DOCTORADO INTERINSTITUCIONAL EN EDUCACIÓN · 2023
El CTPC del profesor de ciencias naturales en formación inicial y su desarrollo acerca de la naturaleza cuántica de la luz mediante la modelización en la enseñanza de las ciencias
La presente investigación Doctoral se enfoca en la formación de profesores de ciencias naturales para la enseñanza de la física cuántica en la educación media, siendo el objetivo principal, el diseño, desarrollo y evaluación de un proceso de formación de docentes para la enseñanza y el aprendizaje de la naturaleza cuántica de la luz en la secundaria, a través de la modelización como estrategia didáctica y el uso de las TIC como herramientas cognitivas desde la perspectiva del CTPC. Aplicándose con estudiantes de la Licenciatura en ciencias naturales de la Universidad ICESI, quienes elaboraron una unidad didáctica enfocada en la enseñanza de la naturaleza cuántica de la luz siendo implementada con estudiantes de grado once en una institución educativa oficial de la ciudad de Santiago de Cali. En el marco teórico se analizaron conceptos orientadores como es el marco conceptual y metodológico del CTPC, los modelos científicos, mentales y en la enseñanza de las ciencias, la modelización como estrategia didáctica, las TIC como herramientas cognitivas y los modelos de la naturaleza cuántica de la luz. Asimismo, se presenta la metodología de investigación a través del estudio de caso como proceso de investigación – acción, mostrando la importancia de generar espacios educativos enfocados en los descubrimientos, avances y aplicaciones de la física cuántica, orientados a la visualización de nuevas esferas del conocimiento a la vanguardia con el desarrollo social, cultural, histórico y tecnológico, permitiendo la formación de una sociedad crítica, más conocedora de su entorno.
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Contenido
- RESUMENp. 14
- CAPITULO 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 15
- 1.1 Justificación y contextualización del problemap. 15
- 1.2 Antecedentesp. 22
- 1.2.1 Formación de profesores para la enseñanza de la física cuántica en la educación secundariap. 22
- 1.2.2 El desarrollo del CTPC en procesos de formación de profesoresp. 31
- 1.2.3 Uso de la modelización como estrategia didáctica de enseñanza de las cienciasp. 37
- CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICOp. 44
- 2.1 El conocimiento tecnológico y pedagógico del contenido CTPCp. 44
- 2.2 El desarrollo del CTPC en profesores de ciencias en formación inicialp. 47
- 2.2.1. El rediseño de tecnologías digitales (Mishra & Koehler, 2006)p. 48
- contenido (Saye & Brush, 2007)p. 49
- 2.2.3. La exploración en aulas auténticas (Cepillo & Saye, 2009)p. 49
- 2.2.4. “Cartografía de la tecnología” (Angeli & Valanides, 2009)p. 49
- 2.3 Las TIC como herramientas cognitivasp. 51
- 2.3.1 Tipologías de las TIC como herramientas cognitivasp. 53
- 2.4 Modelos y modelización en la ciencia y en enseñanza de las cienciasp. 56
- 2.4.1 Modelos científicosp. 57
- 2.4.2 Modelo mentalp. 60
- 2.4.2 Modelos en la enseñanza de la cienciap. 63
- 2.4.3 Modelización como estrategia didácticap. 66
- 2.5 Algunos modelos de la naturaleza cuántica de la luzp. 70
- 2.5.1 La catástrofe ultravioletap. 71
- 2.5.2 El efecto fotoeléctricop. 74
- 2.5.3 La dualidad onda – partícula de la luzp. 77
- 2.5.4 El principio de incertidumbre de Heisenbergp. 78
- 2.5.5 La función de onda de la luzp. 80
- 2.5.6 El entrelazamiento cuánticop. 82
- 2.5.7 La segunda revolución cuánticap. 85
- 2.6 La unidad didáctica como estrategia metodológica para la enseñanzap. 88
- CAPÍTULO 3. OBJETIVOSp. 91
- 3.1 Objetivo generalp. 91
- 3.2 Objetivos específicosp. 91
- CAPITULO 4. METODOLOGÍAp. 92
- 4.1 El estudio de casop. 92
- 4.2 Contexto de los participantes de estudiop. 94
- 4.3 Descripción del proceso de investigaciónp. 97
- 4.3.1 Etapa 1: Fundamentación teóricap. 97
- 4.3.2 Etapa 2: Presentación y sustentación del proyecto Doctoralp. 97
- 4.3.3 Etapa 3: Análisis del CTPC de los participantes del estudiop. 98
- 4.3.4 Etapa 4: Diseño del proceso de formaciónp. 98
- 4.3.5 Etapa 5: Desarrollo de la unidad didáctica con los participantes del estudiop. 99
- 4.3.6 Etapa 6: Implementación de la unidad didáctica en el salón de clasesp. 99
- 4.3.7 Etapa 7: Evaluación del desarrollo del CTPC de los participantes del estudiop. 100
- 4.3.8 Etapa 8: Conclusionesp. 100
- 4.4 Instrumentos de recolección de datosp. 100
- 4.4.1 Repertorio de experiencias Profesionales y Pedagógicas PaP-eRs y videos de casop. 100
- 4.4.2 Instrumento metodológico de la representación del contenido (ReCo o CoRe)p. 101
- 4.4.3 El análisis textual discursivop. 107
- 4.5 Diseño y desarrollo del proceso de formaciónp. 109
- Etapa previap. 110
- 4.5.2 Realización de la propuesta de formación - Etapa 4p. 112
- 4.5.3. Elaboración de la unidad didáctica propuesta por las profesoras en formación - Etapa 5p. 130
- 4.5.4. Aplicación de la unidad didáctica en la institución educativa – Etapa 6p. 133
- 4.6 Análisis y ordenamiento conceptual de los datosp. 137
- 4.6.1 Categorías y subcategorías de análisisp. 139
- 4.6.2 Construcción del metatextop. 141
- 5. RESULTADOS Y ANÁLISISp. 143
- 5.1 El CTPC de la profesora en formación Annekae y su desarrollop. 143
- 5.1.2 Conocimientos y creencias acerca del currículo de la cienciap. 151
- 5.1.3 Conocimiento sobre la comprensión de los estudiantes de un tópico especifico de la cienciap. 158
- 5.1.4 Conocimiento tecnológico y pedagógico para gestionar el aulap. 167
- 5.1.5 Conocimiento Tecnológico del Contenido o de la disciplinap. 170
- 5.1.6 Conocimiento de las estrategias para la enseñanza de la cienciap. 139
- 5.1.7 Conocimiento sobre la evaluación en la enseñanza de las cienciasp. 181
- 5.2 El CTPC de la profesora en formación Jazmín y su desarrollop. 187
- 5.2.2 Conocimientos y creencias acerca del currículo de la cienciap. 151
- 5.2.3 Conocimiento sobre la comprensión de los estudiantes de un tópico especifico de la cienciap. 196
- 5.2.4 Conocimiento tecnológico y pedagógico para gestionar el aulap. 167
- 5.2.5 Conocimiento Tecnológico del Contendido o de la disciplinap. 205
- 5.2.6 Conocimiento de las estrategias para la enseñanza de la cienciap. 139
- 5.2.7 Conocimiento sobre la evaluación en la enseñanza de las cienciasp. 181
- 5.3 Discusionesp. 217
- 6. CONCLUSIONESp. 223
- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASp. 231
- ANEXOSp. 250
- Figura 1: Modelo CTPC, adaptado de Mishra y Koehler. (2008)p. 44
- Figura 2: El Modelo ICT-TPCK de Angeli y Valanides. (2009)p. 51
- Figura 3: Simulación del “Espectro de radiación del cuerpo negro” en Phet Interactive Simulationsp. 56
- Figura 4: Tipología de los Modelos. (Chamizo, 2010)p. 62
- Figura 5: Características de la construcción de modelos científicos. (Aduriz-Bravo, 2013)p. 64
- Giere. (Aduriz-Bravo, 2010)p. 65
- Figura 7: Componentes de la competencia de modelización. (Nicolaou & Constantinou, 2014)p. 69
- presentado por Rayleigh- Jeans, adaptado de Eisberg & Resnick (2000)p. 73
- Figura 9: Simulación del “Efecto fotoeléctrico” en Phet Interactive Simulationsp. 75
- Figura 10: Dispersión de Compton, adaptado de Eisberg & Resnick. (2000)p. 76
- adaptado Hewitt, (2007)p. 78
- Figura 12: Tecnologías cuánticas emergentes. (Allende, 2019)p. 87
- Figura 13: Laboratorio de experimentación pedagógica. Universidad ICESIp. 95
- Figura 14: Los conocimientos bases de la propuesta de formaciónp. 114
- Figura 15: Encuentro de formación con las participantesp. 115
- Figura 16: Curso de física cuántica y sus derivados tecnológicos. (Negret, 2020)p. 128
- Figura 17: IE Técnico de Comercio Santa Cecilia – Participantes Investigaciónp. 133
- Figura 18: Herramientas usadas en la implementación de la UDp. 136
- 2020)p. 82
- Tabla No2: Temáticas propuestas para la reflexión del par colaborativo. (Fuente: Autor)p. 114
- Tabla No 3. Sesiones de la UD. (Muñoz & Obando, 2022)p. 134
- Tabla No4: Codificación de las unidades de análisis de acuerdo a las fuentes. (Fuente: Autor)p. 138
- Tabla No 5: Categorías y subcategorías de análisis. Adaptado de (Candela, 2016; 2020)p. 139
- formación: Annekae. Fuente: autorp. 172
- formación: Annekae. Fuente: autorp. 172
- de formación: Annekae. Fuente: autorp. 162
- Fuente: autorp. 168
- Annekae. Fuente: autorp. 168
- Annekae. Fuente: autorp. 168
- Fuente: autorp. 183
- formación: Jazmín. Fuente: autorp. 206
- formación. Jazmín. Fuente: autorp. 193
- de formación: Jazmín. Fuente: autorp. 199
- Fuente: autorp. 203
- Jazmín. Fuente: autorp. 203
- Jazmín. Fuente: autorp. 203
- Fuente: autorp. 215
- de evaluación propuesta para la unidad didáctica. Fuente: autorp. 220
- comparativo para el cálculo de la eficiencia didáctica. Fuente: autorp. 221
- Fuente: profesoras en formación – Anexo 6p. 222
- Universidades de Colombia. Consulta propia en línea (Febrero del 2023)p. 251
- Tabla No 25: Estrategias de Socialización de la Tesis Doctoral. Fuente: autorp. 341
- 1. Análisis malla curricular – Licenciatura en ciencias naturales y Licenciatura en físicap. 250
- 2. Consentimiento Informado – sujetos participantes de la investigación Doctoralp. 251
- 3. Plan Curricular- Licenciatura en Ciencias Naturales - Universidad ICESI. 2022p. 253
- formación)p. 254
- formación)p. 262
- formación)p. 304
- 7. Criterios y Hallazgos de la implementación de la Unidad didáctica (Análisis de las participantes)p. 330
- 8. Estrategias de socialización del conocimiento adquirido en la investigaciónp. 340