1. Enseñar Física
Una revisión de
“Teaching physics with the physics suite”
Edward Redish (2003)
Selección Dra. F. Capponi

2. Tabla de contenidos
Enseñanza
Tradicional
No tradicional
Aprendizaje
1er nivel cognitivo
Formas de razonamiento
Teorías del aprendizaje
Métodos instruccionales derivados
2º nivel cognitivo
Evaluación
Recursos tecnológicos

3. ¿Se aprende física en clases
tradicionales?

4. Tendemos a pensar…
• “Cuando sean mayores se
darán cuenta de que tengo
razón y van a apreciar el
curso y lo que aprendieron”
• “Estos estudiante no son
capaces de aprender física
bajo ninguna circunstancia”

5. El problema no son los alumnos…

6. Modelo tradicional de aprendizaje de
las ciencias
• Escribir todas las ecuaciones del curso y
memorizarlas
• Hacer muchos problemas del libro para saber
utilizar las fórmulas y ecuaciones
• Pasar el examen habiendo seleccionando las
fórmulas correctas para cada problema.
• Borrar toda la información para dejar espacio
al próximo set de materiales

7. Sobrecarga cognitiva

8. ¿Cómo enseñar?

9. ¿Cómo aprendemos ciencias?
• Procesos y representaciones mentales
• Experiencias anteriores
• Formas de razonamiento
• Teorías de aprendizaje

10. I. Principios cognitivos en ciencias
(Redish, 2003)
• Entender qué pasa en la sala de clases

11. I. Principios cognitivos en ciencias
1. Memoria
2. Asociaciones y estructura del conocimiento
3. Modelos mentales
4. Modelos conceptuales

12. 1. La memoria
• Cómo almacenamos información
– Memoria de trabajo (rápida pero limitada)
– Memoria de largo plazo (mucha información
almacenada por largo tiempo)

13. 1.1 Memoria de trabajo

14. 1.2 Memoria de largo plazo
• No es accesible inmediatamente, tiene que
traerse a la memoria de trabajo para ser
utilizada.
• El proceso es automático e inconsciente

15. 1.2 Memoria de largo plazo
• La memoria de largo plazo depende de cómo
se plantea el problema y del estado mental.
* Todas las cartas tienen una letra y un número

16. 2. Asociaciones y estructura del
conocimiento
• Cadena de activación de conocimientos
asociados.

17. 2. Asociaciones y estructura del
conocimiento
• Estructuración en redes conceptuales

18. 2. Asociaciones y estructura del
conocimiento
• El patrón de asociación depende de la
estructura del conocimiento de cada persona:
contexto de la persona, su estado metal, su
experiencia.

19. Patrones de asociación en física
• Se asocia con lo ya conocido:
• Ej.: En nuestra experiencia los objetos en
movimiento tienden a parar.

20. 2. Asociaciones y estructura del
conocimiento
• Las estructuras conceptuales, al constituirse
de forma robusta y coherente, constituyen los
modelos mentales.

21. Modelos mentales
• No me responda,
recuerde lo primero
que se venga a su
“mente” cuando yo le
pregunte:

22. Modelos mentales
• La gran mayoría de ustedes está sentado(a)
sobre una silla
• ¿Por qué usaron la categoría “silla” en vez de
“mueble” o “pupitre”?
Superordinado Nivel básico Subordinado
Mueble Silla Silla de cocina
Sillón
Mesa Mesa de cocina
Comedor
Lámpara Lámpara de piso
Lámpara de escritorio

23. 3. Modelos mentales
• ¿Cómo te representas el concepto de
velocidad?

24. Modelos mentales
• Aprender ciencias significativamente implica
ser capaces de recrear las teorías en sistemas
de representación internos de conceptos
relacionados y no como simples listas de
hechos y fórmulas, que es lo habitual en los
materiales curriculares y en las clases de
ciencias.

25. 4. Modelos conceptuales

26. 4. Del modelo conceptual al modelo
mental

27. II. Formas de razonamiento en el
aprendizaje de las ciencias (Redish,2003)
1. Ideas ingenuas comunes
2. Elementos primitivos de razonamiento
3. Cognición situada

28. 1. Ideas ingenuas comunes
• Son líneas de pensamiento robusto y
frecuente en los alumnos, que contienen:
– generalizaciones inapropiadas
– fusión de distintos conceptos en uno
– distinto trato a situaciones análogas
• No son sorprendentes si analizamos su
experiencia previa.

29. 1. Ideas ingenuas comunes

30. 2. Elementos primitivos
• ¿Qué vaso tiene más agua?
• Líneas de razonamiento modular: Situaciones
específicas de la vida real.
• Ej.: Dos bolas de distinta masa chocan: ¿cómo
son las fuerzas que experimenta cada masa
con respecto a la otra masa?

31. 3. Cognición situada
• Ej.: Se tienen 3 ½ pizzas, y cada una está
dividida en 4 partes. ¿Cuántos alumnos
pueden comer un pedazo?
• Respuesta formal: 3 ½ / ¼ = 14.
• Ellos piensan: Con cada pizza comen 4, si son
3 entonces comen 12, y media más alcanza
para 2: por lo tanto comen 14.

32. III. Teorías del aprendizaje en ciencias
(Redish, 2003)
1. Constructivismo
2. Contexto
3. Cambio conceptual
4. Individualidad del aprendizaje
5. Aprendizaje social

33. 1. Construcción del conocimiento
• Búsqueda de respuestas a una pregunta
significativa para el alumno

34. 1. Construcción del conocimiento
• Reutilización de conocimientos de
experiencias anteriores:
– Clases anteriores
– Experiencia con su entorno

35. 1. Construcción del conocimiento
• Estructuración en redes conceptuales

36. 1. Construcción del conocimiento
• Si nos encontramos con un
letrero como este:
• Para comprenderlo revisamos nuestras
experiencias anteriores y hacemos uso de:
– Estructuras conceptuales (conocimiento estructurado)
– Instrumentos cognitivos (capacidades mentales y
herramientas de razonamiento).

37. 2. Contexto
• Lo que se construye en la mente depende del
contexto de cada persona:
– Su estado metal.
– La situación donde se inserta el problema

38. Depende del estado metal….

39. Depende del contexto….

40. 3. Cambio conceptual
• Es fácil aprender algo que concuerda o
extiende un conocimiento previo.
• Es complejo aprender algo que es totalmente
desconocido y no se asocia a conocimiento
previo.
• Contextualizar permite hacer una conexión
con un nuevo concepto.
• El uso de términos desconocidos para los
alumnos puede dificultar el entendimiento.

41. 3. Cambio conceptual
• Es substancialmente complejo cambiar una
estructura o esquema bien establecido.
• Asegurarse que aprendan bien los conceptos
básicos, para construir estructuras sólidas
donde integrar conocimientos nuevos.

42. 3. Cambio conceptual
• Resolución de problemas no se correlaciona
con entendimiento conceptual.
• Se requiere de preguntas que involucren
distintos modos de pensar, no aprender por
repetición.

43. 4. Individualidad del aprendizaje
• Cada individuo construye sus propios modelos
mentales, tienen diferentes respuestas y
aproximaciones al aprendizaje.
• Los individuos tienen distintos estilos de
aprendizaje:
– Pasivo o independiente
– Abstracto o concreto
– Algebraico o geométrico

44. 4. Individualidad del aprendizaje
• No hay una única mejor forma de enseñar.
• Lo mejor es usar distintas formas o enfoques
de enseñar los conceptos.
• No usar nuestra propia experiencia como guía
• Preguntar y escuchar a los alumnos

45. 5. Aprendizaje social
• Actividad social
– interacciones sociales
– la comunicación
– las preguntas y
respuestas
– los obstáculos
– los intercambios
conflictivos.

46. 5. Aprendizaje social
• El aprendizaje es más efectivo cuando se
interactúa socialmente con otros.
• Los físicos y científicos tienden a ser personas
autosuficientes en el proceso de aprendizaje.
• Pero es necesario considerar otros puntos de
vista, explicar los propios, etc.

47. IV. Algunos métodos instruccionales
derivados de estas teorías (Redish,2003)
1. Conflicto conceptual
2. Construcción de puentes
3. Restricción del marco
4. Representaciones múltiples

48. 1. Conflicto conceptual
• Conflicto entre los conocimientos anteriores y
los nuevos
– Destrucción de conocimientos mal constituidos
– Construcción de nuevas
estructuras

49. 1. Conflicto conceptual
Modelo: evocar/confrontar/resolver/reflexionar.
• Evocar: preguntar, escuchar su predicción
• Confrontar. Experimentar y observar el
fenómeno.
• Resolver conflicto. Discutir con sus pares:
• Reflexionar las implicancias de las
conclusiones

50. Ejemplo: conflicto conceptual
• Dados tres objetos: pila, ampolleta y cable; ¿se
puede prender la ampolleta sin cortar el cable?
¿Cómo? Si no es posible, explica por qué.

51. Ejemplo: conflicto conceptual
• ¿Qué ocurre con la
moneda al empujar
repentinamente la
carta?
vaso
carta
moneda
empujón

52. 2. Construcción de puentes
• Comenzar con lo correcto del razonamiento
del alumno.
• Desde ahí, extrapolarlo para transformar el
modelo mental, usarlo como un ancla.
– Debe ser concreta más que abstracta.
– Deben estar muy seguros del resultado.

53. 2. Construcción de puentes
• Ej.: “Un libro que está en reposo sobre una
mesa, no ejerce fuerza. La mesa sólo previene
que éste se caiga”.
• Posibles anclas:
– Cargar un libro sobre las manos.
– Colgar un objeto de un resorte suave.
• De esta manera ellos pueden sentir o ver la
fuerza del objeto en reposo.

54. 3. Restricción del marco
• No es fácil distinguir lo importante de lo
irrelevante cuando hay mucha información.
• Simplificar el problema para que se
comprendan los conceptos fundamentales.
• Los alumnos deben aprender a ignorar las
partes no importantes, y elegir a qué poner
atención.

56. 4. Representaciones múltiples
• Las distintas representaciones ayudan a
utilizar mejor la memoria de trabajo.
• Son más efectivas generando asociaciones con
diferentes aspectos de la situación.

57. Representaciones múltiples

58. V. Principios cognitivos del aprendizaje:
segundo nivel (Redish,2003)
1. Expectativas, actitud
2. Meta-cognición
3. Emociones- Afectividad

59. 1. Expectativas
• Los alumnos se sitúan en dos niveles: estado
binario y estado constructivista
• El estado binario consiste en que los alumnos
esperan saber si las cosas están bien o mal, si
algo es correcto o no.
• El estado constructivista consiste en que los
alumnos se hacen cargo de su propio
aprendizaje, y se enfocan más en el proceso
que en los resultados.

60. 1. Expectativas
• Es importante que se favorezcan las actitudes
positivas en clases con respecto a:
– Independencia: responsabilidad en lo que se
aprende.
– Coherencia: marco conceptual coherente
– Conceptos: entendimiento de los conceptos
fundamentales

61. 2. Meta-cognición
Pensar acerca de pensar
• Reflexionar de su propio proceso de
aprendizaje
• Desarrollar entendimiento acerca de lo que
significa aprender ciencias y qué se necesita
• Necesitan aprender a evaluar y estructurar su
conocimiento.

62. 2. Meta-cognición
• Preguntas que pueden ayudar:
• ¿Qué es exactamente lo que estás haciendo?
• ¿Por qué estás haciéndolo?
• ¿Cómo te ayuda a resolver el problema?

63. 3. Afectividad
• Motivación
http://www.youtube.com/watch?v=_ZnIghlUozA
&feature=related
• Aplicar más a sus profesiones o a la vida real
• Mostrarse interesado en que ellos aprendan
• Tener empatía y carisma con los alumnos
• Hacerlos interactuar con sus compañeros
• Incluso si es necesario:
http://www.youtube.com/watch?v=kTIl6MKNEx8

64. Afectividad
• Autoestima
– Alta: se equivoca por
exceso de confianza
– Baja: asume que se va a
equivocar; no participa
• Emociones
– Ambiente seguro: se
pueden equivocar
– Avance: destacar el
progreso
– Humo, sin perder la
disciplina

65. VI. Evaluación extendida (Redish,2003)

66. VI. Evaluación extendida
• Entendemos la importancia de la
retroalimentación bidireccional.
– Saber su avance, su comprensión, y qué tienen
que mejorar.
– Profesores deben saber avance de sus alumnos y
además, si sus clases está dando buen resultado,
dónde poner énfasis, qué repasar, cómo mejorar
sus clases, etc.

67. Tipos de preguntas formativas
1. Alternativas y respuestas cortas: basadas en
ideas ingenuas para hacer los distractores.
• Pueden medir el grado de profundidad del
entendimiento conceptual y la funcionalidad
del entendimiento.

68. Ejemplo:
• Un libro se encuentra en reposo en una mesa. ¿Cuál de
las siguientes fuerzas actúan sobre él?
I. Una hacia abajo por efecto de la gravedad
II. Una hacia arriba ejercida por la mesa
III. Una fuerza neta hacia abajo dada por la presión de aire
IV. Una fuerza neta hacia arriba dada por la presión de aire
a) I
b) I y II
c) I, II y III
d) I, II y IV
e) Ninguna de las anteriores, ya que el libro está en reposo.

69. Tipos de preguntas formativas
2. Respuestas múltiples:
• Control de los conceptos involucrados.
• Ej.: cuatro ratones distintos A, B, C y D, corren
por un camino triangular. Ellos parten en la
esquina inferior izquierda y avanzan según las
flechas. El tiempo que demoran en recorrer
los caminos se muestra debajo.

70. • Para cada afirmación que se muestra más
abajo, escribe las letras de todos los ratones
que calzan con la descripción:
a) este ratón tiene la mayor rapidez promedio
b) este ratón tiene el mayor desplazamiento total
c) este ratón tiene una velocidad promedio con
dirección ->
d) este ratón tiene la mayor velocidad promedio

71. 3. Preguntas de representación.
Ej.: Un objeto se encuentra en el extremo de un
disco que rota en movimiento circular uniforme.
En t=0 está en la posición y con la velocidad que
se muestra en la figura.
Para cada afirmación relacione con uno de los
gráficos siguientes.

72. – La componente en x de la velocidad
– El ángulo de la posición con el eje x
– La componente y de la fuerza que mantiene al objeto
en movimiento
– La velocidad angular objeto
– La rapidez del objeto
– La componente x de la posición

73. 4. Ranking de tareas.
• Son fáciles de evaluar pero muy efectivas para
desencadenar razonamientos primitivos.
• Por ej. un caso de lo que ocurre con distintas
masas dentro del agua, y ordenarlas.
5. Problemas contextuales.
• Situaciones realísticas donde usar principios
físicos.
• Ej.: Estima el número de calorías que un corredor
de maratones quema corriendo 21 km. ¿Tendrá
que consumir carbohidratos antes de comenzar?

74. 6. Problemas de estimación.
• Son útiles para trabajar con
números más grandes,
cuantificar lo que pasa en el
mundo real.
• Ej.: ¿cuánto pasto tiene tu casa?
Entonces se tiene que pensar
cuánto pasto hay en un
centímetro cuadrado (que es más
fácil visualizar) después escalar a
un metro, y después multiplicar
por los metros que mide su
patio.

75. 7. Preguntas cualitativas.
• Son efectivas en hacer que los alumnos
aprendan a pensar acerca de los conceptos, y
hacer conexión con el mudo real.
• Ej.: Ordena por brillo (cantidad de corriente)
de las ampolletas. Explica tu razonamiento.

76. 8. Preguntas de ensayo
• Estas son las más reveladoras de ideas ingenuas.
Son explicativas.
• Ej.: ¿En cuál/es de estas situaciones se aplica la
tercera ley de Newton (acción y reacción)?
Explica por qué.
– Un auto estacionado es chocado por otro auto
idéntico.
– Un auto estacionado es chocado por un camión
pesado.
– Un camión empuja un auto porque éste está en pana.
El camión está acelerando y en contacto con el auto.

77. • Otro ejemplo más sencillo es:
– En este curso hemos estudiado dos campos:
eléctrico y magnético. Explica por qué
introdujimos la idea de campo y compara y
contrasta los dos campos vistos. En tu
comparación discute al menos una similaridad y
una diferencia.

78. VII. Recursos tecnológicos para
educación de la física (Redish,2003)
1. Tecnologías de bajo costo
– Experimentos con material reciclado
– Recursos gratuitos en línea: Simulaciones,
animaciones, visualizaciones, videos, etc.
– Videos analizables y software gratuitos para su análisis
* Para los últimos dos puntos es necesario al menos un
computador y un proyector para la clase.
2. Tecnologías de costo medio
– Sensores de movimiento y fuerza, y software de
recolección y análisis de datos (con computadores
como interfaz).

79. 1. Tecnologías de bajo costo
Ejemplo: Actividad construcción de gráficos de
posición y velocidad vs tiempo de alumnos
caminando.
Objetivo: que comprendan la representación
gráfica de movimientos reales, aprendan a
graficar y a describir el movimiento.
Materiales: cinta adhesiva, lápiz, trozo de
madera, bolita, hilo, monedas.

80. Trabajo grupal con los materiales
1. Hacer una línea recta de 4 metros con cinta adhesiva y marcar con
números.
2. No se tiene cronómetro para contar los segundos. Con hilo, trozos
de madera y una bolita se puede fabricar un péndulo para contar
el tiempo.
3. Mientras uno de los miembros del grupo camina por la línea recta
con distintos patrones, otro debe mirar la numeración y contar el
tiempo.
4. Hacer gráficos y descripción del movimiento visto.
5. Se les muestran gráficos de movimiento para que ellos los
reproduzcan caminando sobre la cinta.
6. Dados gráficos de posición vs tiempo, representarlos como
gráficos de velocidad. Describirlos en palabras.
7. Para trabajar con movimiento acelerado pueden ir a cada segundo
tirando una moneda donde están y luego se mide la distancia
recorrida.

81. 1. Tecnologías de bajo costo
Clickers hechos a mano (tarjetas de colores para las
alternativas)
• Hacer buenas preguntas de alternativas entre
medio de las clases para motivar, activar a los
alumnos
• Sirve para saber si están poniendo atención, si
van entendiendo
• Útil para clases numerosas
• Retroalimentación para el profesor y alumnos
• El profesor puede ir adaptando su clase en el
momento

82. 1. Tecnologías de bajo costo
• Enfocar discusión
• Votar después de un debate
• Hacer preguntas no del todo correctas o con
varias respuestas, para generar discusión
• Preguntas de una tarea, o un pre-laboratorio
• Diagnosticar: entendimiento, errores
conceptuales
• Encuestas, experimentos, ilustraciones de cómo
piensas sus compañeros
• Diseño de preguntas (Beatty et al., 2006)

83. 1. Tecnologías de bajo costo
• Simulaciones: modela una situación de la vida
real o hipotética en un computador. Ej.:
http://www.walter-
fendt.de/ph14s/acceleration_s.htm
• Visualizaciones: animaciones y videos. Permiten
visualizar fenómenos complejos, o que no es
posible ver en la realidad, y analizar situaciones
reales.
• Ej.: http://www.walter-
fendt.de/ph14s/keplerlaw2_s.htm

84. • Se pueden utilizar durante las clases lectivas,
como una demostración desde el computador del
profesor. Pero también dentro de un taller,
laboratorio o ayudantía.
• Sitios de recursos: MERLOT, OSP, PhET, Physlets,
Simulaciones Colba, Physclips: videos, Videos
cortos, ComPADRE,, Tecnologías educativas de la
NASA, Youtube.
• Recursos en español: MERLOTCHILE, Applets de
física.
• Tecnología necesaria: PC, Proyector
1. Tecnologías de bajo costo

85. • Laboratorios controlados remotamente RCL:
son laboratorios reales que se pueden
controlar remotamente: Bradford Robotic
Telescope, MIT iCampus iLabs
• Son útiles cuando se necesita materiales o
equipos que no están disponibles para
nuestras clases
1. Tecnologías de bajo costo

86. • Análisis de videos. Método de análisis de
movimientos reales capturados en un video
con el fin de representarlos gráficamente. Son
muy útiles para relacionar el movimiento real
de los objetos con su representación gráfica.
• Existen recursos gratis en línea para hacerlo:
• Videos cortos para analizar
• Software para análisis de videos
1. Tecnologías de bajo costo

87. • Análisis de videos con Tracker

88. Pasos para utilizar el tracker:
• Instalar el tracker (con java) y Quicktime
http://www.apple.com/quicktime/download/ y
bajar videos
• Desde el tracker abrir un video: péndulo
• Calibrarlo: poner la medida real del péndulo
• Poner el eje centrado en el eje del péndulo
• Hacer click en Nuevo: seleccionar masa puntual
• Abrir la ventana de la derecha y seleccionar ejes
• Click en masa: seleccionar auto-track
• Marcar la posición del centro de masa del objeto
cada movimiento

89. 2. Tecnologías de costo medio
– Sensores de movimiento y fuerza y los software de
recolección y análisis de datos (con computadores
como interfaz).
http://www.youtube.com/watch?v=PXHJoqZPNcQ
&feature=related

90. • Ej.: Un objeto se mueve hacia adelante y hacia
atrás por una persona en reposo.

91. • La persona puede mover el objeto de igual
manera pero caminando (alejándose)

92. Fuente
• Edward Redish (2003). Teaching Physics
with the Physics Suite, Wiley and sons.
[on line]

93. Taller (En grupos de 5 personas)
1. Seleccionen un contenido de área de física del subsector de
ciencias naturales de 2º ciclo, de acuerdo al marco curricular
vigente.
2. Busquen en Internet uno o más recursos audiovisuales para
abordar ese contenido en una clase. (Señale la dirección web de
referencia)
3. Diseñen una actividad de aprendizaje donde se haga uso del (de
los) recurso(s) anterior(es), explicitando los objetivos, las
instrucciones dadas a los estudiantes, las preguntas que
realizarían y el aprendizaje esperado. Señalen:
– Método instruccional a implementar, justificándolo.
– Estrategia de “evaluación extendida” (formativa) a implementar,
incluyendo ejemplos de preguntas, justificándola.
4. (Supongan que se trata de una actividad genérica, la cual podría
ser adaptada a distintos contextos)

94. Criterios de evaluación
El diseño de la actividad de aprendizaje:
Presenta coherencia interna
Recurso – método
Recurso – preguntas
Método – preguntas
Objetivos – aprendizajes esperados
Aprendizajes esperados – evaluación
Plazo de entrega: Martes, 12 de julio.
jejimene@uc.cl