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Segundo semestre de 2018 / ISSN 0121- 3814
pp. 147-166
Yeison Javier Cuesta-Beltrán*1
* Magíster en Enseñanza de las Ciencias Exactas y
Naturales, estudiante del Doctorado Interinstitu-
cional de Educación (die), integrante del Grupo
de Investigación Didaquim, Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia.
yjcuestab@correo.udistrital.edu.co.
orcid: http://0000-0001-7552-6507.
Fecha de recepción: 12/09/2017
Fecha de aprobación: 29/07/2018
Estado del arte: tendencias
en la enseñanza de la física
cuántica entre 1986 y 2016
State of the Art: Trends in Teaching Quantum
Physics between 1986 and 2016
Estado da arte: tendências do ensino da física
quântica entre 1986 e 2016
Resumen
El artículo presenta un estado del arte de la enseñanza de la física cuántica
desde el cual ha sido posible identificar siete tendencias que pueden resultar
útiles para futuras investigaciones relacionadas con el mejoramiento en los pro-
cesos de enseñanza yaprendizaje de este campo de conocimiento científico. Se
siguió una metodología cualitativa-interpretativa-hermenéutica, lo que implicó
la búsqueda documental para posteriormente elaborar categorías de análisis
y, desde allí, favorecer la organización, la interpretación, la comparación y la
identificación de características comunes y diferenciadoras. De este estudio
se concluye que la ausencia de reflexión conceptual sobre la física cuántica
genera dificultades en el proceso de formación de los estudiantes, ya que los
fundamentos de este conocimiento por lo general son contrarios a la intuición
de los educandos, y por esta razón, la consideran un conocimiento abstracto
y difícil. Por otra parte, se aprecia un énfasis fuerte en enfoques de enseñanza
basados en asuntos algorítmicos con poco análisis, lo que ahonda las dificul-
tades de aprendizaje, pues en muchas ocasiones los estudiantes no poseen
el conocimiento matemático requerido. Las soluciones a las dificultades de la
enseñanza de la física cuántica no son definitivas; sin embargo, se encuentra
un cierto reconocimiento a los alcances de la naturaleza de las ciencias, como
alternativa para repensar su enseñanza y la formación inicial y continuada de
profesores de ciencias.
Palabras clave
enseñanza de la física; física cuántica; libros de texto; antecedentes académicos;
naturaleza de las ciencias
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TED No 44 • Segundo semestre de 2018 • pp. 147-166
ISSN 0121- 3814 impreso• ISSN 2323-0126 Web
Abstract
The paper presents the state of the art of teaching of quantum physics, based on which we were
able to identify seven (7) trends, which may be useful for future research related to the improvement
of teaching and learning processes in this field of scientific knowledge. We followed a hermeneu-
tic-interpretative-qualitative methodology, which involved documentary search to later elaborate
categories of analysis and, based on that, encouraging the organization, interpretation, comparison
and identification of common and differentiating characteristics. From this study, it is concluded
that the absence of conceptual reflection on quantum physics generates difficulties in the educa-
tion process of the students, since the foundations of this knowledge are generally contrary to the
students’ intuition and, for this reason, they see quantum physics as an abstract and difficult type
of knowledge. On the other hand, there is a strong emphasis on teaching approaches based on
algorithmic issues with little analysis, which deepens the learning difficulties, since in many cases
students do not possess the required mathematical knowledge. The solutions to the difficulties of
teaching quantum physics are not definitive; however, there is a certain recognition of the scope
of the nature of sciences as an alternative to rethink their teaching and the initial and continued
training of science teachers.
Keywords
physics education; quantum physics; textbooks; academic background; nature of science
Resumo
O artigo apresenta um estado da arte do ensino da física quântica desde o qual foi possível
identificar sete (7) tendências que podem ser úteis para futuras pesquisas relacionadas com o
melhoramento nos processos de ensino e aprendizagem neste campo de conhecimento cientí-
fico. Utilizou-se uma metodologia qualitativa-interpretativa-hermenêutica, que implicou busca
documental para posteriormente elaborar categorias de análise e, desde esse ponto, favorecer a
organização, a interpretação, a comparação e a identificação de características comuns e dife-
renciadoras. Deste estudo podemos concluir que a ausência de reflexão conceitual sobre a física
quântica gera dificuldades no processo de formação dos estudantes, pois os fundamentos deste
conhecimento são, geralmente, contrários à intuição dos educandos e, por isso, eles consideram
a física quântica um conhecimento abstrato e difícil. Por outra parte, podemos apreciar uma forte
ênfase em abordagens de ensino baseados em assuntos algorítmicos com pouca análise, o que
aprofunda as dificuldades de aprendizagem, já que em muitas ocasiões os estudantes não possuem
o conhecimento matemático requerido. As soluções às dificuldades do ensino da física quântica não
são definitivas, porém há um certo reconhecimento dos alcances da natureza das ciências como
alternativa para repensar seu ensino e a formação inicial e continuada dos professores de ciências.
Palavras-chave
ensino da física; física quântica; livros de texto; antecedentes acadêmicos; natureza das ciências
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Estado del arte: tendencias en la enseñanza de la física cuántica entre 1986 y 2016
Yeison Javier Cuesta-Beltrán
TED
Introducción y contextualización
La Física Cuántica (fc) ha adquirido gran reco-
nocimiento debido a la aplicación de sus plan-
teamientos para el desarrollo de tecnologías
revolucionarias como el láser o el transistor, en-
tre otros avances que han permitido progreso
en la salud, la ingeniería y en múltiples campos
del saber, lo que ha generado impacto directo
en la sociedad. La fc además ha posibilitado
nuevos enfoques debido a sus implicaciones,
desde donde se elaboran discursos y discusio-
nes como la filosofía de la incertidumbre, el
papel del observador en un fenómeno, entre
otras posturas que han causado controversia
en la física y en otras ramas del saber. La fc
es una de las ramas más importantes de la
física en el siglo xx, debido a su revolución
conceptual para explicar los fenómenos, lo
que ha modificado la manera en que los físi-
cos ven la naturaleza, lo que justifica el interés
de maestros e investigadores por estudiar los
procesos de enseñanza y aprendizaje de la fc
desde mediados del siglo xx (Akarsu, 2010).
Este artículo tiene como objetivo estable-
cer cuáles son las tendencias más importantes
en el estado del arte de la enseñanza de la
fc. Para este trabajo se revisaron y analizaron
87 artículos publicados entre 1986 y 2016,
tiempo definido debido a que en esas tres
décadas se ha consolidado la didáctica de
las ciencias como una disciplina emergente, y
a su vez ha aumentado su número de publica-
ciones. La cantidad de material bibliográfico
estudiado dependió del acceso a la literatura,
por tanto el número de documentos analiza-
dos no corresponde a la totalidad de artículos
publicados en el periodo enunciado.
La pregunta de investigación planteada
para este trabajo es: ¿Cuáles son las tenden-
cias más importantes en el estado del arte de
la enseñanza de la fc entre 1986 y 2016?
Con el fin de intentar abordar el interrogante
orientador se ha propuesto el siguiente diseño
metodológico y fases de trabajo.
Diseño metodológico y fases de
trabajo
El fundamento metodológico propuesto para
este estudio es el enfoque cualitativo interpreta-
tivo hermenéutico, con carácter documental en
la modalidad de estado del arte. Según Vargas
y Calvo (1987), el estado del arte es el estudio
del conocimiento acumulado en documentos
escritos, que tiene el propósito de inventariar,
sistematizar y reflexionar con respecto a un
conocimiento específico, lo que permite es-
tablecer tendencias y ausencias en un área
concreta. Londoño, Maldonado y Calderón
(2014) indican que el estado del arte permite
al investigador plantear una postura crítica, con
relación a lo que se ha realizado y lo que se
ha dejado de hacer en un tema en específico,
con lo que se configura un panorama general
para no repetir estudios. Asimismo se pueden
identificar maneras en que los investigadores
han superado obstáculos propios del saber. Los
autores señalan que el estado del arte genera
nuevas hipótesis y problemáticas de investiga-
ción, razón por la cual es imprescindible en la
fase inicial de los procesos investigativos.
El estudio se desarrolló en las siguientes
fases:
1. Preparatoria o iniciación: se selec-
cionó la enseñanza de la fc como
tema central para el estado del arte,
además se estableció el objetivo y el
problema de investigación.
2. Exploración: se avanzó en la com-
prensión del problema a través de la
lectura analítica de trabajos acerca de
la enseñanza de la fc. Se usó para la
búsqueda documental Google aca-
démico, Scopus, Scielo, Doaj, entre
otros catálogos en línea.
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3. Descriptiva: se establecieron los referentes documentales, se limitó el
periodo de estudio y se propuso el diseño metodológico.
4. Formulación: se estableció la contextualización formal del trabajo,
enfocados en la importancia de la enseñanza de la fc en la didáctica
de las ciencias.
5. Recolección: compilación, clasificación y registro de la información
extraída de los documentos revisados. Para esto se utilizó la catego-
rización manual empleando el software Mendeley. Se establecieron
subcategorías.
6. Selección: se organizó el material en tablas donde se presentan carac-
terísticas de los documentos, como: autor, año de publicación, título,
descripción del trabajo según el énfasis de clasificación y finalmente a
quién va dirigido tal estudio.
7. Interpretación: a partir del análisis de antecedentes se identificaron as-
pectos en común y distanciamientos entre los estudios, lo cual permitió
un trabajo comparativo que condujo al reconocimiento de algunas
tendencias emergentes.
8. Construcción teórica: se construye el documento final.
9. Publicación: proceso para dar a conocer a la comunidad académica
el estudio.
Resultados y discusión
El análisis documental de 87 trabajos acerca de la enseñanza de la fc permitió
el desarrollo de las siguientes subcategorías:
Dificultades de enseñanza de la FC
A continuación se presentan algunas tendencias en esta subcategoría:
Akarsu (2010); Cid y Dasilva (2012); Solbes, Catalayud, Climent y Navarro
(1987); Fanaro (2009); Frechina (1996); Greca y Moreira (2001); Hobson (1994);
Johnston, Crawford y Fletcher (1998); Monteiro (2010); Moreno y Guarín (2010);
Muller (2008); Pantoja, Moreira y Herscovitz (2013) y Sinarcas y Solbes (2013) en
sus artículos señalan implícita o explícitamente la influencia de las matemáticas
en la fc. Según estos autores, el formalismo matemático que se aborda común-
mente en la enseñanza convencional de las clases de fc presenta dificultades a los
estudiantes, debido al alto nivel de abstracción sobre el cual reposan modelos de
ciertos fenómenos cuánticos que se han intentado explicar. Si la clase mantiene un
enfoque que privilegia el desarrollo algorítmico frente a lo conceptual, y además
los educandos no poseen las bases matemáticas adecuadas, se podrían generar
serios conflictos en el momento de intentar enseñar la fc.
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Akarsu (2010); Hobson (1994); Frechina
(1996); Fanaro (2009); Greca y Moreira
(2001); Johnston et al. (1998); Moreno y
Guarín (2010); Baily y Finkelstein (2010);
Sinarcas y Solbes (2013) y Baily y Finkelstein
(2015) indican que cuando en un curso de fc
prevalece como eje la orientación algorítmica
para sustentar la construcción conceptual, sin
generar procesos de reflexión acerca de las abs-
tracciones y sus implicaciones, se está cayendo
en prácticas inadecuadas de enseñanza de la
fc, ya que en la mayoría de los casos los edu-
candos no alcanzan a comprender la dimensión
de sus estudios, lo que convierte sus alcances
de comprensión en una práctica operativa sin
análisis. Por esta razón, se considera clave la
reflexión conceptual debido a que los funda-
mentos de este conocimiento son por lo general
contrarios a la intuición de los educandos, mu-
chos de los cuales, por esta razón, consideran
la física cuántica abstracta, compleja y difícil.
Lo anterior corresponde a una configuración de
elementos que constituyen grado de dificultad
para la enseñanza y la comprensión de la fc.
Swinbank (1992); Terrazzan (1992 y
1994); Ostermann y Moreira (2000); Gil,
Senent y Solbes (1987); Stannard (1990);
Sinarcas y Solbes (2013) y Greca (2000) su-
gieren transformaciones en el currículo de la
física en el bachillerato, en donde se incluya
la física moderna, con el fin de construir en los
estudiantes nociones de la física después de
1900, para acercarlos a los desarrollos cien-
tíficos actuales e intentar sembrar curiosidad
en ellos, que escasamente tienen contacto con
algunos de estos temas a través de la televisión.
La física moderna se ha considerado difícil para
los estudiantes, no obstante la clásica también
lo es, de forma que esta noción no puede ser
impedimento para su enseñanza. Ahora, la
física de los siglos xx y xxi, por ser más reciente,
facilita los estudios históricos y epistemológicos,
mediante visiones de ciencia no lineal, dotada
de unos acontecimientos particulares, pero no
necesariamente secuenciales, con lo cual se
intentaría superar en los estudiantes la visión
acumulativa del desarrollo científico planteada
por los libros de texto típicos.
Martínez, Savall, Doménech, Rey y Rosa
(2016) señalan que una de las dificultades en
didáctica de las ciencias es que aún no existe
una propuesta en común sobre cómo abordar
los cursos introductorios de fc, no se han acor-
dado los contenidos de las clases, ni tampoco
los enfoques interpretativos de los modelos
científicos que intentan explicar algunas fe-
nomenologías. Greca y Herscovitz (2002)
indican que en ciertos cursos introductorios de
fc se exponen los temas con alto formalismo
matemático para ser el primer contacto de
los educandos con las ideas cuánticas. Esto
aleja al estudiante de la “realidad”, debido a
las múltiples abstracciones algorítmicas con
escasa interpretación y reflexión.
Moreira y Greca (2004); Greca y Herscovitz
(2002); Koopman, Kaper y Ellermeijer (2005);
Solbes y Sinarcas (2010) y Baily y Finkelstein
(2014) señalan que en ocasiones los educan-
dos presentan serias confusiones entre la física
clásica y la fc. Esto podría explicarse porque
comúnmente la física se enseña en cierto
orden, el tradicional que involucra primero lo
clásico y luego lo cuántico, razón por la que
salen a la luz los preconceptos clásicos de
los estudiantes cuando toman la clase de fc,
algunos en beneficio del proceso educativo,
pero otro buen número de preconceptos se
convierten en obstáculos representacionales,
pues los educandos consideran las mismas le-
yes para ambos casos, sin tener en cuenta que
difieren entre sus planteamientos fundamen-
tales. En consecuencia, las analogías clásicas
en la enseñanza de la fc son peligrosas, ya
que en vez de aclarar, pueden presentar ideas
erróneas y confusas para los estudiantes.
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Solbes, Bernnabeu, Navarro y Vento (1988) y Greca (2000) indican que
en cursos de fc para el profesorado de ciencias o para científicos se presentan
dinámicas bastante operativas, donde se privilegia el carácter matemático e
instrumental de la fc, con escasa reflexión conceptual con respecto a lo que se
está haciendo con los algoritmos, y su significado profundo, a tal punto que se
ha llegado a sugerir que la fc es una herramienta poderosa que no es necesario
entender. Ahora, muchos de estos profesores en formación replicarán la operativi-
dad de la clase de fc a sus futuros estudiantes. Asimismo, se ha detectado en un
buen número de profesores en formación errores conceptuales, que persisten aún
después de terminar el curso: los futuros maestros confunden las ideas clásicas
con las cuánticas en situaciones propias de la fc, estos errores probablemente
se propagarán a sus estudiantes, y a libros de texto escritos por ellos.
Garrido, Arias y Flores (2014) manifiestan que la falta de comprensión de los
conceptos de la fc hace que los estudiantes repitan y memoricen sin reflexionar.
Esto hace que sea imposible resolver problemas, dificultades en la argumenta-
ción, apatía por el nuevo saber y bajos resultados en las pruebas. Por parte del
maestro se incurre en intentar enseñar a sus estudiantes lo superficial, lo básico,
asumiendo su labor pedagógica como un trabajo repetitivo, con escasa reflexión
e investigación.
Discusiones acerca de libros de texto
para la enseñanza de la FC
A continuación se estudia la posición crítica encontrada en ciertos documentos
que analizan algunos libros de texto de fc:
Koopman et al. (2005), Monteiro (2010), Savall (2015) y Vizcaíno (2016)
manifiestan que en algunos libros de texto de fc se prioriza el desarrollo ma-
temático sobre el conceptual, procurando un alto formalismo algorítmico,
pretendiendo construir en el educando estructuras operacionales que lo formen
en el “hacer” en fc. Por lo general, en los textos es escasa la interpretación del
fenómeno físico y del significado de las abstracciones que dicen caracterizarlo,
razón por la cual en ellos no se propician contextos que favorezcan el análisis
y la discusión de los fenómenos. Es probable que la visión instrumentalista de
algunos libros de texto sea extrapolada a los profesores de física y, por ende,
a sus estudiantes. Koopman et al. (2005) indican que algunos libros en la fase
inicial se enfocan en que el estudiante aprenda operativamente los algoritmos, y
después abordan los significados, un proceso discontinuo entre la construcción
conceptual y la formalización matemática.
Gil, Senent y Solbes (1986); Solbes et al. (1987); Frechina (1996) y Cid
y Dasilva (2012) consideran que algunos libros que abordan la fc presentan
errores conceptuales. Para Gil et al. (1986) estos errores se deben a que los
libros no desarrollan adecuadamente la ruptura que existe entre la física clásica
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y la física moderna, lo que genera dificulta-
des conceptuales en la presentación de ideas
fundamentales. Solbes et al. (1987) proponen
que los errores surgen por tratar de explicar
de forma sencilla y con escaso formalismo
matemático algunos fenómenos, sobre los
que yace poca intuición, motivo por el que
se explican fenómenos cuánticos en términos
clásicos, lo que va en detrimento de las ar-
gumentaciones. Frechina (1996) indica que
algunos de los libros los escriben personas
que no entienden a fondo la fc, de allí que
se hagan planteamientos conceptuales acríti-
cos que se transmiten con múltiples errores a
los estudiantes. Cid y Dasilva (2012) opinan
que los errores conceptuales surgen por la falta
de argumentos del autor del libro al intentar
explicar un modelo, su origen y causas, así
como a la visión científica positivista, a partir
de la cual el autor realiza afirmaciones certeras
acerca de los fenómenos. En muchos casos,
tales afirmaciones no son del todo ciertas, este
tipo de presentaciones no muestra el carácter
dinámico de la física al estudiante.
Monteiro (2010) y Fanaro (2009) afirman
que algunos libros de texto de fc han sido or-
ganizados temáticamente en orden cronológico
sin tener en cuenta que el conocimiento cien-
tífico no es lineal, y que otras organizaciones
podrían permitir mayores alcances en lo que
refiere a la comprensión. Monteiro (2010);
Cid y Dasilva (2012); Domenech, Savall y
Martínez (2013), Savall, DomenechMartínez
(2013) y Savall (2015) destacan en los textos la
ausencia de contextualización histórica acerca
de las problemáticas científicas, las causas que
originaron la crisis, los personajes, el impacto
social de la ciencia, entre otras características
que podrían enriquecer el interés y aprendizaje
del lector. Para estos autores, los libros por lo
general muestran el resultado final, donde no se
expresan dudas y pareciese que la física se pro-
duce de manera continua, sin crisis ni discusión.
Sinarcas y Solbes (2013) y Savall et al.
(2013) indican que en algunos textos de fc no
se explica por qué se ha tenido que modificar
los modelos científicos de un determinado
fenómeno; falta análisis y profundidad episte-
mológica. Solbes et al. (1987) consideran que
ciertos libros presentan los modelos clásicos
como aquellos que no han satisfecho la expli-
cación de un fenómeno, motivo por el que ha
surgido el modelo cuántico, que se presenta
como si no tuviese limitantes. Esto lleva al
lector a entender que este modelo explica
el fenómeno en todas sus dimensiones, una
postura con orientación positivista.
Blanco (2008) y Savall (2015) indican que
algunos libros de fc no le dan protagonismo
al estudiante, se enfocan totalmente en los
contenidos, y los temas abordados son poco
contextualizados y con mínima profundidad.
Blanco (2008) señala que en los libros de texto
hay escasez de prácticas de laboratorio, falta
variedad en las actividades complementarias
distintas a las lecturas y escasean las activi-
dades de evaluación. No obstante, los textos
poseen bastantes imágenes lo que posibilita
apoyos visuales para la comprensión. Fanaro
(2009) señala que hay que tener cuidado con
las imágenes en los libros, ya que a veces se
refuerzan ideas inconvenientes, como la de
presentar siempre algunos entes físicos como
partículas.
Propuestas de enseñanza
conceptual de la FC
En este apartado se revisaron trabajos enfo-
cados en enseñar a los estudiantes construc-
ciones conceptuales de la fc.
Ayoub, García y Amador (2000); Bertozzi
(2013); Budde, Niedderer, Scott y Leach (2002);
Greca y Herscovitz (2002); Ostermann y Ricci
(2004); Pantoja et al. (2013); Solbes y Sinarcas
(2010); Okulik, Núñez, Aguado y Castro
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(2002); Fernández, González y Solbes (2005); Hobson (2007); Ballesteros,
Bejarano, Forero y Muñoz (2013); Castro (2014); Garrido et al. (2014); Elgue
(2015); González (2015); Zamora (2015); Castrillón (2016); Escudero, Jaime y
González (2016) y Valverde (2016) plantean propuestas didácticas que pretenden
ser alternativas para disminuir las dificultades de enseñanza y aprendizaje de
fenomenologías particulares de la fc, buscando la construcción y el afianzamiento
de conceptos que, desde su perspectiva, son claves en el proceso educativo en
fc. Las propuestas por lo general van encaminadas hacia la discusión y reflexión
conceptual, algunas enriquecidas por el formalismo matemático, pero no con
el enfoque operacional como eje central de la clase; los trabajos comúnmente
plantean formas alternativas para abordar los conceptos, algunas proponen
situaciones problémicas o preguntas que buscan cuestionar y motivar a los edu-
candos, asimismo ciertas iniciativas van acompañadas por pre-test y pos-test.
A continuación se discriminan las propuestas didácticas que van encaminadas
para el bachillerato y la universidad:
Ayoub et al. (2000); Greca y Herscovitz (2002); Okulik et al. (2002);
Ostermann y Ricci (2004); Fernández et al. (2005); Hobson (2007); Bertozzi
(2013); Pantoja et al. (2013) y Zamora (2015) presentan alternativas de ense-
ñanza de la fc para estudiantes universitarios.
Budde et al. (2002), Ballesteros et al. (2013), Castro (2014); Elgue (2015);
González (2015); Castrillón (2016) y Valverde (2016) presentan alternativas de
enseñanza de la fc para estudiantes de bachillerato. A partir de los trabajos es-
tudiados es interesante el número de propuestas didácticas de fc para los niveles
de secundaria y media, a pesar de que en muchos contextos educativos la fc aún
no se ha incluido en los currículos. Esto podría sugerir que aumenta la tendencia
a abordar estos temas en estos niveles.
En la revisión documental se encontró que el tema más frecuente de las pro-
puestas es el modelo atómico. Castrillón (2016); Castro (2014); Ballesteros et al.
(2013); Budde et al. (2002) y Okulik et al. (2002) abordan los modelos atómicos
con el objetivo principal de enseñar ideas asociadas al átomo cuántico. Es posible
que las propuestas de enseñanza sobre los modelos atómicos, específicamente
las del modelo cuántico del átomo, surjan y sean más frecuentes debido a que:
•Los modelos atómicos se encuentran incluidos dentro del currículo de
las clases de física y química en los niveles educativos fundamentales.
•Comúnmente se explican los modelos clásicos del átomo, pero no el
modelo cuántico, lo cual es un reto para los investigadores.
•Es necesario reforzar las concepciones cuánticas del átomo.
•Los modelos atómicos proporcionan explicaciones parciales a otras
fenomenologías, razón por la cual es fundamental tener noción clara
de estos modelos.
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Propuestas de enseñanza de la FC
con énfasis en TIC
Enseguida se presentan las tendencias con
relación a las propuestas de enseñanza de la
fc con apoyo de tic.
Taylor, Vokos, O’Meara y Thornber (1998);
Müller y Wiesner (2002), Fernández, Morales
y Ballesteros (2007); Muller (2008); Fanaro
(2009); Fanaro, Otero y Moreira (2009);
Otero, Fanaro y Arlego (2009); Fanaro y Otero
(2011); Materán, Daboín, Reverol, Villarreal y
Lobo (2013); López (2014) y Jaramillo (2015)
plantean iniciativas apoyadas en tic con el
objetivo de enseñar temas asociados a la fc,
implementando simulaciones, entornos virtua-
les y en general medios audiovisuales, como
herramientas para intentar recrear y acercar
los fenómenos a los estudiantes, a partir de
estímulos visuales, auditivos e interactivos. Este
proceso educativo con tic siempre lo orienta el
maestro, quien tiene planificadas las activida-
des para sus estudiantes; los autores de forma
general indican que el estudio de la fc a través
de las tic es motivante para los educandos,
gracias a la materialización de los fenómenos
y a la interacción con ellos.
Muller (2008); Fanaro (2009); Fanaro et al.
(2009); Otero et al. (2009); Fanaro y Otero
(2011); Materán et al. (2013); López (2014)
y Jaramillo (2015) plantean sus propuestas
de enseñanza de la fc para el bachillerato. En
muchos contextos no se ha vinculado la fc a los
currículos de física en la secundaria o la media,
sin embargo fue frecuente encontrar iniciativas
de enseñanza con tic para estos niveles.
Müller y Wiesner (2002); Fanaro (2009);
Fanaro et al. (2009); Otero et al. (2009);
Fanaro y Otero (2011) y Jaramillo (2015)
proponen en sus trabajos el estudio del expe-
rimento de la doble rendija, que fue el tema
más frecuente de la fc con apoyo de las tic.
Énfasis en prácticas experimentales
para acercar la FC a los estudiantes
A continuación se analizan propuestas
que pretenden enseñar a los estudiantes te-
mas particulares de la fc a través del trabajo
experimental.
Monroy (2012); Castrillón, Freire y
Rodríguez (2014); Savall, Doménech y Martínez
(2014); Elgue (2015); Fanaro, Elgue y Otero
(2015); Faúndez, Rojas, Pinto y Astudillo (2015)
y Fanaro, Elgue y Otero (2016) plantean
propuestas de enseñanza de la fc con apoyo
de prácticas de laboratorio, con las que se
pretenden trabajar con los estudiantes en la
identificación, argumentación y explicación de
los fenómenos cuánticos. Esta experiencia se ve
como punto de análisis y reflexión conceptual
acerca de los fenómenos; las prácticas general-
mente se orientan por situaciones problémicas
planeadas por el maestro, quien acompaña y
apoya a los estudiantes en el proceso, en el
que se procura aprovechar los montajes expe-
rimentales para estimular sensorialmente a los
educandos. Estas prácticas habitualmente son
poco sofisticadas en términos instrumentales,
lo que permite que sean de fácil acceso en los
entornos escolares.
Moreno y Guarín (2010); Monroy (2012);
Castrillón et al. (2014); Savall et al. (2014);
Elgue (2015); Fanaro et al. (2015;2016) y
Faúndez et al. (2015) plantean en sus pro-
puestas prácticas experimentales asociadas a
la naturaleza de la luz, que fue el tema más
frecuente abordado por este énfasis; entre los
experimentos se encuentra el de doble rendija
y la construcción de espectroscopios.
Moreno y Guarín (2010); Monroy (2012);
Castrillón et al. (2014); Savall et al. (2014);
Elgue (2015); Fanaro et al. (2015); Faúndez et
al. (2015) y Fanaro et al. (2016) plantean pro-
puestas de enseñanza de fc para estudiantes
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de bachillerato con orientación en prácticas experimentales. A pesar de que en
muchos contextos no se ha vinculado la fc al bachillerato, existe una tendencia
a presentar iniciativas de enseñanza con enfoque experimental para este nivel.
Son pocos los documentos que se hallaron en esta subcategoría, en la
cual la enseñanza de la fc se apoya en prácticas experimentales. A manera de
hipótesis se considera que esto se debe a que los experimentos en este campo
no son fáciles de preparar, ya que muchos requieren equipos especializados e
infraestructuras que no todas las instituciones educativas poseen. No obstante, la
destreza del maestro de física enfrenta esta dificultad haciendo posible algunas
iniciativas en este enfoque.
Reflexiones acerca de la enseñanza de la FC
A continuación se presentan algunas tendencias de la subcategoría Reflexiones
acerca de la enseñanza de la fc.
Stefanel (1998); Fernandez et al. (2005); Savall (2015); Cuesta y Mosquera
(2016); Tuzón y Solbes (2016); Martínez et al. (2016) manifiestan que la fc debe
abordarse desde la secundaria. Stefanel (1998) y Tuzón y Solbes (2016) consi-
deran que el incluir el estudio de la fc en la secundaria puede generar inquietud
y motivación en los estudiantes. Sin embargo, en muchos de los currículos esta
no se incluye o solo se hace tangencialmente. Villaveces (2000) expresa que el
mundo no será el mismo después del artículo de Max Planck. Sin embargo, la
física se sigue enseñando como en 1900; es una revolución que no ha llegado
a los currículos ni a los salones de clase. Stefanel (1998) y Savall (2015), en
referencia a la exclusión de la fc en los programas de física en el bachillerato,
destacan que una limitante para la modificación y ampliación de los currículos
en ciencias son las evaluaciones oficiales estandarizadas, ya que estas imponen
temas específicos. Cabe señalar que por lo general las pruebas son referentes y
a su vez propósitos en la mayoría de instituciones. Savall (2015) insinúa que las
evaluaciones oficiales estandarizadas en ciencias refuerzan la enseñanza ope-
rativista, a lo cual no escapan las escasas preguntas con relación a la fc. Tuzón
y Solbes (2014) indican que cuando se logra abordar en cursos de secundaria
ciertos temas de la fc, se presentan los avances de la primera parte del siglo
xx, pero no se trabaja lo que ha pasado en los últimos ochenta años. Esto se
debe a la ausencia de la física contemporánea en los currículos, a la resistencia
del maestro por abordar estos temas, posiblemente por su falta de formación y
porque en los libros de texto poco se encuentra con respecto al tema.
Aubrecht (1989) considera que los libros de texto de física para estudiantes
de ciencias e ingeniería continúan influenciando la organización de los proce-
sos de enseñanza, textos que comúnmente no presentan mucho contenido en
física contemporánea, razones por las que cree necesario actualizar los libros
de texto incluyendo física del siglo xx, áreas de interés de la investigación actual
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en este campo que han pasado prácticamente
desapercibidas en la presente generación de
libros de texto de física.
Savall et al. (2013) y Savall (2015) indican
que algunos maestros no tienen claros ciertos
conocimientos de la fc, poseen visiones inade-
cuadas de sus orígenes, tienen concepciones
conceptuales erróneas y no conocen a fondo
los modelos explicativos, razón por la cual
enseñan de forma inadecuada. Posiblemente
a ellos les sucedió lo mismo durante su for-
mación, y es muy probable que un mal apren-
dizaje se deba a una incorrecta enseñanza.
Fernández et al. (2005) y Céspedes
(2016) indican que los modelos científicos
pueden representar una posible explicación
de los fenómenos, así como saber de modelos
permite reconocer sus limitaciones. Céspedes
(2016) considera que el modelo es un eje
fundamental en los procesos de enseñanza
científica. Fernández et al. (2005) y Céspedes
(2016) manifiestan que los modelos facilitan la
consolidación de estructuras abstractas como
las de la fc.
Greca y Moreira (2001); Ireson (2002)
y Savall (2015) indican que los estudiantes
por lo general presentan bajo o básico co-
nocimiento acerca de la fc. Greca y Moreira
(2001); señalan que los estudiantes se limitan
a manejar el formalismo matemático pero
realmente no comprenden a fondo la fc.
Escudero et al. (2016) resaltan que a pesar de
que los estudiantes hayan visto la misma clase
de fc no han comprendido lo mismo. Ireson
(2002) y Escudero et al. (2016) indican que
no todos los estudiantes, aun después de ver
la clase de Física Cuántica en la universidad,
poseen pensamiento cuántico; por lo general
un buen número de ellos persiste en el pen-
samiento mecanicista, y otros tienen serias
confusiones entre lo cuántico y lo clásico.
Savall (2015) manifiesta que los estudiantes
conservan concepciones erróneas de tipo his-
tórico, sin reconocer el origen de la fc como
una época de crisis, y sin identificar claramente
los resultados experimentales que llevaron al
cambio de paradigma.
Daboín (2015) resalta la importancia de
las matemáticas en la enseñanza de la fc, sin
que prevalezca este enfoque en la formación
del pensamiento cuántico. Además el autor
indica que para los estudiantes universitarios
el formalismo matemático se convierte en un
constructo de los hechos, ya que ellos conci-
ben los entes físicos como entes mentales. De
Ronde (2014) critica la forma de enseñanza
netamente algorítmica e instrumentalista que
se le ha dado a la fc, en la búsqueda de rela-
ciones de poder político, militar y económico.
Céspedes (2014) manifiesta que la en-
señanza de la fc debe ser un campo activo
de investigación para los maestros de física.
Akarsu (2011) invita a los maestros a investigar
la comprensión de los estudiantes acerca de
la fc, para así mismo mejorar herramientas
como las tic, las prácticas de laboratorios y
los instrumentos de diagnóstico, con el fin de
fortalecer su enseñanza.
Aportes e implicaciones de la
naturaleza de las ciencias (ndc)
en la enseñanza de la fc
McComas, Clough, y Almazroa (1998) indican
que la ndc es una intersección de los conoci-
mientos abordados por la historia de la ciencia,
la epistemología de la ciencia, la filosofía de la
ciencia, la sociología de la ciencia y la psicolo-
gía de la ciencia, elementos que potencialmente
logran impactar la enseñanza y el aprendizaje
de la ciencia. A continuación se exponen algu-
nas tendencias acerca de esta subcategoría.
Frechina (1996); Solbes y Sinarcas
(2009); Talero (2009); Bautista (2012); Savall
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et al. (2013); Domenech et al. (2013); Solbes (2014) y Cuesta y Mosquera (2016)
sugieren abordar la enseñanza de la fc con apoyo de los estudios históricos,
con el fin de que los estudiantes se contextualicen con respecto al surgimiento y
desarrollo de este saber. Arévalo y Bautista (1996); Moreira y Massoni (2009);
Bautista (2012); Domenech et al. (2013); Henriksen, Bungum, Angell, Tellefsen,
Frågåt y Vetleseter (2014); Céspedes (2014) y Cuesta y Mosquera (2016) señalan
la importancia de la epistemología en la enseñanza de la fc, ya que consideran
que a partir de esta se pueden llevar procesos reflexivos de enseñanza acerca del
porqué y cómo se desarrolla la fc. Frechina (1996); Bautista (2012); Henriksen et
al. (2014); Solbes (2014) y Cuesta y Mosquera (2016) resaltan la importancia de
la filosofía en la enseñanza de la fc, debido a que esta permite a los estudiantes
reflexionar acerca de las interpretaciones e implicaciones de fondo de la fc.
Arévalo y Bautista (1996); Frechina (1996); Solbes y Sinarcas (2009); Moreira
y Massoni (2009); Talero (2009); Bautista (2012); Savall et al. (2013); Domenech
et al. (2013); Solbes (2014); Henriksen et al. (2014); Daboín (2015) y Cuesta y
Mosquera (2016) dan importancia bien sea a la historia, a la epistemología o a
la filosofía. Algunos autores privilegian dos de estas, y otros hasta las tres para la
enseñanza de la fc, debido a que a través de estos saberes acerca de la ciencia,
se puede enseñar una estructura humanizada de la fc. Esto podría permitir en
los educandos una visión científica no lineal, ni acumulativa, ni necesariamente
secuencial en cuanto a cómo se hace ciencia, en la cual se aborden sus difi-
cultades, incertidumbres, desarrollo de nuevos planteamientos, controversias,
errores, aceptación de la comunidad científica, consensos e implicaciones del
surgimiento conceptual, hasta su refutación, donde aspectos como la imagina-
ción, las motivaciones personales y el contexto del científico sean importantes;
un entorno de aula donde se promuevan discusiones y reflexiones alrededor del
conocimiento, buscando que los estudiantes cuestionen y quebranten la noción
tradicional de ciencia determinista y su método, pretendiendo que adquieran
mayor apropiación conceptual y reconociendo las interpretaciones e implicaciones
de la fc para la sociedad.
Algunas reflexiones en torno a las subcategorías emergentes
Hasta este momento, con base en lo evidenciado en las subcategorías emergentes,
se puede inferir que la enseñanza de la fc presenta problemáticas principalmente
asociadas a la falta de interpretación en las aulas de clases. En el periodo de tiempo
estudiado se encontró que la enseñanza de la fc ha sido fuertemente influenciada
por el enfoque operativista, reforzado a través de la enseñanza de una genera-
ción de profesores a otra. Este enfoque recae en la elaboración de la mayoría de
libros de texto, se vuelve a caer en la visión algorítmica ausente de interpretación
en la formación de casi todos aquellos que estudian este saber.
La enseñanza de la fc presenta problemáticas específicas diferentes de las
de la enseñanza de otros contenidos propios de la física clásica. Cabe señalar
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Yeison Javier Cuesta-Beltrán
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que la fc enmarca un cambio de paradigma
en la física, y en general en la ciencia, al
reconsiderar la noción de determinismo cien-
tífico. La fc en su naturaleza es distinta a la
física clásica, razón por la cual se considera
que también lo debe ser su didáctica. No se
pueden abordar de la misma manera todas las
problemáticas de la fc como las de la física
clásica, pues a pesar de tener problemáticas
en común, existen concretas dificultades de la
fc como las expuestas en párrafos anteriores
que la hacen única para la investigación en el
campo de la didáctica de las ciencias.
En los últimos treinta años han ido aumen-
tando el número de propuestas de enseñanza
de la fc desde diversos enfoques, alternativas
importantes que señalan la preocupación de
los profesores investigadores con respecto a la
emergencia problémica de este tema. La ndc
se postula como una opción importante en el
proceso de enseñanza de la fc con un enfoque
interpretativo, humanizado y reflexivo de las
implicaciones de este saber. Cabe señalar que
la ndc no es una formula determinante para
la solución de todas las problemáticas de la
enseñanza de la fc, pero según este estado
del arte la ndc puede generar alcances favo-
reciendo reflexiones profundas en torno a este
conocimiento.
Conclusiones
A manera de conclusiones se exponen
algunos hallazgos del estudio documental de
la enseñanza de la fc entre 1986 y 2016.
•En el periodo estudiado se observa
que año tras año ha aumentado la
cantidad de publicaciones en ense-
ñanza de la fc, lo que indica mayor
interés por parte de los investigadores
en este tipo de conocimiento.
•Del análisis documental en ense-
ñanza de la fc emergieron por la
naturaleza misma de los estudios las
siguientes subcategorías: Dificultades
de enseñanza de la fc, Libros de texto
para la enseñanza de la fc, Enseñan-
za conceptual de la fc. Enseñanza
de la fc con énfasis en tic, Prácticas
experimentales para acercar la fc a
los estudiantes, Reflexiones acerca de
la enseñanza de la fc, Implicaciones
de la naturaleza de las ciencias (ndc)
en la enseñanza de la fc.
•Existe un considerable número de
propuestas de enseñanza de la fc
para el bachillerato, a pesar de que
en muchos contextos educativos esta
no se ha incluido en los currículos.
• La ausencia de reflexión conceptual
de la fc genera dificultades en el pro-
ceso de formación de los estudiantes,
debido a que los fundamentos de
este conocimiento por lo general
son contrarios a la intuición de los
educandos.
•Una de las dificultades en la ense-
ñanza de la fc es que aún no existe
una propuesta en común sobre cómo
abordar los cursos introductorios, no
se han acordado los contenidos, ni
tampoco los enfoques interpretativos
de los modelos científicos que inten-
tan explicar algunas fenomenologías.
•El tema más frecuente que abordan
las propuestas de enseñanza con-
ceptual de la fc son los modelos
atómicos.
•Entre las propuestas de enseñanza de
la fc con orientación en tic el expe-
rimento de doble rendija fue el tema
más frecuente.
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•En las propuestas con énfasis en prácticas experimentales de fc fue
frecuente encontrar iniciativas de laboratorio asociadas a la luz,
principalmente el experimento de doble rendija y la construcción de
espectroscopios.
•Son escasas las propuestas con énfasis en prácticas experimentales
de fc, no obstante aquellos trabajos se concentran más en el análisis
conceptual que en el operacional.
•En ciertos textos de fc se destaca la ausencia de contextualización histó-
rica acerca de las problemáticas científicas, las causas que originaron la
crisis, el impacto social de la ciencia. Por lo general los libros muestran
el resultado final como si no se hubiesen presentado problemáticas ni
discusión.
•Haciendo referencia a la exclusión de la fc en los programas de física
en el bachillerato, algunos autores destacan que una limitante para la
modificación y la ampliación de los currículos en ciencias son las evalua-
ciones oficiales estandarizadas, ya que éstas imponen temas específicos.
•La ndc se postula como una alternativa para el mejoramiento de la
enseñanza de la fc con carácter interpretativo-reflexivo.
•El estado del arte de la enseñanza de la fc hace manifiesta la emergencia
por su investigación en el campo de la didáctica de las ciencias.
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Para citar este artículo
Cuesta, Y. (2018). Estado del arte: tendencias en la enseñanza de la física cuántica
entre 1986 y 2016. Tecné, Episteme y Didaxis: ted, 44, 147-166.
