El espacio-tiempo en la enseñanza de la física
DOI:
https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.3.2e.2Palabras clave:
espacio-tiempo, enseñanza de la física, teoría de la relatividad, educación secundariaResumen
Más de cien años han transcurrido desde la formulación de la Teoría de la Relatividad, sin embargo, esta y otras temáticas de la física moderna, como el constructo del espacio-tiempo aún no están incluidas en los lineamientos escolares de secundaria, p. ej., en Colombia. Los currículos escolares deben estar actualizados a la vanguardia científica dado que desde ahí se incentiva a las nuevas generaciones de científicos, de modo que es importante incluir la interpretación del espacio-tiempo porque es esencial para la comprensión de la teoría de la relatividad. Por lo anterior, el presente artículo pretende generar un análisis reflexivo de la comprensión y construcción del espacio-tiempo en la física y su vinculación a la educación secundaria, detallando su importancia en la enseñanza de la ciencia. Se realizó una revisión documental entre 2012 a 2024 en las bases de datos de Scopus y Google Académico y finalmente se revisaron 20 documentos que aportan directa e indirectamente a la enseñanza del espacio-tiempo en la educación secundaria. Asimismo, esta revisión permite entrever el esfuerzo que ha realizado la comunidad académica en abordar las temáticas actuales de la física, reconociendo así que el pensamiento moderno debe estar presente en la formación científica del estudiante.
Descargas
Citas
T. S. Kuhn, La estructura de las revoluciones científicas: ensayo preliminar de Ian Hacking, México: Fondo de Cultura Económica, 2013, pp. 9-51.
J. M. Sánchez, Espacio-Tiempo y Átomos. Relatividad y Mecánica Cuántica, Madrid: Ediciones Akal, S. A., 1992.
J. M. Sánchez, “Usos y Abusos de la Historia de la Física en la Enseñanza”, Enseñanza de las ciencias, vol. 6, n.º 2, pp. 179-188, 1988.
U. Besson, Didattica della fisica, Carocci editore Studi Superiori, 2015.
M. Moreira, “Enseñanza de la física: aprendizaje significativo, aprendizaje mecánico y criticidad”, Revista de Enseñanza de la Física, vol. 26, n.º 1, pp. 45-52, 2014.
M. Izquierdo, M. Espinet, J. Bonil y R. Pujol, “Ciencia escolar y complejidad”, Investigación en la escuela, n.º 53, pp. 21-29, 2004.
J. Stachel, Einstein 1905: un año milagroso. Cinco artículos que cambiaron la física, Barcelona: Crítica, S. L., 2011.
J. M. Sánchez, “Albert Einstein”, en Las matemáticas del siglo XX una mirada en 101 artículos, A. Martinon, coord. España: Universidad de La Laguna, Sociedad Canaria Isaac Newton de Profesores de Matemáticas, Nivola, 2000, pp. 109-114.
A. Einstein, “Sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento”, Annalen der Physik, vol. 17 pp. 891-921, 1905 (trad. por H. Quevedo, abr. 2005).
J. Ordoñez, V. Navarro y J. Sánchez, Historia de la ciencia, Barcelona: Austral, 2013.
K. Immanuel, La ‘Dissertatio’ de 1770. Sobre la forma y los principios del mundo sensible y del inteligible, Madrid: Ediciones Encuentro, S. A., 2014.
N. Isaac, Principios Matemáticos de Filosofía Natural, Madrid: Alianza Editorial, 2013.
E. Rada, La polémica Leibniz-Clark, Madrid: Taurus Ediciones S. A., 1980.
M. Schlick, “El espacio y el tiempo en la física contemporánea. Una introducción a la teoría de la relatividad y la gravitación (1917)”, en El empirismo lógico. Textos básicos, T. Mormann y Á Peláez, comps. Bogotá, Universidad del Rosario, 2016, pp. 163-231.
F. Stadler, “Ernst Mach: el paradigma antimetafísico positivista”, en El círculo de Viena. Empirismo lógico, ciencia, cultura y política, S. Friedrich, coord. México D. F., Fondo de Cultura Económica, 2011, pp. 107-136.
E. Mach, Die Mechanik in Ihrer Entwickelung Historisch-Kritisch dargesstellt, Leipzig: F. A. Brockhaus, 1883.
H. Minkowski, “Raum und zeit”, conferencia presentada en la 80.ª reunión de científicos naturales en Colonia, B. G. Teubner, 1908.
M. J. Page et al., “Declaración PRISMA 2020: una guía actualizada para la publicación de revisiones sistemáticas”, Rev Esp Cardiol, vol. 74, pp. 790-799, 2021.
G. Vakarou, G. Stylos y K. T. Georgios, “Effect of didactic intervention in Einsteinian physics on students’ interest in physics”, Eur. J. Sci. Math. Educ., vol. 12, n.º 2, pp. 200-210, 2024.
I. Galili, “The Observer Concept in Science as a Basis for Its Further Curricular Application Within the Discipline Culture Paradigm”, Science & Education, pp. 1-31, 2024.
K. Schumacher et al., “GR in VR: Using Immersive Virtual Reality as a Learning Tool for General Relativity”, presentado en la ASEE Annual Conference and Exposition, 2023.
P. Alstein, L. K. Krijtenburg y W. R. van Joolingen, “Teaching and learning special relativity theory in secondary and lower undergraduate education: A literature review”, Phys. Rev. Phys. Educ. Res., vol. 17, art. 023101, 2021.
W. Park, S. Yang y J. Song, “When Modern Physics Meets Nature of Science”, Sci & Educ, vol. 28, pp. 1055-1083, 2019, doi: 1007/s11191-019-00075-9.
R. R. Addad, A. Rosolio y R. Cassan, “Reflexiones sobre la enseñanza actual en física. Base conceptual”, Revista de enseñanza de la física, vol. 34, n.º extra, pp. 9-14, 2022.
C. McInerney y P. Sutton, “Einsteinian gravitational concepts throughout secondary school”, Phys. Educ., vol. 53, n.º 1, art. 015001, 2023.
T. Kaur et al., “Determining the Intelligibility of Einsteinian Concepts with Middle School Students”, Res Sci Educ, vol. 50, pp. 2505-2532, 2020.
R. Steier y M. Kersting, “Metaimagining and Embodied Conceptions of Spacetime”, Cognition and Instruction, vol. 37, no. 2, pp. 145-168, 2019, doi: 10.1080/07370008.2019.1580711.
M. Kersting y R. Steier, “Understanding Curved Spacetime. The Role of the Rubber Sheet Analogy in Learning General Relativity”, Sci & Educ, vol. 27, n.ºs 7-8 27, pp. 593-623, 2018, doi: 10.1007/s11191-018-9997-4.
M. Kersting, E. K. Henriksen, M. V. Bøe y C. Angell, “General relativity in upper secondary school: Design and evaluation of an online learning environment using the model of educational reconstruction”, Phys. Rev. Phys. Educ. Res., vol. 14, n.º 1, art. 010130, 2018. doi: 10.1103/PhysRevPhysEducRes.14.010130.
I. Rizos, A. Patronis y D. Lappas, “‘There is One Geometry and in Each Case There is a Different Formula’ Students’ Conceptions and Strategies in an Attempt of Producing a Minkowskian Metric on Space-Time”, Sci & Educ, vol. 26, n.º 6, pp. 691-710, 2017, doi: 10.1007/s11191-017-9915-1.
I. Arriassecq, E. E. Cayul y I. M. Greca, “Secuencias de enseñanza y aprendizaje basadas en resultados de investigación: propuesta de un marco teórico para el abordaje de la teoría especial de la relatividad”, Enseñanza de las Ciencias, vol. 35, n.º 1, pp. 133-155, 2017.
K. Dimitriadi y K. Halkia, “Secondary Students' Understanding of Basic Ideas of Special Relativity”, Int. J. Sci. Educ., vol. 34, n.º 16, pp. 2565-2582, 2012, doi: 10.1080/09500693.2012.705048.
L. M. D. González, R. C. A. Martínez y R. E. Solís, “La investigación didáctica sobre los libros de texto, el espacio en física y el conocimiento escolar”, Tecné. Episteme. Didaxis: TED, n.º extraordinario, pp. 2557-2565, nov. 2021.
V. M. d. R. Pantoja, “Los experimentos mentales en la enseñanza: una manera de construir conocimiento de los conceptos de espacio y tiempo”, tesis doctoral, Universidad Metropolitana de Educación, Ciencia y Tecnología (UMECIT), Panamá, 2021.
E. J. Arboleda, “El perspectivismo en el espacio tiempo de Einstein: Una alternativa para articular la formación en ciencias y la formación ciudadana por medio de reflexiones filosófico-epistemológicas”, trabajo de grado, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, 2021.
I. E. R. Ortiz, “Los conceptos del espacio-tiempo entre Newton y Einstein para la enseñanza de la física”, tesis de maestría, Universidad Pedagógica Nacional, Bogotá, Colombia, 2017.
I. Arriassecq, E. Cayul y I. M. Greca, “Enseñanza de la teoría general de la relatividad en la escuela secundaria: por qué, qué y cómo”, Revista de Enseñanza de la Física, vol. 29, n.º 2, pp. 33-44, 2017, doi: 10.55767/2451.6007.v29.n2.18802.
E. E. Cayul y I. Arriassecq, “Utilización de los diagramas de Minkowski para la enseñanza de la Teoría Especial de la Relatividad en la escuela secundaria”, Revista Enseñanza de la Física, vol. 27, n.º extra, pp. 323-331, 2015.
C. E. Guarin, “Diversidad conceptual y epistémica de los conceptos de espacio y tiempo”, tesis de maestría, Universidad Pedagógica Nacional, Bogotá, Colombia, 2013.
B. Stein, H. Stein y I. Galili, “The Concept of Observer in Science Teaching in Middle School: Pre-Instructional Knowledge as a Lever for Learning rather than an Obstacle”, Educ. Sci., vol. 13, n.º 1, pp. 2-25, 2023, doi: 10.3390/educsci13010095.
Estándares Básicos de Competencias en Lenguaje, Matemáticas, Ciencias y Ciudadanas, Ministerio deEducación Nacional, Bogotá, Colombia, sept. 20, 2006. [En línea]. Disponible en: https://www.mineducacion.gov.co/portal/men/Publicaciones/Guias/116042:Estandares-Basicos-de-Competencias-en-Lenguaje-Matematicas-Ciencias-y-Ciudadanas
F. Ostermann y M. A. Moreira, “Física contemporánea en la escuela secundaria: una experiencia en el aula involucrando formación de profesores”, Enseñanza de las Ciencias, vol. 18, n.º 3, pp. 391-404, 2000.
A. Einstein, El significado de la relatividad, Barcelona: Planeta-Deagostini, 1986.
L. N. Willig, “Michael Matthews and the development of History, Philosophy and Science Teaching: thirty years after ‘the present rapprochement’”, Rev. Sci. Math. ICT Educ., vol. 15, n.º 2, pp. 101-121, 2021, doi: 10.26220/rev.3824.
I. Arriassecq y A. Rivarosa, “Science Teaching and Research in Argentina: The Contribution of History and Philosophy of Science”, en International Handbook of Research in History, Philosophy and Science Teaching, M. R. Matthews, ed. Springer Science+Business Media Dordrecht, 2013, pp. 2301-2326.
Y. Lehavi y B.-S. Eylon, “Integrating Science Education Research and History and Philosophy of Science in Developing an Energy Curriculum”, en History, Philosophy and Science Teaching, Science: Philosophy, History and Education, M. Matthews, ed. Springer International Publishing AG 2018, 2018, pp. 235-260.
Á. García-Martínez, R. Hernández-Barbosa y L. Abella-Peña, “Diseño del trabajo de aula: un proceso fundamental hacia la profesionalización de la acción docente”, Revista Científica, vol. 33, n.º 3, pp. 316-331, 2018.
C. Sagan, El Mundo y sus Demonios. La Ciencia como una luz en la Oscuridad, Barcelona: Planeta, 2000.
K. Lambert y G. Brittan, Introducción a la Filosofía de la Ciencia, Madrid: Ed. Guadarrama Punto Omega, 1975.
M. W. Wartofsky, Introducción a la Filosofía de la Ciencia, Madrid: Alianza Universidad, 1983.
M. M. Ayala, M. Garzón y F. Malagón, “Consideraciones sobre la Formalización y Matematización de los Fenómenos Físicos”, Praxis Filosófica, n.º 25, pp. 39-54, 2007, doi: 10.25100/pfilosofica.v0i25.3111.
O. Levrini, “Relatività ristretta e concezioni di spazio”, Gironale di fisica, vol. XL, n.º 4, pp. 205-220, 1999.
P. A. Montoya-Ramírez y R. N. Tuay-Sigua, “Actitudes de estudiantes de Secundaria hacia las Ciencias Naturales: estudio preliminar datos ROSES”, Tecné, Episteme y Didaxis: TED, n.º 55, pp. 172-189, 2024, doi: 10.17227/ted.num55-18845.
A. Adúriz-Bravo, “Hacia una didáctica de la filosofía de la ciencia para el profesorado de ciencias en formación”, en Indagaciones cognoscitivas acerca de la enseñanza de la filosofía y de la ciencia, Z. Monroy, R. León-Sánchez y G. Alvarez, eds. México: UNAM, 2021, cap. 1, pp. 1-24.
J. M. Sánchez, Albert Einstein: su vida, su obra y su mundo, Barcelona: Editorial Crítica, 2015.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 Erick Rodolfo Ortiz Ibáñez, Rosa Nidia Tuay Sigua
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Todos los contenidos de CULCYT se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento-No Comercial 4.0 Internacional” (CC-BY-NC). Puede consultar desde aquí la versión informativa de la licencia.
Los autores/as que soliciten publicar en esta revista, aceptan los términos siguientes: a) los/las autores/as conservarán sus derechos de autor y garantizarán a la revista el derecho de primera publicación de su obra; y b) se permite y recomienda a los/las autores/as agregar enlaces de sus artículos en CULCYT en la página web de su institución o en la personal, debido a que ello puede generar intercambios interesantes y aumentar las citas de su obra publicada.
