“Enseñanza y aprendizaje de aspectos fundamentales de Física Cuántica en la escuela secundaria colombiana a partir del enfoque de Feynman" - Alvarado Puentes, Keidy Alejandra (2020)
Esta Tesis doctoral, forma parte de una línea de investigación que propone la Enseñanza de la Mecánica Cuántica a partir del estudio del comportamiento cuántico de los electrones y de la luz. Así, se retoma y reformula la Estructura Conceptual Propuesta para Enseñar el comportamiento de los electrones a partir del enfoque Path Integrals propuesto originalmente por el Físico Richard Feynman y desarrollado por el equipo de investigación (Fanaro, 2009). A partir de ésta se rediseñan y adaptan un conjunto de situaciones, considerando los obstáculos detectados en implementaciones previas. Se propone una reformulación didáctica a la secuencia, incorporando un conjunto de simulaciones informáticas desarrolladas con plantilla de cálculo que permite a los estudiantes una forma de interacción con las situaciones, en la que se visualizan los cálculos, así como la presentación gráfica de las variables de la técnica. También se proponen nuevas situaciones para abordar el obstáculo que se presentó en el cálculo de la probabilidad en forma cualitativa en las implementaciones previas, con nuevas situaciones como lo son el cálculo de la probabilidad para distintos eventos, una situación con un electrón libre y en otra con un electrón como si estuviera en un “billar cuántico”. Por otra parte, se incluyen dos nuevos eventos acerca del cálculo de la probabilidad para canicas: una para canica libre y otra para una canica en un billar, con el objetivo de ayudar a la conceptualización de la transición cuántico -clásica (conocido como principio de correspondencia de la Física cuántica). Esta reformulación de la secuencia se realizó en forma paralela a su análisis didáctico en el que se preveían y explicitaban las conceptualizaciones que se esperaba que los estudiantes realizaran, es decir, su acercamiento al conocimiento científicamente aceptado. La secuencia didáctica fue implementada en cuatro cursos de física de un colegio público perteneciente a la Secretaría de Educación del Distrito -Bogotá, durante los años 2016 y 2017, con 118 estudiantes del último nivel de bachillerato. Los registros se originaron a partir de las respuestas a las situaciones, junto con una bitácora que la investigadora realizó clase a clase. El proceso de categorización de los datos se llevó a cabo a posteriori de la implementación, con base en el marco didáctico adoptado a partir del análisis de las resoluciones realizadas por los estudiantes, utilizando la teoría de Vergnaud (1990). El análisis de la conceptualización se desarrolló por medio de varios estudios así: un análisis univariado descriptivo de las diecisiete categorías, un análisis correlacional (análisis bivariado), un análisis multivariado de correspondencias múltiples, y finalmente un análisis textual de las síntesis realizadas por los estudiantes. Los resultados de este trabajo permiten concluir que la secuencia resultó viable en la escuela secundaria colombiana con resultados favorables en la conceptualización de nociones cuánticas, siendo detectados como principales obstáculos en la conceptualización, la manipulación de la técnica de cálculo de probabilidad propuesta y la interpretación del modelo de la función de probabilidad para canicas. Otro factor que incidió en la conceptualización fue la familiaridad del profesor con la secuencia didáctica, evidenciado en resultados más favorables en la conceptualización en la segunda implementación. A partir de los resultados encontrados, se reformula la secuencia a manera de sugerencia para el desarrollo de futuras implementaciones y se destaca el papel del docente y su experticia como uno de los principales factores que inciden en el desarrollo de la secuencia.