomo con carga positiva distribuida

uniformemente y en la representación b. el comportamiento del campo eléctrico creado por un

átomo de Thomson en función de la distancia. R es el radio de la esfera de la materia.


Figura 1

Luego aparece el Modelo atómico de Rutherford y el Modelo Atómico de Niels Bohr,

modelos causales que son necesariamente vistos en la enseñanza de la física en el aula de clase

sin mayor transcendencia. Lo que se busca es dar cuenta, la manera en que los estudiantes

conciben los diferentes modelos atómicos a partir de lo que el docente les aporta en la

enseñanza.

Los modelos atómicos dentro de la ciencia no son solo representaciones, el átomo es una

manifestación dada de la materia, debido a esto cada uno de los científicos a quienes se les

concierne un modelo de átomo pudieron experimentar y medir.

Dentro de la enseñanza y aprendizaje, tanto el docente como el estudiante pueden dar

cuenta del desarrollo de los diferentes modelos atómicos llevándolo a la experiencia, es decir las

prácticas de laboratorio son indispensables para una mejor comprensión, por ejemplo los

experimentos de electrólisis que desarrolló Michael Faraday en 1833 son una buena opción para

presentarlos de manera contextualizada porque da cuenta la importancia de la electricidad y el

comportamiento de este con los compuestos, la interacción y captura de electrones por los

cationes en el cátodo y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo.

3.3 LA APARICIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

La estructura de los átomos es un área muy amplia dentro de la ciencia y dentro de la

enseñanza, además de ser útil es interesante mostrar las características epistemológicas que traen

consigo el desarrollo de tal área, además de constituir un buen marco para la enseñanza de

habilidades de razonamiento científicos como modelo de construcción y hacer inferencia a partir

de las observaciones. (McKagan, Perkins, & Wieman, 2008)


Con el objetivo de caracterizar el modelo atómico de Bohr y dar cuenta de la

trascendencia dentro de la enseñanza de la física, no es posible negar la gran influencia e

importancia que tuvieron los desarrollos experimentales y teóricos durante el siglo XIX y que se

han nombrado para este capítulo con anterioridad.

En el modelo atómico de Rutherford, en el que le avizora resultados fructíferos, tan fuerte

que fue negado el modelo “pudin” de Thomson, pues, aplicando los métodos de la mecánica

clásica, los cálculos de la distribución de equilibrio de un número cualquiera de electrones

contenidos en el interior de un átomo y representados por la serie de las frecuencias de vibración

características, no coinciden con las líneas espectrales observadas y de las que tenía información

empírica, como son el caso de las series de Balmer. Pero había algo que no funcionaba en el

Modelo de Rutherford a la luz de la teoría Electromagnética Clásica. Pues esta predecía que una

carga acelerada emite radiación electromagnética, que sería el caso de los electrones que giran

alrededor del núcleo; energía que se propagaría en todo el espacio reduciendo la del electrón en

la proporción y acercándolo peligrosamente al núcleo en un lapso de más o menos un cien

millonésimo de segundo. Una vez consumida toda la energía cinética, los electrones caerán sobre

el núcleo, destruyendo así mismo el átomo.

Para la figura 2. Se tiene esquemáticamente el modelo atómico de Rutherford, donde la

figura 2a hace referencia el esquema de modelo de átomo y en la figura 2b el comportamiento

del campo eléctrico creado por el núcleo atómico en función de la distancia. R es la distancia

límite del átomo.

Figura 2


Bohr le dio crédito al modelo atómico de Rutherford y postulo que era necesario revisar

las leyes físicas para el interior del átomo. Acude entonces a la hipótesis de Planck, que tan buen

resultado había dado, para salvar las dificultades de la teoría clásica de la absorción y emisión de

la luz por la materia. (Perea, 1985, pág. 14)

Indudablemente el trabajo realizado por Niels Bohr tuvo un papel importante en el

desarrollo de la física como ciencia. Historiadores y filósofos coinciden con claridad en la

continuidad que Bohr sigue al modelo atómico de Rutherford.

Los estudios de Bohr permitieron sentar bases para una nueva descripción cuántica de la

materia, mediante el análisis de la física atómica, científicos se motivaron en la elaboración de

una nueva descripción de la teoría a nivel atómico, sobre todo porque ya no era considerada la

mecánica newtoniana como elemento de investigación sino la mecánica no Newtoniana y el

electromagnetismo. Niels Bohr tuvo una gran influencia en las obras de Heisenberg y Louis de

Broglie, también las obras de Schrödinger por las ideas de la dualidad de la luz onda y partícula

de Louis de Broglie (Caruso & Oguri, 2008).

El modelo de átomo de Bohr realiza una descripción acerca de la continuidad que este

científico sigue con el modelo atómico de Rutherford, además de utilizar la física clásica para

describir la estructura atómica en términos de un modelo de partículas de manera sencilla y fácil

de visualizar y al mismo tiempo, introduce aspectos cuánticos para una descripción adecuada de

los aspectos atómicos que se tienen. Además presenta una incongruencia (como lo han

presentado diferentes modelos atómicos anteriores) lógica al postular que los electrones en

movimiento no emiten radiación, esto contradice la teoría electromagnética de Maxwell, pero al

mismo tiempo la utiliza para plantear la condición de orbita estable. A pesar de estas fallas, fue

un paso fundamental en la búsqueda de una teoría adecuada para describir la naturaleza de los

átomos. (Garcia Castañeda & Ewert De-Geus, 2006)

Para Bohr el principio de correspondencia es un gran argumento heurístico que ha jugado

un papel importante en su teoría cuántica al exigir que los resultados clásicos deben seguir

resultados cuánticos en el límite de los números cuánticos grandes. Sin embargo, existen

contradicciones que han demostrado que la idea no es generalmente cierta desde el punto de

vista epistemológico (Tanona, 2004).


El modelo atómico de Bohr es considerado el primer modelo en el que se habla de

cuantización, en los postulados propuestos por el científico, Bohr basó sus estudios clásico

cuánticos en el átomo de hidrogeno, en su modelo estableció bases para una descripción de la

materia, capaz de explicar la estabilidad de estos y los espectros de emisión y absorción que se

observa en los gases.

Bohr en su documento “On the constitution of atoms and moléculas” seguía usando la

mecánica newtoniana, revelando la inadecuada descripción de la física atómica del

electromagnetismo clásico, cerrando las brechas entre el enfoque de un modelo empírico y la

estructura de la materia hasta ese entonces desconocida, responsables de fenómenos, mediante la

asociación de propiedades mecánico clásicas de espectros con propiedades atómicas de la

materia.

Bohr basó su modelo en estudios realizados por el científico Rutherford utilizando

conceptos usados como la formación del átomo; el núcleo formado por protones y neutrones, el

núcleo atómico y masa atómica entre otros, además de estudios hechos por Max Planck sobre la

radiación electromagnética, es decir una onda con campos eléctricos y magnéticos, con

frecuencias , longitud de onda y la relación entre estas dos

donde es la velocidad

de la luz, la frecuencia de esa luz determina su color aunque solo sea visible en una parte del

espectro electromagnético.

El efecto fotoeléctrico, es también un principio importante para el entendimiento del

modelo atómico de Bohr, este habla de la radiación electromagnética de frecuencia suficiente,

cuando choca contra una placa de metal, que sirve a la vez como electrodo negativo, en el

interior de un tubo vacío, desprende electrones del metal que generan una corriente eléctrica. La

intensidad de corriente crece con la intensidad de la radiación.

Ahora bien, Bohr es reconoció en su modelo de átomo por haber descrito el átomo de

hidrogeno con un protón en el núcleo y un electrón girando alrededor del núcleo, sin embargo, el

electrón debía moverse en orbitas específicas, ya que al moverse de forma circular emitiría

energía por lo que los electrones terminarían colapsando en el núcleo (Modelo atómico de


Rutherford), al moverse de forma específica cada orbita seria caracterizada por su nivel

energético, cada orbita se identifica con el numero entero este número recibe el nombre de

numero cuántico principal como se muestra en la figura 3.

Figura 3

Para el año 1913 Bohr desarrollo de acuerdo a su modelo tres postulados fundamentales:

1. Primer postulado

Existen obritas cuya energía y radios cumplen determinados relaciones que dependen del

número cuántico

El átomo no emite energía cuando el electrón se encuentra en alguna d ellas orbitas

permitidas, ya que según el electromagnetismo clásico una carga con un movimiento acelerado

en trayectoria circular debe emitir energía en forma de radiación.

Así mismo, la interacción entre el electrón y el núcleo puede ser descrita por la fuerza

electrostática de Coulomb por la presencia del núcleo, es el número atómico del átomo, es la

carga del electrón, el radio de la órbita de acuerdo a la siguiente ecuación.

[1]

Segundo postulado

Las únicas orbitas permitidas para un electrón son aquellas para las cuales el momento

angular sea un múltiplo entero, este es un punto de vista bastante clásico, ya que el momento

angular puede variar de forma continua, cualquier orbita es posible.


No habría razón en que el estado del radio tenga un valor en particular. Sin embargo, se

tiene en cuenta la siguiente ecuación.

[2]

Se obtiene una clase de radio posible para cada orbita

Dónde:

[3]

En este postulado, admitiendo órbitas circulares para el electrón en los estados estacionarios, el

principio de correspondencia puede ser sustituido por la cuantización del postulado del momento

angular, dando lugar a la cuantización de la energía y a la fórmula de Balmer. Por lo tanto, el

impulso angular de cuantificación conduce a la cuantización de la energía en una transición

atómica. (Caruso & Oguri, 2008)

2. Tercer postulado

El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita a otra, cuando el

electrón realiza el cambio emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia entre ambas

energías. La diferencia de energías se emite en forma de radiación electromagnética como se

expresa en la siguiente ecuación donde es la energía emitida o absorbida por el fotón, es la

frecuencia y es la constante de Planck.

[4]

Bohr consigue estudiar los saltos electrónicos entre niveles energéticos del átomo de

hidrogeno, calculando la energía y el radio de las orbitas del electrón en el átomo de hidrogeno,

además teniendo en cuenta que los que existen hay unas únicas orbitas permitidas para un

electrón para las cuales el momento angular del electron sean múltiplos enteros. (ver segundo

postulado, en esta misma página).

En el modelo de átomo de Bohr es importante reconocer la cuantización espacial del

momento angular del electrón en los niveles orbitales estudiados por el científico, el supone que


un electrón – y la masa describe una órbita circular de radio r bajo la la fuerza de atracción

Coulombiana del núcleo positivo considerando el átomo de hidrogeno por simplicidad. El

momento angular del electron con respecto al núcleo está dado entonces por:

[5]

Donde es igual a la masa del electron, es la velocidad del electron y el radio del orbita

circular del electrón. Así no solamente se conserva, sino que está limitado a valores discretos

por el número cuántico . Esta cuantización del momento angular es un resultado crucial, y se

puede usar en la determinación del radio de la órbita y energías de Bohr. (Olmo & Nave, 2000)

Con el grafico 1. El momento angular orbital de los electrones en los atomos, con relación a

un determinado estado cuántico, están cuantizados espacialmente de la forma:

Grafico 1

El momento angular de una partiula con un momento lineal girando a una distancia

entorno a un nucleo esta definido por el producto cruz de dos vectores .

[6]

En un sistema de coordenadas se pueden tener componentes ortogonales del

momento angular , las cuales se obtiene de la proyección del radio y el momento

lineal . La representación gráfica (ver gráfico 1.) es una demostración si se quisiera conocer las

componentes del momento angular orbital del electrón.

𝜑


En un sistema de coordenadas rotado se tiene que los valores de las coordenadas y

con respecto a la función de onda , el único valor esperado medible dentro del sistema de

coordenadas rotado es , si se quisiera conmutar los tres operadores entonces se puede

demostrar que

, al sintetizar los resultados del desarrollo de las componentes del

momento angular se tiene que:

[7]

Donde barra es una constante universal, donde barra no es una modificación de

sino que resulta del producto de por la inversa de (Melton Líbenson, 2007).

[8]

Son funciones de onda normalizadas donde se puede obtener el cuadrado de la magnitud

del momento angular del electron igual a:

[9]

De la componente delmomento angular orbital de la proyección de la magnitud sobre el eje

.

[10]

En lo que se tiene, solo puede tomar valores integrales positivos y negativos tales que:

Mientras que solo puede tomar valores integrales positivas y negativas tales que:

| | [11]

El modelo geométrico puede resultar de gran ayuda visualizando, que debido a que es la

magnitud máxima del momento angular del electrón entonces:

| | √ [12]


Y puesto que de la magnitud es se puede escribir que:

| | [13]

Donde

| | [14]

Y teniendo en cuenta que [9] y [10] entonces:

√ [15]

Si se tiene en cuenta las propiedades de los números cuánticos entonces la alineación

paralela mas cerca es:

√ [16]

√ [17]

√ [18]

√ [19]

√ [20]

√ [21]


Esquematicamente se representa así:

En el gráfico 2. En ninguno de los tres casos el electrón llega alinearse paralelo al orbital,

la alineación más cerca es de 45°, los números cuánticos están limitados a tomar valores en

el rango de 0 y 1.

Para contextualizar un poco más sobre los estudios matemáticos realizados en el modelo

atómico de Bohr se dará un ejemplo teniendo en cuenta la magnitud del momento angular del

electron.

Si se tiene que:

| | √ [22]

| | √ [23]

| | √ [24]

| | √ [25]

Siendo los valores posibles de y según sería.

[26]

[27]

[28]

135

90°

𝑧

45° 𝐿

Grafico 2


Se presenta esquemáticamente como:

Y tridimensionalmente

3.4 INCIDENCIA DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN EN LA

COMPRENSIÓN DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

La presencia del modelo dentro del aula es una forma útil de desarrollar temáticas como

el modelo atómico de Bohr, ya que los modelos se construyen contextualizando una determinada

porción del mundo con un objetivo específico. No hay una definición como tal exacta, tampoco

reglas, ni métodos para aprender hacerlo pero sin duda requieren de condiciones que el docente

debe tener en claro para que la relación entre Enseñanza y Aprendizaje se lleve a cabalidad.

(Chamizo, 2010). Estas condiciones son:

𝐿𝑧

𝐿𝑧

𝐿𝑧

𝐿𝑧

𝐿𝑧

𝐿𝑧

𝑧

Grafico 3

Grafico 4


El conocimiento (lo adquiere el estudiante dentro de su formación y el docente

como productor de este, contextualizando hasta donde es posible concebir esa

porción del mundo).

La imaginación y creatividad (lo posee el estudiante y el docente, dos aspectos

que se dan de manera actividad siempre y cuando exista un interés por el

aprendizaje y la enseñanza).

No es fácil establecer la sencillez o complejidad de un determinado modelo

atómico, ya que cada uno de estos se dieron de manera individual en un contexto

diferente no homogeneizado pero si causal ya que la presencia de un modelo

atómico moderno parte de uno anterior, cada uno con experiencias y deducciones

diferentes que hacían parte de la complementariedad de la estructura atómica de la

materia para dar significado a la naturaleza de los fenómenos físicos.

Sin embargo, se debe tener en cuenta que los estudiantes deben ser dueños de su propio

conocimiento donde merecen estar contextualizados en temáticas como la física moderna y la

teoría atómica moderna que son fundamentales para la comprensión de la tecnología y el mundo

físico que nos rodea, porque conocer el desarrollo y evolución de la física moderna no es solo

trabajo de una comunidad científica sino también de toda una población que se ve marcada por

avances tecnológicos.

Dentro de la enseñanza del modelo atómico de Bohr debe darse de manera que la

presencia de las teorías y experiencias dadas para este científico en esta época sean válidas y las

desarrolle el docente como soporte práctico para el aprendizaje objetivo del estudiante. Cabe

resaltar que el experimento es una forma de representar, los filósofos de la ciencia

constantemente hablan de sus teorías pero no dicen nada acerca de los experimentos, la

tecnología o el uso del conocimiento para la modificación del mundo (Hacking, 1996) y esto

mismo se repite en el aula de clase la falta de contextualización y un análisis epistemológico

sobre el modelo de Bohr en la enseñanza de la física.

Al realizar la reconstrucción de corte histórico y epistemológica del modelo atómico de

Bohr es necesario centrarse en los modelos de cambio científico que explican las diferentes

investigaciones, desarrollo y experiencias que se tuvieron alrededor de la composición de la


materia y las diferentes manifestaciones que existían alrededor del átomo, además de los

filósofos e historiadores que aparecen como Gastón Bachelard quien se acercó a la historia de la

ciencia guiado por el interés de analizar la prioridad que tiene la epistemología dentro de física y

la química.

Finalmente, las reflexiones que se hacen dentro de la enseñanza del modelo atómico de

Bohr y la presencia del modelo se deben dar dentro del aula y no hay justificación para que el

docente evada estos tópicos que se encuentran inmersos con el principio de la física cuántica. A

pesar de que la física parece ser, entre las ciencias la que menos asume el interés de quienes se

preocupan por la epistemología, por la historia y por la enseñanza. (Villaveces, 2001)

ENSEÑANZA PARA LA COMPRENSIÓN Y CONSTRUCTIVISMO 4.

MODERADO COMO HERRAMIENTA PARA LA ENSEÑANZA

APRENDIZAJE DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

La educación ha sufrido cambios en los últimos cincuenta años, de manera que los

avances hechos por diferentes pedagogos e investigadores de la educación han hecho que los

procesos de aprendizaje y demás variables intervengan en la comprensión para mejorar la

enseñanza, desarrollando las dimensiones didácticas de nuevos paradigmas que se gestan en la

relación con la calidad de la educación. (Aguerrondo, 2001)

Enseñanza para la comprensión es una pedagogía educativa, inicialmente promovida por

David Perkins, la cual se basa en cuatro pilares que conforman su marco teórico; tópicos

generativos, metas de comprensión, desempeños de comprensión y evaluación diagnostica

continua, cada elemento se centra en la investigación de preguntas claves como: ¿qué tópicos

vale la pena comprender?, ¿qué aspectos de esos tópicos deben ser comprendidos?, ¿cómo

podemos promover la comprensión? Y ¿cómo podemos averiguar lo que comprender los

alumnos?, preguntas que articulan metas claras centradas en el aprendizaje de los estudiantes y

en la enseñanza de los docentes.


De esta manera EpC (enseñanza para la comprensión) es un principio pedagógico donde

los métodos de trabajo y las teorías científicas se conjugaran desde la perspectiva de la

construcción mental simultánea del educando y del maestro.

Son herramientas indispensables para consolidar aprendizajes y enseñanzas dadas en el

aula de clase.

En el colegio Champagnat de Bogotá existen principios pedagógicos que se basan en

estrategias como enseñanza para la comprensión y constructivismo moderado, con esto sobresale

el P.A.E.C; Proyecto de Aula Especializada en Ciencias, que responde plenamente a los intereses

de la comunidad educativa y a las necesidades de investigación requeridas hoy por las

instituciones educativas, convirtiéndose en un laboratorio permanente en el que los procesos se

ponen a prueba. (Quijano Perilla, 2011).

Cuando se habla de constructivismo se piensa en un cambio constante, una construcción

de pensamiento (Morín, 2001). Siendo el constructivismo la postura pedagógica más

desarrollada en el siglo pasado y aun en la actualidad, donde el sujeto construye su conocimiento

y no se manifiesta el conocimiento como una copia de la realidad donde se desenvuelve el

educando, como lo es en la pedagogía tradicional, teniendo un punto de enlace la comunidad

pedagógica y psicológica en el mundo actual (Novac, 1998) (Quijano Perilla, 2011).

Para no quedar desvirtuada la relación entre el enfoque pedagógico y la conceptualización

de lo que se quiere enseñar se tiene en el aula el manejo de distintos procesos por los que el

estudiante pasa, sobre todo por la importancia de adquirir información y de manejar habilidades

básicas. La importancia del papel del docente es construir secuencias de desempeños cada vez

más complejos y ser significativos en el aprendizaje del estudiante.

Para la enseñanza y comprensión del modelo atómico de Bohr se hace necesario pasar por

estos distintos procesos o secuencias complejas para que el aprendizaje del estudiante sea

significativo. La enseñanza del modelo atómico de Bohr debe darse de manera que la presencia

de las teorías y experiencias dadas para este científico en esta época sean válidas y las desarrolle

el docente como soporte práctico para el aprendizaje del estudiante. Cabe resaltar que el


experimento es una forma de representar, los filósofos de la ciencia constantemente hablan de

sus teorías pero no dicen nada acerca de los experimentos, la tecnología o el uso del

conocimiento para la modificación del mundo (Hacking, 1996).

Se implementó una estrategia didáctica que facilitara la apropiación de los conceptos

básicos para la enseñanza-aprendizaje del modelo atómico de Bohr, diseñando talleres

experimentales que relacionaran el razonamiento basado en modelos para la concepción del

modelo atómico de Bohr y explorando las necesidades y aprendizajes a las que responden los

estudiantes, luego del diseño y la implementación de la secuencia didáctica desde el

razonamiento basado en modelos para el aprendizaje del modelo atómico de Bohr.

Al abarcar el tópico del modelo atómico de Bohr, se trabajó inicialmente con analogías

relacionadas con la concepción de modelo, el modelo como representación y el modelo como

herramienta para concepción de teorías abstractas elaboradas por científicos y enseñadas en el

aula de clase. Se trabajó con 20 estudiantes de grado undécimo del colegio Champagnat de

Bogotá, en la Escuela de física; clases extracurriculares.

Los temas como la estructura atómica y el desarrollo de los diferentes modelos atómicos

son tópicos dados dentro de la enseñanza de la física en niveles de secundaria y universitarios.

En el colegio Champagnat de Bogotá, se evidencia que el desarrollo de las temáticas

involucradas alrededor del tema de modelos y específicamente el de Bohr se abarcó en grado

décimo, permitiendo una elaboración optima y clara de la secuencia didáctica desde un análisis y

estudio de corte histórico epistemológico de la concepción de tópicos de la física moderna.

A partir de lo anterior se trabajó la secuencia didáctica dando lugar a cuatro actividades

elaboradas por el docente y desarrolladas por el estudiante, permitiendo encontrar resultados

netamente descriptivos, detallados y característicos de la concepción y comprensión del modelo

como representación y el modelo atómico de Bohr por parte de los estudiantes.


4.1 ACTIVIDAD 1: CONSTRUCCIÓN DEL PENSAMIENTO A PARTIR DEL

MODELO COMO REPRESENTACIÓN

Guía de trabajo: Anexo A

Propósitos: Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna,

especialmente las características y estructura de la materia.

Describir la forma en que los estudiantes representan las características de un sistema sin tener

contacto directo de él, basándose en los sentidos.

Metodología: Esta actividad tiene como finalidad plantear hipótesis de lo percibido a

partir de los sentidos. Se trabaja en grupos de 4 o 5 estudiantes, cada uno debe tener su guía para

el registro individual, se realiza en el laboratorio, las cajas están expuestas sobre mesas y cada

grupo va rotando y haciendo el registro de los percibido.

Cada una de las cajas está armada con alguna característica en particular, la primera caja

no contiene nada dentro, la segunda caja está pintada de negro por dentro y por fuera, y dentro

tiene una tela de seda en cada una de las caras, la tercera caja está pintada por dentro y dos de sus

caras tiene materiales rugosos y otras dos caras tiene adherido dos bombillos apagados, la cuarta

caja contiene una caja adentro, en ésta tiene adheridos dos bombillos prendidos y dos apagados

en otras dos caras.

Para la elaboración de las cajas se resalta que el docente las puede transformar de

cualquier otra forma, el objetivo es condicionar cada caja de tal manera que el estudiante solo

pueda tocar, tocar y observar, observar y oler.

El propósito de que cada estudiante tenga la guía es registrar hipótesis e ideas

individuales, luego cada grupo se reunirá y discutirá sobre lo escrito en la guía, para dar

conclusiones generales de la actividad.

Advertencia: La labor que se pueda realizar en esta actividad es netamente descriptiva, el

propósito es consolidar ideas, trasladar y enlazar la actividad en las concepciones y aprendizajes

que se han tenido a lo largo de la historia con teorías, modelos estructuradas por la ciencia.


4.2 ACTIVIDAD 2: ANALIZANDO Y CARACTERIZANDO MODELOS Y

TEORÍAS FÍSICAS

Guía de trabajo: Anexo B


especialmente las características y estructura de la materia en el universo.

Analizar la forma en que los estudiantes representan las características de las teorías y modelos

propuestos por diferentes científicos que impactaron en la formulación y entendimiento de los

modelos universales

Metodología: Esta actividad tiene como finalidad plantear hipótesis de lo percibido, analizado y

estudiado en la teoría. Se trabaja en grupos de 4 o 5 estudiantes, cada uno debe tener su guía para

el registro individual, se realiza en el laboratorio, las guías deben ser leídas, subrayando palabras

claves y desconocidas.

El tipo de lectura que se encuentra en la guía es oceánica:

“Cuando nos sentamos a mirar un noticiero de TV, o cuando tomamos el periódico para leer títulos (echarle una

ojeada) o cuando desde un vehículo en movimiento observamos que ha ocurrido un accidente, cuando nos llega un

comentario y por qué no, cuando observamos un video, estamos haciendo una lectura oceánica. En todos los casos,

podemos hablar de una lectura superficial de hechos o acontecimientos que no son suficientes pero sí necesarios, para

adquirir conocimiento pleno de los aspectos allí involucrados”

Lo cierto es que a pesar de su superficialidad y poca profundidad, este tipo de lectura bien tratada, permite obtener

valiosa información. Una primera lectura de un texto cualquiera continuo (escrito) o discontinuo (gráfico), puede servir

a cualquier lector para: reconocer el tema principal, dar una idea general del tema, registrar aspectos básicos de

contenido, despertar curiosidad para ampliar información, motivar la lectura con temas interesantes, inferir un estilo,

empezar relatos y descripciones simples y sembrar la semilla de la siguiente etapa: la lectura selectiva (Ríos, 2011).

El establecer que la ciencia tenga un criterio de demarcación, que identifique que es ciencia de lo

que no es, ha sido de las labores más difíciles dentro de la historia de la ciencia, la epistemología

y la educación. La ciencia se ha encargado que las generalidades terminen siendo identificadas a

partir de la inducción por medio de la observación y la experimentación, la experiencia y el

conocimiento a través de los sentidos, es la base del conocimiento científico. (Holton, La

imaginación científica, 1998)


El propósito de que cada estudiante tenga la guía es registrar hipótesis e ideas individuales, luego

cada grupo se reunirá y discutirá sobre lo escrito en la guía, para dar conclusiones generales de la

actividad.

Advertencia:

La labor que se pueda realizar en esta actividad es netamente descriptiva, el propósito es

consolidar ideas, trasladar y enlazar la actividad en las concepciones y aprendizajes que se han

tenido a lo largo de la historia con teorías, modelos estructuradas por la ciencia.

El estudiante o los estudiantes deben socializar de manera seria, coherente y clara lo expuesto

por las teoría, de manera que no se desfigure los conceptos y teorías expuestas en la lectura y en

lo aprendido a los largo de una ruta de aprendizaje.

La guía tiene como propósito explorar el desarrollo y contenido de las principales ideas que ha n

contribuido a la comprensión del universo físico, dando lugar a la importancia gradual de las

especulaciones, observaciones, experimentaciones e ideas actuales que nos acompañan en el

siglo XXI.

4.3 ACTIVIDAD 3: PROCESO DE EXPERIMENTACIÓN, EXPLICACIÓN,

ANÁLISIS Y DEDUCCIÓN DE HIPÓTESIS DEL MODELO ATÓMICO

DE BOHR.

Guía de trabajo: Anexo C



Analizar la forma en que los estudiantes representan las características de las teorías y modelos

propuestos por diferentes científicos que impactaron en la formulación y entendimiento de los

modelos Atómicos.

Caracterizar los espectros de emisión proporcionados por algunos gases y observados en la

experimentación.


Metodología: Esta actividad tiene como finalidad plantear hipótesis de lo percibido, analizado y

estudiado en la teoría. Se trabaja en grupos de 3 o 4 estudiantes, cada uno debe tener su guía para

el registro individual, el laboratorio experimental es acompañado por el docente.

Una vez se aborda lo expuesto por Niels Bohr con su modelo atómico, se relaciona y enlace con

el espectro de hidrogeno atómico, se lleva a la pregunta ¿Cómo se origina un espectro de

emisión?; cuando se pasa una corriente eléctrica a través de un gas en un tubo a presion muy

baja, se emite una luz cuyo espectro no es continuo sino a líneas. (la luz que emite el tubo de

hidrogeno o el gas que se haya utilizado, está compuesta por frecuencias discretas y se genera un

espectro de líneas).

Para la elaboración del laboratorio experimental se trabajaron con tres tubos espectrales:

hidrogeno, helio y argón. Sin embargo, se hace énfasis en el tubo espectral del hidrogeno como

consecuencia del trabajo realizado por el científico Niels Bohr. Reconociendo que:

1. Los espectros de emisión los producen los átomos al retornar sus electrones a estados

de menor energía, por lo que estos son los causantes de informar sobre los estados

electrónicos del átomo.

2. A partir de lo anterior, Bohr propone en 1913 el modelo de electrones girando

alrededor del núcleo de los átomos en orbitas circulares, para la que NO es aplicable

según el cual una carga acelerada emite radiaciones continuamente.

3. Bohr calculo la energía y el radio de las orbitas de un electrón en el átomo de

hidrogeno.

4. A pesar del avance fundamental que represento el modelo Bohr, pronto salieron

problemas como: hechos experimentales no sustentados; como el momento magnético

del orbital s, no se sostiene el momento angular y los números cuánticos, ya que Bohr

hizo uno ajuste teórico y no un ajuste emperico en función de parámetro

experimentales (Alcalá, 1995)

El propósito de que cada estudiante tenga la guía es registrar hipótesis e ideas individuales, luego

cada grupo se reunirá y discutirá sobre lo escrito en la guía, para dar conclusiones generales de la

actividad en compañía del docente.


Advertencia:

La labor que se pueda realizar en esta actividad es netamente descriptiva, el propósito es

consolidar ideas, trasladar y enlazar la actividad en las concepciones y aprendizajes que se han

tenido a lo largo de la historia con teorías, modelos estructuradas por la ciencia.

El estudiante o los estudiantes deben socializar de manera seria, coherente y clara lo expuesto

por Niels Bohr y su modelo atómico, de manera que no se desvirtué los conceptos y teorías

expuestas en los libros y en lo aprendido a lo largo de una ruta de aprendizaje, llevada por el

docente.

La guía tiene como propósito explorar el desarrollo y contenido de las principales ideas que ha n

contribuido a la comprensión del universo físico, dando lugar a la importancia gradual de las

especulaciones, observaciones, experimentaciones e ideas actuales que nos acompañan en el

siglo XXI.

4.4 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA

Una de las tantas formas de definir una secuencia didáctica, es la de decir que ella es una

estrategia a partir de la cual el docente traza el recorrido pedagógico que transitarán sus

estudiantes con su mediación, para construir y de construir su conocimiento, ajustándolo a los

contextos socio-culturales del momento. Diseñar una secuencia didáctica es, interrelacionar lo

declarativo con lo procedimental y lo actitudinal. La secuencia didáctica desarrollada por un

educador, depende fundamentalmente de la forma como piense la enseñanza y por ello,

establecer una clasificación es materialmente imposible.

Algunos de los aspectos generales a tener en para la secuencia didáctica son: 1) La trama

conceptual o recorrido temático alrededor del tópico, 2) Una delimitación de condiciones del

contexto de la secuencia, 3) Secuencia de actividades a realizar, 4) Objetivos y 5) Estrategias de

enseñanza, 6) Evaluación o análisis, 7) fuentes de información ofrecidas y sugeridas.

Para el desarrollo de la secuencia didáctica se trabajó con la siguiente características de

población:

o Colegio: Colegio Champagnat de Bogotá


o Estudiantes: grado undécimo

o Número de estudiantes: 20

o Horas trabajadas: 10 Horas

o Espacio de trabajo: Laboratorio, en horas de la escuela de física.

PRIMERA SESIÓN

CONSTRUCCIÓN DEL PENSAMIENTO A PARTIR DEL MODELO COMO REPRESENTACIÓN

Propósito:

Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna, especialmente las

características y estructura de la materia. Describir la forma en que los estudiantes representan las características de un sistema sin tener

contacto directo de él, basándose en los sentidos. Analizar las hipótesis que los estudiantes plantean sobre las características de los elementos que

contienen las distintas cajas.

Actividad: Se reunieron 3 grupos de 5 estudiantes, se les entregó la guía de trabajo (ver anexo A), se ubicaron las

cajas (ver descripción de cajas, actividad, metodología, pág. #) en distintas mesas, de manera que cada

grupo pudiera rotar e ir escribiendo la hipótesis que consideraba apropiada para cada caja, estas

descripciones se hicieron inicialmente de forma individual. A continuación se muestra los resultados de

cada grupo una vez se socializó en el grupo lo escrito por cada estudiante.

Actividad 1, 3 y 4. Hipótesis posibles de las características del contenido de cada una de las cajas

Caja Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3

1. la caja no

contiene nada

dentro

NO HAY NADA DENTRO

DE ELLA NO HAY NADA

DENTRO DE ELLA,

ES DE COLOR

NEGRO

NO HAY NADA

DENTRO DE ELLA

2. La caja está

pintada de negro

por dentro y por

fuera, y dentro

tiene una tela de

seda en cada una

de las caras

LAS PAREDES ESTAN

FORRADAS DE UN

MATERIAL SUAVE

HAY TELA DE SEDA

PEGADA EN TODA

LA CAJA

ES SUAVE, EL COLOR

DE LA TELA ES ROJA.

3. La caja está

pintada por

dentro y dos de

sus caras tiene

materiales

LA CAJA TIENE DOS

BOMBILLOS QUE ESTÁN

APAGADOS UNO FRENTE

DEL OTRO, EN LAS

OTRAS CARAS

FRONTALES ESTAN

LAS CAJAS

INTERIORES DE LA

CAJA ESTAN

PINTADAS, TIENEN

BOMBILLOS EN DOS

DE SUS LADOS, EN

DOS CARAS DE LA

CAJA SON ASPERAS,

CARRASPOSAS, LAS

OTRAS DOS CAJAS

CONTIENEN

BOMILLOS


rugosos y otras

dos caras tiene

adherido dos

bombillos

apagados

ARRUGADAS Y

ÁSPERAS. LOS OTROS LADOS

ESTAN FORRADAS

DE UN MATERIAL

RUGOSO

REDONDOS

APAGADOS.

4. La caja contiene

una caja adentro,

en ésta tiene

adheridos dos

bombillos

prendidos y dos

apagados en otras

dos caras, además

contiene dos

prismas hechos

en cartón.

EL ESPACIO DE LA CADA

ES MAS ESTRECHO,

CONTIENE DOS

BOMBILLOS ESTAN

RENDIDOS PORQUE SE

SIENTE CALOR, ADEMAS

HAY DOS FIGURAS

RECTANGULARES

HAY UNA CAJA MÁS

PEQUEÑA DENTRO,

SE SIENTE

CALIENTE LA CAJA,

HAY DOS

BOMBILLOS Y HAY

DOS FIGURAS

GEOMETRICAS.

HAY UNA CAJA

DENTRO DE OTRA,

PORQUE A SIMPLE

VISTA LA CAJA

EXTERNA ES MAS

GRANDE, Y LA PARTE

INTERNA ES MÁS

PEQUEÑA, HAY DOS

BOMBILLOS

PRENDIDOS Y DOS

FIGURAS

GEOMETRICAS EN

FORMA DE PRISMA.

Actividad 2. Propiedades del contenido de las cajas que desean saber y no lo pueden percibir

El color, textura y el volumen Masa, volumen,

material Temperatura, color, masa,

volumen, material textura

Tabla 1

las respuestas que se analizaron tanto individual como grupal terminaron siendo muy

similares, se manifestó dentro de los grupos la forma en que plantean las hipótesis frente a lo que

puedan encontrar en cada caja, las respuestas encontradas en las actividades 1, 3 y 4 se

caracterizaron más por su semejanzas que por sus diferencias.

Los resultados encontrados en las diferentes actividades fueron suficientes para dar

cuenta que los estudiantes tienen la capacidad de formular hipótesis acerca de las características

planteadas por cada caja, dando cuenta que existen propiedades del sistema que no son reflejadas

a simple vista, y se vieron en la necesidad de construir un modelo interno del contenido de las

cajas.

En la actividad dos de la primera sesión, se encontró que hay varias diferencias en el

planteamiento de las hipótesis de las cajas, debido a que la pregunta de la actividad tiene que ver

con las propiedades del contenido de las cajas que desean saber y no lo pueden percibir.


La docente finalizó la actividad relacionando el sentido que tiene el modelo frente a las

hipótesis formuladas por un sistema que no se puede analizar directamente, dio apertura a

preguntar sobre el sentido que tiene el modelo dentro de la ciencia, estableciendo una discusión

sana sobre el uso del modelo en los distintos contextos y cómo se relaciona con las teorías

propuestas por científicos.

También se hizo énfasis en la relación existente entre los modelos identificados en las

teorías y la deducción que tiene los científicos a partir de estos modelos en la explicación de

fenómenos, cuando se realiza este tipo actividades se lleva a un contexto donde la enseñanza y

aprendizaje de temáticas relacionadas con la física, particularmente de la física moderna

recobran sentido donde no basta mostrar teorías ya formalizadas, es necesario la

contextualización y otros aspectos también relacionados particularmente.

SEGUNDA SESIÓN

ANALIZANDO Y CARACTERIZANDO MODELOS Y TEORÍAS FÍSICAS



Analizar la forma en que los estudiantes representan las características de las teorías y modelos propuestos por diferentes científicos que impactan en la formulación y entendimiento de los modelos universales.

Actividad

Esta actividad tuvo como finalidad plantear hipótesis de lo percibido, analizado y estudiado las

teorías geocéntricas y heliocéntricas. Se trabajó en grupos de a 7 y uno de 8 estudiantes cada

uno tenía su guía para el registro individual, se realizó en el laboratorio, las guías fueron leídas,

subrayando palabras claves y desconocidas.

Para el tercer y cuarto punto de la guía cada grupo discutió lo sobresaliente en cada teoría, dando

lugar a las siguientes apreciaciones.

Grupo geocéntrico Grupo heliocéntrico

La teoría del geocentrismo fue

expuesta principalmente por

Ptolomeo.

Observación minuciosa hacia el

Quien propone la teoría es Nicolás

Copérnico.

El movimiento de los cielos hace pensar

que es por el movimiento de la tierra


cielo, de estrellas que más tarde

serían planetas

descripción detallada de los planetas

sobre el movimiento a lo largo del

cielo.

el orden de los planetas que giraban

alrededor de la tierra

La teoría fue defendida por la

religión

Las distancias entre planeta y

planeta, entre el sol y los planetas

Era lo suficiente precisa con los

instrumentos que existían en ese

tiempo.

Da cuenta de los epiciclos del

movimiento de los astros

Ya venus y mercurio no giran alrededor

de la tierra sino alrededor del sol.

Cálculos de distancias de la tierra-sol y

luna-tierra propuesto por Aristarco de

Samos

Si el Sol como la esfera de las estrellas

fijas es más grande que la Tierra, no es

posible que lo mayor gire en torno a lo

más pequeño sino que debe darse lo

contrario. (Heliocentrismo antiguo).

Brillo y tamaño de algunas estrellas.

Movimiento de rotación y traslación

además del de precesión de la tierra

Modelo estudiado posteriormente por

Galileo Galilei y Johannes Kepler

Tabla 2

Los estudiantes realizaron la lectura subrayando las palabras claves e ideas sobresalientes de

cada teoría, para cada una de las ideas que plantean los estudiantes en los grupos, discuten

fortaleciendo las hipótesis que inicialmente se plantearon individualmente, algunos con bases

muy seguras del planteamiento de cada modelo.

Grupo geocéntrico Grupo heliocéntrico

Los estudiantes plantearon que para

defender la teoría se hace necesario

estar en la época, sobre todo por la

limitación que se tenía en el avance

de instrumentos de medida.

Según el sistema de referencia tierra-

estrellas y cuerpos celestes, se denota

el movimiento del sol y la luna que se

mueven con respecto al observador.

a las 2 de la tarde el sol se encontraba

en un punto cerca al occidente con

respecto a la horizontal, luego a las 4

de la tarde el sol se habia movido mas

ahcia el occidente probando que el sol

orbita alrededor de la tierra,

Explicación de los epiciclos, cada

planeta orbita en un círculo llamado

epiciclo.

El modelo geocéntrico es válido por

Los estudiantes responden a las

necesidades de instrumentos de

medida más precisos y exactos para la

observación y medición de fenómenos

saos en el cielo.

con la invención del telescopio

nosotros podemos demostrar que la

luna se traslada y rota alrededor de su

eje.

con las fases lunares y las fases de

venus

les refutan la idea a los geocéntricos

cuando se dan cuenta que solo con

observación la luna tiene fases y se ve

distinta en cada movimiento terrestre,

con lo que los geocentristas no pueden

responder.

Los estudiantes dibujaron las fases

lunares observadas


las constantes observaciones de los

astros para la época.

los estudiantes realizaron un diagrama

astronómico de lo observado en el

cielo.

el tamaño de la luna y de las estrellas

no es el mismo en todo momento

Nombraron el péndulo de Foucaoult,

una prueba más para demostrar la

rotación de la tierra.

Tabla 3

Finalmente con el análisis de lo que cada grupo aprecia frente a cada modelo se considera

fundamental el planteamiento de hipótesis y posibles formas de defender las ideas con los

recursos que se tiene en la época, además la forma de analizar textos y plantear argumentos que

consideran validos desde el contexto en el que se encuentra, teniendo en cuenta la observación

como herramienta fundamental.

Es posible llegar a la relación existente entre el modelo mental de lo que cada estudiante

podría plantear de cada teoría y el modelo teórico de algún fenómeno físico.

TERCERA SESIÓN

CARACTERIZANDO LOS ESPECTROS DE EMISIÓN DE ELEMENTOS

Propósito:

Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna,


Analizar la forma en que los estudiantes representan las características de las teorías y

modelos propuestos por diferentes científicos que impactaron en la formulación y

entendimiento de los modelos Atómicos.

Caracterizar los espectros de emisión proporcionados por algunos gases y observados

en la experimentación.

Actividad:

Esta actividad tuvo como finalidad plantear hipótesis de lo percibido, analizado y estudiado en la

teoría. Se trabajó en grupos de 3 y 4 estudiantes, cada uno debía tener su guía para el registro

individual, el laboratorio experimental es acompañado por dos docentes.

Se abordó en una clase anterior todo lo relacionado al modelo atómico de Bohr y lo que se haría

en la siguiente clase, se trabajaron conceptos como: ¿Qué es un espectro, un espectro de emisión,

tubos espectrales, espectroscopio...etc? lo abordado dentro de la guía trabajada en clase

posteriormente.

En esta actividad experimental se trabajó con estudiantes de grado undécimo, la temática

abarcada que está sustentada en los conceptos aprendidos previamente en grado décimo, es


necesario que los estudiantes hayan comprendido y experimentado tópicos acerca de la

naturaleza del átomo, la forma en que ha evolucionado la concepción de los modelos a partir de

distintas teorías aportadas por los científico,

Para las conclusiones de los grupos se obtuvo lo siguiente.

Grupos Conclusiones

1 El grupo concluyó que;

La espectroscopia es la relación entre la energía y la propagación de esta por la

materia (gas)

Los gases emiten y absorben energía

Los espectroscopio son instrumentos para analizar los espectros de los tubos

con gases.

2

El grupo concluyó que:

los espectros de emisión se generan por que en el espectroscopio hay un prisma

este es capaz de descomponer la luz blanca.

el modelo atómico de Bohr sirve para entender los espectros de emisión que

tiene un gas cuando está en presencia de radiación electromagnética

las líneas de colores que se general son muy llamativas.

3 El grupo concluyó que;

como los espectros de emisión ya son estudiados, se pudo identificar a qué tipo

de gas pertenecía cada tubo.

Los tubos de espectros tienen el gas a bajas presiones.

para emitir un espectro de emisión es necesario tener la conexión de una fuente

de voltaje.

El modelo atómico que estaba dibujado en los libros es bastante lejano de la

física del átomo.

Tabla 4

Los estudiantes se sintieron contextualizados con la práctica y con lo dicho en los

distintos libros sobre el modelo atómico, la consulta y la elaboración del laboratorio

experimental acompañada fue base para la interpretación de lo observado y aprendido

Los diferentes grupos de trabajo interpretaron ideas similares al hacer la observación de

los espectros, se fomentó el asombro y el interés por el laboratorio.

De acuerdo con los descrito por cada grupo se concluyó que es indispensable la

elaboración de laboratorios experimentales para la comprensión y análisis de temáticas


conceptuales de la física moderna. La presencia de las teorías y las experiencias son un soporte

práctico para el aprendizaje objetivo del estudiante.

CONCLUSIONES 59

CONCLUSIONES 5.

Se reconoce que la intervención de los estudios de corte histórico epistemológico dentro

del trabajo permitió formalizar de manera significativa la intervención del modelo como

representación en la enseñanza de la física y su comprensión dentro del modelo atómico de Bohr.

El modelo como representación permite recuperar el significado práctico y organizativo

de los conceptos físicos de manera que puedan modelar estos como lo hace una comunidad

científica quienes modelan la estructura de la materia posible dándole un significado más

práctico y organizativo para su investigación.

La noción de perfil epistemológicos nombrados por Gastón Bachelard (1884-1962) en su

libro La filosofía del no ensayo de una filosofía de nuevo espíritu científico nos ofreció de

manera significativa los diferentes niveles nocionales que se pueden considerar a partir del

concepto de masa dado de esta forma se hizo de modo analógico los diferentes niveles

nocionales que se puede llegar con el modelo atómico de Bohr y como estos cumplen con ser un

momento de la evolución de pensamiento.

Dentro del trabajo se reconoce que la enseñanza y aprendizaje del modelo atómico de

Bohr puede llegar a convertirse en una temática sin trascendencia dentro del aula, donde podría

ser un inventario de acontecimientos dados sin justificación. Sin embargo, la utilización del

modelo como representación sirve como herramienta ya que es un agente dinamizador dentro de

las acciones de enseñanza y aprendizaje que se dan en el aula.

El modelo atómico de Bohr se conoce desde hace un siglo, es difícil concluir a partir de

los contenidos en libros que son incorporados en el aula de clase la comprensión de dicho

modelo, se necesita del docente como activo formalizador de conocimiento quien es capaz de

llevar esta temática sin artificios, sino de manera natural donde la aparición de teorías,

experimentos y cálculos son indispensables para el entendimiento de este.

CONCLUSIONES 60

Con el objeto de dinamizar el desarrollo de trabajo se realizó la producción de tres guías y

una cartilla “El Modelo Atómico” con base a los diferentes contextos que se analizaron. De esta

manera se buscaba relacionar el modelo como representación y el modelo atómico de Bohr.

El desarrollo de cada guía implementada depende principalmente de la motivación del

docente, buscando involucrar al estudiante en temáticas poco frecuentes en la enseñanza de la

física, dando lugar a la elaboración de laboratorios experimentales y a la fomentación de la

discusión y sustentación de sus propias ideas.

La ruta que se siguió en la implementación de cada guía y en la cartilla fue útil para el

análisis y descripción de lo que los estudiantes conciben frente al desarrollo del modelo atómico

de Bohr y los cambios conceptuales que sufrieron en la percepción de la naturaleza del átomo.

REFERENCIAS 61

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ANEXOS 65

A. ANEXO: Actividad 1- Construcción del pensamiento a partir del modelo

como representación

COMUNIDAD DE HERMANOS MARISTAS DE LA ENSEÑANZA

PROVINCIA NORANDINA - COLOMBIA

COLEGIO CHAMPAGNAT - BOGOTÁ

Primera actividad- Construcción del pensamiento a partir del modelo como representación- Prof. Yenifer Hernández

Propósito: Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna,


Integrantes:_________________________________________________________________________

¡Para tener en cuenta?

Los modelos son representaciones mentales (sin

importar la forma de representación) que los

científicos utilizan para razonar (Nersessian,

1999) y por tanto favorecen la construcción y

utilización del conocimiento científico. De este

modo, por ser productos del pensamiento

humano, al ser utilizados para la enseñanza y el

aprendizaje de las ciencias, ellos permiten

simplificar fenómenos complejos y ayudan en la

visualización de entidades abstractas.

Materiales

Cuatro cajas elaboradas a mano

Lápiz

Hojas

Procedimiento

Se reunirán en 4 grupos, los cuales se formara

según lo quieran los estudiantes, a cada grupo se

le entregará una caja, con la que podrán

interactuar utilizando los sentidos y descubrirán

“algo” que habrá allí en su contenido.

Antes de averiguar sobre las cajas, tengan

presente las siguientes actividades.

1ra actividad:

Planteará con su grupo las hipótesis posibles de

las características del contenido de cada una de

las cajas.

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

2da actividad

¿Qué propiedades del contenido de las cajas

desean saber y no lo pueden percibir?

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

3ra actividad

¿Qué encontraron dentro de las cajas?

Descríbalo.

Caja 1

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

_____________________

Caja 2

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

_____________________

Caja 3

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

___________________________________________

__________________________________________

ANEXOS 66

Caja 4

______________________________

______________________________

______________________________

______________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

__________________________________________

4ta actividad

Discutir entre los grupos de trabajo los resultados

encontrados en las actividades 1, 2 y 3, e

identificar respuestas similares y diferentes dadas

por los grupos. Realice un breve escrito.

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

________________________________

Cordialmente,

Prof. Yenifer Hernández León

ANEXOS 67

B. ANEXO: Actividad 2- Analizando y Caracterizando teorías




Segunda actividad- Analizando y Caracterizando teorías – Prof. Yenifer Hernández León

Propósito: Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna, especialmente las características y estructura de la materia en el universo. Integrantes:_________________________________________________________________________

¡Para tener en cuenta¡

“Si bien los instrumentos ópticos de precisión

tardaron todavía 2000 años en aparecer, la

simple observación del cielo nocturno había

proporcionado unos 400 a. de c. los datos e

interpretaciones suficientes respecto a los

movimientos de los cuerpos celestes para

establecer diversas teorías sobre el Universo”.

(Holton, Introducción a los conceptos y teorías

de las ciencias físicas, 2004)

A continuación lea atentamente cada una de los

modelos existentes para la explicación del

movimiento de los planetas y el sol dentro del

sistema solar y luego cómo el modelo

geocéntrico y heliocéntrico termina siendo las

teorías que actualmente son utilizadas por los

astrónomos y en contextos de formación

científica y educativa.

Teoría Geocéntrica

“La forma del mundo para el griego no se aleja

mucho del sentido común o de la impresión que

se lleva una persona al observar la noche

estrellada por un tiempo prolongado. El

firmamento se nos presenta como una gran

bóveda o semiesfera en la que se encuentran

enclavadas las estrellas y los planetas. Al

transcurrir los minutos detectamos que el

conjunto de estrellas se mueven al unísono

manteniendo la configuración existente entre

ellas describiendo semicircunferencias que tienen

como centro nuestro punto de observación, la

Tierra. Esta corta observación nos permite

comprender por qué las civilizaciones babilónica

y egipcia, desde aproximadamente el siglo VIII

antes de nuestra era, para orientarse en este mar

de estrellas convinieron en agruparlas en

constelaciones y darles nombres de acuerdo con

formas muy familiares. Es así que los babilonios y

egipcios hicieron un mapa de los cielos

definiendo las constelaciones y dando su

ubicación relativa. Si continuamos nuestras

observaciones nocturnas durante varios días llega

un momento en que nuestra mirada se hace más

aguda y podremos detectar que no todo en el

cielo se mueve de la misma forma. Hay puntos

luminosos que a simple vista no se distinguen de

las estrellas y que si bien se mueven no lo hacen

con todo el conjunto de estrellas. Es

precisamente esta diferencia de movimientos la

que permite distinguir entre planetas y estrellas.

En ocasiones estos puntos luminosos especiales se

retrasan y adelantan en relación con la

constelación en donde se encuentran,

describiendo una especie de bucle para continuar

su travesía a lo largo de un grupo de

constelaciones especiales, las constelaciones del

zodiaco. A este número reducido de puntos

ANEXOS 68

luminosos, que no pasan de cinco observables a

simple vista, se les dio el nombre de planetas

(Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno)2;

queriendo decir con ello que son cuerpos

vagabundos o errantes respecto al movimiento

ordenado de las estrellas, de las estrellas fijas

como se les decía. Las estrellas se dice que son

fijas precisamente porque no hay movimiento

relativo entre ellas, sino que todas en conjunto se

mueven. Por otra parte, aunque los planetas no

tienen el movimiento regular observado en las

estrellas, estos poseen cierta regularidad en su

movimiento a través de las constelaciones del

zodiaco, tardando un tiempo determinado, fijo,

para ubicarse de nuevo en la constelación de

partida. Este tiempo es el que se conoce como

año del planeta respectivo. De tal forma que de

todas las observaciones precedentes no es difícil

concluir que los cielos tienen la forma de una

gran esfera que gira uniformemente y que el

grupo de estrellas que desaparecen en el

horizonte durante la noche completan el círculo

de su recorrido viajando con un movimiento

igualmente uniforme sobre la otra cara que no

observamos de la Tierra y que a la noche

siguiente podremos encontrar a este mismo

grupo de estrellas en el firmamento. La

justificación anterior del principio de circularidad

y uniformidad que dominó a la astronomía

geocéntrica recurre a la observación directa, pero

se encuentran otras justificaciones que no pueden

considerarse de menor importancia y que son de

interés; una de ellas involucra aspectos

cosmológicos sobre la creación del mundo

2 El subrayado es nuestro

mezclados con elementos estéticos o

matemáticos”. (Guerrero Pino, 2004)

El éxito de Ptolomeo

“La teoría geocéntrica de Ptolomeo explica, por

ejemplo, el movimiento retrógrado de los

planetas uno de los fenómenos astronómicos más

importantes a explicar, junto con la variación del

brillo de los astros, recurriendo a una

circunferencia llamada deferente que tiene como

centro la Tierra y a un epiciclo que es otra

circunferencia de radio menor cuyo centro se

ubica sobre el deferente. Los períodos de

rotación del deferente y del epiciclo se ajustan de

acuerdo con el movimiento del planeta que se

quiere explicar, de tal manera que producen los

bucles correspondientes al movimiento

retrógrado. La técnica de epiciclos y deferentes

no sólo da cuenta del movimiento retrógrado de

los planetas sino que también del aumento del

brillo del planeta en el momento de la

retrogradación, causado precisamente por el

acercamiento del planeta a la Tierra” (Guerrero

Pino, 2004)

EL sistema tuvo una aceptación general luego que

llegó a conocerse, y esto por cinco razones

poderosas:

a. El sistema de Ptolomeo daba un

descripción suficientemente precisa de lo

que podía observarse con los

instrumento de su tiempo.

b. Predecía aceptablemente las trayectorias

futuras de los planetas, para los fines de

la época, aunque fuesen precisos cálculos

laboriosos; y cuando ocurría una

discrepancia considerable entre las

predicciones y observaciones, se resolvía

ANEXOS 69

reajustando un poco las <<ruedas>>

de este esquema flexible. ¡Hoy, todavía

como en aquel tiempo, el sistema

geocéntrico es preferido para los cálculos

en navegación y en astrología!

c. Proporcionaba una explicación natural

de por qué las estrellas fijas no muestran

paralaje anual

d. En muchos aspectos estaba de acuerdo

con la doctrina filosófica y física de los

griegos relativa a la naturaleza de la

tierra y de los cuerpos celestes.

Posteriormente cuando fue

reintroducido en Europa por los árabes,

al sistema de Ptolomeo se le dio una

significación teológica. Además, estaba

en línea con la física contemporánea

basada en la misma doctrina filosófica

del movimiento natural.

e. Tenía una <apariencia del sentido

común>. No es difícil sentir la sensación

de que realmente <<Vemos>> al sol y

a las estrellas moviéndose alrededor

nuestro, y es razonable pensar que nos

encontramos sobre una tierra inmóvil y

estable.

Figura 1. Tomada de (Guerrero Pino,

2004)

Pero con el tiempo, y a pesar de todo, la teoría

geocéntrica de Tolomeo fue desplazada por la

heliocéntrica. (Holton, Introducción a los

conceptos y teorías de las ciencias físicas, 2004).

Teoría Heliocéntrica

El heliocentrismo antiguo

“Antes de ver el paso de una concepción

geocéntrica del mundo a una heliocéntrica vale

la pena preguntarnos qué aspectos impidieron la

aceptación de una estructura heliocéntrica del

universo en la época antigua. El pensamiento

antiguo no fue ajeno a la posibilidad de pensar

un mundo sin centro en la Tierra e infinito; todo

este tipo de consideraciones eran posibles dentro

de un pensamiento altamente especulativo como

el griego. La escuela pitagórica, dentro del siglo V

antes de nuestra era, fue la primera en proponer

un universo no centrado en la Tierra. Su ideal de

que todas las cosas están gobernadas por los

números y la armonía los llevó a postular como

centro del mundo a una gran bola de fuego, el

Altar de Zeus, que irradia luz en todos los

sentidos y en donde reside el principio de la

actividad cósmica.

Antes de nuestra era hace ver que el movimiento

de los cielos puede ser originado no por el

movimiento de la esfera de las estrellas sino por

un movimiento de rotación de la Tierra; además

aseguró que tanto Venus como Mercurio no

giran en torno a la Tierra sino en torno al Sol.

Dentro de la escuela alejandrina y acorde con su

propuesta de hacer una descripción matemática

de los cielos, Aristarco de Samos a mediados del

siglo III antes de nuestra era propuso un mundo

centrado en el Sol, conclusión que obtuvo no a

la manera especulativa de los pitagóricos sino

llevado por el cálculo de las distancias relativas

entre Sol-Tierra y Luna-Tierra, al igual que del

cálculo de los tamaños relativos del Sol y la Luna

ANEXOS 70

respecto al de la Tierra, encontrando que el Sol

es mucho mayor que la Tierra. Si tanto el Sol

como la esfera de las estrellas fijas son más

grandes que la Tierra, se planteaba Aristarco, no

es posible que lo mayor gire en torno a lo más

pequeño sino que debe darse lo contrario. De lo

anterior surge entonces la pregunta: ¿por qué no

se arraigó el heliocentrismo en la antigüedad? El

argumento de Aristarco es bastante atractivo y en

parte soportado en mediciones astronómicas,

pero puede decirse que las razones en contra del

heliocentrismo fueron más convincentes para la

época. No sólo se daba que el pensamiento

antiguo no estaba preparado para aceptar una

idea de este tipo sino que también los partidarios

de la teoría geocéntrica presentaban argumentos

poderosos como los que siguen. Primero, en una

Tierra en movimiento los cuerpos sobre su

superficie no presentarían la quietud que

manifiestan sino que saldrían expelidos por los

aires; además, las nubes y pájaros en su vuelo se

verían retrasados o adelantados desde la Tierra

ya que no comparten el movimiento de ésta; y,

por último, al lanzar un cuerpo verticalmente era

de esperar que éste no retornara de nuevo al

lugar desde donde se lanzó. En segundo lugar,

aparte de las anteriores objeciones físicas,

dinámicas, se encuentra una objeción

astronómica como la del paralaje ¿cómo es que

desde la Tierra girando en torno al Sol no se

observa ningún cambio tanto en el brillo y

tamaño de las estrellas como en las figuras de las

constelaciones?, pues es claro que en cierto

tiempo la Tierra estaría más cerca un grupo de

estrellas y tiempo después, por ejemplo al cabo

de seis meses, estaría en una posición más

distante. De hecho este efecto de paralaje existe,

pero es tan sumamente pequeño este cambio que

sólo se pudo observar hasta tres siglos después

que Copérnico propusiera la teoría heliocéntrica.

Finalmente, una tercera objeción tenía que ver

con la observación directa: el sólo hecho de ver

que el Sol y las estrellas son las que se mueven es

razón suficiente para inferir que realmente deben

estar en movimiento. Aparte de estas objeciones

se pueden extraer otras de tipo cultural; por

ejemplo, ya se dijo que el geocentrismo no sólo

se fundamenta en ideas cosmológicas y físicas

sino que también trasciende al ámbito teológico.

Nicolás Copérnico (1473- 1543), como bien

plantea Kuhn, es el último antiguo y el primer

moderno en cuestiones astronómicas. Copérnico

fue llevado a plantear su modelo heliocéntrico,

entre otras cosas, por la diferencia de opinión

existente entre los matemáticos del momento

sobre la estructura del universo y porque para

ese entonces los desfases en el calendario eran

bastante notorios y se hacía necesario la

elaboración de uno nuevo, tarea que se

emprendió y culminó con la realización del

calendario gregoriano en 1582, el cual no fue

propiamente elaborado por Copérnico pero sí

basado en sus cálculos. Copérnico era consciente

que las fallas presentes en el calendario no eran

de carácter puramente técnico sino que su origen

se encontraba en la concepción astronómica

ptolemaica que lo soportaba. Otro aspecto que

también motivaba a Copérnico, ya no práctico

como el anterior, era el de la búsqueda de Un

aspecto importante que preocupaba

especialmente a Copérnico del modelo

ptolemaico era la forma compleja de cómo a

ANEXOS 71

partir de un buen número de epiciclos se

explicaba el movimiento retrógrado de los

planetas. Impulsado por su espíritu platónico de

un mundo geométrico, ordenado y simple,

Copérnico encuentra que la retrogradación de

los planetas se vuelve una conclusión natural si la

Tierra se mueve en torno al Sol, de modo que ya

no hay necesidad alguna de recurrir a los

epiciclos. Se presenta, por ejemplo, el

movimiento retrógrado de un planeta superior,

como Júpiter, cuando la Tierra se va

aproximando a él y lo traspasa porque su

velocidad es mayor. En el caso de los planetas

inferiores, Venus y Mercurio, sucede lo contrario:

son estos los que se mueven más rápido que la

Tierra y se detecta su retrogradación desde la

Tierra cuando se están acercando a ella. El

heliocentrismo copernicano no rompe aún con el

principio de circularidad y uniformidad, pero el

sólo hecho de desplazar la Tierra del centro del

mundo invita a pensar que ésta no es de

naturaleza diferente a la de los demás planetas y

cuerpos celestes, tema sobre el que Copérnico no

se manifestó explícitamente. Copérnico, al

mantener la circularidad, es heredero también de

las esferas cristalinas y, como es natural, concluye

que la Tierra se halla unida a una de ellas. De

forma tal que Copérnico se ve forzado a

involucrar un tercer movimiento en la Tierra, el

de precesión, además del movimiento de

rotación sobre su propio eje y el de traslación en

torno al Sol. El movimiento de precesión de la

Tierra es, en otras palabras, el movimiento

cónico del eje terrestre que hace que el eje

siempre esté apuntando hacia un mismo punto

del firmamento, un punto muy próximo a la

estrella polar. Dicho movimiento permite de esta

manera explicar el cambio en las estaciones;

puesto que si la Tierra no tuviera este

movimiento de precesión y se encontrase

firmemente agarrada a la esfera cristalina, su

superficie quedaría expuesta a los rayos solares

siempre de la misma forma, de modo que no

habría cambio de estación. Los planteamientos

copernicanos estuvieron también sometidos a

una dura crítica, muy semejante a la que

soportaron los de Aristarco por parte de los

defensores de una Tierra estática, pero a

diferencia de este último, las ideas de Copérnico

estaban dominadas por un ideal de armonía

geométrica y de simplicidad cualitativa. Estos dos

elementos serán muy tenidos en cuenta por

Kepler y Galileo, quienes igualmente cultivaban

este ideal matemático-platónico”. (Guerrero

Pino, 2004).

“El objeto de la ciencia, como el de todo

quehacer intelectual, es penetrar más allá de lo

inmediato y visible, y con ello situar los

fenómenos observables en un nuevo y más

amplio contexto. Pues, al igual que un iceberg

flotante, cuya mayor parte se encuentra oculta

en el mar, sólo una pequeña parte del mundo

físico se revela ante nosotros de un modo

directo. La suprema función de una teoría es

ayudarnos a captar la imagen completa de este

mundo físico. En su nivel más simple una teoría

nos ayuda a interpretar lo desconocido en

términos de lo ya conocido. Es un esquema

conceptual que inventamos o postulamos para

explicarnos a nosotros mismos y a los otros los

fenómenos que observamos y las relaciones que

ANEXOS 72

existen entre ellos, para reunir, de este modo, en

una estructura única, conceptos, leyes, principios,

hipótesis y observaciones provenientes a menudo

de campos muy diversos.” (Holton, Introducción

a los conceptos y teorías de las ciencias físicas,

2004).

Cordialmente,


DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

Procedimiento.

1. Se organizaran en dos grupos

2. Cada grupo tendrá un nombre, el cual

corresponde a “Geocéntrico” y “Heliocéntrico”

3. De acuerdo a la lectura oceánica anteriormente

expuesta y a sus conocimientos previos sobre

cada una de las teorías, iniciara un proceso de

análisis y caracterización para cada teoría

dependiendo en el grupo en el que se

encuentre.

4. Iniciará el análisis poniendo en marcha una

lista de características de su teoría, de tal

manera que sean la base primordial para

defenderla.

5. Hará uso de la observación, análisis,

experimentación o cualquier método como

herramienta importante dentro de la ciencia,

para conseguir credibilidad de acuerdo a la

interpretación de su teoría con respecto al otro

grupo.

6. Una vez organizados socialice de manera seria,

coherente y clara lo expuesto por su teoría.

ANEXOS 73

C. ANEXO actividad 3: Caracterizando los espectros de emisión de elementos




Tercera actividad- Caracterizando los espectros de emisión de elementos – Prof. Yenifer Hernández León

Propósito: Generar espacios de estudio de conceptos fundamentales de la física moderna,


Integrantes:__________________________________________________________________________¡

¡Para tener en cuenta¡

Se denomina espectro de emisión atómica de

cierto elemento al conjunto de frecuencias de las

ondas electromagnéticas que son emitidas por

átomos del elemento cuando éste se encuentra

en un estado gaseoso y se trasmite energía. Estos

espectros sirven para identificar una sustancia,

análogamente a una huella dactilar, por lo que

también es de utilidad para identificar si un

compuesto es nuevo o no.

Cuando los gases de una determinada sustancia

se coloca en un tubo de espectros y se calienta a

una temperatura elevada, éste emite radiaciones

que al pasar por un prisma se refractan y se

desvían los frentes de onda de su movimiento

rectilíneo. Al poner una placa detectora se podrá

observar el espectro de emisión de la sustancia

que se encuentra en el tubo.

Cuando se calienta la sustancia, se emiten fotones

con cierta energía, esto depende de la sustancia

calentada, la energía de los fotones está dada por

la relación:

La frecuencia se puede obtener por la relación:

Dónde:

Por ejemplo el espectro de luz blanca o visible

contiene toda la gama, como se observa en la

figura 1.

Figura 1. Tomada de www.aloj.us.es

En la figura 2 y figura 3. Se observa el espectro

de emisión y absorción de luz respectivamente

del elemento hidrogeno

Figura 2. Tomada de “el espectro de emisión del

hidrogeno” casanchi.com

ANEXOS 74

Figura 3. Tomada de “el espectro de absorción del

hidrogeno” casanchi.com.

Materiales:

1. Tubos espectrales

2. Fuente de luz blanca

3. Cámara fotográfica

4. Soporte horizontal

5. Fuente de voltaje

6. bobina de Ruhmkorff

7. Cables caimán

8. Espectroscopio

Procedimiento

1. Ubicará tres tubos espectrales en los

soportes horizontales

2. Conectar la fuente de voltaje a la bobina

de Ruhmkorff y luego a los tubos

espectrales por medio de cabes caiman

3. Encender la fuente de luz blanca para la

observación del espectro de cada

sustancia por medio del espectroscopio

4. Tomar la fotográfica a cada espectro

5. Identificar la posición de cada espectro y

nombrar los elementos a los que hace

referencia.

Desarrollo experimental

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

Resultados_________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

__________

Análisis____________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

Análisis con el docente

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

Conclusiones

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

________________________

Bibliografía

McKagan, S., Perkins, K., & Wieman, C. (2008). Why we

should teach the Bohr model and how to teach it effectively.

phisics.ed-ph, 1-10.

Hernández Márquez, Maribel ; Luna García, Crescencio;

Tepanectl, Laura Alejandra; Romero, David Oswaldo;.

(2011). Espectros de emisión. México.

http://personales.ya.com/casanchi/did/er.htm

http://es.jimdo.com/info/framebuster/

Cordialmente


anÁlisis del modelo como representaciÓn y su …

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