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

1. 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

2. 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

3. 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

4. Onno De Jong

5. 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

6. 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

7. Onno De Jong

8. 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+ ] . [ CO32- ] = 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

9. 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

10. 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+ ] . [ CO32- ] = Ks * Això és una fórmula, per a mi els símbols no em diuen res de la realitat. Onno De Jong

11. Característiques dels models científics • (Justi & Gilbert, 2002) • 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 • Procés de desenvolupament iteratiu del model: • formació, prova, revisió o rebuig Onno De Jong

12. Algunes categories de models • Models a escala (com els de “boles i pals”) • Models simbòlics (com la fórmula CaCO3) • Models teòrics (com la idea dels àtoms) Onno De Jong

13. 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

14. Dificultats dels estudiants per comprendre els models teòrics Els models són constructes (de la ment)!!! Els models són fets (còpies de la realitat) ! ! ! Onno De Jong

15. 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

16. 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

17. Categories d’analogies * Analogies simples El cor és com una bomba * Analogies enriquides El cor és com una bomba perquè causa la circulació d’un líquid * Analogies múltiples (Un cert nombre de característiques juntes) Onno De Jong

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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. Onno De Jong