la actividad experimental como posibilitadora de los...
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LA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL COMO POSIBILITADORA DE LOS
PROCESOS DE FORMALIZACIÓN EN FÍSICA. EL CASO DEL
CONCEPTO DE PRESIÓN EN UN FLUIDO CERRADO
Trabajo presentado para optar al título de Licenciado en Matemáticas y Física
ALEJANDRO LOPERA GONZALEZ
CRISTIAN JOSE CARDONA LOPEZ
SEBASTIAN GARCIA NARVAEZ
Asesora
YANETH LILIANA GIRALDO SUAREZ
Medellín
2017
Contenido
RESUMEN .................................................................................................................................................................................... 1
Palabras clave ........................................................................................................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.................................................................................................... 2
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 5
2. OBJETIVOS ............................................................................................................................................................................. 9
2.1 Objetivo general ........................................................................................................................................................... 9
2.2 Objetivos específicos .................................................................................................................................................. 9
3. CONSIDERACIONES TEÓRICAS ................................................................................................................................... 10
3.1 Visión positivista de la ciencia ............................................................................................................................. 10
3.1.1 Separación entre teoría y la actividad experimental ......................................................................... 11
3.1.2 Relación entre las disciplinas naturales y exactas desde la visión positivista ........................ 13
3.1.3 Desconocimiento del proceso de formalización de un concepto .................................................. 14
3.2 Consecuencias de la visión positivista en la enseñanza de la ciencia. ................................................. 15
3.3 Visión social de la ciencia y la construcción social de conocimiento ................................................... 16
3.4 La visión positivista y la visión social en la enseñanza ............................................................................. 18
3.4.1 La visión de la relación teoría y actividad experimental en la enseñanza ................................ 18
3.4.2 Relación entre las disciplinas naturales y exactas en la enseñanza ............................................. 20
3.4.3 La construcción de un concepto en física ............................................................................................... 22
3.4.4 La actividad experimental como posibilitadora del proceso de formalización de un
concepto en física ......................................................................................................................................................... 24
4. DISEÑO METODOLÓGICO .............................................................................................................................................. 27
4.1 Enfoque y tipo de estudio ...................................................................................................................................... 27
4.2 Caso y contexto ........................................................................................................................................................... 28
4.3 Propuesta de intervención .................................................................................................................................... 29
4.4 Registro de la información .................................................................................................................................... 34
4.5 Plan de análisis ........................................................................................................................................................... 35
4.6 Sobre las categorías de análisis ........................................................................................................................... 41
4.6.1 La formalización de un concepto físico .................................................................................................... 43
4.6.2 La actividad experimental como posibilitadora de la construcción social del conocimiento
............................................................................................................................................................................................. 46
5. HALLAZGOS ......................................................................................................................................................................... 50
5.1 La formalización de un concepto en física ...................................................................................................... 50
5.1.1 La construcción colectiva y propia de conceptos ................................................................................ 50
5.1.2 Capacidad de extrapolación del conocimiento ..................................................................................... 61
5.2 La actividad experimental como posibilitadora de la construcción social de conocimiento..... 79
5.2.1. La actividad experimental como posibilitadora de la relación entre la matemática y la
física ................................................................................................................................................................................... 79
5.2.2. La experimentación como posibilitadora de debates y producción de consensos............... 92
6. POTENCIALIDADES DE LA PROPUESTA .............................................................................................................. 100
7. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................................ 104
ANEXOS ................................................................................................................................................................................... 107
Anexo No. 1. Protocolo ético ..................................................................................................................................... 107
Anexo No 2. Actividad experimental No. 1 ......................................................................................................... 108
Anexo No. 3. Actividad experimental No. 2 ......................................................................................................... 110
Anexo No. 4. Actividad experimental No. 3 ......................................................................................................... 113
Anexo No. 5. Transcripción actividad experimental No. 1............................................................................ 116
Anexo No. 6. Transcripción debate actividad experimental No. 1 ............................................................ 118
Anexo No. 7. Transcripción actividad experimental No. 2. Momento No. 3 .......................................... 121
Anexo No. 8. Transcripción actividad experimental No. 3............................................................................ 123
Lista de tablas
Tabla No. 1. Programación para el desarrollo de la propuesta…….……………………………31
Tabla No. 2. Elementos bajo los cuales se analizaron las transcripciones y registros………..…36
Tabla No. 6. Categorías, subcategorías e indicios…………………………………………….....42
Lista de imágenes
Imagen No. 1. Plan de trabajo..…………………………………………………………………..35
Imagen No. 2. Ejemplo de selección de la información de acuerdo a los indicios…....…………38
Imagen No. 3. Selección de los fragmentos por colores…….………………………………...…39
Imagen No. 5. Jeringas conectadas..……………………………………………………………..49
Imagen No. 5. Selección de fragmentos por colores……...………………..……………………40
Imagen No. 6. Respuesta escrita de los grupos momento No. 5 actividad experimental No. 3…73
Lista de fotos
Foto No. 1. Espacio donde se llevaron a cabo las actividades experimentales………………….49
Foto No. 2. Estudiante explicando principio de Pascal………………………………………….59
Foto No. 3 Dibujo construido por estudiante para dar explicación del principio de Pascal……..60
Foto No. 4. Montaje experimental. A y B, jeringas grande y pequeña respectivamente. SA
soporte jeringa A y SB soporte jeringa B..………………………………………………………66
Foto No. 5. Respuesta Grupo estudio de caso Actividad experimental 3 Momento No. 4.
Extrapolación…………………………………………………………………………………….68
Foto No. 6. Respuesta Grupo 2. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación……69
Foto No. 7. Respuesta Grupo 3. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación……69
Foto No. 8. Respuesta Grupo 5. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación……70
Foto No. 9. Respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación……70
Foto No. 10. Continuación respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4.
Extrapolación…………………………………………………………………………………….71
Foto No. 11. Respuesta grupo estudio de caso. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación
al contexto………………………………………………………………………………………..75
Foto No. 12. Respuesta grupo 4. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto..........................................................................................................................................75
Foto No. 13. Respuesta grupo 5. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto…………………………………………………………………………………………..76
Foto No. 14. Respuesta grupo 6. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto…………………………………………………………………………………………..76
Foto No. 15. Respuesta grupo 8. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto…………………………………………………………………………………………..76
Foto No. 16. Respuesta grupo 7. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto..…………………………………………………………………………………………77
Foto No. 17. Respuesta grupo 2. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto………………………………………………………………………………………….78
Foto No. 18. Respuesta Grupo 4. Actividad experimental 3 Momento No.4.
Extrapolación……………………………………………………………………………………83
Agradecimientos
Cada generación aprende de su generación anterior, pero está en el pensar nuestras propias
realidades en donde nuestros conocimientos se transforman. He aquí el truco de nosotros, los
maestros en formación.
Agradecemos a los maestros Yaneth Liliana Giraldo Suárez y Julián David Medina Tamayo por
su constante acompañamiento y apoyo. Gracias a ustedes este proyecto se encuentra presente en
estas letras.
Gracias a la Institución Educativa Francisco Miranda por abrirnos las puertas a nuestras primeras
experiencias como maestros.
1
RESUMEN
Este trabajo de investigación se desarrolla a partir de la construcción de una propuesta de
enseñanza, que surge de una problemática en la enseñanza de la física evidenciada en el periodo
de práctica pedagógica, en la línea de Educación en Ciencias Naturales. Se abordan como marco
de referencia dos miradas contrapuestas de la ciencia, la primera visión positivista de la ciencia y
la segunda la ciencia como construcción social, defendiendo está última como la visión que debe
primar en la enseñanza de la ciencia.
El propósito general de esta investigación es analizar las implicaciones que tiene para la
enseñanza de la física, la orientación de actividades experimentales que conlleven a realizar
procesos de formalización en física. Las propuestas fueron elaboradas para propiciar la
construcción propia y colectiva de conocimientos alrededor del concepto de presión, por lo que
se favorece el diálogo y la discusión como medios principales para el desarrollo de la propuesta.
Para ello se realizó un registro de las actividades que permitiera analizar las explicaciones y
construcciones hechas por los estudiantes tomando como base a tres de ellos.
Por último, se propone una perspectiva de formalización en física, como un proceso que permite
la construcción de conocimiento por medio de la actividad experimental.
Palabras clave
Presión, Proceso de formalización, Actividad experimental, Enseñanza de la física, Relación
matemática física, Visión positivista de la ciencia, Visión social de la enseñanza.
2
INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Es usual que en los cursos de física no se reflexione sobre la relación entre las matemáticas y la
física en torno a la construcción de conceptos del mundo físico y al proceso de formalización de
esos conceptos. Esto se presenta dado que pocas veces se aborda el concepto físico y su
formalización como constituyentes, es decir, que no se piensa la formalización de un concepto y
su comprensión como un proceso en el que ambas van de la mano, sino que se entiende por
formalizar un concepto físico como la atribución de ecuaciones matemáticas a propiedades
físicas (Ayala, Romero, Malagón, Rodríguez, Aguilar y Garzón, 2008).
Lo anterior se enmarca en el espacio utilizado en la escuela para el desarrollo de actividades
experimentales, es decir, el laboratorio. En este, la actividad experimental es asumida como un
proceso de toma de medidas o datos numéricos a “ciegas” por medio del uso de instrumentos
preestablecidos. Y esta toma ciega de datos es lo que comúnmente se conoce como proceso de
medición. Esta noción de medición contribuye a que se desconozca que este es un proceso que
empieza incluso con la reflexión que se puede hacer desde la construcción del instrumento y la
carga conceptual que éste lleva consigo (Romero y Aguilar, 2013).
Esto conlleva a que la relación entre matemáticas y física planteada anteriormente no se aborde
desde la actividad experimental de manera adecuada, ya que se ha considerado la
experimentación como una verificadora, subsidiaria o como simples recetas para ilustrar las
teorías (Ayala, Malagón y Sandoval, 2011, 2012; Gil, Valdés, Martínez, González, Dumas,
3
Goffard y Pessoa de Carvalho, 1999); esta concepción conlleva a que se reduzca la matemática al
simple hecho de realizar toma de datos numéricos a partir de un cierto instrumento, y la física a
reemplazar estos datos en una ecuación dada, de lo cual surge un resultado al que pocas veces se
le asocia con el concepto físico que se está abordando. Esto evidencia, de acuerdo con Levý-
Leblond (1988), una relación de constitución entre la matemática y la física, donde la matemática
es reducida a ser el lenguaje con el cual los conceptos, ideas y modelos de la física son
construidos.
Respecto a lo anterior consideramos en cambio que la actividad experimental puede convertirse
en el puente que conecta un concepto físico con su formalización y, a su vez, une las
matemáticas con la física, pues la actividad experimental no solo brinda un conjunto de vivencias
al estudiante frente al conocimiento, sino que brinda un mayor sentido a la actividad de
enseñanza de la física, en la medida en que posibilita una construcción propia de los conceptos
del mundo físico.
Atendiendo a lo anterior esta investigación busca analizar las implicaciones que tiene para la
enseñanza de la física, la orientación de actividades experimentales que conlleven al análisis de
los procesos de formalización en física, construyendo para ello algunas propuestas didácticas que
permitan reconciliar la separación anteriormente mencionada mediante el uso de actividades
experimentales en tres momentos: indagación, conceptualización y teorización, los cuales, en
conjunto, favorecen el proceso de formalización de un concepto físico.
4
Para ello se investigará la importancia de la construcción e interpretación de las formalizaciones
en física y de la relación que por ende existe entre la física y las matemáticas a partir del estudio
del concepto de presión en un fluido cerrado, mediante la orientación de la siguiente pregunta:
¿Qué implicaciones tiene para la enseñanza de la física, la orientación de actividades
experimentales que conlleven al análisis de los procesos de formalización en física?
La metodología para el desarrollo de esta investigación se encuentra enmarcada en el paradigma
cualitativo con enfoque interpretativo, desde el estudio de caso, tomando como referente a Stake
(2010). Esta investigación se desarrolló con un grupo de estudiantes de grado 10° de la
Institución Educativa Francisco Miranda, ubicada en la comuna No. 4 en la ciudad de Medellín.
5
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
La física y la matemática tienen una estrecha relación, pero es en esta donde se pueden presentar
dificultades en la enseñanza de la física, ya que se confunden los procesos de formalización de la
física con la aplicación de ecuaciones y algoritmos, encaminando esto a que el estudiante
solucione “satisfactoriamente” ejercicios y problemas de libros de texto (Romero, Rodríguez,
Rincón, Medina & Sainea, 2001); lo que conlleva a que en la relación anteriormente mencionada
la matemática sea vista como un simple lenguaje de la física. En este sentido es importante tener
otro enfoque en la enseñanza de la física, no desligándola de la matemática, sino haciendo un
trabajo conjunto entre estas (Romero et al., 2001), pues es usual que en la escuela la enseñanza
de la física se remita a la aplicación de expresiones matemáticas a situaciones problemas
idealizadas, dejándose de lado el concepto físico abordado y separándolo del contexto cotidiano
de los estudiantes, donde ellos pueden vivenciar y construir sus propias explicaciones ante los
fenómenos físicos por medio de la actividad experimental.
Ayala, Malagón y Sandoval (2011) mencionan que un experimento “es pues, un espacio de
concreción y dinamización de la actividad conceptual y formal” (p. 51); los estudiantes por
medio de la actividad experimental pueden llegar a construir por sí mismos, y en conjunto, el
conocimiento, dando esto un mayor sentido a la enseñanza de la física y posibilitando una
relación más profunda y clara de los estudiantes con el conocimiento, ya que el desarrollo y el
análisis de la actividad experimental en el aula permite la construcción de magnitudes y elaborar
formas de medida con respecto a esas magnitudes; ampliar el conjunto de experiencias que tiene
6
el estudiante, ya que este llega a la actividad experimental con experiencias adquiridas en sus
contextos, las cuales puede relacionar con las adquiridas en la actividad experimental, lo que
permite ampliar entonces su base fenomenológica; y además permite plantear problemas
conceptuales (Ayala et al., 2011).
Con base en todo lo anterior se evidencia que por medio de la actividad experimental se puede
construir una relación más amplia entre la física y las matemáticas, donde esta última no es solo
un lenguaje mediante el cual se expresa la física, sino que va mucho más allá, que es también un
pensamiento por el cual se construyen las teorías físicas; es decir, que la matemática es parte
fundamental de la física, o como lo menciona Levý-Leblond (1988), que la matemática y la
física establecen una relación constituyente. Así pues, consideramos que la separación o, en el
mejor de los casos, la poca relación que se le da a la matemática y física es una cuestión que
influye en la enseñanza de esta, pues muchas veces se desconoce el cómo es posible que la física
pueda ser matematizada y el por qué la necesidad de la formalización de los conceptos físicos
está arraigado a su relación con la matemática (Levý-Leblond, 1988).
Buscando trascender las miradas expresadas anteriormente en torno a la construcción del
conocimiento, los procesos de formalización, la actividad experimental y la relación matemática
física en la enseñanza de la física, diversas investigaciones desde el ámbito educativo expresan
nuevas miradas sobre estos aspectos; de estas miradas se resaltan aspectos como:
El experimento es un espacio dinámico que, a través de la interacción, individual y en
7
comunidad, el diálogo y el análisis permite ampliar la experiencia, la construcción de
conocimiento científico y el establecimiento de formalizaciones (Ayala, Malagón, y
Sandoval 2011, 2012; Gil, et al., 1999).
Formalizar no es atribuir o sobreponer valores numéricos, ecuaciones o una estructura
matemática a un concepto o fenómeno para analizarlo. Para analizar realmente el
fenómeno o concepto estudiado es necesario crear o permitir la posibilidad de
formalizarlo; es decir, de construir las magnitudes, las relaciones que se dan cuenta del
concepto o del fenómeno (Aguilar, Ayala, Garzón, Malagón, Rodríguez y Romero,
2008).
De acuerdo con Romero, Rodríguez, Rincón y Medina (2002) establecer una relación
entre las matemáticas y la física implica también establecer una relación entre el lenguaje
y el pensamiento. Desde esta perspectiva se pueden establecer, siguiendo a Romero et al.
(2002), dos maneras de relacionar el lenguaje y el pensamiento. La primera forma es el
lenguaje como instrumento de expresión, en donde la matemática es asumida como
medio de expresión para la física; es decir, se ve la matemática como una herramienta
meramente técnica (Romero et al., 2002; Levý-Leblond, 1988). Y la segunda manera en
la cual el lenguaje está intrínsecamente ligado al pensamiento. Desde esta forma la
relación matemática física va más allá de una relación de aplicación, es una relación
donde se tiene presente que sin las matemáticas no es posible analizar, explicar e incluso
generar los conceptos o fenómenos físicos; es decir, es una relación, en términos de
8
Levý-Leblond (1988), constituyente, dinámica, ya que cuando se adopta un punto de
vista dinámico en la relación entre las matemáticas y la física, el análisis o el estudio de
conceptos o fenómenos ya no se restringe a los productos o resultados acabados de la
actividad cognitiva, sino que se ubica en el ámbito de la actividad misma de construcción
de conocimiento (Ayala, Garzón y Malagón, 2007; Levý-Leblond, 1988; Romero et al.,
2002).
Atendiendo a lo anterior en esta investigación se plantean la siguiente pregunta orientadora ¿Qué
implicaciones tiene para la enseñanza de la física, la orientación de actividades experimentales
que conlleven a los estudiantes de grado décimo de la institución educativa Francisco Miranda a
realizar procesos de formalización en la construcción del concepto de presión?
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2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
● Analizar las implicaciones que tiene para la enseñanza de la física en los estudiantes del
grado décimo de la institución educativa Francisco Miranda, la orientación de actividades
experimentales que conlleven a realizar procesos de formalización del concepto de
presión en un fluido confinado.
2.2 Objetivos específicos
● Evaluar el proceso de formalización que los estudiantes llevan a cabo a partir de las
orientaciones dadas para el desarrollo de actividades experimentales en torno al concepto
de presión.
● Examinar las posibilidades de construcción social de conocimiento a partir de la
orientación de actividades experimentales que permitan una relación entre matemáticas y
física por medio de debates y consensos entre los estudiantes.
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3. CONSIDERACIONES TEÓRICAS
En el desarrollo del marco de esta investigación se abordan ideas desde la filosofía, la epistemología
e historia de la ciencia y desde las diversas investigaciones que se han desarrollado en educación con
respecto a la concepción de ciencia, actividad experimental y relación matemática física y cómo estos
elementos permiten la construcción de conceptos físicos y establecer formalizaciones. Esto se
desarrolla con la necesidad de establecer diversos puntos de vista frente a los aspectos
mencionados anteriormente, y como estas visiones se manifiestan o se hacen presentes en el
campo de la educación; para lo anterior nos centraremos en dos visiones opuestas del trabajo
científico y cuáles consecuencias traen consigo con respecto a la concepción de los tópicos
mencionados anteriormente; estas visiones son: una visión positivista y una visión social de la
ciencia.
3.1 Visión positivista de la ciencia
Desde la visión positivista de la ciencia la construcción de conocimientos está enmarcado en un
razonamiento y procedimientos lógicos, llamado método científico; es decir, en el
establecimiento de una lógica donde el desarrollo de la ciencia es de tipo individual en la que se
tiene el cuadro de una persona vestida de bata blanca inmerso en un espacio especializado lleno
de instrumentos y equipos llamado laboratorio (Hacking 1996).
La visión positivista de la ciencia ha conllevado a que esta sea considerada como un producto
final y acabado, con una serie de conocimientos incuestionables e inalterables que todas las
personas deben asumir como verdaderos, que son construidos por los científicos de la manera
11
más precisa, sin cometer errores y acudiendo solo a su propio pensamiento e ideas. Un ejemplo
de lo anterior es la visión positivista que se tiene sobre el trabajo de Albert Einstein (1879-1955)
en la teoría de relatividad, pues se cree que fue Einstein el primero en descubrirla y plantearla;
sin embargo, es bien sabido que Galileo Galilei (1564 – 1642), antes de Einstein, había pensado
el asunto de la relatividad de espacio-tiempo, aunque no planteó una teoría de relatividad. Así
mismo cuando se habla de Einstein y de su teoría, se tiende a reducir esta última a una ecuación,
E = mc2, sin comprender cuál es su significado y su origen, reduciendo el conocimiento a un
producto acabado.
Con base en lo anterior se presentan pues varias consecuencias de la visión positivista de la
ciencia; estas son: la separación entre teoría y la actividad experimental, que conlleva a la
concepción verificadora de la experimentación; la idea de la relación entre las disciplinas
naturales y exactas, donde se considera que las ciencias exactas son solo una herramienta de las
ciencias naturales; y el desconocimiento del proceso de formalización de un concepto, ya que
este es visto como la aplicación de un conjunto de ecuaciones a fenómenos para teorizarlos.
3.1.1 Separación entre teoría y la actividad experimental
La visión que se tenga de la actividad experimental depende de la imagen que se haya
configurado acerca de lo que es ciencia (Ayala, Malagón, y Sandoval 2011). Así, desde una
visión positivista, el desarrollo teórico y experimental del trabajo científico se conciben como
dos entes separados, donde el papel de la actividad experimental es verificar la teoría.
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Además de lo anterior, la actividad experimental usualmente se relaciona con un espacio
específico, preestablecido (laboratorio) que contiene cierta cantidad de instrumentos, los cuales
permiten establecer y tomar medidas cuyo resultado permite expresar relaciones y proporciones
que van apuntadas a la verificación o comprobación de teorías (Romero 2002); esto conlleva a
que la teoría se vea con más prioridad que el experimento, del cual se prescinde, si así se decide
hacerlo. Lo anterior evidencia una relación entre la teoría y la actividad experimental como una
relación de subordinación, de verticalidad, en la que en la parte superior se encuentra la teoría y
en la parte inferior se encuentra el experimento.
Desde esta perspectiva se tiene entonces que la actividad experimental es una simple herramienta
que utiliza la teoría para ser validada y esta no tiene una estrecha relación con la construcción de
conocimiento científico, sino que le da veracidad a este; de esto, se observa que la teoría es la
que condiciona que se pueda dar o no el experimento, ya que esta es la que permite definir en
qué consiste, qué consecuencias o efectos generar, cómo se debe observar y qué medir en este
(Ayala et al., 2011).
Por lo tanto, desde una visión positivista, se tiene que la teoría es el factor más importante en la
construcción del conocimiento científico, de forma que si algún experimento no valida una
teoría, entonces debe necesariamente replantearse y acomodarse para que este concuerde con el
planteamiento teórico, e incluso se llega a tal punto donde se concibe el experimento, no la
teoría, como erróneo en la búsqueda de tal verificación, limitando la producción del
conocimiento científico a la construcción de teorías científicas; lo anterior evidencia la idea de
13
que lo importante en la ciencia son los resultados obtenidos, mientras que el interés por lo
histórico va encaminado solo a determinar cuestiones de experiencias, anécdotas o cronológicas,
lo que tiene como consecuencia entonces que el desarrollo de la ciencia esté enmarcada en
cuestiones de tipo lógicas y minimiza el papel de los sujetos (Iglesias, 2004).
3.1.2 Relación entre las disciplinas naturales y exactas desde la visión positivista
Las disciplinas exactas, como la matemática, cuentan con una serie de axiomas y postulados
asumidos por la comunidad científica como verdaderos; la validez de un enunciado matemático
está regido por una serie de reglas lógicas (postulados, definiciones, principios de formación de
los enunciados y principios de inferencia) cuya validez viene dada cuando en todas las
operaciones en las que interviene el enunciado respeta las reglas lógicas establecidas (Salinas,
2002); en este sentido, desde la visión positivista de la ciencia, se utiliza la matemática en un
lenguaje en el que las disciplinas naturales, como la física, puede expresarse con el propósito de
sobreponer la exactitud en los enunciados físicos, dando confiabilidad a los resultados obtenidos
y evitando que estos sean puestos en juicio. Así pues, desde una perspectiva positivista, las
matemáticas se visualizan sólo como un lenguaje, es decir, como una herramienta que utiliza la
física.
Por su parte, autores como Levý-Leblond (1988) y H. Poincaré, citado por Levý-Leblond (1988),
afirman que la “física necesita expresarse en el lenguaje matemático, pues esta le proporciona a
la física una única lengua en la que puede hablar” (p. 76), y si bien estamos de acuerdo con ello,
esto no significa que deba reducirse la matemática a un simple lenguaje; frente a esto Levý-
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Leblond (1988) menciona que por el contrario, “la matemática es un pensamiento, un
pensamiento seguro de su lenguaje. El físico piensa la experiencia con ese pensamiento
matemático” (p. 79). Se pierde pues en la visión positivista de la ciencia parte esencial de las
matemáticas en relación con la física.
3.1.3 Desconocimiento del proceso de formalización de un concepto
De acuerdo con la visión positivista de la ciencia, la formalización es considerada como una
actividad final donde se logra llegar a una expresión matemática que permite predecir un
fenómeno natural, a lo que se le llama generalizar un concepto físico.
Lo anterior hace que se considere que en ciencia no se realiza un proceso para construir el
conocimiento, sino que este último es el producto de una genialidad o idea fluida del científico.
Frente a esto, autores como Ayala et al. (2008) mencionan que “la formalización de los
conceptos físicos se confunde usualmente con la mera aplicación de fórmulas y algoritmos
matemáticos a los conceptos y a las teorías físicas” (p. 7). Esto es desconocer el proceso de
formalización de un concepto, pues este proceso no es algo que se haga al final de un conjunto
de observaciones y mediciones para obtener una ecuación; formalizar un concepto exige su
estudio, y este último no se hace sin poseer un conjunto de vivencias del fenómeno que permiten
identificar las variables detrás del concepto, cómo se relacionan estas entre sí y dar bases para
dar una explicación de la ocurrencia de dicho fenómeno (Ayala et al., 2008).
15
3.2 Consecuencias de la visión positivista en la enseñanza de la ciencia.
Así como se reduce el conocimiento científico desde la visión positivista de la ciencia a un
conjunto de resultados concisos (ecuaciones, leyes y teorías), invariables, exactos e
independientes del contexto, así mismo se ha reducido en su enseñanza; por lo cual se puede
evidenciar que desde la escuela se está desarrollando una visión positivista de la ciencia y de la
construcción del conocimiento científico. Esta idea, basada en una concepción positivista, de
reducir la enseñanza de la ciencia a resultados específicos conlleva a preguntarse si esta es
simplemente aprender a usar leyes y teorías, establecidas en ecuaciones, que se utilizan para la
resolución de problemas. Frente a esto, nuestra experiencia como docentes en formación nos
puede ayudar a afirmar lo anterior en la medida que podemos decir que la enseñanza de la física,
o mejor, su aplicabilidad “al contexto”, se reduce a resolver los problemas “clásicos” que
podemos encontrar en los libros texto.
Frente a lo anterior Feyerabend (2000) menciona que esta forma de reducción de la enseñanza de
la ciencia es debida a diversos factores, entre ellos está el hecho de que el estudiante no es un
sujeto partícipe de tal construcción de conocimiento, sino que se ve como un sujeto al que hay
que inculcarle una base “formal” para que así pueda relacionarse y establecer comprensiones con
los conocimientos que se les son enseñados. Esta forma de enseñanza es la que Feyerabend
(2000) denomina como “educación científica”, ya que esta educación
Simplifica la ‘ciencia’ simplificando a sus participantes: en primer lugar, se define un
dominio de investigación. A continuación, el dominio se separa del resto de la historia
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(…) y recibe el nombre de una ‘lógica’ propia. Después, un entrenamiento completo en
esa lógica condiciona a quienes trabajan en dicho dominio. Con ello se consigue que sus
acciones sean más uniformes y al mismo tiempo se congelen grandes partes del proceso
histórico (p. 3,4).
Con base en lo anterior, esta noción de enseñanza de la ciencia deja de lado entonces la idea de
que los estudiantes pueden ser partícipes de los procesos que permiten llegar a tales
construcciones de las leyes y las teorías, es decir, dejan de ser partícipes de esos procesos
“acabados” que les son enseñados; esto conlleva a tener consecuencias como: que no haya una
verdadera construcción social de conocimiento, la separación entre teoría y la actividad
experimental, la poca relación entre las disciplinas naturales y exactas y el desconocimiento del
proceso de formalización de un concepto, lo que da primacía a una ciencia fría, concisa y sin
errores, tal como muchos de los estudiantes e incluso docentes la conciben.
3.3 Visión social de la ciencia y la construcción social de conocimiento
A mediados del siglo XX surgen, desde la filosofía de la ciencia, una serie de cuestionamientos
sobre la construcción y el desarrollo del conocimiento científico, enfocados desde una
perspectiva social de la ciencia, la cual defiende la idea de que esta es una construcción
enmarcada en aspectos socioculturales (Iglesias, 2004). Esta concepción expresa que el
conocimiento en ciencia es una construcción social, dado que se despoja de la imagen de trabajo
científico individual, que se formó desde una visión positivista, aceptando que hay una
comunidad con conocimientos de base que le permiten construir ideas y consensos, lo que les
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permite establecer conocimientos como válidos. Desde esta perspectiva de ciencia como
construcción social aspectos como la interacción, la comunicación, el diálogo y el contexto son
necesarios para la construcción del conocimiento científico. Frente a esto autores como Fleck
(1986), Kuhn (1969) y otros, han hecho algunos aportes que son relevantes para esta
investigación:
● La ciencia es una construcción social debido a que esta se desarrolla a través del
consenso que realizan personas que pertenecen a una comunidad científica, tiempo y
momento específicos de la historia y que, a su vez, poseen ciertas experiencias que les
permiten tener una mirada específica del conocimiento que están desarrollando; ello
implica entonces que el conocimiento no se genera de forma espontánea, sino que este
necesita de sus predecesores o primeras reflexiones para seguir avanzando (Fleck 1986).
● Kuhn (1969) concibe la idea de que la ciencia es histórica, lo cual no solo implica tener
presente que esta cambia en el tiempo, sino que si se atienden estos cambios se da cuenta
de que el modo en que se concibe el conocimiento científico también ha cambiado o se ha
transformado (Iglesias 2004). Esta perspectiva ha conllevado a analizar cómo funciona la
ciencia, vinculando a ello la práctica misma de los sujetos y “dejando de ver la ciencia
como una serie de acumulación de teorías que se sustituyen sistemática y
progresivamente para mostrarnos el aumento de conocimiento” (Iglesias, 2004, p. 102).
18
De lo anterior se evidencia que la ciencia y la construcción de conocimiento científico no es un
producto que se mantiene estático en la historia y en el tiempo, es decir, la ciencia no es un
conocimiento ya construido, que es exacto e invariable, sino que está inmersa en unas dinámicas
sociales y culturales dependientes de los sujetos, de sus experiencias, del tiempo y el contexto en
los que se encuentran inmersos que la evidencian como un producto no terminado.
Por tanto, y de acuerdo con los intereses de esta investigación, se concibe que la ciencia es una
construcción social, ya que esta es un campo de estudios donde se hace necesario los elementos
culturales y sociales que componen al sujeto que construyen dicha ciencia (Elkana, 1983).
Con base en lo anterior, si la ciencia es una construcción social, su enseñanza entonces no puede
ser exclusivamente individual, por ello la enseñanza de la ciencia en esta investigación, se
concibe también como una construcción social.
3.4 La visión positivista y la visión social en la enseñanza
En párrafos anteriores hemos mostrado cómo la visión positivista y la visión social de la ciencia
conciben la forma como la ciencia y el conocimiento científico son construidos. Ahora
analizaremos cómo estas dos visiones se desarrollan en el campo de la enseñanza.
3.4.1 La visión de la relación teoría y actividad experimental en la enseñanza
En la enseñanza, encontramos una visión de actividad experimental muy reducida, donde esta es
relegada a verificar la teoría, creando entre estas dos una separación; desde esta perspectiva la
19
teoría es posibilitadora de la actividad experimental, la cual define sus propósitos, efectos, lo que
debe observar y medir, generando así una dependencia, donde la actividad experimental cumple
el papel de juez de la teoría, limitándose a refutar o verificar las predicciones hechas desde la
teoría (Ayala et al., 2011). En consecuencia, la enseñanza de la ciencia en la escuela
comúnmente está enmarcada bajo una visión positivista, una enseñanza de tipo tradicional, en la
cual la actividad experimental se enfoca usualmente en demostrar ciertos resultados numéricos
(teorías), presentados con anterioridad por parte del profesor respecto a un tema particular de
física; como consecuencia de esta forma de concebir la actividad experimental en la escuela, el
estudiante es visto como sujeto externo en esta actividad (Romero et al., 2002), provocando esto
que se convierta en un sujeto pasivo, cuyo único trabajo sería el de desarrollar técnicas en el uso
y manejo de instrumentos para obtener un conjunto de resultados puntuales.
Es necesario entonces trascender esta visión positivista de la actividad experimental en la escuela
y tener presente una nueva visión que permita desarrollar una construcción social del
conocimiento científico; una visión que permita tener presente al estudiante como un sujeto
activo en la construcción de tales conocimientos (Gil et al., 1999). Es por esto que para el
desarrollo de esta investigación consideramos que la actividad experimental debe posibilitar la
construcción propia y colectiva del conocimiento por parte de los estudiantes, la actividad
experimental debe permitir a los estudiantes la posibilidad de relacionar sus conocimientos
previos con las nuevas experiencias que adquieren en esta, de explicar y sustentar lo que pueden
observar por medio de sus sentidos, debe ser un espacio que permita desarrollar el diálogo y
20
debate que se da entre sus compañeros, donde se logre llegar a consensos y acuerdos que
permitan poner en evidencia la construcción social de conocimiento científico, más no puede
convertirse la actividad experimental en una verificadora de teorías. Por ello se han diseñado en
esta investigación unas propuestas de intervención, que se abordarán más adelante, con el fin de
examinar las posibilidades de construcción social de conocimiento a partir de la orientación de
actividades experimentales por medio de debates y consensos entre los estudiantes. En donde la
actividad experimental es uno de los procesos que permite el desarrollo y, a su vez, la
construcción de conocimiento científico; por tanto, consideramos en esta investigación la
actividad experimental como un eje fundamental en la enseñanza de la ciencia, ya que, como lo
menciona Ayala et al. (2011), la actividad experimental “es un espacio de concreción donde se
dinamiza la actividad conceptual y formal” (p. 51).
3.4.2 Relación entre las disciplinas naturales y exactas en la enseñanza
Autores como Vizcaino y Terrazzan (2015) mencionan que cuando estamos hablando de
disciplinas como la física y su enseñanza, por ejemplo, claramente estamos hablando de dos
campos de conocimiento muy diferentes; sin embargo, como lo mencionamos anteriormente, así
como se reduce el conocimiento científico en la visión positivista de la ciencia a un conjunto de
resultados (leyes, teorías y ecuaciones) concisos e invariantes, así mismo se ha reducido su
enseñanza, pues se confunden las disciplinas científicas con la enseñanza de estas. Es por ello
que en la escuela se considera también que las disciplinas exactas, como la matemática, no son
más que una herramienta para las disciplinas naturales como la física, tal como en la visión
21
positivista, provocando esto que las matemáticas se consideren de poca importancia en la
enseñanza de la física, pues se ve a las matemáticas como independiente del estudio de la física y
de su comprensión, generando que se evidencie una relación entre la matemática y la física en la
cual el sujeto al que se le enseña posee con esta relación una situación de exterioridad (Romero
et al., 2002).
Como consecuencia de esto, la relación que hay entre la matemática y la física ha conllevado a
que los procesos de matematización se vean como procesos reducidos; así, como expresa
Romero et al. (2002), la matematización o el proceso de matematización (es decir, la forma como
se evidencia la inclusión de la matemática en la física) “se confunde con la aplicación de
fórmulas y algoritmos matemáticos a ciertas definiciones” (p. 6).
En esta investigación concebimos que dentro de un proceso de formalización se realiza un
proceso de matematización, ya que este último se da cuando el estudiante empieza a teorizar el
concepto físico, mientras que el proceso de formalización incluye mínimamente otros dos
procesos, indagación y conceptualización, que se abordarán más adelante.
En las relaciones, comparaciones y proporciones entre las diferentes variables que se encuentran
en un fenómeno se puede evidenciar la inclusión de la matemática en la física, pues por medio de
la formalización de un concepto físico los estudiantes tienen la posibilidad de dar sentido a las
expresiones matemáticas de los conceptos físicos, al construir por sí mismos y relacionarlos con
su propia experiencia, de forma que las expresiones matemáticas amplían la comprensión de un
22
concepto físico, y el concepto físico da un significado y sentido a las expresiones matemáticas,
formando entre la matemática y la física una relación, más que de constitución, constituyente
(Levý-Leblond, 1988). Por ello esta investigación busca examinar las posibilidades de
construcción de conocimiento a partir de la orientación de actividades experimentales que
permitan una relación entre matemáticas y física por medio de la formalización de un concepto
físico.
3.4.3 La construcción de un concepto en física
La construcción de conceptos en la enseñanza de la física está directamente relacionado con el
proceso de enseñanza orientado por el profesor. Con base en lo expresado en párrafos anteriores
se evidencia que, desde una visión de tipo positivista, la actividad experimental pasa a cumplir el
papel de juez de la teoría, donde esta refuta o avala las predicciones hechas por la teoría; así,
desde esta perspectiva, la teoría es posibilitadora de la actividad experimental, definiendo qué
efectos debe producir, qué debe observar y qué medir (Ayala, et al, 2011, p. 43). Lo anterior
tiene como consecuencia que se utilice un modelo de enseñanza en el cual se desarrolla un
aprendizaje de tipo memorístico enfocado en la idea de repetir la información que el docente
expresa al estudiante.
La visión positivista de enseñanza no permite que el estudiante desarrolle sus propias ideas y, a
su vez, construya sus propios conocimientos con base a las nuevas experiencias que adquiere en
el aula, el cual concebimos como el espacio donde la actividad experimental está inmerso.
23
De acuerdo con lo anterior, la enseñanza de la física desarrollada desde lo tradicional conlleva a
la idea de que el concepto es una construcción en la cual no se hace necesario o no se necesita de
las experiencias previas. Frente a esto Mach (1948) menciona que el concepto que se desarrolla o
enseña desde una forma tradicional no trasciende, sino que se ven como vestigios, retazos o
“imágenes mal definidas y sin relieve que muy fácilmente conducen al error” (p. 114).
Para el desarrollo de esta investigación estamos de acuerdo con Mach (1948) en que la
construcción de conceptos es todo lo contrario ya que, el “concepto no es una formación
instantánea, como una representación sensible, simple y concreta” (p. 110). Es por esto que
concebimos que la construcción de un concepto está encaminado en aspectos como: el desarrollo
de experiencias previas y el uso del lenguaje como medio de expresión y de formalización de las
ideas que adquiere y desarrolla el estudiante; además, los conceptos también son construcciones
que se hacen en espacios abiertos, de diálogo, donde la interacción con los semejantes es
necesaria para su construcción; es por lo anterior que la actividad experimental es un proceso
fundamental a la hora de construir tales conceptos. Desde esta perspectiva entonces, nos
alejamos de la forma tradicional de la enseñanza de la física, y a su vez, de la forma tradicional
de la construcción de conceptos, ya que, “los conceptos, fundados sobre hechos incompleta y
superficialmente conocidos de oídas se parecen a las construcciones carcomidas que se
derrumban con la primera tormenta” (Mach 1948, p. 114).
24
Con base en todo lo anterior en esta investigación se defiende la construcción de un concepto en
física como una construcción individual y social, que se da a partir de un proceso de
formalización posibilitado por la actividad experimental. Cuando se enseña un concepto no se
brinda una definición puntual, tal como en la visión positivista de la ciencia, sino que se organiza
un conjunto de experiencias que el estudiante debe vivenciar, en donde es él quien construye su
propio concepto físico después de una reflexión y discusión del estudio de dicho concepto. Por
ello en esta propuesta de investigación se busca evaluar el proceso de formalización que los
estudiantes llevan a cabo a partir de las orientaciones dadas para el desarrollo de actividades
experimentales en torno al concepto de presión.
3.4.4 La actividad experimental como posibilitadora del proceso de formalización de un
concepto en física
Concebimos que la física es una ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales,
aquello que podemos observar o experimentar por medio de nuestros sentidos; dicho estudio es
un constructo conceptual que hace parte de una forma de mirar el mundo (Ayala, et al, 2011), el
cual nos permite dar una explicación de lo que se observa y la posibilidad de predecir un suceso
en el tiempo para ampliar nuestra experiencia en relación con nuestra interacción con la
naturaleza. Su enseñanza entonces no puede ser desde la visión positivista de la ciencia, en la
cual se entiende como la aplicación de un conjunto de fórmulas y expresiones algebraicas a
ecuaciones para obtener un resultado puntual.
25
Es necesario tener otra visión de la enseñanza de la ciencia y en esta dar gran importancia a la
formalización de los conceptos físicos, pues es usual que en la escuela exista una gran
problemática en los estudiantes a la hora de resolver una situación donde deban relacionar un
concepto físico con su formalización, y en general, esta dificultad se manifiesta en la resolución
de problemas, ya que se entiende por formalizar un concepto físico como aplicar a un conjunto
de fenómenos naturales, un procedimiento algebraico detallado para obtener una ecuación que
permita “generalizar” el fenómeno físico.
Lo anterior deja de lado la comprensión de todas las variables que se pueden identificar y
estudiar alrededor de un fenómeno, pues es cuando este se observa, se analiza y se vivencia,
cuando realmente se intenta comprender, pues la formalización es “un proceso cognoscitivo a
través del cual se da forma a los propios modos “internos” de conocer y elaborar el mundo y a
los aspectos “externos” según los cuales el acaecer del mundo puede ser reconocido” (Ayala et
al., 2007, p. 12).
Es por lo anterior que en este trabajo de investigación se defiende la idea de que para formalizar
un concepto físico se deben vivenciar, mediante la actividad experimental, tres momentos1
claves, indagación, conceptualización y teorización, los cuales, en conjunto, hacen de la
formalización un proceso de enseñanza; ya que, como lo plantean Ayala et al. (2011), hay tres
1Con la connotación de “momento” no hacemos referencia a que sea algo que se desarrolla de forma
rápida, dado que los tres momentos mencionados anteriormente son también procesos.
26
ejes íntimamente relacionados para la estructuración de la actividad experimental en el aula; “el
primero, la organización de cualidades y estructuración de magnitudes; en segundo lugar, la
ampliación de la base fenomenológica y por último, el planteamiento de problemas
conceptuales” (p. 52). Pues es cuando se realiza un proceso de formalización que se logra
establecer una conexión entre un concepto físico y su matematización. Cuando se comprende un
concepto físico, la matematización hace parte de la comprensión de dicho concepto, lo que da
bases para afirmar que, si los estudiantes realizan un proceso de formalización, con los tres
momentos, indagación, conceptualización y teorización, tienen la posibilidad de conceptualizar y
de tener bases para resolver una situación problema en física.
27
4. DISEÑO METODOLÓGICO
4.1 Enfoque y tipo de estudio
De acuerdo con los objetivos, esta investigación se enmarca bajo un paradigma cualitativo con
un enfoque interpretativo, cuya característica principal es que es flexible (Stake, 2010), es decir,
que en el transcurso de este trabajo pueden modificarse, de ser necesario, apartados como los
referentes teóricos y el desarrollo metodológico, pues en medio de las propuestas de intervención
puede surgir un interés por un nuevo referente conceptual, o puede desprenderse la necesidad de
incluir un apartado metodológico que dé cuenta de situaciones inesperadas, pero que son
importantes dentro de la investigación.
Dada la necesidad de analizar el proceso de formalización que los estudiantes llevaban a cabo a
partir de la actividad experimental, entendida como posibilitadora de construcción de
conocimiento, se utiliza el estudio de caso para analizar con mayor profundidad el anterior
proceso que los estudiantes llevan a cabo, un análisis que permita comprender las implicaciones
para la enseñanza que pueden desprenderse a partir del desarrollo de las propuestas de
intervención. La investigación se realizó entonces mediante el estudio instrumental de casos, el
cual es un método de investigación cualitativa que nos permitió, a partir del estudio de un caso
particular de tres estudiantes seleccionados, hacer una comprensión general del grupo de la
situación que queremos investigar Stake (2010). Se utiliza el estudio de caso de tipo instrumental
ya que este posibilita el análisis de las construcciones hechas por los estudiantes durante el
desarrollo de cada actividad experimental, permitiendo evidenciar y estudiar cómo se construye
28
el conocimiento, a partir de las interacciones, las construcciones y las socializaciones hechas
durante el desarrollo de las propuestas de intervención.
4.2 Caso y contexto
Se hizo la intervención en un grupo conformado por 33 estudiantes de grado décimo, de los
cuales se seleccionó como caso un grupo conformado por tres estudiantes, una mujer y dos
hombres, de entre 15 y 17 años de edad, de la institución educativa Francisco Miranda, la cual se
encuentra ubicada en el barrio Miranda, perteneciente a la comuna No. 4 de la ciudad de
Medellín.
Gracias a la práctica pedagógica, tanto en el período de observación como en el de apropiación2,
y debido a los intereses de la investigación de tener un trabajo continuo, se realizó la selección de
los estudiantes mencionados ya que mostraban gran interés en el desarrollo de las clases y de las
actividades que se desarrollaban dentro de ella; otros criterios de selección fueron la asistencia
continua, puntualidad y responsabilidad mostrados durante las clases.
Las propuestas didácticas desarrolladas para esta investigación se llevaron a cabo dentro de la
2 Las dinámicas de la práctica pedagógica se basaron en dos momentos. Un primer momento, el cual
llamamos observación, donde nosotros como docentes en formación observamos cómo era el desarrollo
de una clase y las situaciones que se presentan en esta. Un segundo momento, el cual llamamos
apropiación, en el cual nosotros ya no éramos los observadores de las clases, sino que las organizamos y
llevamos a cabo, es decir, en este segundo momento se adoptó la posición del docente en el aula.
29
jornada escolar durante 4 semanas3, ya que estas, debido al proceso de la práctica pedagógica,
hicieron parte de la programación del período cuatro (4) de clases de los estudiantes,
comprendido entre los meses de agosto y noviembre de 2016. Aunque las propuestas fueron
planteadas como clases, a todos los 33 estudiantes se les aclaró la intencionalidad de tales
actividades y de la investigación a través de un consentimiento informado (véase anexo No. 1).
De las explicaciones y reflexiones construidas en torno a las actividades que realizaron los
estudiantes, se desprende la información con la cual se hará el respectivo análisis sobre las
implicaciones que para la enseñanza de la física puede tener la orientación de actividades
experimentales que conlleven a procesos de formalización de conceptos, basados en los
supuestos teóricos de esta investigación. Las propuestas, siguiendo con los objetivos de esta
investigación, buscan que los estudiantes vivencien, a través del desarrollo de actividades
experimentales, el proceso de formalización del concepto de presión.
4.3 Propuesta de intervención
Para la construcción de las actividades de las propuestas de intervención se tuvieron presente las
reflexiones y experiencias que como maestros en formación hemos construido, por ello las
propuestas están diseñadas de acuerdo a como en esta investigación se asumen los conceptos de
procesos de formalización, papel de la actividad experimental y otros, definidos a lo largo de los
3Contando semanalmente con dos sesiones, una de aproximadamente dos horas y la otra de una hora, es
decir, tres horas semanales.
30
análisis y las discusiones en torno a lecturas y elementos desarrollados en los seminarios de la
práctica pedagógica, y son abordadas anteriormente en el marco teórico. Algunos conceptos
desarrollados en esta investigación se construyen por medio del conocimiento anteriormente
elaborado por medio de la actividad experimental, como lo es el concepto de presión, pues se
considera que tal concepto puede ser construido por los estudiantes desde su propia experiencia.
Esta propuesta se planteó orientada al desarrollo de actividades experimentales que permitieran a
los estudiantes vivenciar el proceso de formalización del concepto de presión; partiendo de la
construcción, tanto propia como colectiva, que pudieran desarrollar los estudiantes a través del
diálogo y la interacción de las diversas ideas que suscitaban tales actividades en los estudiantes.
Las actividades fueron diseñadas para ser desarrolladas en subgrupos de tres estudiantes. Una
vez terminada la actividad se socializaba para toda la clase, esto con la intención de incluir las
opiniones y explicaciones construidas, en lo posible, de la mayoría de los estudiantes.
Para dar cuenta del acercamiento a un proceso de formalización en física, se diseñaron una serie
de actividades experimentales que buscaban desarrollar una alternativa para la enseñanza de la
ciencia y la construcción del conocimiento científico en la escuela. La propuesta resalta el
proceso de formalización del concepto de presión, mostrando que tal formalización parte de un
proceso que involucra los conocimientos previos que el estudiante posee, este primer
acercamiento lo denominamos proceso indagación, entendido como un proceso en el que los
estudiantes hacen un acercamiento inicial al concepto de presión. Además de lo anterior, para
31
desarrollar este proceso de formalización consideramos necesario continuar por otros dos
procesos que llamamos conceptualización y teorización. Para cada uno de ellos se desarrolló una
actividad experimental, estas serán descritas en detalle más adelante.
El desarrollo de la propuesta se realizó en 6 sesiones de clase (véase tabla No. 1), en las cuales se
implementaron 3 actividades. Al finalizar cada actividad se realizó un espacio de socialización,
con el objetivo de llegar a establecer consensos entre los estudiantes, a partir de la exposición de
sus explicaciones y argumentos frente a los cuestionamientos hechos.
Las actividades tienen un orden lógico y secuencial basado en la idea de una construcción
progresiva de las características de la presión en un fluido cerrado. Pasando de lo que puede
abordarse de forma más sutil a situaciones donde se requiere un tipo de pensamiento más
relacionado con la temática, es decir, donde se requiere mayor experiencia para encaminar, más
detallada e intencionadamente, las observaciones y reflexiones hechas en cada actividad.
Actividad experimental Sesión Semana/Mes
Actividad experimental No. 1
Proceso de indagación
1 y 2 Del 10 al 24 de octubre de 2016
Actividad experimental No. 2 3 y 4 Del 17 al 21 de octubre de 2016
32
Proceso de conceptualización
Actividad experimental No. 3
Proceso de teorización
5 y 6 Del 31 de octubre al 4 de noviembre
de 2016
Tabla No. 1. Programación para el desarrollo de la propuesta
Las sesiones totales de intervención se dividieron en tres momentos pilares: indagación,
conceptualización y teorización. Para cada uno de estos tres momentos se realizó una actividad
(véanse anexos No. 2, 3 y 4), lo cual permitió que los estudiantes pudieran estudiar y construir
por sí mismos las características de la presión dentro de un fluido cerrado, su relación con sus
propios contextos y finalmente una formalización del concepto de presión. A continuación, se
presenta la descripción de cada actividad.
● Actividad experimental No. 1. Indagación
En el momento de indagación los estudiantes vivencian el concepto que se pretende estudiar, el
concepto de presión en un fluido cerrado, con base en sus saberes previos y las nuevas
experiencias adquiridas con el desarrollo de la actividad experimental. En esta actividad el
estudiante describe, analiza y representa lo que observa mediante su propio lenguaje y
pensamiento, por ello no se dice que una descripción está mal hecha, o que un análisis es
incorrecto; en cambio, se busca que el estudiante tenga la posibilidad de dar por sí mismo
explicaciones, por lo que las preguntas orientadoras para este momento son abiertas y dan la
posibilidad de múltiples respuestas.
33
● Actividad experimental No. 2. Conceptualización
En el momento de conceptualización los estudiantes utilizan los análisis hechos en la actividad
experimental No. 1 para buscar de qué variables depende la presión y cuál es la relación que se
puede encontrar entre estas variables; durante este momento los estudiantes organizan, clasifican
y comparan las ideas desarrolladas con el fin de explicar lo observado en las actividades
experimentales y lo planteado en las preguntas orientadoras.
● Actividad experimental No. 3. Teorización
En el momento de teorización los estudiantes realizan comparaciones más detalladas entre las
diferentes variables que se identificaron en relación con la presión, con el fin de medir algunas
cantidades que les permitieran tener vivencias más amplias del concepto físico estudiado, de
forma que el estudiante empezara a encontrar algunas proporciones entre una y otra magnitud
que le permitieran realizar una construcción propia acerca del concepto físico estudiado.
De acuerdo con estas tres actividades se diseñó un plan de trabajo que permitiera evidenciar que
estos procesos desarrollados, en conjunto, permiten llegar a construir un proceso de
formalización frente al concepto de presión que deseábamos desarrollar. Este plan de trabajo, el
cual se muestra en la imagen No. 1, se diseñó teniendo en cuenta las características mencionadas
en párrafos anteriores, que se consideran necesarias para que los estudiantes puedan construir un
proceso de formalización, las reflexiones que como grupo de investigación hemos hecho y los
planteamientos expuestos en el marco teórico, el cual está en relación con las categorías de
34
investigación.
Imagen No. 1. Plan de trabajo
4.4 Registro de la información
Las reflexiones y construcciones realizadas por parte de los estudiantes fueron registradas a
partir de audios, vídeos, fotografías, además de los escritos que como parte de las actividades se
les sugirió realizar.
Todo el grupo de estudiantes accedió a participar en la investigación, sin embargo, en el
transcurso de la primera intervención, a muchos de los estudiantes se les vio desinterés por dar a
conocer y plasmar sus aportes a las actividades que se realizaban en el aula. Los tres estudiantes
seleccionados para esta investigación mostraron, a parte de un gran interés, un comportamiento
adecuado en tanto a su puntualidad, asistencia a clases y además participación activa en la
35
socialización de las actividades desarrolladas durante el periodo escolar.
Luego de la primera sesión de trabajo se observó que paulatinamente los demás grupos de
trabajo fueron mostrando interés por desarrollar las actividades experimentales y participar en los
debates propuestos, por ello se hace un registro en esta investigación no solo de los tres
estudiantes seleccionados, sino en general de las construcciones de gran parte del grupo que
conforman los 33 estudiantes. Esperando con este registro tener un panorama más amplio del
proceso de formalización que llevaron a cabo los estudiantes.
4.5 Plan de análisis
Siguiendo a Stake (2010) analizar consiste en brindar sentido a aquellas impresiones que se
adquieren durante el desarrollo de la investigación con el objetivo de buscar y brindarles
significados. Para la búsqueda de significados se pueden utilizar dos estrategias, estas son: la
interpretación directa de los ejemplos individuales y la suma de varios ejemplos que permiten
decir algo sobre los sujetos participantes como grupo.
Aunque como estudio de caso elegimos a 3 estudiantes, de acuerdo con la manera de proceder en
esta investigación, tuvimos presente los comentarios y opiniones expresados en los escritos
construidos por los demás estudiantes que conformaron el grupo de los 33 estudiantes; es por
esto que, en esta investigación, se tuvo presente ambas estrategias para buscar y brindar
significados en torno a aquellas impresiones adquiridas durante el desarrollo de la investigación.
La organización de la información se realizó por medio de las transcripciones de los registros de
36
audio y los escritos desarrollados por los estudiantes que resultaron de la implementación de la
propuesta didáctica. Una vez hecha la lectura de estas transcripciones y de los registros escritos
se comienzan a seleccionar los elementos que sirvieron en la construcción de los datos de la
investigación. Para la selección de los elementos se construyó una tabla que contenía los indicios
bajo los cuales fueron analizadas las transcripciones y los registros escritos; estos indicios se
encuentran relacionados con los objetivos, categorías y subcategorías de análisis (véase tabla No.
2).
● El estudiante relaciona las experiencias previas.
● El estudiante expresa aquellas ideas en relación con la construcción del concepto
físico, es decir, lenguajes comunes.
● El estudiante genera hipótesis con base en experiencias anteriores para la solución
del problema.
● El estudiante resuelve situaciones problema, partiendo de una situación sensible a
una situación más abstracta.
● El estudiante establece relaciones y proporciones entre los diferentes conceptos que
se observan en el estudio del concepto de presión, como área, volumen, fuerza y
otros.
● El estudiante utiliza pensamientos guiados por conceptos matemáticos para
construir conceptos físicos.
● El estudiante expresa y argumenta sus ideas en torno a las propuestas de la
actividad experimental y las asocia con ejemplificaciones que ayudan a analizar las
37
preguntas en torno a los procedimientos hechos.
● El estudiante discute y da relevancia a las construcciones hechas en consenso con
sus compañeros.
● El estudiante defiende sus posiciones e ideas con base en justificaciones,
aclaraciones y demostraciones con base a los instrumentos utilizados.
Tabla No. 2. Elementos bajo los cuales se analizaron las transcripciones y registros
Los colores utilizados en la tabla No. 2, con los cuales se resaltan los diferentes indicios, se
utilizaron para seleccionar aquellos diálogos y escritos que estaban relacionados con estos
indicios (véase tabla No. 3).
38
Imagen No. 2. Ejemplo de selección de la información de acuerdo a los indicios
Una vez realizado lo anterior, los diálogos y escritos subrayados fueron seleccionados
nuevamente, por sus respectivos colores, para el desarrollo del análisis; con esta nueva selección
se buscaba observar aquellos diálogos y escritos que estuvieran más relacionados con las
categorías y que estuvieran asociados con la pregunta y los objetivos de esta investigación. Un
ejemplo de lo anterior se presenta en las tablas No. 4 y 5, las cuales se muestran a continuación.
39
Imagen No. 3. Selección de los fragmentos por colores
40
Imagen No. 4. Selección de fragmentos por colores
Para diferenciar los argumentos brindados por cada uno de los estudiantes pertenecientes al
grupo de estudio de caso se eligieron las notaciones A1, A2 y A3, siendo A1 para la mujer, A2 y
A3 para los hombres. Debido a que en las transcripciones se aborda el debate realizado por los
estudiantes en las actividades experimentales se tuvo en cuenta la notación “ROG” (Respuesta
de Otro Grupo) para distinguir los argumentos presentados por los grupos diferentes al
41
seleccionado como caso.
4.6 Sobre las categorías de análisis
De acuerdo con los objetivos planteados y la construcción desarrollada en las consideraciones
teóricas se construyeron dos categorías de análisis (véase tabla No. 6), las cuales están
relacionadas con el proceso de formalización de un concepto en física y la actividad
experimental como espacio mediador de la relación entre la matemática y la física y como
posibilitadora de la construcción social de conocimiento.
Debido a que la propuesta didáctica se planeó de acuerdo con las categorías mencionadas, en el
desarrollo de las actividades se encontraron elementos y relaciones entre estas categorías los
cuales permitieron el proceso de organización de la información. Además, estos elementos y
situaciones encontradas durante el desarrollo de las actividades, y las discusiones realizadas por
parte de los investigadores en torno a las dinámicas presentadas durante tales actividades,
permitieron que algunas de las subcategorías propuestas para esta investigación se construyeran
en la medida que se llevaban a cabo tales actividades, es decir, gracias a las dinámicas generadas
durante las propuestas de intervención se construyeron algunas subcategorías de análisis.
42
Categorías Subcategoría Indicios
La formalización
de un concepto en
física
La construcción
colectiva y propia
de conceptos.
● El estudiante relaciona las experiencias previas4.
● El estudiante expresa aquellas ideas en relación con la
construcción del concepto físico, es decir, lenguajes comunes.
Capacidad de
abstracción o
extrapolación del
conocimiento
● El estudiante genera hipótesis con base en experiencias
anteriores para la solución del problema.
● El estudiante resuelve situaciones problema, partiendo de una
situación sensible a una situación más abstracta.
La experimentación
como posibilitadora
de la construcción
La
experimentación
como
posibilitadora de
la relación
matemática física
● El estudiante establece relaciones y proporciones entre los
diferentes conceptos que se observan en el estudio del
concepto de presión, como área, volumen, fuerza y otros.
● El estudiante utiliza pensamientos guiados por conceptos
matemáticos para construir conceptos físicos.
La
● El estudiante expresa y argumenta sus ideas en torno a las
propuestas de la actividad experimental y las asocia con
4 Entenderemos en esta investigación como experiencias previas, aquellas interacciones, conocimiento e
información adquirida por los estudiantes en su proceso formativo en el aula.
43
social de
conocimiento
experimentación
como
posibilitadora de
debates y
producción de
consensos.
ejemplificaciones que ayudan a analizar las preguntas en
torno a los procedimientos hechos.
● El estudiante discute y le da relevancia a las construcciones
hechas en consenso con sus compañeros.
● El estudiante defiende sus posiciones e ideas con base en
justificaciones, aclaraciones y demostraciones con base a los
instrumentos utilizados.
Tabla No. 3. Categorías, subcategorías e indicios
4.6.1 La formalización de un concepto físico
En este trabajo de investigación se considera que para la formalización de un concepto físico, el
estudiante debe vivenciar por medio de la actividad experimental tres momentos: indagación,
conceptualización y teorización, planteados a partir de las reflexiones sobre Ayala, et al. (2011)
acerca de los tres ejes que posibilitan la estructuración de la actividad experimental en el aula:
“organización y construcción de magnitudes; amplificación de la base fenomenológica y
planteamiento de problemas conceptuales” (p.52); para esto es importante que la actividad
experimental sea un espacio que posibilite la construcción colectiva del conocimiento.
En este sentido, se centra la atención en la capacidad del estudiante para abstraer y extrapolar el
conocimiento y resolver una situación propuesta haciendo uso de sus experiencias con el fin de
generar y comprobar hipótesis y así llegar a un consenso en su grupo de trabajo, generando con
ellos lenguajes comunes al referirse y explicar un fenómeno en física.
44
4.6.1.1 La construcción colectiva y propia de conceptos.
La construcción de un concepto, según Mach (1948), se desarrolla desde las abstracciones que
surgen de un hecho, y que por medio de asociaciones de experiencias se va formando un
concepto, en este sentido hasta los animales son capaces de formar conceptos rudimentarios
entorno a los hechos que les representan peligro o las características de los frutos más sabrosos.
Análogamente “el hombre forma sus conceptos en la misma forma que el animal: pero está
potentemente sostenido por el lenguaje y por las relaciones con sus compañeros, dos medios que
al animal le ofrecen muy poco recurso” (Mach, 1948). Por esto concebimos que, y como se ha
dilucidado en el marco teórico de este trabajo, la construcción de conceptos está encaminado en
el uso del lenguaje, en donde se posibilite el diálogo, que dé lugar a una construcción colectiva
de conceptos estableciendo, entre sus pares, lenguajes comunes entorno a un mismo concepto,
relacionando con ello experiencias previas que le permitan argumentar un punto de vista.
Los indicios que dan cuenta de esta subcategoría son aquellos que hacen énfasis en:
● El estudiante relaciona las experiencias previas.
● El estudiante expresa aquellas ideas en relación con la construcción del concepto físico,
es decir, lenguajes comunes.
4.6.1.2 Capacidad de extrapolación del conocimiento.
Una de las posibilidades que ofrece la formalización de un concepto es la de extrapolar acerca
45
del conocimiento abordado. La palabra extrapolar hace referencia a que el estudiante tiene la
capacidad de extender sus pensamientos y conocimientos más allá de una situación problema
tangible, anteriormente vivenciada, a una situación donde no cabe la relación directa con los
medios que rodean al estudiante, generando esto una necesidad de la aplicación de los
conocimientos anteriormente adquiridos, a partir de actividades experimentales, a una nueva
situación (Ayala et al., 2012).
El desarrollo de esta capacidad de extrapolación es muy importante en los estudiantes, ya que por
medio de ella se puede resolver situaciones problemas en donde se deban relacionar un concepto
físico con su formalización.
Es usual que esta capacidad de extrapolación no sea desarrollada por los estudiantes debido a que
resolver problemas en física se ha vuelto de carácter complejo, provocando esto que la capacidad
anteriormente mencionada sea un indicio de que no se está dando un proceso de formalización en
las escuelas, por ello, en esta investigación es necesario evaluar el desarrollo de dicha capacidad
de extrapolación durante las actividades experimentales y mediante un problema puesto a los
estudiantes (Ayala et al., 2012)
Con base a lo anterior, los indicios que dan cuenta que los estudiantes extrapolan los
conocimientos anteriormente adquiridos para aplicarlos a una nueva situación problema son:
● El estudiante genera hipótesis con base en experiencias anteriores para la solución del
problema.
46
● El estudiante resuelve situaciones problema, partiendo de una situación sensible a una
situación más abstracta.
4.6.2 La actividad experimental como posibilitadora de la construcción social del
conocimiento
En las reflexiones de este trabajo de investigación se ha defendido, con autores como Fleck
(1986) y Kuhn (1969), el carácter social y colectivo de la ciencia, en donde la actividad
experimental juega un papel muy importante en la construcción de conocimiento científico; así
pues, la actividad experimental en la enseñanza debe posibilitar la construcción propia y
colectiva de conocimiento, generando un espacio donde los estudiantes, por medio de sus
experiencias previas y el diálogo con sus compañeros, lleguen a consensos o acuerdos que
permitan poner en evidencia una construcción social de conocimiento.
Desde esta connotación de actividad experimental, se centra la atención en enunciados que
permitan dar cuenta de aspectos como el consenso en el trabajo de grupo, validación y
explicación colectiva de ideas.
4.6.2.1 La actividad experimental como mediadora de la relación matemática física.
Así como puede considerarse que la actividad experimental puede convertirse en el puente que
une la usual separación entre teoría y la actividad experimental en la enseñanza de la física
(Romero y Aguilar, 2014), también podemos considerar que puede servir para disolver la usual
visión de separación entre las matemáticas y la física, pues cuando los estudiantes experimentan
47
pueden encontrar un sentido más amplio a la relación entre la matemática y la física; esta
relación debe pensarse como constituyente, la física necesita de la matemática no solo en su
lenguaje sino también en pensamiento; “el físico piensa su experiencia con ese pensamiento
matemático” (Levý-Leblond, 1988, p.73). Es necesario tener otra visión de la relación
anteriormente mencionada, por ello, las propuestas experimentales buscan describir la relación
entre las matemáticas y la física que forman los estudiantes en el desarrollo de las actividades y
cómo dicha relación puede mejorar cuando las actividades experimentales que realizan
propenden a una construcción propia del conocimiento. Dicha descripción se hará mediante los
siguientes indicios:
● El estudiante establece relaciones y proporciones entre los diferentes conceptos que se
observan en el estudio del concepto de presión, como área, volumen, fuerza y otros.
● El estudiante utiliza pensamientos guiados por conceptos matemáticos para construir
conceptos físicos.
4.6.2.2 La actividad experimental como posibilitadora de debates y producción de
consensos
El proceso de formalización en el que se fundamenta este trabajo de investigación se centra en el
diálogo; de acuerdo con Ayala et al. (2007) la formalización es “un proceso natural del
pensamiento o de todo proceso cognitivo en la medida en que el lenguaje común es en sí mismo
un proceso de formalización” (p. 18).
48
En este orden de ideas y de acuerdo con el marco teórico, la actividad experimental está
enmarcada en el trabajo en equipo, ya que por medio de este se genera debates y consensos del
fenómeno físico estudiado, necesarios para llegar a una formalización y a la construcción de
conocimiento.
Los indicios que dan cuenta de esta subcategoría son aquellos que hacen énfasis en:
● El estudiante expresa y argumenta sus ideas en torno a las propuestas de la actividad
experimental y las asocia con ejemplificaciones que ayudan a analizar las preguntas en
torno a los procedimientos hechos.
● El estudiante discute y les da relevancia a las construcciones hechas en consenso con sus
compañeros.
● El estudiante defiende sus posiciones e ideas con base en justificaciones, aclaraciones y
demostraciones con base a los instrumentos utilizados.
Además del desarrollo teórico y las reflexiones hechas por el grupo de investigación en el
proceso de seminario de la práctica pedagógica realizado para esta investigación, es necesario
expresar que hubo elementos durante el desarrollo de las propuestas de intervención que
permitieron la construcción de algunas subcategorías. Entre estas se encuentra la subcategoría
“La actividad experimental como posibilitadora de debates y producción de consensos” ya que,
para esta subcategoría, además de tener presente los elementos mencionados anteriormente,
49
también se tuvieron en cuenta elementos como la propia aula y los medios dispuestos en ella.
Gracias a la distribución del espacio se podían llevar a cabo, de forma más amena, el trabajo
colaborativo; por ejemplo, la distribución de las mesas de trabajo (véase imagen No. 1) permite
inferir que los estudiantes han desarrollado dinámicas de trabajo en grupo. Además de esto,
también es necesario traer a colación el hecho de que el espacio donde se llevaron a cabo las
actividades experimentales es el mismo espacio de aula. Es decir, el laboratorio y el aula de
clases eran el mismo lugar.
Los elementos anteriores permitieron evidenciar que en este grupo las prácticas de trabajo en
grupo y de construcción de conocimiento estaban más relacionadas con los aspectos
mencionados en el marco teórico frente a la visión social.
Imagen No. 1 Espacio donde se llevó a cabo la propuesta de intervención
50
5. HALLAZGOS
5.1 La formalización de un concepto en física
5.1.1 La construcción colectiva y propia de conceptos
Para el análisis de esta subcategoría, se centró la atención en aquellos fragmentos de las
grabaciones y escritos de las actividades de intervención, que dieran cuenta de los debates en los
cuales los estudiantes, por medio sus experiencias cotidianas5 y sus sentidos, dan una explicación
de lo trabajado a sus compañeros, y así, por medio del diálogo lleguen a un consenso,
estableciendo lenguajes comunes en torno al concepto físico trabajado.
El siguiente fragmento, el cual hace parte de la actividad experimental No. 26, donde por medio
de jeringas interconectadas, los estudiantes construyen relaciones entre la fuerza que deben
aplicarle al émbolo de cada jeringa para bajarlo, y el tamaño de estas. Se evidencia cómo la
noción de actividad experimental, la cual trasciende la visión positivista, permite relacionar
experiencias cotidianas, es decir, experiencias que adquirimos en otros contextos, con las nuevas
experiencias que adquirimos en el aula.
Indicación para el desarrollo de la actividad
Con las jeringas llenas y conectadas, como se muestra en la imagen No. 1, baje uno de los
émbolos hasta donde le sea posible y luego deje este émbolo en esa posición y baje el otro
émbolo.
5 En esta investigación, entenderemos por experiencias cotidianas, aquellas experiencias que adquieren
los estudiantes en espacios o contextos fuera del aula.
6 Transc. AE 2, momento 3. Sesión 4. 26/10/2016
51
Imagen No. 5. Jeringas conectadas
4. ¿Qué pueden concluir hasta ahora de la relación entre la fuerza aplicada y el área de la
jeringa?
A1. Noo, terminemos la cuatro ¿Qué pueden concluir… y el área de la jeringa?
Ayyy, ponga lo mismo
Porque la más pequeña es porque es más delgadita. En cambio, con la otra que es más
grande. Diga que es como empujar una puerta a lo largo y a lo ancho. Querer rodar
una puerta de manera contraria a la que se rueda. Que es rodarla así.
A3. Entre más pequeña, hace el fluido más rápido. Y entre más grande hace que el fluido
que se demore más
A1. De expulsión. Es como querer llevar una puerta a lo largo y a lo ancho. A lo largo y
otra a lo ancho. Y obviamente
A3. A lo largo y a lo ancho
A1. A lo largo o a lo ancho, obviamente es más fácil a lo largo, ya.
Del anterior fragmento, resaltado en negrita, se muestra cómo los estudiantes para dar respuesta a
la pregunta acuden a una situación cotidiana con la que establecen una analogía entre el tamaño
de las jeringas y la forma en cómo se abre una puerta, haciendo alusión a que es más fácil que
salga el fluido de la jeringa pequeña que en la jeringa grande, así como es más fácil abrir una
52
puerta de lado, de la forma común, que abrirla de abajo hacia arriba, como empujándola.
Lo anterior permite evidenciar que la actividad experimental vista como ese espacio dinámico
donde el estudiante es partícipe de la construcción de tal actividad, como un sujeto activo,
permite relacionar experiencias cotidianas con las nuevas experiencias que adquiere en el
desarrollo de la actividad, lo cual le permite, de acuerdo con Ayala et al. (2011) ampliar su
conjunto de experiencias frente al concepto o fenómeno que esté estudiando.
El siguiente fragmento es tomado de la actividad experimental No. 17. En esta actividad
experimental los estudiantes tenían como materiales una bomba, agua y un alfiler con el cual, a
decisión de los estudiantes, tenían que hacerle huecos a la bomba y luego llenar esta con agua.
Indicaciones para el desarrollo de la actividad
Orientaciones
Haga varios agujeros a la bomba, colóquela en el grifo y llénela de agua hasta cierto punto.
Cuando el grifo se encuentra abierto
Seleccione algunos de los huecos que hizo en la bomba y analice la salida del agua por estos.
3. ¿Qué semejanza o diferencia observa en la salida del agua por estos huecos? Explique a qué
se debe la semejanza o diferencia encontrada.
A3: Tápele un hueco
A2: Sale agua normal
A1: La presión se acaba rápidamente, el chorrito era de una forma y luego de otra más
pequeña, o sea que la presión no es constante
7 Transc. AE 1. Sesión 1. 18/10/2016
53
A1: ¿Qué semejanza o diferencia encuentra en la salida del agua? , no entiendo
¿semejanza o diferencia con qué?
A2: Con la primera que lo hicimos que llenamos la bomba, no tapamos ninguno y el
agua salía con la misma fuerza e iban aumentando según la presión del agua y en este
la presión hizo que el agua saliera aún con más fuerza que la primera vez
A1: Aaahh sí, porque solo tiene una salida, en cambio por el otro tenía dos
A3: Hágale más huecos, si tapa un hueco los otros salen con mayor presión
A1: Cuando la bomba tiene varios rotos y el grifo está abierto, el agua sale por todos
los orificios y con menos presión, cuando los tapamos y solo dejamos uno sale con
mayor presión
A2: No, con mayor fuerza, porque presión es una cosa, y el agua genera la presión y
sale con mayor fuerza
A3: Bueno si, fuerza
En este fragmento se pueden rescatar principalmente dos cosas, la primera es la construcción
colectiva de conocimiento por medio de explicaciones, que se da cuando el estudiante A2 intenta
dar explicaciones a la estudiante A1, pues esta última manifiesta una confusión en una de las
preguntas orientadoras, y A2, cuya comprensión de la pregunta parece ser mayor, intenta
explicar los dos momentos entre los cuales se deben hallar las respectivas semejanzas y
diferencias de la actividad experimental. Esto evidencia que el trabajo colectivo posibilita la
construcción de conocimiento, pues la estudiante A1 finalmente comprende la pregunta y da
respuesta a esta.
Lo anterior da bases para afirmar que el conocimiento se construye socialmente mediante el
intercambio de ideas y comprensiones entre los sujetos, tal y como se expresa en el marco
teórico de esta investigación, según la visión de ciencia como construcción social, a través de
autores como Fleck (1986) y Kuhn (1969).
54
Por otra parte, la explicación que construye el estudiante A2 se da en el inicio de las propuestas
experimentales, lo que significa que tal construcción no se desprende inmediatamente de dichas
propuestas, sino que es un conocimiento previo que el estudiante posee. En este sentido, como lo
mencionan Ayala et al. (2011), vemos que en una actividad experimental se producen una serie
de efectos sensibles, mediados por la comprensión que el estudiante tenga del fenómeno
estudiado.
La segunda parte principal del fragmento evidencia cómo los estudiantes llegan a acuerdos entre
sí con el fin expresar los lenguajes, que consideran más apropiados, para referirse a los conceptos
que encuentran en relación con el concepto de presión, como lo es el concepto de fuerza. Así, por
ejemplo, el estudiante A3 dice, en relación con la pregunta ¿Qué semejanza o diferencia
encuentra en la salida del agua?, que “si tapa un hueco los otros salen con mayor presión”; de
esto el estudiante A2 dice que “no, con mayor fuerza”, pero además este último argumenta que
“la presión es una cosa, y el agua genera la presión y sale con mayor fuerza” lo que convence a
A3 de que el agua, en efecto, sale con mayor fuerza. Los estudiantes aquí hacen referencia a que
los chorros de agua salen con mayor fuerza, y este es un acuerdo al que llegan a partir de los
argumentos del estudiante A2. Este fragmento permite conocer el proceso de conceptualización
que desarrollan los estudiantes, pues durante esta actividad los estudiantes debían buscar las
variables de las cuales depende la presión y cuál era la relación que se podía encontrar entre estas
variables.
55
A lo largo de este trabajo de investigación, se ha defendido el carácter social de la ciencia,
donde, a su vez, se ha hecho una crítica a la visión positivista de esta; en este sentido, la física,
como cualquier otra ciencia puede ser asumida como una cultura, la cual estaría formada por
diferentes subculturas que, aunque independientes, establecen interconexiones entre ellas; así
desde estas subculturas, hay diferentes formas de trabajar, de demostrar, de validar, pero la física
se desarrolla a través de la interconexión de las ideas producidas por estas subculturas (Galison
citado por Ayala et al., 2011, p 45).
Así pues, por medio del fragmento anterior, podemos decir que la enseñanza de un concepto
físico debe estar mediado por la cultura, es decir, por las diferentes ideas de los estudiantes con
su propia realidad y concepción de ciencia, los cuales por medio del lenguaje y la relación con
sus compañeros construyen el concepto enseñado llegando así a lenguajes comunes (Mach,
1948).
El siguiente diálogo hace parte del debate de la actividad experimental No. 18 en donde
participaron todos los grupos del grado 10° 1, este debate se realizó con el fin de llegar a un
consenso de las respuestas dadas por los diferentes grupos de trabajo. La idea con esta actividad
fue que los estudiantes llegaran a un consenso de sus respuestas, ya que las respuestas de la
actividad No. 1 están dadas por la observación de los estudiantes de los diferentes montajes de la
8 Transc. AE 1. Sesión 2. Debate. 19/10/2016
56
guía, y en este sentido se consideró relevante que todos los grupos conocieran las diferentes
respuestas a las que llegaron los demás grupos en torno a las mismas preguntas, posibilitando un
marco de referencia más amplio que permita llegar a unas respuestas más claras, enmarcado esto
en la construcción social del conocimiento.
ROG9 Cuando la bomba se está, eee… cuando la bomba se está en un tramo superior
lo que sucede es que el agua sale con menor presión por los agujeros. Al contrario que
cuando se está llenando, sale con mayor presión también. Sí, El agua sale por todos los
huecos que se hizo
ROG. Porque depende del agua que tenga la bomba, su presión va a ser mayor y va a
salir por todos los orificios. A medida de que la bomba va perdiendo agua, la presión
que tenía va disminuyendo
INVESTIGADOR. Bien, entonces este grupo observó que, efectivamente que a medida
que va a salir el agua entonces ellos le atribuyen eso a la presión. A medida que hay más
o menos agua, dependiendo si el grifo está o no abierto, parece que hay más presión en
la salida del agua. Que sale por todos los huecos, precisamente por el agua que está
dentro de la bomba
A3. A medida que la bomba se llena de agua, por los agujeros sale el agua más fuerte,
por la presión, en cambio, cuando la bomba no tiene suficiente agua, por los agujeros
no le sale. Por los de arriba sí salía fuerte, pero por los de abajo muy poco
INVESTIGADOR. Y esto ¿cómo lo podemos explicar nosotros?
ROG. Nosotros con la bomba con agua básicamente… La bomba cuando se le echa, se
siente agua sale como a lo resto. En cambio, cuando tenemos menos agua, es probable
que salga menos bajo en la parte de arriba o en la parte de abajo. Es que unos agujeros
eran muy chiquitos, y el alguno salía doble
INVESTIGADOR. Entonces, antes de seguir, ¿algún grupo tiene algo diferente? O sea,
todos estamos igual. O sea todos le atribuyeron la salida del agua a… le atribuyen esto a
9 Debido a que esta transcripción aborda el debate realizado por los estudiantes de la actividad
experimental No. 1, se tuvo en cuenta la notación “ROG” (respuesta de otro grupo) para distinguir los
argumentos presentados por los grupos diferentes al grupo seleccionado como caso.
57
la presión
RESPUESTA DE LOS ESTUDIANTES. Sí
En el diálogo podemos ver que la respuesta dada por el grupo focal está acorde a las respuestas
de los otros grupos, identificando, en primera instancia, que la salida del agua depende de la
presión otorgada por el grifo, reconociendo que la presión que ejerce el grifo se transmite a los
puntos dentro de la bomba. Esto se relaciona con la construcción social de la ciencia que
menciona Fleck (1986), donde el desarrollo del conocimiento científico puede darse a partir del
consenso que realizan las personas entorno a un tema, que a su vez están mediados por un
contexto histórico que moldea sus experiencias y que les permite tener una mirada específica del
conocimiento que están desarrollando; ello implica que el conocimiento no se desarrolla en
forma espontánea, o en palabras de Mach (1948), un concepto no es una formación instantánea,
sino que este conocimiento se fundamenta en reflexiones o experiencias anteriores, o tal como lo
menciona Fleck (1986), el conocimiento se fundamenta en preideas.
El siguiente fragmento es la continuación del debate de la actividad 110 de intervención, donde se
utilizan las construcciones hechas por los estudiantes para propiciar un espacio de debate.
INVESTIGADOR. Los compañeros argumentan que la salida del agua por los agujeros
es por la presión. Pero. ¿Cómo así que es por la presión?
A1. Cómo así, ¿que por qué es la presión?
INVESTIGADOR. Léannos lo que pudieron hacer
10 Transc. AE 1. Sesión 2. Debate.19/10/2016
58
A1. Cuando tiene dos o más orificios y el grifo está abierto, el agua se expulsa por todos
los orificios ni con menor presión. Cuando tapamos dos orificios, dejando uno sin tapar
y el agua se expulsa con mayor fuerza. Salía, o sea, salía hasta cierto puntito y uno
tapaba el otro y salía más lejos
A3. Con mayor fuerza
A1. Con mayor fuercita. Pues es que solo hicimos dos.
INVESTIGADOR. O sea que inicialmente cuando ya eran varios huecos, ¿cómo salía el
agua?
A1. Salía el agua por los dos huequitos como normalito. Pero tapamos uno y tenía más
fuerza.
INVESTIGADOR. Y en referencia a uno y otro, cómo eran, o sea se diferenciaban entre
sí la salida del agua, es decir, uno salía más o digamos salía a más distancia que el otro
o con más fuerza. Ustedes ¿qué dirían?
A2. Salían igual
A1. Salían igual.
A3. Solo que con diferentes direcciones y ya.
A1. Es que atravesamos la bomba y ya
En esta parte se complementa lo observado en el fragmento anterior, donde se llegó a la
conclusión de que la presión se transmite en un fluido cerrado; la parte resaltada da cuenta de un
indicio de una nueva propiedad, aparte de que la presión ejercida se transmite dentro de un fluido
encerrado, esta lo hace de forma igual, tal como lo expresan los estudiantes A1 y A2, es decir, la
presión se transmite igual a todos los puntos dentro del fluido, la cual es una conclusión
importante en esta propuesta de investigación; pues las dos propiedades anteriormente
mencionadas, son construidas por los estudiantes de forma propia, y son dos de los principios
más importantes en las características de la presión en un fluido encerrado.
Acerca de la construcción de los principios mencionados anteriormente, realizada por los
59
estudiantes, queremos resaltar, frente a tal construcción, una situación que se presentó en este11
debate, y que se registró en las observaciones hechas por los investigadores.
Un estudiante participante de las actividades experimentales, queriendo generar una explicación
acerca de por qué la presión se transmite de forma igual en todos los puntos en un fluido cerrado,
pasa al tablero y realiza una gráfica (Foto No. 1 y 2) de su construcción de las propuestas
experimentales. Mientras realizaba el gráfico explicaba que la presión se transmite de forma
continua, y que tal comportamiento de que la presión dentro de un fluido encerrado se transmite
de forma continua se denomina el principio de Pascal.
Foto No. 2. Estudiante explicando principio de Pascal.
11 El desarrollo de las actividades experimentales con los estudiantes, tal como se plantea en la
metodología, se basaba primero en la construcción grupal y luego en el desarrollo de un debate frente a tal
actividad con el objetivo de establecer consensos frente a las respuestas construidas por cada grupo.
60
Foto No. 3. Dibujo construido por estudiante para dar explicación del principio de Pascal
Si bien el principio de Pascal es un tema más amplio de lo que menciona el estudiante, esto
evidencia que, para desarrollar tal explicación a sus compañeros, tuvo que investigar frente a la
situación que se le planteó en la actividad experimental; es decir, la actividad experimental le
incitó a que investigara y construyese una explicación a las dudas que surgieron durante el
desarrollo de las propuestas. Este aspecto es muy interesante ya que nos muestra que la actividad
experimental no sólo se queda en el espacio que se genera en el aula, sino que esta permite
trascender a nuevos espacios donde los estudiantes tienen la posibilidad de continuar
construyendo sus propios conocimientos.
En el análisis de esta subcategoría, en su gran mayoría, los fragmentos utilizados corresponden a
la actividad experimental No. 1. Este primer momento es el de indagación. Dicho momento se da
61
cuando el estudiante se acerca a un nuevo concepto, y por medio de su experiencia previa y la
utilización de los sentidos, describe, analiza y hace una representación de lo que observa
mediante su lenguaje y pensamiento, todo esto mediado por la actividad experimental.
5.1.2 Capacidad de extrapolación del conocimiento
Para el análisis de esta subcategoría nos centramos en aquellos elementos presentados en los
diálogos y escritos de los estudiantes en los cuales se evidencia la alusión a experiencias previas
que poseen, las cuales les permiten establecer hipótesis para dar solución a las preguntas
propuestas en las actividades de intervención; y en aquellos fragmentos que permiten evidenciar
cuándo los estudiantes utilizan conocimiento adquirido en actividades experimentales anteriores
para proponer nuevas situaciones en la resolución de problemas.
Antes de llevar a cabo las propuestas de intervención diseñadas, tal como se mencionó en la
metodología de investigación, se desarrollaron algunas actividades experimentales las cuales
hacían parte de la programación del cuarto período de clases, establecido en la institución
educativa; entre las actividades experimentales que se realizaron hubo una relacionada con el
estudio y análisis de la presión atmosférica e hidrostática que sirvieron a los estudiantes como
preparación para el desarrollo como tal de la propuesta.
En la primera sesión de trabajo se observó que en varias ocasiones los estudiantes acudieron a
sus experiencias previas para dar respuesta a las preguntas orientadoras de las actividades de
intervención; entre estas experiencias se encontró la alusión de la actividad experimental del
62
estudio de la presión atmosférica e hidrostática. Frente a esto, el siguiente fragmento, extraído de
la actividad experimental No.112, da cuenta de lo mencionado.
Indicación para el desarrollo de la actividad
Procedimiento
Haga varios agujeros a la bomba, colóquela en el grifo y llénela de agua hasta cierto punto.
Cuando el grifo está abierto, desarrolle:
1. Describa qué observa en la bomba a medida que se llena de agua.
A1: Recordemos la actividad experimental cuando se le hacían los rotos a los tarros de
coca cola, pero tenían la tapa
A2: Recuerde que la presión cambiaba según los agujeros que tenía la botella, sólo con
un agujero la presión era fuerte
A1: Pero cuando tenía la tapa cerrada y tenía 6 huecos, ¿qué pasaba?
A2: Se regaba el agua pero poco, o sea que la presión cambiaba, recuerden la
investigación de por qué la presión cambiaba cuando un tarro tenía varios agujeros
A3: Cuando el tarro tiene la tapa puesta hay una presión mayor
El estudio del principio fundamental de la hidrostática, desarrollado como actividad experimental
previa, tuvo como objetivo analizar de qué factores depende la presión ejercida sobre un cuerpo
sumergido en un líquido, para ello se analizó la salida del agua de botellas de diferente tamaño,
con agujeros a la misma altura medidos desde la base de dichas botellas, así los estudiantes
observaron que el agua salía con la misma fuerza en los agujeros que se encontraban a una
12 Transc. AE 1. Sesión 1.18/10/2016
63
misma altura; a partir de un debate en torno a lo hecho en la actividad los estudiantes pudieron
construir la siguiente conclusión: la presión depende de la profundidad a la que se encuentre el
cuerpo sumergido en dicho líquido y no de la cantidad de este.
En este sentido, a pesar de que el objeto de estudio de la presión hidrostática es diferente al
estudio de la presión ejercida a un fluido cerrado, los estudiantes utilizan elementos del primero
para generar hipótesis sobre el segundo. A1, por ejemplo, sitúa a sus compañeros A2 y A3 en la
actividad experimental previa, evocando la experiencia obtenida para dar solución a la pregunta
orientadora.
Frente a lo anterior, tal como lo expresa el marco teórico de esta investigación, se puede
evidenciar que la construcción de conocimiento en la escuela no se realiza de forma espontánea
ya que, además de remitirnos a nuestras experiencias sensoriales e interpretaciones de lo que nos
rodea para construir explicaciones, necesariamente también nos remitimos a experiencias y
conocimientos previos con los que podemos asemejar la situación con la que estamos
interactuando (Fleck, 1986; Mach, 1948; Ayala et al., 2001).
En el siguiente fragmento que se desarrolla en el momento 3 de la actividad experimental No. 213
se evidencia cómo los estudiantes, además de utilizar sus experiencias previas, también
13 Transc. AE 2, momento 3. Sesión 4. 26/10/2016
64
establecen nuevas relaciones e hipótesis a partir de lo que desarrollan en la misma actividad.
Indicaciones para el desarrollo de la actividad.
Con las jeringas llenas y conectadas, como se muestra en la imagen No. 1, baje uno de los
émbolos hasta donde le sea posible y luego deje este émbolo en esa posición y baje el otro
émbolo.
Imagen No. 2 Jeringas conectadas
1. ¿A cuál jeringa se le debe realizar mayor fuerza para bajarla?
A3. A la más grande.
A2. A las más ancha.
A1. A la jeringa de 50 ml
A3. Eso, a la jeringa de 50 ml
2. Suponga que cuenta con una jeringa mucho más grande y más ancha y la conecta con
una de las dos jeringas que utilizó en la pregunta anterior. ¿Debe hacerle a esta jeringa
mayor o menor fuerza para bajar el émbolo en comparación con las otras jeringas?
A1. Mayor
A2. Se repite el efecto
A1. Se repite el efecto. Mayor, porque se repite el efecto del punto uno
65
En este fragmento se muestra cómo los estudiantes utilizan lo que desarrollaron en la primera
pregunta para dar respuesta a la segunda pregunta, la cual buscaba que los estudiantes hicieran
un análisis de una nueva situación sin tener presente o de forma tangible los elementos o
instrumentos, es decir, que pudieran extrapolar aquellos resultados obtenidos a una nueva
situación. Vemos como A1 hace referencia a la experiencia anterior manifestando que “se repite
el efecto. Mayor, porque se repite el efecto del punto uno”, es decir, el análisis del resultado de
la pregunta anterior es el mismo.
Además de las experiencias anteriores a las que los estudiantes recurren para la solución de
nuevas situaciones propuestas, también se hallaron elementos en los cuales los estudiantes
utilizan información y procesos de las mismas actividades experimentales para continuar con los
demás puntos propuestos en las mismas.
Frente a lo anterior los siguientes fragmentos, los cuales hacen parte de la actividad experimental
No. 314, muestran cómo los estudiantes realizan observaciones más detalladas y específicas para
dar soluciones a las preguntas establecidas en las actividades experimentales.
Indicaciones para el desarrollo de la actividad
En el dispositivo que se les brindó y con las jeringas llenas, como se muestra en la imagen No. 3,
coloque pesos en los soportes SA y SB según las instrucciones dadas en cada pregunta
14 Transc. AE 3. Sesión 5. 03/11/2016
66
Foto No. 4. Montaje experimental. A y B, jeringas grande y pequeña respectivamente. SA soporte jeringa
A y SB soporte jeringa B.
1. Con el émbolo de la jeringa B completamente arriba ubique pesos al soporte SB, ¿cuánto
peso mínimo se necesita en el soporte SB para desplazar el émbolo de la jeringa
pequeña?
A2: Entonces ¿hasta dónde los llenamos?
A1: Espere, espere… ¿cuánto peso se necesita acá, para que esto baje y suba este?,
entonces hay que coger
A2: Hay que ir llenando
A1: ¿Es cuánto peso mínimo se necesita para que esta cosa baje?
A2: Mínimo ojo
A1: No, no tanto, no tanto, es una jeringa pequeña.
A2: No, más
Durante el desarrollo de este apartado se evidencia que los estudiantes comienzan a dar
soluciones del peso necesario a partir del tanteo; pero es interesante resaltar como A1 hace la
salvedad afirmando que el peso debe ser poco debido a que la jeringa con la que se está
67
trabajando es la jeringa pequeña, lo que indica que la estudiante A1 empieza a establecer una
relación directa entre el tamaño de la jeringa y la cantidad de fuerza (peso), que se necesita para
bajar su émbolo.
El siguiente fragmento, el cual también hace parte de la actividad experimental No. 3, se
evidencia que, con base en el momento anterior, se hace más específica la forma de solución a la
pregunta planteada, mostrando cómo resultados y experiencias anteriores permiten dar bases para
la solución de nuevas situaciones.
2. Ahora si se repite el procedimiento de la pregunta anterior colocando esta vez peso
en el soporte SA, ¿cuánto peso mínimo se necesita en el soporte SA para desplazar el
émbolo de la jeringa grande?
A1: Gramos, 210,11 eso…dos, ahora si se repite el procedimiento de la pregunta
anterior, colocando este peso en el soporte SA, ahora es al revés. Este para levantar
este, jaaa, llénela
A2: Por ahí hasta acá
A1: Ajá
A2: Aaaa
A1: ¿Qué?
A2: Como media botella de estas para bajar se necesita para bajar esta grande
A1: ¿Es enserio?... bien ya vamos en la segunda del momento 2…hasta la mitad, hasta
ahí, hasta ahí, hasta ahí, tápela a ver
Desde el inicio del diálogo los estudiantes establecen una relación entre esta nueva situación y la
desarrollada anteriormente; esto conlleva entonces a que el proceso de tanteo desarrollado en la
pregunta anterior sea un poco más metódico, lo que permite que los estudiantes se aventuren, a
partir de la observación, a decir cuánto peso podría tener la botella para que la nueva jeringa, la
68
grande, pueda desplazarse hacia abajo.
Los siguientes fragmentos, tomados de las respuestas escritas hechas por los grupos en la
actividad experimental No. 3 muestran cómo lo estudiantes, a través de la construcción de los
momentos anteriores y sus experiencias previas realizan extrapolaciones y construyen sus
propias definiciones frente al concepto de presión.
Indicación para el desarrollo de la actividad
Momento 4. Extrapolación
Con los datos obtenidos de las proporciones entre los desplazamientos y los pesos en los 3
anteriores momentos de esta actividad responda.
Tenemos un montaje igual al trabajado hasta el momento (véase imagen No. 3), pero con jeringas
diferentes, las cuales, al desplazar 1 cm en la jeringa grande, la jeringa pequeña se desplaza 7
cm.
Con base en la información anterior ¿cuánto peso cree usted que es necesario en la jeringa
pequeña para equilibrar un peso de 14kg en la jeringa grande? Argumente su respuesta basándose
en los anteriores momentos de esta actividad.
Foto No. 5. Respuesta. Grupo estudio de caso Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
69
Foto No. 6. Respuesta Grupo 2. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
Foto No. 7. Respuesta Grupo 3. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
70
Foto No. 8. Respuesta Grupo 5. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
Foto No. 9. Respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
71
Foto No. 10. Continuación respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
De las respuestas desarrolladas por los estudiantes (véase fotos No. 5, 6, 7 y 8) podemos
observar cómo recurren a los momentos anteriores de la misma actividad experimental para dar
solución a la situación problema que se les fue planteada, utilizando para tal solución los
procedimientos y razonamientos utilizados anteriormente.
Todos lo anterior permite mostrar, de acuerdo con Ayala et al. (2012), cómo los estudiantes, a
través de la actividad experimental, extrapolan sus conocimientos, es decir, extienden sus
conocimientos y experiencias previas a nuevas situaciones donde no hay una relación directa con
72
los elementos o instrumentos con los que interactúan, generando esto una necesidad de
aplicación de los conocimientos adquiridos.
Lo anterior ha servido para evidenciar que la actividad experimental, de acuerdo con Ayala et al.
(2011) considerada en el aula de clase como un espacio de construcción, de carácter dinámico,
que trasciende la visión positivista, permite establecer espacios donde los sujetos que participan
de tal actividad pueden vincular experiencias previas a las nuevas situaciones con las que están
interactuando; y además brinda la posibilidad de establecer relaciones formales y conceptuales
que trascienden a nuevos espacios y contextos más allá del espacio donde se desarrolla, es decir,
se logra llevar a cabo una actividad experimental, en términos de Hacking (1996), con vida
propia, donde son los estudiantes, gracias a sus construcciones, quienes le dan esa vida.
Construcción del concepto de presión
A partir del análisis de las anteriores subcategorías hemos podido evidenciar cómo el desarrollo
de actividades experimentales, que trascienden la visión positivista, permiten relacionar
experiencias cotidianas y previas que tienen los estudiantes, las cuales les permiten establecer sus
propias construcciones y conceptualizaciones.
Frente a lo anterior, el siguiente fragmento, tomado de las respuestas escritas construidas por los
grupos del momento No. 5 de la actividad experimental No. 3, muestran cómo los estudiantes
construyen una definición del concepto de presión en un fluido encerrado.
73
Indicación para el desarrollo de la actividad
Momento 5. Aplicación al contexto.
Con base en todo lo desarrollado en el período, y haciendo énfasis en las últimas tres
actividades experimentales, realice un análisis, en forma de escrito, explicando el
funcionamiento del proyecto construido por ustedes (máquina hidráulica).
Imagen No 6. Respuesta escrita de los grupos momento No. 5 actividad experimental No. 3
El desarrollo del momento No. 5 de la actividad experimental No. 3 buscaba que los estudiantes,
74
a partir de las actividades desarrolladas durante el período cuarto de clases15 y las actividades de
intervención, desarrollaran explicaciones propias sobre cómo funciona una máquina hidráulica a
partir de los conceptos que se abordaron durante este período. Con esto se buscaba que los
estudiantes realizaran su propia construcción sobre el concepto de presión en un fluido cerrado.
De las respuestas construidas por los estudiantes podemos evidenciar que el objetivo que se
quería desarrollar con el momento No. 5 de la actividad experimental No. 3 se cumplió, ya que
los estudiantes lograron establecer explicaciones en torno al funcionamiento de la máquina
hidráulica que ellos mismos construyeron, atribuyendo a tales explicaciones aquellos conceptos
que se abordaron durante el transcurso del período y que también se abordaron en el transcurso
de las actividades de intervención, como por ejemplo el concepto de fuerza, fluido, área y
presión.
Además de abordar los conceptos con los que se trabajaron durante el período y en el desarrollo
de las actividades de intervención, los estudiantes también establecieron relaciones entre tales
conceptos; por ejemplo, en las fotos No. 11, 12, 13, 14 y 15 mostradas a continuación, se puede
evidenciar que los estudiantes atribuyen que el movimiento de la máquina hidráulica se debe a la
presión y a la fuerza que se genera en el fluido contenido en sistema de las jeringas y mangueras
15 Como una de las actividades propuestas para el período cuarto, la cual denominamos “proyecto de
período”, se les propuso a los estudiantes construir una máquina hidráulica. Esta construcción, que se
realizó durante el transcurso del período buscaba, que los estudiantes establecieran al final de su
construcción una relación entre los conceptos estudiados durante este período y el proyecto construido.
75
con las que la máquina fue construida.
Foto No. 11. Respuesta grupo estudio de caso. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al
contexto
Foto No. 12. Respuesta grupo 4. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
76
Foto No. 13. Respuesta grupo 5. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
Foto No. 14. Respuesta grupo 6. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
Foto No. 15. Respuesta grupo 8. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
77
Foto No. 16. Respuesta grupo 7. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
A partir de esta actividad experimental se buscaba, tal como se mencionó anteriormente, la
construcción de una explicación por parte de los estudiantes del funcionamiento de la máquina
hidráulica, se buscaba también, que los estudiantes pudieran construir una definición en torno al
concepto de presión. Frente a esto el grupo 2 (Véase foto No. 15) expresa que: “concluimos que
la presión es la fuerza que se ejerce sobre un fluido”.
78
Foto No. 17. Respuesta grupo 2. Actividad experimental 3. Momento 5. Aplicación al contexto
Es importante reconocer que la definición que hace el grupo es una muy próxima a las
definiciones que se presentan en libros texto. Pero es muy interesante recalcar que tal
construcción de significado se realizó por medio de las actividades experimentales y no a través
del uso de un libro texto, donde el concepto de presión también se muestra como una relación
entre la fuerza y el área.
La respuesta generada por este grupo de estudiantes evidencia que la actividad experimental
permite los espacios de discusión y reflexión, los cuales permiten la construcción de
conocimiento. Esto muestra que puede haber otra forma de construir y enseñar conceptos en
física, haciendo énfasis en el desarrollo de actividades experimentales donde estas sean un
espacio donde las construcciones conceptuales y formales se pueden crear, y que tales
construcciones sean mediadas por las experiencias de las que son partícipes los estudiantes; esto
implica entonces que en el desarrollo de estas actividades experimentales es necesario que el
estudiante sea un sujeto activo en esta, que pueda reflexionar, preguntar y argumentar frente a las
79
situaciones y vivencias que se presentan en ella (Ayala et al., 2011; Romero et al. 2002)
Es con base en todo lo anterior que en esta investigación consideramos que la actividad
experimental es un elemento y proceso fundamental en la enseñanza de la física, ya que como se
mencionó en el marco teórico y en concordancia con Ayala et al. (2011), la actividad
experimental es un espacio de producción de fenómenos, donde se producen una serie de efectos
guiados por la comprensión que tenga el estudiante de lo trabajado, en este sentido se convierte
en un espacio de dinamización de la actividad conceptual y formal.
5.2 La actividad experimental como posibilitadora de la construcción social de
conocimiento.
5.2.1. La actividad experimental como posibilitadora de la relación entre la matemática y la
física
Desde posturas, como la de Poincaré (citado por Levý-Leblond, 1988) y Salinas (2002), el uso de
la matemática en la física ha permitido que esta última posea la posición tan elevada que tiene
hoy día entre las ciencias; esto debido a que la matemática le ha permitido a la física poder
expresarse en un lenguaje lógico y específico, pasando de ser una “filosofía natural” a una
ciencia de rigor y relevancia. Lo anterior evidencia que la física utiliza la matemática sólo como
un lenguaje para expresar sus construcciones o conocimientos como válidos; es decir, que la
matemática le permite tener esa base “formal” sobre la cual expresarse. Esto representa lo que en
párrafos anteriores hemos mencionado sobre la relación entre la matemática y la física como una
relación de constitución (Levý-Leblond 1988).
80
Pero también ha habido posturas (Levý-Leblond, 1988; Romero, 2002) que manifiestan que la
relación que puede haber entre la matemática y la física va más allá de una simple relación de
lenguaje, ya que la matemática para la física también es un pensamiento sobre el cual se generan
los significados físicos, es decir, que esta relación se encuentra permeada por las dinámicas y
espacios donde se puede desarrollar.
A lo largo de esta investigación hemos expresado y defendido la idea de que la relación que se
puede generar entre la matemática y la física está permeada por la concepción que se tenga de la
actividad experimental, mostrando que tal relación puede ser una relación de tipo estática o de
constitución partiendo de una noción de la actividad experimental como una actividad cuyo
propósito va dirigido a establecer medidas y valores que se reemplazan en un conjunto de
ecuaciones para obtener resultados específicos, es decir, una actividad experimental apuntada a
la verificación de teorías; o que la relación matemática física puede ser más dinámica o
constituyente partiendo de una noción de actividad experimental que permite generar las
condiciones para el estudio y análisis de un concepto o fenómeno.
Para el análisis de esta subcategoría nos centraremos en los fragmentos donde se evidencie que
los estudiantes establecen comparaciones, relaciones y proporciones entre las diversas
magnitudes o conceptos relacionados con el concepto de presión, masa, peso, volumen,
distancia, fuerza y área; los cuales les permiten entablar construcciones y explicaciones acerca de
este.
81
Para comenzar con el análisis de esta subcategoría queremos resaltar las respuestas generadas
por los grupos frente al momento No. 4 de la actividad experimental No. 3 (véase fotos No. 3, 6,
7, 8 y 18), ya que, para llegar a la solución planteada, no sólo utilizan las experiencias previas,
sino que también utilizan conocimiento matemático para llegar a la solución.
Foto No. 5. Respuesta. Grupo estudio de caso Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
Foto No. 8. Respuesta Grupo 5. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
82
Foto No. 9. Respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
Foto No. 10. Continuación respuesta Grupo 6. Actividad experimental 3 Momento No. 4. Extrapolación
83
Foto No. 18. Respuesta Grupo 4. Actividad experimental 3 Momento No.4. Extrapolación
De las respuestas construidas por parte de estos grupos podemos evidenciar cómo la actividad
experimental permite que se genere una relación entre la física y la matemática como una
relación más dinámica o, en palabras de Levý-Leblond (1986), constituyente, donde la
matemática no se reduce a un simple lenguaje en el cual se expresa la física, es decir, se deja de
lado la visión positivista de esta relación donde las matemáticas son para la física simplemente
una herramienta o instrumento de la cual se vale la física para generar veracidad en sus
construcciones.
El siguiente fragmento es tomado de la actividad experimental No. 216, en la cual los estudiantes
16 Transc. AE 2, momento 3. Sesión 4. 26/10/2016
84
analizan de qué factores o magnitudes depende la presión y cómo estos se relacionan.
Indicaciones para el desarrollo de la actividad
Procedimiento
Con las jeringas llenas y conectadas, como se muestra en la imagen No. 1, baje uno de los
émbolos hasta donde le sea posible y luego deje este émbolo en esa posición y baje el otro
émbolo
Imagen No. 2. Jeringas conectadas
1. ¿A cuál jeringa se le debe realizar una mayor fuerza para bajarla? ¿El ancho de esta
jeringa es mayor o menor que el área de la otra? Explique por qué se da esta diferencia.
A1. Respondamos.
A2. Entonces si usted llena todo este de agua y este también, entonces le hace así
85
A1. Obvio… noo sale con agua. Ale pues, entonces pregunta 1. ¿A cuál jeringa se le
debe hacer mayor fuerza para bajarla?
A3. A la más grande.
A2. A las más ancha.
A1. A la jeringa de 50 ml
A3. Eso, a la jeringa de 50 ml
A1. Sí, porque ahí mismo hacemos la pregunta. A la, la jeringa de… ¿El área de esta es
jeringa es menor o mayor que el área de la otra? Sí
A2. La dos
A1. Coma, es más ancha que la otra. Explique por qué se da esta diferencia.
A2. Por el grosor de la jeringa.
A3. Pero tienen la misma cantidad, ¿no?
A2. Yo digo que es por el chupón, por ese chupón
A3. Tiene que sacarlo
A1. Pero es que si fuera fácil de bajar entonces entraría aire. Como es presión y está
muy cerrado
A3. Entonces ahí la presión es más fuerte porque tiene más cantidad de aire
A1. Entonces es porque es más grueso
A2. El ancho de la jeringa
A3. La dos, la dos
A1. Y laaa… el émbolo
A3. Dos
A2. Por el ancho y la capacidad de agua que tiene la jeringa
A3. ¿Ahí mismo en la uno?
A1. Pero es más difícil bajar 10 mm acá que 10 acá, pues, ml
A2. Y eso es todo duro acá y eso acá, vea, eso baja de una
A3. Y es que aquí tiene más agua que acá, aquí tiene más agua que acá
A1. No, ahí no tiene más agua, ahí tiene los mismos 10 ml
A3. Ahí no tiene los mismos 10 ml. No, wey, si tuviera los 10 ml empezaría desde aquí
A1. Vea, vea, vea comience desde 10. Bueno, jale ahí
A3. Va
A1. Ahí jaló 10 ml
A3. Espere, espere
A1. Nooo, y entonces venga y jale, jale de 20 a 10. No fue más difícil con esa que con la
86
pequeña, y bajó los mismos 10
A3.Mmm sí
A2. Entonces, ¿entonces es por el grosor?
A1. ¿Será que será por el émbolo? ¿Por esto tan grande? Porque al no permitir que
entre aire, ¡porque al no permitir que entre aire, antes de que se me vaya la idea!,
porque al no permitir que entre aire y al ser tan grueso lo hace más difícil de bajar.
Pues, no es imposible bajarlo, pero si es más difícil que el pequeño.
A3. ¿Eso era en la uno también?
A1. Dos
Del fragmento anterior todos los estudiantes que conforman el caso están de acuerdo en que a la
jeringa más grande es a la que hay que aplicar mayor fuerza. Esto muestra que establecen una
relación directa entre la fuerza aplicada y el tamaño o área que tiene la jeringa.
Con respecto al comentario de A1: “pero es que si fuera fácil de bajar entonces entraría aire.
Como es presión y está muy cerrado”, se expresa la idea que sería fácil bajar el émbolo de la
jeringa si tuviera adentro aire, esto permite reconocer que el área no es el único factor por el que
se tiene que aplicar más fuerza, sino que también depende del fluido con el que se esté
trabajando.
Aunque A3 expresa por medio de la pregunta “pero tienen la misma cantidad, ¿no?” que la
cantidad de agua (volumen) también podría ser otro factor que interviene, este comentario pasa
desapercibido en un primer momento, pero luego es retomado por A1 mostrando a través del uso
del instrumento que en realidad no es un factor que interviene, sino que este se mantiene
constante en ambas jeringas.
87
Con base en todo lo anterior se evidencia que los estudiantes encuentran factores, como el área,
la fuerza y el volumen, relacionados con la presión, de forma tal que si el área es mayor entonces
hay que aplicar más fuerza y que, aunque las jeringas sean de diferentes tamaños, el volumen que
se pasa de una a otra es el mismo, es decir, el volumen se mantiene constante. Lo anterior da
cuenta de que los estudiantes vivenciaron el proceso de conceptualización, y esto se evidencia
con base en los indicios desarrollados para esta subcategoría, ya que los estudiantes empiezan a
hacer relaciones como, por ejemplo, entre la fuerza aplicada y el área, construidas a partir del
desarrollo de las actividades experimentales.
Los siguientes fragmentos permiten evidenciar cómo los estudiantes durante el desarrollo de las
diferentes actividades experimentales continúan encontrando factores relacionados con la
presión.
El siguiente fragmento, el cual es la continuación del fragmento anterior (Transc. AE 2,
momento 3. Sesión 4), se evidencia cómo los estudiantes continúan estableciendo relaciones.
Pregunta orientadora para el desarrollo de la actividad
3. ¿Qué características tienen las jeringas a las que se le deben aplicar mayor fuerza para bajar
su émbolo?
A1. Tres. ¿Qué características tienen las jeringas a las que se le debe agregar más
fuerza para bajar su émbolo? Tiene que ser más gruesa
A2. Mayor grosor y mayor capacidad
A1. Mayor grosor y mayor capacidad
A2. Mayor capacidad de almacenamiento de agua
A3. Más gruesa
88
A1. Y tener mayor capacidad de líquido, porque mientras más grande, menos versátil
A3. Aaa bueno, listo
A1. Noo, terminemos la 4.
El siguiente fragmento es tomado de la actividad experimental No. 317
Indicaciones para el desarrollo de la actividad
En el dispositivo que se les brindó y con las jeringas llenas, como se muestra en la imagen No. 3,
coloque pesos en los soportes SA y SB según las instrucciones dadas en cada pregunta
Imagen No. 4. Montaje experimental. A y B, jeringas grande y pequeña respectivamente. SA soporte
jeringa A y SB soporte jeringa B
3. En términos de fuerza, ¿cuál de las dos jeringas necesita más fuerza para desplazar su
émbolo?
A1: Ajá, y eso es lo que se necesita para bajar el grande
ESTUDIANTE DE OTRO GRUPO. Investigador, investigador... entonces es: a mayor
área, mayor fuerza
A1: Yo puse: a mayor capacidad, mayor fuerza…
17 Transc. AE 3. Sesión 5. 03/11/2016
89
Durante el desarrollo de las actividades no solo se presentaron elementos o factores con los
cuales se relaciona la presión, también se encontraron elementos en los cuales los estudiantes le
daban relevancia a las unidades sobre las cuales quedaban algunas relaciones numéricas que se
presentaban durante el desarrollo de las actividades.
Los siguientes fragmentos, tomados de la actividad experimental No. 318, expresan la relevancia
que le brindan los estudiantes a las unidades de medida que acompañaban a procesos
matemáticos
Fragmento No. 1. Indicaciones para el desarrollo de la actividad
Procedimiento y preguntas orientadoras
Observa los elementos que encontrarás en la mesa, esta vez tenemos las dos jeringas, pero con
una superficie añadida a sus émbolos. Intenta bajar ahora los émbolos de una y otra jeringa,
observa y analiza.
Ahora baje por completo el émbolo de la jeringa pequeña (jeringa B); luego baje un centímetro
el émbolo de la jeringa grande (jeringa A).
1. ¿Cuánta distancia sube el émbolo de la jeringa pequeña? Explique qué características de
las jeringas influyen en que los desplazamientos seas diferentes.
A1: Y hay que bajar un centímetro, espere ¿ese si es un centímetro? ay no, centímetro
cúbico es más grande, tiene que bajar un centímetro completo, vea, acá está, cierto, aquí
es donde está, espere, espere… listo y bájelo hasta la rayita donde dice 18, baje más, ahí,
¿Qué pondrías?
18 Transc. AE 3. Sesión 5. 03/11/2016
90
A2: 3
A1: Como 2,9
A2: 2,8
A1: 2,8, investigador 2… esto aquí da
A2: Sí da 2,8
Con base en todo lo anterior y de acuerdo con Levý-Leblond (1988) podemos ver que la
matemática, para la física, no es simplemente agregar una estructura matemática a aquellas
experiencias y relaciones que encontramos en la actividad experimental, sino que la misma
actividad experimental permite que tales relaciones se generan de forma "natural". Podemos ver
entonces que la matemática para la física no es simplemente el conjunto de axiomas y demás
elementos que se le agregan a las magnitudes físicas para expresarlas en un lenguaje "común",
general y universal. Y, a su vez, que un concepto físico no es uno o varios conceptos
matemáticos, tal como lo expresa Levý- Leblond (1988), sino que la relación matemática física
es una relación mucho más compleja que va más allá de un simple lenguaje y un conjunto de
expresiones para dar significado a aquello que obtenemos de la experiencia.
La relación entre la matemática y la física es una relación que se puede dar de varias maneras, y
tales maneras dependen de condiciones como el contexto, tiempo, posiciones y creencias, las
cuales permean a los sujetos. Vemos que una de las condiciones, la cual consideramos necesaria
para que se genere una relación entre la matemática y la física que trascienda la visión de
aplicación, es el desarrollo de actividades experimentales que vayan más allá de la visión
positivista de contrastar y comprobar teorías, donde la participación activa de los sujetos es
91
indispensable, ya que la participación activa dentro de la actividad experimental permite que el
estudiante interactúe con los elementos e instrumentos que están inmersos en ella; piense,
analice, imagine, discuta y construya con base en las experiencias con las que interactúa, ya que
tal como lo expresa Levý-Leblond (1988), el estudiante piensa tales experiencias con un
pensamiento matemático.
Este tipo de actividades experimentales son las que permiten, de acuerdo con lo que hemos
mencionado, alejarse de la imagen de una relación forzada entre la matemática y la física, donde
una se le impone a la otra, como lo menciona Levý-Leblond (1988), una relación sin
trascendencia y estática; así pues la actividad experimental concebida como aquel espacio
dinámico, con vida propia (Hacking, 1996), donde se genera la construcción de conceptos y el
establecimiento de formalizaciones permite evidenciar que la relación entre la matemática y la
física es dinámica, cambiante, de acuerdo a las condiciones generadas en la misma actividad, es
decir, una actividad experimental dinámica, que trasciende la visión positivista genera una
relación entre las matemáticas y la física en términos de Levý-Leblond (1988) constituyente o
dinámica, ya que cuando se adopta un punto de vista dinámico en la relación entre las
matemáticas y la física, el análisis o el estudio de conceptos o fenómenos ya no se restringe a los
productos o resultados acabados de la actividad cognitiva, sino que se ubica en el ámbito de la
actividad misma de construcción de conocimiento (Ayala, Garzón y Malagón, 2007; Levý-
Leblond, 1988; Romero et al., 2002).
92
5.2.2. La experimentación como posibilitadora de debates y producción de consensos
Para hablar de la construcción social del conocimiento en ciencia y cómo esta construcción se da
a partir de la producción de consensos entre los sujetos participantes, se hace necesario asumir
una visión de la ciencia desde una perspectiva sociocultural donde la actividad experimental es
un espacio necesario para la construcción del conocimiento científico; ya que son sus dinámicas
las que brindan la posibilidad de generar debates, a través de diálogos, que conlleven a la
producción de consensos entre los participantes frente al concepto que se estudia.
Para el análisis de esta subcategoría nos centraremos en los fragmentos en los cuales se
evidencian debates y consensos establecidos entre los estudiantes en torno a ideas desarrolladas
durante las actividades experimentales; y en los fragmentos donde se evidencia cómo los
estudiantes defienden sus ideas expuestas a partir de explicaciones, argumentos y demostraciones
con los instrumentos con los que cuentan para el desarrollo de las actividades.
El siguiente fragmento hace parte de la actividad experimental No. 119.
Indicaciones para el desarrollo de la actividad
Procedimiento
Haga varios agujeros a la bomba, colóquela en el grifo y llénela de agua hasta cierto punto.
Preguntas orientadoras
Cuando el grifo se encuentra abierto, desarrolle:
19 Transc. AE 1. Sesión 1. 18/10/2016
93
1. Describa qué observa en la bomba a medida que se llena de agua
A1: La bomba al tener dos o más orificios, pues el agua se sale porque tiene presión, se
le está ejerciendo presión con el agua
A2: El agua genera presión haciendo que el agua se derrame, y mientras el agua hacía
más presión los chorros salían mucho más rápido
A1: ¿El agua sale por todos los huecos que hizo? Sí, por la presión del agua y el aire
A3: Porque la presión es menor
A2: No, la presión es mayor haciendo que el agua salga
A2: Mientras el agua hacía más presión los chorros salían mucho más rápido
A1: No, la presión es menor porque el aire también hace presión
En el anterior fragmento se desarrolla una discusión en torno a si la presión es mayor o menor
teniendo como idea de base que la salida del agua por los agujeros es debido a la presión con la
que sale el agua.
El siguiente fragmento hace parte del diálogo anterior.
Indicación para el desarrollo de la pregunta
Momento 2. Observación y análisis
Tome dos jeringas y enuncie detalladamente las diferencias que encuentra en ellas.
A2. El tamaño, los milímetros
A1. Capacidad de mililitros, el uno va de don en dos y el otro de cinco en cinco, grosor,
fuerza de salida
A1: Por ejemplo hagamos este hasta 10 y este otro también hasta 10, ¿cuál sale más
rápido?
A2: ¿Ambos no?
A3: ¿Cómo va a salir igual?
A2: Una genera más presión que la otra y la fuerza de expulsión es mayor en la
pequeña
94
A3: Llene la pelota con agua
A2: Los agujeros no permiten que se llenen
A1: Momento ¿observación y análisis? ¿Describa lo observado cuando empuja el
émbolo?, una se demora más para expulsar el agua que la otra, por ejemplo, si cojo 5
acá y 5 en esta, una va a salir más rápido que la otra
A2: Así tenga la misma cantidad, está el grosor
A3: Una se demora más, por el tamaño
A1: Aunque las dos tengan la misma medida una se demora más que la otra por el
grosor
A1: Como la pelota tenía agujeros, cuando llegaba hasta cierto punto con el agua, la
presión iba aumentando
A1: ¿Hay alguna semejanza o diferencia?, con una jeringa se nota más la salida del
agua por los huecos, al empujar el émbolo con la jeringa más grande la salida del agua
se ve más, y con la pequeña menos.
Observando cómo se desarrolla el debate, resaltado en negrita, sobre los factores que permiten
determinar si la presión es mayor o menor, A1 trata de convencer a A2 mostrando, a través del
uso de las jeringas, cómo es la salida del agua por cada una de ellas, tomando en consideración
que el volumen en ambas es el mismo. De esta disposición muestra que el agua sale de las
jeringas de forma diferente. Frente a la ejemplificación anterior A2 expresa que la presión sí es
diferente en ambas jeringas y que, de hecho, la salida del agua es más rápida en la jeringa
pequeña que en la grande.
Frente a lo anterior y lo expresado en el fragmento, tanto subrayado como en negrita, se puede
evidenciar que los tres estudiantes establecen un consenso frente a cómo es la salida del agua en
ambas jeringas, llegando a la conclusión que en ambas es diferente, y lo que permite que se dé tal
95
diferencia en la salida del agua es el “grosor” o “tamaño” de la jeringa.
Lo anterior permite evidenciar cómo la actividad experimental, vista desde una perspectiva
sociocultural, genera espacios de discusión y debates en torno a los conceptos o fenómenos que
se quieren estudiar. En esta forma de concebir la actividad experimental el instrumento va mucho
más allá de establecer medidas, ya que brinda la posibilidad de construir explicaciones y realizar
demostraciones elaboradas por los mismos estudiantes (Romero y Aguilar, 2013), y lo anterior
lo expresa A1 cuando, queriendo dar una explicación a sus compañeros, dice : “Por ejemplo
hagamos este hasta 10 y este otro también hasta 10, ¿cuál sale más rápido?”, este alumno
intenta hacer una comparación entre la salida del agua de ambas jeringas, lo que lo lleve a
concluir que : “Aunque las dos tengan la misma medida una se demora más que la otra por
el grosor”, por ello los instrumentos aquí no son para tomar una medida exclusivamente, sino
que permiten la construcción de explicaciones.
El siguiente fragmento, el cual hace parte del momento No. 2 de la actividad experimental No.
320, permite evidenciar cómo las mismas dinámicas dentro del experimento permiten realizar
explicaciones a partir de los instrumentos que contiene.
Indicación para el desarrollo de la actividad
Procedimiento
Con las jeringas llenas y conectadas, como se muestra en la imagen No. 1, baje uno de los
20 Transc. AE 2, momento 3. Sesión 4. 26/10/2016
96
émbolos hasta donde le sea posible y luego deje este émbolo en esa posición y baje el otro
émbolo
Imagen No. 2. Jeringas conectadas
1. ¿A cuál jeringa se le debe realizar una mayor fuerza para bajarla? ¿El ancho de esta
jeringa es mayor o menor que el área de la otra? Explique por qué se da esta diferencia.
A1. Pero es más difícil bajar 10 mm acá que 10 acá, pues, ml
A2. Y eso es todo duro acá y eso acá, vea, eso baja de una
A3. Y es que aquí tiene más agua que acá, aquí tiene más agua que acá
A1. No, ahí no tiene más agua, ahí tiene los mismos 10 ml
A3. Ahí no tiene los mismos 10 ml. No, wey, si tuviera los 10 ml empezaría desde aquí
A1. Vea, vea, vea comience desde 10. Bueno, jale ahí
A3. Va
A1. Ahí jaló 10 ml
A3. Espérese, espere
A1.Nooo, y entonces venga y jale, jale de 20 a 10. ¿No fue más difícil con esa que con la
pequeña?, y bajó los mismos 10
A3. Mmm sí
Del fragmento anterior se evidencia como A1 muestra a su compañero que el volumen entre las
dos jeringas se mantiene constante. Lo anterior evidencia que la actividad experimental permite
contrastar ideas frente a la situación que se le presenta a los sujetos, y que la misma actividad
97
permite debatir y establecer consensos frente a tales situaciones.
El siguiente diálogo es del debate que se generó sobre la primera actividad experimental21, la
cual consistía en realizar varios agujeros a una bomba y luego llenarla con agua. En este debate
se analizan las ideas en torno a cómo era la salida del agua por los agujeros que tenía la bomba.
Cabe resaltar que los agujeros fueron realizados a disposición del grupo.
A3. Sí, [la continuación de esta parte no se escucha bien debido a que se presenta mucho
ruido].
INVESTIGADOR. Entonces, ojo, son como siete contra uno. Sin embargo, hay que
analizar eso porque
A2. Pero es que vea, es porque lo hicimos en la misma dirección. O sea hicimos uno a
un lado y el otro al otro, y lo atravesamos.
A1. Le atravesamos una aguja y ya. Quedó con dos huecos a la misma altura y en el
mismo sitio
A2. A la misma altura, entonces salía igual
A1. Ajá, y en los dos lados
INVESTIGADOR. Vea lo que vamos a hacer ahora. Hay dos casos, ¿cierto? Un caso en
el que dice “nosotros vemos que el agua salió igual por los dos huecos” y los otros
casos en donde el agua salía diferente por un hueco”. Entonces lo que vamos a hacer es
separar el salón en dos. Ojo a lo que vamos a hacer. Los que apoyen o los que estén de
acuerdo con que el agua sale por todos los huecos aparentemente igual van a defender
esa posición. ¿Cómo van a defender esa posición? Con argumentos. Profe, vea
tenemos esto, esto y esto. Y los que no están de acuerdo también van a hacer su debida
explicación de porqué se da así y no de la otra manera. ¿Listo?
A2. Sí sale igual, vea.
A1. Sale igual ¿cómo?
21 Transc. AE 1. Sesión 2 Debate. 19/10/2016
98
A2. Salen con la misma fuerza
A1. Mire, llénelo de agua
INVESTIGADOR. Ya que el tiempo no nos va a alcanzar, ustedes, en los grupos que
están deben poner su propia posición. Y el próximo martes vamos a arrancar con eso.
A1. Vean que sí salen igual
A2. Ya, vea que sí.
A1. Sí, salen igual. Sí, luego se quejan de que los hicimos a la misma altura.
A1. Sí salen por el mismo lado, mire y verás. Ábrala
A2. Vea y verás que sí.
A1. Vea que salen igual.
A2. No ve que es la misma fuerza
A1. Sí, vea que salen a la misma fuerza.
ES IGUAL!!
Bueno, y también con la misma fuercita
A2. Yo sé. Les ganamos.
En el anterior fragmento se presenta una situación de debate en la cual se enfrentan dos
posiciones frente a lo que acontece sobre la salida del agua por los agujeros de la bomba. Una de
las posiciones, desarrollada por el grupo del estudio de caso, es que la salida del agua por cada
agujero de la bomba era igual, mientras que el resto de los grupos argumentaba que la salida del
agua era diferente. Del fragmento se evidencia que las dos perspectivas sobre la salida del agua
se dan debido a que los grupos hicieron los agujeros de forma diferente, ya que, como lo
expresan A1, A2 y A3, los agujeros que hicieron se encuentran a la misma altura, mientras que
los agujeros que hicieron los otros grupos tiene altura diferente, ya que los hicieron en diferentes
puntos de la bomba.
Aunque por la disposición que se tenía del tiempo no se logra llegar a un consenso sobre cómo es
99
la salida del agua por los agujeros que tenía la bomba, es interesante resaltar la situación que en
el fragmento se hace presente, ver cómo se desarrollaban dos puntos de vista, de los cuales no se
podía decir cuál de ellos era correcto y cuál no; lo que permite evidenciar que las decisiones de
los sujetos y la forma de desarrollar la actividad propuesta influye de forma directa en los
resultados que se obtienen en el mismo.
La situación que se presentó en el debate permite evidenciar que no hay un conocimiento único y
exacto, que no hay una forma única de construir conocimiento, que no existe un único método
general, tal como se evidencia desde la visión positivista, sino que el conocimiento depende de la
situación, del contexto y, de forma directa, de las personas y de las concepciones o nociones que
poseen para que se tome como válido (Fleck, 1986; Kuhn, 1969).
Es por ello que este trabajo de investigación se aleja de la visión positivista de la actividad
experimental, en la cual se muestra una actividad inerte, fría y sin vida, donde un conjunto de
procesos que comprenden la guía de la actividad experimental, la que normalmente se le
denomina guía receta, son generales porque conllevan a resultados concretos; es decir, están
predispuestos para obtener ciertos resultados y no otros. La actividad experimental que se basa
en una receta o seguimiento de pasos hace que el sujeto realmente no sea un participante, sino un
sujeto pasivo que, tal como el caballo de carreras, solo puede seguir lo que se le es impuesto por
dicha guía.
100
6. POTENCIALIDADES DE LA PROPUESTA
Luego de analizar el proceso que llevaron a cabo los estudiantes durante el desarrollo de las
propuestas experimentales, podemos rescatar algunos aportes de esta investigación en la
construcción de conocimiento, y para ello es necesario asumir la actividad experimental como
posibilitadora de las construcciones de conocimiento.
Algunos de los aportes más importantes que se identificaron en este trabajo de investigación
frente al proceso de formalización son:
● Con el desarrollo de las actividades de intervención, se pudo evidenciar que los
estudiantes, luego de vivenciar los tres momentos claves que se dan durante el proceso de
formalización, construyeron el concepto de presión en un fluido encerrado, dando cuenta
de algunas de las propiedades de la presión, como, que esta se transmite a todos los
puntos dentro de un fluido y con la misma magnitud. Los estudiantes fueron capaces de
dar respuesta a un problema en donde debían aplicar los conocimientos anteriormente
adquiridos y extrapolarlos a una nueva situación abstracta. En este sentido la actividad
experimental se convierte, tal como lo expresa Ayala, Malagón y Sandoval (2011), en un
espacio donde se desarrollan dinámicas que permiten generar procesos de concreción
conceptual y formal.
● Se deja de lado la visión positivista de la enseñanza, en la que usualmente se hace énfasis
en resolver los problemas “clásicos” que se pueden encontrar en los libros texto. Con ello
101
se supera la “educación científica”, es decir, la educación donde el estudiante no es un
sujeto participe de la construcción del conocimiento (Feyerabend, 2000), pues por medio
de las actividades experimentales los estudiantes fueron capaces de construir por sí
mismos el conocimiento, siendo los partícipes de sus construcciones por medio de sus
saberes previos, sus ideas y de la discusión y debate entre sus compañeros.
Es importante recalcar que la orientación que se le dio a las actividades experimentales permitió
que los estudiantes fueran partícipes en la formalización del concepto de un fluido cerrado, ya
que las preguntas realizadas siempre fueron abiertas y en ningún momento se pretendió que los
estudiantes llegarán a “verdades” ya establecidas teóricamente.
Así pues, los estudiantes en general estuvieron abiertos y dispuestos a realizar las actividades
experimentales, esta actitud ayudó a que los objetivos planteados en cada actividad de
intervención se cumplieran satisfactoriamente.
Algunas de las actitudes que se pudieron percibir de los estudiantes durante la implementación
de las propuestas, y que consideramos importantes en cuanto deja entrever la disposición de
estos frente a lo trabajado son:
● Las respuestas dadas a las preguntas siempre fueron discutidas en grupo, dando gran
relevancia a las discusiones, debates y puntos de vista de los involucrados en la actividad
para dar respuesta a las cuestiones propuestas.
102
● Hubo una marcada tendencia de los estudiantes en los debates, por retomar actividades
anteriormente trabajadas para dar explicaciones y argumentos a sus compañeros de la
respuesta dada.
● Los estudiantes dejan el lado la usual costumbre de sentarse en sus respectivos pupitres a
escuchar y observar las aseveraciones que realiza el maestro, en cambio, son los mismos
estudiantes los mayores partícipes activos durante cada sesión de trabajo y en la
construcción de conocimiento.
Algo que se debe mencionar es el hecho de que, aunque se desarrollen actividades
experimentales que trascienden la visión positivista de la actividad experimental como
verificadora de teorías, relegada al desarrollo teórico, no implica que los procesos van a mejorar;
ya que, además de una actividad experimental del tipo que trascienda tales visiones, es necesario
también brindar el espacio y el momento donde los estudiantes puedan expresar sus ideas ante
los demás compañeros para que se lleguen a consensos frente a las ideas que se construyeron; ya
que pueden presentarse situaciones, como la ocurrida en el debate de la actividad No. 1, donde
hayan dos formas de proceder y ambas posiciones pueden ser válidas.
Una actividad experimental debe permitir que el estudiante sea más participativo en su proceso
de formación, y que conciba que él puede construir los conocimientos que se le son enseñados.
Frente a la enseñanza de la física se pudo evidenciar que los estudiantes por medio de la
actividad experimental entendida como la posibilitadora de los procesos de formalización en
103
física, permite la construcción de conocimientos en los estudiantes, pues la formalización
entendida como un proceso en el que se piensa, discute, construye e imagina el conocimiento,
posibilita una enseñanza de la física que trasciende la visión positivista, y da un mayor sentido al
estudio de las ciencias. Esto se pudo evidenciar con el análisis de los fragmentos anteriores, pues
el momento de indagación posibilitó una conexión entre los saberes y experiencias previas de los
estudiantes con la actividad experimental, con ello, en el momento de conceptualización, se
pudieron encontrar relaciones y proporciones entre las diferentes variables alrededor del
concepto de presión, permitiendo esto que los estudiantes teoricen tal concepto y lo expresaran
matemáticamente para posteriormente resolver una situación problema en donde era necesario lo
aprendido durante toda la propuesta de intervención.
104
7. BIBLIOGRAFÍA
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fenomenologías y procesos de formalización. Praxis filosófica. No. 36. pp. 119-138.
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Revista de Enseñanza de la Física. 24 (1), 43-54.
● Ayala, M; Garzón, M; Malagón, F. (2007). Consideraciones con sobre la formalización y
matematización de los fenómenos físicos. Praxis Filosófica. No. 25. pp. 39-54.
● Ayala, M; Romero, A; Malagón, J; Rodríguez, O; Aguilar, Y; Garzón, M. (2008). Los
procesos de formalización y el papel de la experiencia en la construcción del
conocimiento sobre los fenómenos físicos. Bogotá. Kimpres.
● Elkana, Y. (1977). La ciencia como sistema cultural: Una aproximación antropológica.
En GRANES, J (Ed.) (1983). Boletín Sociedad Colombiana de Epistemología. Bogotá,
D.C. Vol. III, No. 10-11, Ener-Dic. 1983, pp. 65-80. Tomado de Mathieu-P. Rossi, V.
(comp) (1977). La Culture scientifique dans le monde contemporaine, pág. 275-311,
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Selección: Introducción: Introducción y capítulos 1 a 3, pp. 1-30.
● Fleck, L. (1986). Génesis y desarrollo de un hecho científico. Alianza Editorial 1986.
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● Gil, D; Furió, C; Valdés, P; Salinas, J; Martínez, J; Guisasola, G; González, E; Dumas,
105
A; Goffard, M; Pessoa de Carvalho, A. (1999). ¿Tiene sentido seguir distinguiendo entre
aprendizaje de conceptos, resolución de problemas de lápiz y de papel y realización de
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● Hacking, I. (1996). Representar e intervenir. Ediciones Paidós. México.
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perspectiva de la actividad experimental. [Versión Electrónica] Opción, 20 (44), 98-119.
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México: fondo de cultura económica.
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Editores, Barcelona, 1988. Pp. 75-92.
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● Romero, A; Aguilar, Y. (2013). La experimentación y el desarrollo del pensamiento
físico. Un análisis histórico y epistemológico con fines didácticos. Medellín: Editorial
Universidad de Antioquia.
● Romero, A; Rodríguez, O. (2005). El concepto magnitud como fundamento del proceso
de medición. La cuantificación de los estados de movimiento y sus cambios. Revista
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106
caso de los fenómenos mecánicos y térmicos. Análisis conceptuales y elementales para
propuestas didácticas. Informe final.
● Romero, A; Rodríguez, O; Rincón, D; Medina, J; & Sainea, J. (2001). Los procesos de
matematización y la organización de los fenómenos físicos: el caso de los fenómenos
mecánicos y térmicos. Análisis conceptuales y elementales para propuestas didácticas.
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aprendizaje de la física. Actas del VIII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física.
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la física y matematización para la enseñanza de la física. Revista de la facultad de ciencia
y tecnología- Tecné, Episteme y Didaxis, (38), 95-111.
107
ANEXOS
Anexo No. 1. Protocolo ético
108
Anexo No 2. Actividad experimental No. 1
109
110
Anexo No. 3. Actividad experimental No. 2
111
112
113
Anexo No. 4. Actividad experimental No. 3
FACULTAD DE EDUCACIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y ARTES
LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FISICA
SEMINARIO DE PRÁCTICA PEDAGÓGICA
APLICACIÓN PROPUESTA DIDÁCTICA DE INVESTIGACIÓN
Actividad No. 3. Mecánica de fluidos. Principio de Pascal
Momento 1. Desplazamiento de émbolos.
Materiales: Agua, jeringas, mangueras, soporte y pesos (botellas con agua).
Procedimiento y preguntas orientadoras.
Observa los elementos que encontrarás en la mesa, esta vez tenemos las dos jeringas, pero con una
superficie añadida en sus émbolos. Intenta bajar ahora los émbolos de una y otra jeringa, observa y
analiza.
Ahora baje por completo el émbolo de la jeringa pequeña (jeringa B); luego baje un centímetro el
émbolo de la jeringa grande (jeringa A).
1. ¿Cuánta distancia sube el émbolo de la jeringa pequeña? Explique qué características de las
jeringas influyen en que los desplazamientos sean diferentes
Ahora si llamamos a los desplazamientos de las jeringas:
𝐷𝑝: Desplazamiento del émbolo de la jeringa pequeña
𝐷𝑔: Desplazamiento del émbolo de la jeringa grande
2. ¿Cuál es la proporción de desplazamiento 𝐷𝑝
𝐷𝑔?
Momento 2. Desplazamiento con pesos.
Información de interés.
Todo cuerpo con masa ejerce una fuerza sobre una superficie. Esta fuerza está dada por la masa del
cuerpo multiplicada por la aceleración de la gravedad. Esto se puede expresar de la siguiente
manera 𝑭 = 𝒎.𝒈, donde 𝑭 es la fuerza, 𝒎 es la masa del cuerpo y 𝒈 es la aceleración de la
gravedad, la cual asumimos con un valor de 9.8 m/s2.
Procedimiento
En el dispositivo que se le brindó y con las jeringas llenas, como se muestra en la imagen No. 1,
coloque pesos en los soportes SA y SB según las instrucciones dadas antes de cada pregunta.
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Imagen 1.Montaje experimental. A y B jeringas grande y pequeña respectivamente, SA soporte jeringa A y SB soporte jeringa B.
Preguntas orientadoras.
1. Con el émbolo de la jeringa B completamente arriba ubique pesos al soporte SB ¿Cuánto
peso mínimo se necesita en el soporte SB para desplazar el embolo de la jeringa pequeña?
2. Ahora si se repite el procedimiento de la pregunta anterior colocando esta vez peso en el
soporte SA ¿Cuánto peso mínimo se necesita en el soporte SA para desplazar el embolo de
la jeringa pequeña?
3. En términos de fuerza ¿Cuál de las dos jeringas necesita más fuerza para desplazar su
embolo? Argumente a que se debe esto.
Ahora si llamamos los pesos mínimos para desplazar los émbolos de las jeringas:
𝑃𝑔: Peso mínimo necesario para desplazar el embolo de la jeringa grande.
𝑃𝑝: Peso mínimo necesario para desplazar el embolo de la jeringa pequeña.
4. ¿Cuál es la proporción entre los pesos: 𝑃𝑔
𝑃𝑝 ? Compare ésta proporción con los
desplazamientos 𝐷𝑝
𝐷𝑔 hallada en el momento 1 ¿Qué conclusiones pueden hacer al respecto?
Momento 3. Sistema en equilibrio
Procedimiento: Ponga los émbolos de las jeringas hasta la misma altura; ahora ubique un peso de
3 kg en el soporte SA y un peso cualquiera en el soporte SB que equilibre al peso ya dado para el
soporte SA, es decir, que los émbolos no se muevan.
Preguntas orientadoras:
1. ¿Cuánto peso hay que poner en el soporte SB para equilibrar el peso de 3kg que ya tenemos
en el soporte SA?
2. ¿Cuál es la proporción entre estos pesos: 𝑃𝑔
𝑃𝑝 ?
115
1. Ahora si NO tenemos en cuenta los pesos mínimos para desplazar cada embolo hallados en
el momento 2, ¿Cuál sería la nueva proporción 𝑃𝑔
𝑃𝑝 entre estos nuevos pesos? Compare ésta
proporción con los desplazamientos 𝐷𝑝
𝐷𝑔 hallada en el momento 1 ¿Qué conclusiones pueden
hacer al respecto?
Momento 4. Extrapolación
Con los datos obtenidos de las proporciones entre los desplazamientos y los pesos en los 3
anteriores momentos de esta actividad responda.
Tenemos un montaje igual al trabajado hasta el momento (véase imagen No. 1), pero con jeringas
diferentes, las cuales, al desplazar 1 cm en la jeringa grande, la jeringa pequeña se desplaza 7 cm.
Con base en la información anterior ¿cuánto peso cree usted que es necesario en la jeringa pequeña
para equilibrar un peso de 14 kg en la jeringa grande? Argumente su respuesta basándose en los
anteriores momentos de esta actividad.
Momento 5. Aplicación al contexto.
Con base en todo lo desarrollado en el período, y haciendo énfasis en las últimas tres actividades
experimentales, realice un análisis, en forma de escrito, explicando el funcionamiento del proyecto
construido por ustedes (máquina hidráulica).
116
Anexo No. 5. Transcripción actividad experimental No. 1
117
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Anexo No. 6. Transcripción debate actividad experimental No. 1
119
120
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Anexo No. 7. Transcripción actividad experimental No. 2. Momento No. 3
122
123
Anexo No. 8. Transcripción actividad experimental No. 3
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