Lo que saben y lo que pretenden enseñar los futuros profesores sobre el cambio químico

199 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2), 199-215 LO QUE SABEN Y LO QUE PRETENDEN ENSEÑAR LOS FUTUROS PROFESORES SOBRE EL CAMBIO QUÍMICO MARTÍN DEL POZO, ROSA Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Educación - Centro de Formación del Profesorado Universidad Complutense de Madrid E-mail: [email protected] Miembro del Grupo DIE (Didáctica e Investigación Escolar) de la Red IRES SUMMARY In the initial training of the teachers, the didactic use of their conceptions constitutes a formative principle vital for building a rigorous professional knowledge of the scholarship contents. This work is involved in the characterisation of the knowledge of the future teachers about a concrete conceptual field with the aim of analysing the relations with the information that will be taught. We present a study on the conceptions of a reduced sample of future teachers about the concept of chemical change. We analyse their knowledge and the concepts which they intend to teach to students of 12-14 years of age. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 200 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) INTRODUCCIÓN En la investigación sobre el pensamiento del profesor disponemos de abundantes antecedentes sobre lo que los futuros profesores piensan acerca de la ciencia, de su enseñanza y aprendizaje, pero estas concepciones no se refieren a un ningún campo conceptual concreto (Porlán, Rivero y Martín del Pozo, 1998). Los escasos estudios sobre las concepciones de los futuros profesores en relación con el campo conceptual asociado al cambio químico (Kruger y Summers, 1989; Sanmartí, 1989; Repetto, 1991; Kruger, Palacio y Summers,1992; Martín del Pozo, 1994a; Jong, Acampo y Verdonk, 1995; Jong, 1996) muestran la existencia de graves deficiencias en el conocimiento de conceptos químicos básicos, comparables a las detectadas en los alumnos de secundaria (Holding, 1985; Andersson, 1986; 1990; Brigss y Holding, 1986; Lloréns,1987, 1989, 1991; Stavridou, 1990; Chastrette y Franco, 1991; Pozo et al., 1991; Equipe de Recherche Aster, 1992; Caamaño, 1993; Blanco y Prieto, 1996; Solsona, 1997). Desde la perspectiva de la formación inicial del profesorado sobre los contenidos escolares, esto tiene importancia, ya que todo parece indicar que el conocimiento que los profesores tenemos sobre un contenido influye en lo que enseñamos sobre dicho contenido y en la forma de enseñarlo (Marcelo, 1992). Además, los profesores no enseñamos exactamente lo que sabemos acerca de un contenido, sino una «versión adaptada» al contexto escolar (Bromme, 1989). Esta adaptación es lo que otros autores denominan transposición didáctica (Chevallard, 1985; Astolfi y Develay, 1989; Martinand, 1989) o integración didáctica (García, 1998; Porlán y Rivero, 1998). Dicho en otros términos, estamos tratando de una parte de lo que Shulman (1986) denominó conocimiento didáctico del contenido (Pedagogical Content Knowledge) y que para los autores citados es el conocimiento que posibilita al profesor la transformación de un contenido en contenido enseñable y aprendible o conocimiento pedagógicamente elaborado, según Gimeno (1988). Desde nuestro punto de vista, si nos referimos al conocimiento específico que los futuros profesores necesitan sobre los contenidos que tendrán que enseñar a los alumnos, el conocimiento didáctico del contenido es un conocimiento práctico y profesionalizado del contenido y de su enseñanza y aprendizaje (Martín del Pozo, 1994b; Porlán, Rivero y Martín del Pozo, 1997; Porlán y Rivero, 1998). Teniendo todo ello en cuenta, nos planteamos las siguientes cuestiones: – ¿Qué características tiene el conocimiento de los futuros profesores sobre el concepto de cambio químico? – ¿Qué características tiene el conocimiento del cambio químico que pretenden enseñar? – ¿Qué características tiene la transformación de ese conocimiento disciplinar en conocimiento escolar? CARACTERIZACIÓN DEL ESTUDIO En este trabajo pretendemos explorar aspectos de las concepciones de los futuros profesores que no hemos visto reflejados en los estudios citados y que, desde nuestro punto de vista, son de especial interés para los formadores. Así pues, no sólo nos interesa detectar el nivel al que formulan el concepto de cambio químico; es igualmente necesario indagar con qué otros conceptos lo relacionan y, especialmente, el tipo de relaciones que establecen entre los mismos, tanto desde el punto de vista disciplinar (sobre el concepto de cambio químico) como curricular (sobre el contenido que se pretende enseñar sobre el cambio químico). El contexto en el que se recogieron los datos fue el habitual de las asignaturas de Química y Didáctica de las Ciencias, más concretamente, al tratar la temática titulada «Estudio didáctico de los cambios químicos». Éstas formaban parte del currículo oficial de la formación inicial del profesorado que ejercerá su actividad con alumnos de 12 a 14 años. La autora de este informe era la responsable de dichas asignaturas. Los 24 futuros profesores asistentes a las sesiones de clase constituyen la muestra con la que se realizó el estudio que presentamos. Durante el desarrollo de las clases, los asistentes se organizaron en seis grupos de trabajo de cuatro componentes cada uno. Los datos que aquí presentamos provienen de dos producciones escritas de los futuros profesores. Las producciones escritas, también las orales y gráficas, de los estudiantes en el transcurso de las actividades que se realizan en la clase, son una de las fuentes de información que han sido utilizadas para estudiar las concepciones, especialmente por el Equipo de investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales del INRP (1985, 1992). También los planes escritos sobre una determinada temática a enseñar se han utilizado como fuente de información para el estudio de las concepciones curriculares de los profesores (Clark y Peterson, 1986; Broeckmans, 1983). La primera producción de los futuros profesores se generó en una actividad de clase que consistió en responder individualmente por escrito, sin consultar documentación, sobre lo que pensaban que es un cambio químico y en elaborar un esquema para relacionar este concepto con otros conceptos químicos. A continuación, contrastaron en cada grupo de trabajo sus definiciones y esquemas individuales y elaboraron una propuesta representativa del grupo, sin ninguna otra instrucción por parte de la responsable del curso. A esta actividad se dedicó una sesión de clase de, aproximadamente, una hora y media de duración: unos 10 minutos para la presentación de la sesión, unos 20 minutos para el trabajo individual –si bien no todos los sujetos emplearon el mismo tiempo– y el resto del tiempo para el trabajo en grupo. Hemos de señalar que tal actividad se justificó en su momento como información de la que debía partirse cuando se inicia un trabajo colectivo de indagación sobre un contenido del currículo escolar, como en este caso el INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) 201 «Estudio didáctico sobre los cambios químicos». Este planteamiento no supuso dificultades para los futuros profesores, puesto que ya estaban «entrenados» en poner de manifiesto sus ideas y discutirlas en grupo. La segunda producción son los planes escritos en los que se diseña la enseñanza sobre el cambio químico para alumnos de 12-14 años. Para elaborar esta propuesta curricular cada uno de los seis grupos de trabajo utilizó todo el material que estimó conveniente y lo organizó con los criterios que el propio grupo decidió. Por otra parte, es necesario señalar que mi intervención como profesora de estas asignaturas se limitó, por lo que respecta a los datos de este estudio, a asistir a las discusiones de los grupos, a proporcionarles el material que solicitaban y a controlar el cumplimiento del tiempo acordado para su realización. La única indicación que se dio a los grupos, pero que no afecta a los datos que analizaremos, fue que en la propuesta curricular debería quedar claro el inicio, desarrollo y finalización de la enseñanza sobre los cambios químicos que se proponían llevar a cabo. La actividad se desarrolló en seis sesiones (ocho horas), sin contar el tiempo que los grupos utilizaron fuera de las horas de clase. Como hemos indicado, tanto las definiciones y esquemas como las propuestas curriculares responden a una situación inicial en el tratamiento de la temática señalada; es decir, lo que esperamos detectar son concepciones iniciales de los futuros profesores al enfrentarse a estas tareas, tanto sobre el contenido conceptual como sobre el contenido a enseñar. Por otra parte, el hecho de que hayamos tomado como fuente de información las producciones de grupo y no las individuales para elaborar una propuesta curricular obedece a razones de diversa índole: – El convencimiento de que en la formación inicial, y muy especialmente en el diseño de la práctica futura, la dimensión colectiva de la profesionalidad ha de estar presente como unidad de producción de conocimientos (Gimeno, 1988). Potenciar desde la formación inicial una cultura de trabajo en grupo es coherente, desde nuestro punto de vista, con un enfoque de la formación inicial como primera fase del desarrollo profesional, que compartimos (Martín del Pozo y Porlán, 1999). – La propia dinámica del contexto en que se desarrolla el estudio, la cual se articula en función del trabajo en grupo como núcleo para la discusión, planificación y comunicación al conjunto de la clase. Pretendemos caracterizar la diversidad de concepciones que se detectan en un curso trabajando en grupos reducidos y no sólo individualmente. – Y, por último, como señala Marcelo (1992), existe una carencia de investigaciones sobre las concepciones de los profesores que aporten datos sobre este tipo de situaciones. TRATAMIENTO DE LOS DATOS Teniendo en cuenta que trabajamos con una muestra reducida, el tratamiento de los datos que se obtienen de las producciones escritas de los futuros profesores permite un análisis cualitativo de su contenido. En general, podemos considerarlo, según Goetz y LeCompte (1984), como un medio sistemático de manipular los datos y los constructos inferidos de la información recogida. El tipo de análisis de contenido más generalizado es el análisis categorial (Bardin, 1977), que puede aplicarse tanto a producciones verbales como escritas, tanto de individuos como de grupos. Asimismo hemos seguido las pautas de Broeckmans (1983) y Porlán (1989), que se concretan en: – Considerar como unidad de registro la definición textual de cambio químico aportada por cada sujeto y posteriormente por cada grupo, que generalmente estaba formada por una o dos frases. – Transformar dichas unidades en formulaciones estándar que facilitaban su comprensión y comparación. En este caso, la estructura estándar que se adoptó fue: a) En el caso de sus definiciones conceptuales: «Un cambio químico es un proceso en el que (estado inicial), (condiciones), (estado final)». b) En el caso de sus propuestas para enseñar:«El concepto de cambio químico que se pretende enseñar es un proceso en el que (estado inicial), (condiciones), (estado final)». – Agrupar dichas formulaciones infiriendo constructos hipotéticos, es decir, lo que suponemos que son concepciones diferentes acerca de lo que es un cambio químico. Para ello hemos tenido en cuenta los niveles de formulación del concepto de cambio químico (en función del concepto de sustancia, de átomo o de estructura electrónica) que establecimos a raíz del estudio histórico de este concepto y de los estudios sobre las concepciones de los alumnos (Martín del Pozo, 1994a; 1994b; 1998a). – Presentar toda esta información en tres columnas (unidades de registro, formulaciones estándar y constructos) a dos especialistas en didáctica de las ciencias, para poder contrastar el análisis realizado. En este sentido, no se efectuaron correcciones significativas, sino más bien de claridad de redacción. Para el análisis de su conocimiento sobre el concepto de cambio químico se tuvieron en cuenta las tres categorías propuestas por el Grupo Investigación en la Escuela (1991) y en diversos trabajos del Équipe de Recherche del INRP (1985): –Nivel de formulación del concepto, que se refiere a las posibles definiciones del concepto en un gradiente de progresiva complejidad. –Amplitud y diversidad conceptual, que se refiere al inventario y número de conceptos implicados y a los INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 202 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) posibles aspectos del campo conceptual relativo a un determinado tópico. –Organización conceptual, que se refiere tanto a las relaciones «horizontales» entre conceptos (tramas conceptuales y conceptos estructurantes) como a las relaciones «verticales» (jerarquías conceptuales). Para el análisis del contenido de las propuestas curriculares de los seis grupos se elaboró un sistema de categorías con las siguientes dimensiones para caracterizar las concepciones de los futuros profesores sobre la enseñanza del cambio químico: – Los principios didácticos, que se refiere a todas aquellas manifestaciones de carácter general sobre la enseñanza y el aprendizaje, y que no se refieren a ningún contenido ni actividad determinada. – El contenido del conocimiento escolar sobre el cambio químico (qué enseñar). – La metodología para enseñar el cambio químico (cómo enseñar). – La evaluación del proceso didáctico (para qué, qué, cómo y cuándo evaluar). – Las fuentes de información utilizadas en el diseño de la unidad didáctica. En este artículo sólo haremos referencia al análisis del contenido del conocimiento escolar sobre el cambio químico (Martín del Pozo, 1994a, para consultar los resultados del resto de las dimensiones). En dicho análisis se emplearon las mismas categorías que las que se han señalado para caracterizar el conocimiento de los futuros profesores sobre el concepto de cambio químico; es decir, el nivel de formulación, la amplitud, diversidad y organización conceptual. Tal y como sugieren y emplean varios autores (Sanmartí, 1989; Prieto et al., 1989; Solsona e Izquierdo, 1992; Solsona, 1997), para la presentación de los datos hemos recurrido a la elaboración de network, especialmente recomendado en el caso de preguntas abiertas (Bliss y Ogborn, 1979). Esta forma de presentar los datos para un primer análisis tiene la ventaja, sobre todo en muestras no muy amplias, de obtener una visión de conjunto de las manifestaciones textuales de los sujetos, sin hacer aún inferencias sobre su contenido. Esto es muy conveniente si lo que se pretende es dar cuenta no sólo de las tendencias mayoritarias sino también de las especificidades de una muestra. Para presentar los datos que provienen de sus producciones sobre el cambio químico y de su propuesta de contenidos a enseñar, hemos elaborado, en cada caso, tres network (con datos individuales y de cada grupo de trabajo): – Uno correspondiente a la formulación del concepto de cambio químico, que se estructura en función del estado inicial, el proceso y el estado final, con especial atención a lo que cambia y a lo que se conserva. – Otro correspondiente a la amplitud conceptual. Éste se estructuró, en un principio, en función de dos grandes tipos de conceptos: cualitativos y cuantitativos u operativos (Mosterín, 1984). Sin embargo, a la vista de los datos, tuvimos que ampliar esta estructura incluyendo: teorías y leyes, aspectos académicos y aspectos relacionados con otras problemáticas. – Y un tercero correspondiente a la diversidad conceptual, en el que igualmente tuvo que ampliarse la estructura prevista (aspectos estructurales, cuantitativos, energéticos y dinámicos de los cambios químicos) a la vista de los datos. Así, se introdujeron las transformaciones de la materia en general y los aspectos relacionados con otras problemáticas. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Para caracterizar el contenido de lo que los futuros profesores saben y se proponen enseñar sobre el concepto de cambio químico, hemos optado por hacer una presentación según las categorías del análisis (nivel de formulación, amplitud, diversidad y organización conceptual) con los resultados más relevantes, individuales y, sobre todo, de los seis grupos de trabajo. Esto nos servirá asimismo para poder caracterizar la transformación que sufre «su» concepto de cambio químico cuando lo trasladan al contexto escolar, es decir, cuando tratan de enseñarlo para que otros lo aprendan. Nivel de formulación a) Del conocimiento del cambio químico 1) El network correspondiente a las definiciones del concepto de cambio químico aportadas por los 24 futuros profesores (Tabla I) revela las siguientes características: – Una gran diversidad terminológica para caracterizar el estado inicial de este proceso. Así, aparecen hasta seis conceptos distintos (elemento, sustancia, compuesto, cuerpo, materia, productos) en múltiples modalidades de cantidad (uno, dos, varios) y de semejanza (cuerpoelemento-sustancia, elemento-compuesto, elementoproducto, sustancia-elemento). No obstante, los conceptos de sustancia y elemento son los más utilizados para caracterizar el estado inicial. Por otra parte, esta diversidad es indicativa de la confusión que se da entre estos conceptos. Además, puede ser un indicio de distintas concepciones sobre el cambio químico tales como: acción externa sobre una sustancia, transmutación de elementos o, incluso, interacción entre sustancias o entre una sustancia y energía. – El proceso para pasar del estado inicial al final se entiende básicamente como algo que implica una acción en la práctica (poner en contacto, juntar, unir, relacionar, interaccionar, aplicar, seguir un método experimental) y la intervención de la energía. Podemos pensar, en este INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) 203 Tabla I Network de las definiciones de cambio químico propuestas por los futuros profesores individualmente y en grupo. Cada sujeto se identifica por dos dígitos: el primero hace referencia al grupo (del 1 al 6) y el segundo al orden aleatorio dentro del mismo (del 1 al 4). Cada grupo se identifica por G.1 a G.6. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 204 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) caso, en la influencia de sus experiencias previas cuando llevan a cabo reacciones químicas (tienen que poner en contacto las sustancias y, a menudo, tienen que calentar). Sólo en un caso (sujeto 2.3) se caracteriza el proceso a nivel microscópico como consecuencia de la combinación de los átomos, pero sin hacer referencia a éstos para caracterizar el estado inicial o final. – La diversidad se mantiene para caracterizar el estado final. Los conceptos de elemento y sustancia vuelven a ser los más empleados. – Aparece una clara tendencia explícita: lo que cambia es la identidad del estado inicial. Para el sujeto 3.3 ese cambio de identidad se refleja como cambio en la naturaleza y composición de las sustancias. Sólo en un caso (sujeto 4.1) aparece la idea de conservación, pero en términos de cantidad de sustancia (indicativa de una incorrecta comprensión de la ley de la conservación de la masa en el caso de los cambios químicos). Si nos referimos a cada grupo de trabajo (Tabla I), en la caracterización del estado inicial, se observa en todos una reducción de la diversidad terminológica a tres conceptos (elemento, sustancia y compuesto): – El grupo 1 recoge en forma de semejanza las aportaciones individuales (sustancias o elementos). – Los grupos 2, 5 y 6 se identifican con la aportación de uno de sus componentes: sujeto 2.4 (sustancias), sujeto 5.2 (elementos o compuestos) y sujeto 6.3 (elementos), respectivamente. – Los grupos 3 y 4 se identifican con la tendencia mayoritaria de sus componentes (sustancias). Por lo que respecta a la caracterización del proceso, se observa la misma tendencia que en las aportaciones individuales, si bien, como es natural, la polisemia ha disminuido: – Los grupos 1, 3, 4 y 6 se identifican con la aportación de uno de sus componentes: sujeto 1.4 (interacción), sujeto 3.1 (poner en contacto), sujeto 4.1 (intervención de la energía) y sujeto 6.1 (combinación), respectivamente. – El grupo 2 se identifica con la aportación mayoritaria (poner en contacto). – El grupo 5 se identifica con la aportación mayoritaria (intervención de la energía) y formula una nueva caracterización del proceso en términos de interacción entre las sustancias. Por lo que respecta al estado final, en los grupos se mantienen las tendencias observadas individualmente, tanto sobre los conceptos que se utilizan en su caracterización, como sobre el estado final como resultado de un proceso en el que cambia la identidad del estado inicial: – El grupo 1 se identifica con una de las dos aportaciones de sus componentes: el cambio de identidad de las sustancias (precisamente la que sostiene uno de los componentes que más influencia tiene en el grupo, el sujeto 1.4). – El grupo 2 elabora una nueva propuesta caracterizando el estado final como el resultado de la modificación de los componentes internos de la materia, presumiblemente por influencia de la caracterización del proceso por parte del sujeto 2.3 (combinación de átomos). – Los grupos 3 y 4 se identifican con la aportación mayoritaria (lo que cambia es la identidad de la/s sustancia/s). – El grupo 5 recoge en forma de semejanza las aportaciones mayoritarias (cambio de identidad de elemento/s o compuesto/s). – El grupo 6 se identifica con la aportación del sujeto 6.3 (cambio de identidad de los elementos). 2) Por otra parte, del análisis de contenido de las definiciones de cambio químico que ofrecen los futuros profesores individualmente podemos inferir cuatro constructos diferentes: En primer lugar, y como cabría esperar en función del análisis descriptivo, se detecta una concepción mayoritaria sobre el cambio químico como un proceso en el que se transforma la identidad del estado inicial (20 de los 24 sujetos). Este proceso requiere de la puesta en contacto de las sustancias o de la intervención de la energía para que se lleve a efecto. En segundo lugar, los cuatro sujetos restantes parecen sustentar tres concepciones bien diferentes de los cambios químicos: • El cambio químico como producto de la acción externa sobre una sustancia inicial por parte de otra sustancia o de la energía: la sustancia inicial es la única que se transforma en el proceso (es el caso de los sujetos 2.1 y 5.3). • El cambio químico como resultado de la simple puesta en contacto de dos sustancias (sujeto 2.2). • El cambio químico como un proceso en el que los átomos se combinan por medio de uniones o separaciones (sujeto 2.3). No obstante, es necesario indicar que tales inferencias se han realizado obviando la diversidad terminológica que se da para caracterizar el estado inicial y final. Concretamente, no hemos considerado que los sujetos que indican que lo que cambia de identidad son los elementos sustenten una concepción del cambio químico como transmutación. Como muy bien señala Sanmartí (1989), el hecho de que los estudiantes utilicen el término elemento no significa necesariamente que lo empleen desde el punto de vista químico. Por lo que respecta al análisis del contenido de las definiciones aportadas por los grupos de trabajo, sigue INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) 205 Tabla II Producciones de los grupos de trabajo sobre el cambio químico (definición y esquema conceptual). GRUPO 1 Es el proceso mediante el cual interaccionan dos o más sustancias o elementos dando lugar a otras sustancias diferentes. GRUPO 2 Cambios o transformaciones que se producen al entrar en contacto dos o más sustancias. Lo que verdaderamente sufre modificación son los componentes internos de la materia. GRUPO 3 Es un cambio o transformación que sufre una o varias sustancias al ponerse en contacto dando como resultado una sustancia diferente a las iniciales. GRUPO 4 Es el conjunto de transformaciones que se producen en unas sustancias (reactivos) dando lugar a unas sustancias diferentes (productos). En ella interviene energía. GRUPO 5 Es el proceso mediante el cual dos o más elementos o compuestos interaccionan entre sí originando un nuevo elemento(s) o compuesto(s) distinto(s) de los iniciales, con absorción o desprendimiento de energía. GRUPO 6 Es un proceso en el cual se produce una transformación química: varios elementos se combinan para dar lugar a otros nuevos. CAMBIO QUÍMICO Sustancia elementos y compuestos Experimentación en el laboratorio Estructura de la materia Aplicaciones en la industria y en la vida real Mezclas Cambios físicos Núm. Avogadro CAMBIO QUÍMICO Ion Energía Átomo Cambios físicos y químicos Propiedades CAMBIO QUÍMICO A. ponderal A. cinético A. energético Masa Velocidad Ley de Hess Energía fusión Catalizadores E. formación Calor reacción Materia Sustancia Formulación CAMBIO QUÍMICO Energía Cantidades y medidas de sustancias en química (mol) Tabla periódica Átomo Mol Formulación Teorías atómicas Molécula CAMBIO QUÍMICO Átomos moléculas Tabla periódica Mezcla y disolución CAMBIO QUÍMICO Valencias Energía Formulación INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 206 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) manteniéndose la tendencia mayoritaria a nivel individual en cinco de los seis grupos, como puede apreciarse en la tabla II. En el grupo 2, precisamente el más heterogéneo desde el punto de vista individual, puesto que cada uno de sus componentes parece sustentar una idea muy diferente de lo que es un cambio químico, aparece una concepción que podría interpretarse tanto en términos de transmutación microscópica (se modifican los componentes internos de la materia, es decir, los átomos) como en términos de reorganización de los mismos (puesto que el único estudiante que hace referencia al nivel microscópico entiende el cambio químico como una combinación de átomos). En cualquier caso, es el único grupo que utiliza espontáneamente el nivel microscópico para definir el cambio químico. b) Del conocimiento que se pretende enseñar En este caso, la mitad de los grupos (1, 3 y 6) ni siquiera hace mención explícita de la idea de cambio químico que pretenden enseñar. Es decir, se dice que se enseñará el concepto de cambio químico, pero no qué concepto de cambio químico. Sólo tres grupos proponen una formulación de dicho concepto. Ésta se caracteriza por situarse a un nivel macroscópico y basarse en el cambio de identidad de las sustancias iniciales, en contraposición con los cambios físicos, y sin hacer mención de lo que se conserva en dicho proceso: Grupo 2: «Fijándose en los dos grandes grupos de cambios, deben darse cuenta de que en los cambios físicos no varía la naturaleza de la sustancia (aunque sí la apariencia), mientras que en los cambios químicos sí varía la naturaleza (hierro → óxido)». Grupo 4: «Los niños deberán llegar a la conclusión de que la sustancia nueva que se ha formado tiene características distintas a las sustancias utilizadas inicialmente». Grupo 5: «[...] la sustancia cambia. El estado inicial es distinto al estado final. Cambio químico [...] Cambio de estado, pero no de sustancia. Cambio físico.» Si comparamos el nivel de formulación de este concepto con el que pretenden enseñar, éste se sitúa en el mismo nivel (grupos 4 y 5) o en un nivel de menos complejidad (grupo 2). En todos los casos se reduce la polisemia del estado inicial a favor de la utilización de un único concepto: el de sustancia. Amplitud y diversidad conceptual a) Del conocimiento del cambio químico El network correspondiente a los conceptos que los futuros profesores relacionan con el de cambio químico (Tabla III) pone de manifiesto, en una primera aproximación, la enorme diversidad y dispersión que caracteriza a las propuestas de los sujetos. Se proponen conceptos tanto cualitativos (28) como cuantitativos (13) e, incluso, teorías (atómicas o atómico-moleculares). Las propuestas no sólo incluyen conceptos y teorías, sino también aspectos que pueden tratarse al estudiar los cambios desde un punto de vista más académico (observaciones, medidas, propiedades y clasificaciones de los cambios químicos) o más relacionados con otras problemáticas (la investigación científica, la experimentación en el laboratorio, la industria y la vida real). En total, la amplitud conceptual que propone el grupo de clase está constituida por un total de 54 elementos, entre conceptos, teorías y otros aspectos relacionados con los cambios químicos. Un análisis frecuencial de la amplitud conceptual nos muestra que la mitad (27) de estos conceptos, teorías o aspectos, son propuestos por un solo sujeto. En este conjunto se incluyen prácticamente todos los conceptos generales, las teorías y los aspectos académicos y no académicos relacionados con los cambio químicos. En el otro extremo aparecen 5 conceptos que acumulan las mayores frecuencias: elemento (13), energía (12), formulación (11), átomo (10) y sustancia (9). La amplitud conceptual que manifiesta cada sujeto oscila entre 3 (sujeto 6.1) y 12 (sujeto 5.4) conceptos, teorías o aspectos relacionados con los cambios químicos. No obstante, la tendencia mayoritaria (16 sujetos) es incluir entre 4 y 6 elementos. Por otra parte, todos los sujetos incluyen conceptos específicos en su propuesta, mientras que los conceptos cuantitativos son incluidos por la mayoría (16 sujetos). Los otros elementos (teorías, aspectos académicos y no académicos) no alcanzan esta relevancia. Por otra parte, se observa que cada grupo de trabajo ha procedido a hacer una selección de los elementos propuestos por sus componentes sin incluir ningún elemento nuevo (excepto en los grupos 3 y 4): – El grupo 1 recoge las aportaciones individuales referentes a aspectos no académicos y selecciona los conceptos cualitativos mayoritariamente propuestos por sus componentes. La amplitud conceptual se sitúa en la media del grupo. – El grupo 2 mantiene los dos tipos de conceptos propuestos por todos los componentes del grupo y selecciona algunos de los conceptos específicos y cuantitativos propuestos por cada componente. La amplitud conceptual se sitúa en un término medio (6) en relación a los dos extremos que se dan en el grupo (de 3 a 9 elementos). – El grupo 3 se identifica fundamentalmente con la propuesta de uno de sus componentes (estudiante 3.4) e incluye un nuevo elemento, la ley de Hess. La amplitud conceptual también se aproxima más a la de este estudiante, muy por encima de la del resto del grupo. – El grupo 4 reduce los diferentes elementos propuestos por sus componentes a los conceptos específicos y cuantitativos que coinciden fundamentalmente con los propuestos por uno de sus componentes (sujeto 4.1). En este caso, la única variación consiste en concretar, en el concepto de mol, un aspecto general referido a la medida. La amplitud conceptual también se sitúa en la media del grupo. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) 207 Tabla III Network de los conceptos que se relacionan con el de cambio químico propuesto por los futuros profesores individualmente y en grupo. Cada sujeto se identifica por dos dígitos: el primero hace referencia al grupo (del 1 al 6) y el segundo al orden aleatorio dentro del mismo (del 1 al 4). Cada grupo se identifica por G.1 a G.6. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 214 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDERSSON, B. (1986). Pupils’ Explanations of Some Aspects of Chemical Reactions. Science Education, 70 (5), pp. 549563. ANDERSSON, B. (1990). Pupils’ Conceptions of Matter and its Transformations (age 12-16). Studies in Science Education, 18, pp. 53-85. ASTOLFI, J.P. y DEVELAY, M. (1989). La didactique des sciences. París: PUF. BARDIN, L. (1977). Analyse de contenu. París: Presses Universitaires de France. Trad. cast. (1986). Análisis de contenido. Madrid: Akal. BLANCO, A. y PRIETO, T. (1996). Algunas cuestiones sobre la comprensión de la química desde la perspectiva de las «ideas de los alumnos». Investigación en la Escuela, 28, pp. 69-78. BLISS, J. y OGBORN, J. (1979). The analysis of qualitative data. European Journal of Science Education, 1(4), pp. 427440. BRIGSS, H. y HOLDING, B. (1986). Aspects of secondary students’ understanding of elementary ideas in Chemistry: Full Report. Children’s Learning in Science Projet. Centre for Studies in Science and Mathematics Education: Universidad de Leeds. BROECKMANS, J. (1983). An Attempt to Study the Process of Learning to Teach from an Integrative viewpoint, en Halkes, R. y Olson, J.K. Teacher Thinking: a New Perspective on Persisting Problems in Education. Holanda: Lisse, Swets y Zeitlinger. BROMME, R. (1988). Conocimientos profesionales de los profesores. Enseñanza de las Ciencias, 6(1), pp. 19-29. CAAMAÑO, A. (1993). «Concepcions dels alumnes sobre la composició i estructura de la matèria y sobre el canvi químic. Comprensió de les formes simbòliques de representació». Tesis doctoral. Universitat de Barcelona. CAÑAL, P. (1990). «La enseñanza en el campo conceptual de la nutrición de las plantas verdes: un estudio didáctico en la educación básica». Tesis doctoral. Universidad de Sevilla. CHASTRETTE, M. y FRANCO, M. (1991). La reacción química: descripciones e interpretaciones de los alumnos del liceo. Enseñanza de las Ciencias, 9(3), pp. 243-247. CHEVALLARD, Y. (1985). La transposition didactique. Grenoble: La Pensée Sauvage. CLARK, C.M. y PETERSON, P.L. (1986). Procesos de pensamiento de los docentes, en Handbook of Research on Teaching. Nueva York: Macmillan Puplishing Co. Trad. cast. (1990). La investigación de la enseñanza. III. Barcelona: MEC-Paidós. ÉQUIPE DE RECHERCHE ASTER. (1985). Procédures d’apprentissage en sciences expérimentales. París: INRP. ÉQUIPE DE RECHERCHE ASTER. (1992). ObjectifsObstacles et Situations d’Apprentissage autour du concept de transformation de la matière. Documento interno. DEVELAY, M. (1983). «Contribution à la definition d’un modele de formation initiale des instituteurs en activites d’eveil biologique». Tesis doctoral. Universidad de París VII. GARCÍA, J.E. (1998). Hacia una teoría alternativa sobre los contenidos escolares. Sevilla: Díada. GIMENO, J. (1988). El currículo: una reflexión sobre la práctica. Madrid: Morata. GOETZ, J.P. y LeCOMPTE, M.D. (1984). Ethnography and Qualitative Design in Educational Research. Academic Press Inc. Trad. cast. (1988). Etnografía y diseño cualitativo en investigación educativa. Madrid: Morata. GRUPO INVESTIGACIÓN EN LA ESCUELA. (1991). Proyecto curricular «Investigación y Renovación Escolar» (IRES). (4 Vols. Versión Provisional). Documento interno. HOLDING, B. (1985). Aspects of secondary students’ understanding of elementary ideas in Chemistry: Summary report. Children’s Learning in Science Project. Centre for Studies in Science and Mathematics Education: Universidad de Leeds. JONG, O., ACAMPO, J. yVERDONK, A.H.(1995). Problems in teaching the topic of redox reactions: actions and conceptions of chemistry teachers. Journal of Research in Science Teaching, 32, pp. 1097-1110. JONG, O. (1996). La investigación activa como herramienta para mejorar la enseñanza de la química: nuevos enfoques. Enseñanza de las Ciencias, 14(3), pp. 279-288. KRUGER, C. y SUMMERS, M. (1989). An investigation of some primary teachers’ understanding of changes in materials. Science School Research, 71(225), pp. 17-27. KRUGER, C., PALACIO, D. y SUMMERS, M. (1992). Surveys of English Primary Teachers’ Conceptions of Force, Energy, and Materials. Science Teacher Education, 76(4), pp. 339351. LAVAL, A. (1985). Premiers contacts avec la chimie. Rencontres pédagogiques, 3, pp. 89-111. LLORÉNS, J.A. (1987). «Propuesta y aplicación de una metodología para analizar la adquisición de los conceptos químicos necesarios en la introducción a la teoría atómicomolecular: percepción de los hechos experimentales, sus representaciones y el uso del lenguaje en alumnos de formación profesional y bachillerato». Tesis doctoral. Universidad de Valencia. LLORÉNS, J.A. (1989). El proceso de cambio conceptual en la iniciación a la química. La introducción de los conceptos de sustancia pura y cambio químico. Revista de Educación, 289, pp. 307-332. LLORÉNS, J.A. (1991). Comenzando a aprender química. Ideas para el diseño cirricular. Madrid: Visor. MARCELO, C. (1992). Cómo conocen los profesores la materia que enseñan. Algunas contribuciones de la investigación sobre conocimiento didáctico del contenido, en Actas Congreso. Las didácticas específicas en la formación del profesorado. Santiago de Compostela. MARTÍN DEL POZO, R. (1994a). «El conocimiento del cambio químico en la formación inicial del profesorado. Estudio de las concepciones disciplinares y didácticas de los estudiantes de magisterio». Tesis doctoral. Universidad de Sevilla. MARTÍN DEL POZO, R. (1994b). Tentative de définition d’un savoir professionnel sur le changement chimique pour la formation des enseignants. Aster, 18, pp. 217-240. MARTÍN DEL POZO, R. (1998a). La construcción didáctica del concepto de cambio químico. Alambique, 17, pp. 65-75. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2001, 19 (2) 215 MARTÍN DEL POZO, R. (1998b). La formación inicial sobre los contenidos escolares. El caso del cambio químico. Investigación en la Escuela, 35, pp. 21-32. MARTÍN DEL POZO, R. (2000). Prospective teachers’ ideas about the relationships between concepts describing the composition of matter. International Journal of Science Education. (En prensa) MARTÍN DEL POZO, R. y PORLÁN, R. (1999). Tendencias en la formación inicial del profesorado sobre los contenidos escolares. Revista Interuniversitaria de Formación del Profesorado, 35, pp. 115-128. MARTINAND, J.L. (1989). Pratiques de reference, transposition didactique et savoires professionnels en sciences et techiques. Les Sciences de l’Éducation, 2, pp. 23-29. MOSTERÍN, J. (1984). Conceptos y teorías en la ciencia. Madrid: Alianza. PORLÁN, R. (1989). «Teoría del conocimiento, teoría de la enseñanza y desarrollo profesional. Las concepciones epistemológicas de los profesores». Tesis doctoral. Universidad de Sevilla. PORLÁN, R. y RIVERO, A. (1998). El conocimiento de los profesores. Sevilla: Díada. PORLÁN, R., RIVERO, A. y MARTÍN DEL POZO, R. (1997). Conocimiento profesional y epistemología de los profesores I : Teoría, métodos e instrumentos. Enseñanza de las Ciencias, 15(2), pp. 155-171. PORLÁN, R., RIVERO, A. y MARTÍN DEL POZO, R. (1998). Conocimiento profesional y epistemología de los profesores II: Estudios empíricos y conclusiones. Enseñanza de las Ciencias, 16(2), pp. 271-288. POZO, J.I., GÓMEZ CRESPO, M.A., LIMÓN, M. y SANZ SERRANO, A. (1991). Procesos cognitivos en la comprensión de la ciencia: las ideas de los adolescentes sobre la química. Madrid: Centro de publicaciones del MEC. PRIETO, T., BLANCO, A. y RODRÍGUEZ, A. (1989). Explicaciones de los alumnos de 2a. etapa de EGB sobre el concepto de reversibilidad del proceso de disolución. Investigación en la Escuela, 7, pp. 79-90. REPPETO, E. (1991). «Diseño, aplicación y evaluación de módulos de aprendizaje para la formación del profesorado de EGB de ciencias». Tesis doctoral. Universidad de La Laguna. SANMARTÍ, N. (1989). «Dificultats en la comprensió de la diferenciació entre els concepts de mescla i compost». Tesis doctoral. Universitat Autònoma de Barcelona. SHULMAN, L.S. (1986b). Those Who Understand: Knowledge Growth in Teaching. Educational Researcher, 15(2), pp. 4-14. SOLSONA, N. e IZQUIERDO, M. (1992). Aplicación de los conceptos de química a la interpretación de las combustiones. La uve de Gowin como instrumento de diagnóstico. Documento multicopiado. SOLSONA, N. (1997). «L’emergència de la interpretació dels fenòmens químics». Tesis doctoral. Universitat Autònoma de Barcelona. STAVRIDOU, H. (1990). «Le concept de reaction chimique dans l’enseignement secondaires. Étude des conceptions des élèves». Tesis doctoral. Universidad de París VII. [Artículo recibido en mayo de 1999 y aceptado en diciembre de 2000.]