Onno De Jong

Explorar el coneixement bàsic dels professors de ciència: l’ús de les

analogies en l’ensenyament

Onno De Jong

Karlstad University, Sweden Utrecht University, The Netherlands

o.dejong@phys.uu.nl

Onno De Jong

El primer tipus de coneixement dels professors de ciència

Contingut pedagògic (CP) sobre:

* Els estudiants i els seus interessos * Teories de l’aprenentatge i de l’ensenyament* Ensenyament i dificultats d’aprenentatge en la pràctica

Onno De Jong

Segon tipus de coneixement dels professors de ciència

Coneixement del contingut (CC) en tres dominis:

Domini macroscòpic

(substàncies, fenòmens, etc.)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - Domini simbòlic (fórmules, etc.)

Domini submicroscopic

(molècules, àtoms, etc.)

Onno De Jong

Onno De Jong

Tercer tipus de coneixement pedagògic (De Jong, Van Driel, & Verloop, 2005)

Coneixement del contingut pedagògic (CCP) sobre:

* La comprensió dels estudiants dels temes de ciència i de les seves dificultats d’aprenentatge.

* Les estratègies per ensenyar temes de ciències, que tinguin en compte les dificultats dels estudiants.

Onno De Jong

Fonaments dels coneixements dels professors de ciència

* El coneixement es guarda en forma de ”rutines” curtes (coneixement dels experts).

* El coneixement és bàsicament inconscient

(coneixement amagat)

* El coneixement es pot usar en un tres i no res (durant les classes)

Onno De Jong

Onno De Jong

Tots són models?

Ítem 1. Un cotxe de joguina

Ítem 2. Un plànol d’Amsterdam

Ítem 3. Na +(aq) + Cl - (aq)

Ítem 4. Dues boles blaves connectades per pals a una bola negra, formant un angle de

109º

Ítem 5. [ Ca 2+ ] . [ CO3 2- ] = Ks

Qüestió 1: Quins dels ítems són models? Justifiqueu-ho!

Qüestió 2: Quina és la teva definició de model?

Discuteix les teves respostes escrites amb

el teu company/a

Onno De Jong

Respostes d’estudiants per a professor

  Questió 1: Quins ítems són models?

Ítem 1. Un cotxe de joguina* Això és una representació (sense tots els

detalls) d’un objecte real visible.

Ítem 2. Un plànol d’Amsterdam* Una representació esquemàtica del conjunt

de carrers d’Amsterdam, a escala més petita.

Ítem 3. Na +(aq) + Cl - (aq)* Representació dels ions sodi i clorur en un entorn aquós (solució de NaCl)

Onno De Jong

Respostes d’estudiants per a professor  Questió 1: Quins ítems són models?

Ítem 4. Dues boles blaves connectades per pals a una bola negra, formant un angle

de 109º * Una representació simplificada d’una molècula

d’ aigua

Ítem 5. [ Ca 2+ ] . [ CO3 2- ] = Ks

* Això és una fórmula, per a mi els símbols no em diuen res de la realitat.

Onno De Jong

Característiques dels models científics

(Justi & Gilbert, 2002)

1. Fan referència a un objecte o procés real (tòpic)

2. Representen allò que no es pot observar o mesurar directament (per ex., un àtom, un dinosauri, un forat negre)

3. Presenten certes similituds i diferències amb l’objecte

4. Hi ha un compromís entre similituds i diferències

5. Procés de desenvolupament iteratiu del model: formació, prova, revisió o rebuig

Onno De Jong

Algunes categories de models

1. Models a escala (com els de “boles i pals”)

2. Models simbòlics (com la fórmula CaCO3)

3. Models teòrics (com la idea dels àtoms)

Onno De Jong

Dificultats dels estudiants per comprendre els models a escala i els

models simbòlics

Alguns exemples: * Les molècules de sucre són blanques i els àtoms de carboni són negres (Problema: àtoms negres en una molècula blanca?)

* Les molècules d’aigua es mouen en l’aigua líquida (Problema: moviments en una aigua líquida

estacionària?)

* H2O es refereix a una substància, una molècula, una relació de masses, etc.

Onno De Jong

Dificultats dels estudiants per comprendre els models teòrics

Els models són fets (còpies de la realitat) ! ! !

Els models són constructes (de la ment)!!!

Onno De Jong

Una altra categoria de model: els models analògics

• Els models analògics també s’anomenen anàlegs o analogies.

• Els objectes o esdeveniments familiars es relacionen amb els tòpics científics (conceptes o processos)

Onno De Jong

Exemple d’analogia

* Sistema solar * Estructura atòmica

Similituds:

- El Sol està en el centre - El nucli està en el centre

- Planetes en òrbites - Electrons en òrbites

Diferències:

- Els planetes difereixen - Els electrons tenen en en mida la mateixa mida

- Un planeta per òrbita - És possible més d’un electró per òrbita

Onno De Jong

Categories d’analogies

* Analogies simplesEl cor és com una bomba

* Analogies enriquidesEl cor és com una bomba perquè causa

la circulació d’un líquid

* Analogies múltiples (Un cert nombre de característiques

juntes)

Onno De Jong

Una analogia múltiple per a l’equilibri químic

(Harrison & De Jong, 2005)

--------------------------------------------------------------- Sala de gimnàstica | Sala de ball

PROFESSOR 50 nois, 50 noies | 30 parelles---------------------------------------------------------------

* Procés continu * Velocitats de reacció iguals

* Sistema tancat

Onno De Jong

Funció de les analogies a l’ensenyament

• Descriure conceptes abstractes i processos complexos

• Explicar conceptes abstractes i processos complexos

• Predir conceptes abstractes i processos complexos

Onno De Jong

Dificultats didàctiques en l’ús de les analogies

(Harrison & De Jong, 2005)

• Les similituds i diferències entre l’analogia i el referent no es discuteixen suficientment

• L’analogia no és massa familiar o interessant per als estudiants

• Els suggeriments dels estudiants per formar analogies s’ignoren algunes vegades en l’ ensenyament

Onno De Jong

Una analogia poc interessant per a les alumnes

(Harrison & De Jong, 2005)

Exemple:

* Referent: Les reaccions químiques sovint tenen lloc per etapes

* Analogia: Muntatge d’un cotxe o d’un avió en una fabrica

Onno De Jong

Una analogia d’un estudiant per a la naturalesa dinàmica de

l’equilibri químic * Coure un “curry” en un pot a foc lent

(amb una tapa sobre el pot)

- Quantitat d’aigua evaporada = quantitat d’aigua que condensa

- El procés és continu - El sistema és tancat

Onno De Jong

Guia per usar analogies a l’ensenyament

* Abans de l’ensenyament:

- És l’analogia ben coneguda, interessant i fàcil de comprendre per als alumnes?

* Durant l’ensenyament:

- Discutir les similituds i les diferències entre l’analogia i el referent.

- Usar les analogies suggerides pels alumnes.

* Després de l’ensenyament:

- Reflexionar sobre les dificultats de l’aprenentatge i de l’ensenyament.

Onno De Jong

Referències * De Jong, O., Van Driel, J., & Verloop, N. (2005). Preservice

teachers’ pedagogical content knowledge of using particle models in teaching chemistry. Journal of

Research in Science Teaching, 42, 947-964. * Harrison, A., & De Jong, O. (2005). Exploring the use of

multiple analogical models when teaching and learning chemical equilibrium. Journal of Research in Science Teaching, 42, 1135-1159.

* Justi, R., & Gilbert, J. (2002). Models and modelling in chemical education. In Gilbert, J., De Jong, O., Justi, R., Treagust, D., & Van Driel, J. (Eds.). Chemical Education: Towards Research-based

Practice (pp. 47-68). Dordrecht/Boston:Kluwer Academic Publishers.