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Conocimiento didáctico del contenido en química.Lo que todo profesor debería poseer.

Pedagogical content knowledge in chemistry.Something all teachers should have.

(1) Andoni Garriz, (2) Elizabeth Nieto, (3) Kira Padilla,(4) Flor de María Reyes-Cárdenas, (5) Rufino Trinidad Velasco

(1) Facultad de Química de la Universidad Autónoma de México y Director de la RevistaEducación Química de la UNAM).(2-3-4) Facultad de Química de la Universidad Autónoma de México.(5) Instituto de Educación Media Superior del D.F. Iztacalco. México.

(Fecha de recepción 28-04-2008)(Fecha de aceptación 10-07-2008)

Resumen

Este estudio está dedicado a develar el tópico del Conocimiento Didáctico del Con-tenido (CDC), el conocimiento disciplinario para la enseñanza como ha sido definidopor Shulman (1986), algo que puede apreciarse en los profesores exitosos o expertos. Elcontenido que se ha escogido es el de la Química, así que se van a mostrar algunos delos resultados obtenidos en la documentación del CDC en maestros del bachillerato y enprofesores universitarios, principalmente sobre la «estructura corpuscular de la mate-ria» y sobre los conceptos de «reacción química» y «cantidad de sustancia» (incluida suunidad, el «mol»); los tres temas pertenecen al corazón de la enseñanza básica de la quí-mica. En la academia ya es hora de empezar a valorar seriamente la buena enseñanza,tanto como se valora la buena investigación.

Palabras Clave: Conocimiento didáctico del contenido, buena enseñanza, Represen-tación del contenido, Inventarios, química, estructura corpuscular de la materia, reac-ción química, cantidad de sustancia.

Summary

This work is devoted to a study of the topic of Pedagogical Content Knowledge(PCK), the subject matter for teaching as has been defined by Shulman (1986), some-thing which every expert or successful teacher must have. Chemistry is the content thatwas chosen, therefore we will show some of the results of PCK in chemistry high school

Campo Abierto, vol. 27 nº 1, pp. 153-177, 2008

Campo Abierto, vol. 27, nº 1 - 2008

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1. Introducción sobre Conocimien-to Didáctico del Contenido1

Lee S. Shulman (1999: P. ix) relata loque le ocurrió en el verano de 1983,cuando dictó una conferencia en la Uni-versidad de Texas, en Austin, la que titu-ló “El paradigma perdido en la investi-gación sobre la enseñanza”.

“Para mi delicia, el título aparentementehabía estimulado discusiones serias entre losparticipantes, en anticipación a mi charla…la mayor parte recibió un fuerte impactocuando declaré que ‘el paradigma perdidoera el estudio del contenido de la materia ysu interacción con la pedagogía’.”

Shulman (1986) plantea que la famo-sa frase de descrédito para los profesoresexpresada por George Bernard Shaw(1903): “El que puede, hace. El que nopuede, enseña”, debe transformarse en“Aquellos que pueden, hacen. Aquellosque entienden, enseñan.”. Habla tambiénsobre la importancia del conocimiento delos profesores y la influencia decisivaque tiene sobre la práctica. Menciona quepara ubicar el conocimiento que se de-sarrolla en las mentes de los profesores,hay que distinguir tres tipos del mismo:

A. El conocimiento del contenido te-mático de la asignatura, (CA)

B. El conocimiento didáctico delcontenido (CDC) y

C. El conocimiento curricular (CC).Para caracterizar al segundo, dice

que “es el conocimiento que va más alládel tema de la materia per sé y que llegaa la dimensión del conocimiento de lamateria para la enseñanza” (Shulman,1987, p. 9). En el CDC incluye, para lostópicos más regularmente enseñados enel área temática del profesor, lo que lohabilita para responder a preguntas talescomo: “¿Qué analogías, metáforas,ejemplos, símiles, demostraciones, si-mulaciones, manipulaciones, o simila-res, son las formas más efectivas paracomunicar los entendimientos apropia-dos o las actitudes de este tópico a estu-diantes con antecedentes particulares?”(Shulman y Sykes, 1986, p. 9). El CDCtambién incluye un entendimiento de loque hace fácil o difícil el aprendizaje detópicos específicos: “las concepciones ypreconcepciones que los estudiantes dediferentes edades y antecedentes traen alaprendizaje de los tópicos y leccionesmás frecuentemente enseñados”. Si es-tas concepciones son alternativas al co-nocimiento científico, como a menudosucede, los profesores necesitan el cono-cimiento de las estrategias que con ma-yor probabilidad van a ser fructíferas enla reorganización del entendimiento delos aprendices.

Menciona Geddis (1993) que un pro-

Andoni Garriz, Elizabet Nieto, Kira Padilla,Flor de María Reyes-Cárdenas, Rufino Trinidad Velasco

teachers and college professors, mainly in relation to the «particle structure of matter»,and the concepts of «chemical reaction» and «quantity of substance» (including its unit,the «mole»); the three topics belong to the core of basic Chemistry teaching. Academiamust seriously begin to value expert teaching as much as it values expert research.

Key Words: Pedagogical content knowledge, expert teaching, Content Representa-tion, Inventories, chemistry, particle structure of matter, chemical reaction, quantity ofsubstance.

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Conocimiento didáctico del contenido en Química. Lo que todo profesor debería poseer.

fesor sobresaliente no es consideradosimplemente como ‘un profesor’ sinomás bien como ‘un profesor de historia’o ‘un profesor de química’ o ‘un profesorde lengua’. Mientras que, en cierto senti-do, existen habilidades genéricas paraenseñar, muchas de las capacidades di-dácticas del profesor exitoso versan so-bre contenidos específicos, es decir, for-man parte del CDC.

Cochran, DeRuiter y King (1993), enun sentido más amplio, definen el CDCcomo el entendimiento integrado de loscuatro componentes que posee un profe-sor: pedagogía, conocimiento temáticode la materia, características de los estu-diantes y el contexto ambiental delaprendizaje. Idealmente, el CDC se ge-nera como una síntesis del desarrollo si-multáneo de dichas cuatro componentes.Insisten en que lo importante es el cono-cer del profesor como un proceso activoacerca del aprendizaje de sus estudiantesy del contexto ambiental en el cual tienelugar la enseñanza y el aprendizaje, porello le denominan “Conocer Didácticodel Contenido” (colocan el infinitivo delverbo para denotar “acción”) en lugar de“Conocimiento Didáctico del Conteni-do”.

Yves Chevallard (1991) maneja unconcepto relacionado con el CDC, el detransposición didáctica:

“un contenido de saber que ha sido desig-

nado como un saber a enseñar, sufre a partir

de entonces un conjunto de transformaciones

adaptativas que van a hacerlo apto para ocu-

par un lugar entre los objetos de enseñanza.

El ‘trabajo’ que transforma un objeto del

saber científico en un objeto de enseñanza, es

denominado la transposición didáctica”.

La transposición didáctica incluye laselección y preparación de representa-ciones que el profesor emplea para hacermás comprensible el concepto, las cualespodemos considerar como parte del ra-zonamiento pedagógico y la acción queplantea Shulman (1987), el que ha sidoajustado a un diagrama por Salazar(2005, ver la figura 1). Podemos decirque la transposición didáctica consideraalgunos de los tópicos desplegados en elrubro “Transformación”, mientras que elCDC lo incluye todo el razonamiento pe-dagógico, en lo relativo al contenido par-ticular.

En la didáctica de las ciencias, elCDC ha sido usado para describir cómolos profesores novatos aprenden poco apoco a interpretar y transformar su con-tenido temático del área en unidades designificados comprensibles para un gru-po diverso de estudiantes (Van Driel,Verloop y de Vos, 1998).


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Figura 1. Razonamiento pedagógico y acción, según Shulman (1987; Table 1 P. 15).

Estos autores insisten en que el CDCfue introducido por Shulman argumen-tando que la investigación de la enseñan-za y la educación de profesores habíanignorado preguntas de investigación re-lativas al contenido de las lecciones en-señadas. Su investigación identifica laexperiencia docente como la mayorfuente del CDC, mientras que insisten enque un conocimiento adecuado de la dis-ciplina es un requisito. Describen elCDC como la reunión de los tres si-guientes elementos clave:

• Conocimiento de las concepcionesestudiantiles con respecto a un tópico oun dominio, entendiendo las dificultadesespecíficas de aprendizaje en esa área;

• Conocimiento de representacionespara la enseñanza del tema en cuestión;

• Conocimiento de estrategias ins-truccionales que incorporen tales repre-sentaciones.

Magnusson, Krajcik y Borko (1999)identifican por su parte cinco elementosclave del CDC:

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A. Visión y propósito de la enseñan-za de la ciencia;

B. Conocimiento y creencias sobre elcurrículo de ciencia;

C. Conocimiento y creencias acercadel entendimiento estudiantil sobre tópi-cos específicos de ciencia;

D. Conocimiento y creencias sobreestrategias instruccionales para enseñarciencia;

E. Conocimiento y creencias sobreevaluación en ciencia.

Con los elementos hasta aquí descri-tos basta para sentar la idea de que exis-te un constructo llamado ConocimientoDidáctico del Contenido, con unas ca-racterísticas más o menos precisas, queel profesor adquiere poco a poco durantesu formación y que refuerza paulatina-mente conforme crece su experiencia do-cente. Algo más de información puedeobtenerse en las siguientes referencias dedos de los autores de este trabajo, en losque se dan ejemplos de la aplicación delCDC al campo de conocimientos de laquímica (Garritz y Trinidad-Velasco,2004; 2006; 2007).

2.- ¿Cómo documentar el CDC?

Es claro que reconocer y articular elCDC de un profesor es un proceso com-plejo y difícil. Hay muchas razones paraello, entre otras que el CDC (Baxter yLederman, 1999; Loughran et al, 2001):

• No está asociado con la imparticiónde una determinada lección. Las activi-dades de la buena docencia pueden con-tribuir al mismo, pero por lo general noson ejemplos explícitos per sé. Se tratade una noción compleja que es reconoci-ble sólo sobre un periodo largo de tiem-po, ya que en muchas ocasiones el profe-sor no utiliza toda su “batería” con ungrupo dado de estudiantes.

• Es mantenido y conservado incons-cientemente por el profesor. Se trata par-cialmente de una construcción internaque es tácita y, por lo tanto, difícil de re-conocer y de expresar.

Recientemente, Loughran, Mulhall yBerry (2004) presentaron dos herramien-tas para “retratar”, dicen, el CDC de losprofesores:

• CoRe (Content Representation, Re-Co en español, por “Representación delContenido”).

• PaP-eRs (Professional and Pedago-gical experience Repertoires, Inventa-rios [Raviolo y Garritz, 2005], en espa-ñol, o RePyPs “Repertorios de experien-cia profesional y pedagógica”).

Para obtener la Representación delContenido (ReCo) se empieza por extra-er del profesor las ideas o conceptos cen-trales de su exposición del tema, y paracada idea central se le preguntan lasocho cuestiones de la tabla 1.


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De esta manera, la ReCo es una ma-triz en cuyas columnas aparecen lasideas centrales para impartir el tema quehan sido declaradas por el profesor y enlas filas cada una de estas ocho pregun-tas. Toma un buen tiempo a los profeso-res entrevistados llenar esta matriz y, siexiste la confianza para responder, se lo-gran documentar las ideas centrales; losobjetivos de la enseñanza declarados porel profesor; el conocimiento de las con-cepciones alternativas de los alumnos ysus dificultades de aprendizaje; la se-cuenciación apropiada de los tópicos; elempleo correcto de analogías y ejem-plos; formas de abordar el entramado deideas centrales; los experimentos, pro-blemas y proyectos que el profesor em-plea durante su clase; formas ingeniosasde evaluar el entendimiento, entre otras.

Sin duda, un profesor experto y otronovato tendrían ReCos reconocibles.Uno escribiría miles de palabras bien ar-

ticuladas y el otro apenas un par de cien-tos, y bastante desorganizadas. Por lotanto, a nuestro gusto la ReCo puede ser-vir para identificar la calidad de un pro-fesor y, ya lo veremos, también para co-nocer sus concepciones epistemológicas.

Los Repertorios de Experiencia Pro-fesional y Pedagógica, por otra parte,son explicaciones narrativas del CDC deun profesor para una pieza particular decontenido científico. Cada Inventario“desempaca” el pensamiento del profe-sor alrededor de un elemento del CDCde ese contenido. Los Inventarios sonampliaciones de alguno o algunos espa-cios de la matriz de la ReCo que mues-tran la acción en el salón de clases lleva-da a cabo por el profesor en cuestión yestán basados en observaciones in situ ycomentarios hechos por él o ella durantelas entrevistas en las cuales se desarrollala ReCo.

Tabla 1. Marco de cuestiones para obtener la ReCo.

A. ¿Qué intentas que los estudiantes aprendan alrededor de esta idea?

B. ¿Por qué es importante para los estudiantes aprender esta idea?

C. ¿Qué más sabes sobre esta idea?

D. ¿Cuáles son las dificultades y limitaciones conectadas a la enseñanza de estaidea?

E. ¿Qué conocimiento acerca del pensamiento de los estudiantes influye en tuenseñanza de esta idea?

F. ¿Cuáles otros factores influyen en la enseñanza de esta idea?

G. ¿Qué procedimientos empleas para que los alumnos se comprometan con laidea?

H. ¿Qué maneras específicas utilizas para evaluar el entendimiento o confusión delos alumnos sobre la idea?

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3.- Conocimiento Didáctico delContenido y la calidad de las clasesdel profesor.

El mismo Shulman (2004), en su ca-pítulo 7 “Toward a Pedagogy of Subs-tance” menciona un conjunto de criteriosimportantes para juzgar la enseñanzaexitosa. Habla de por qué Jaime Escalan-te, un profesor destacado de origen hon-dureño que labora en los Estados Uni-dos, es un gran modelo de profesor, có-mo esa grandeza evoluciona con el tiem-po y crece a través de la experiencia. Di-ce Shulman que Jaime presenta toda unaserie de factores que atribuimos a losbuenos profesores:

“sentido de obligación, responsabilidadmoral y ética, así como pedagógica, para en-señar a los jóvenes que le son encomendados(P. 129)... La gran enseñanza es la intersec-ción magistral de alguien que entiende a pro-fundidad el contenido de la materia y quecomprende cómo es exquisitamente comple-jo hacer accesible su conocimiento al proce-so de conocer de aquellos que no lo entiendentodavía (P. 133)”.

A llevar a cabo con efectividad esadupla de acciones Shulman le llama “Pe-dagogía sustancial” (A Pedagogy ofsubstance, en el original). Debe remar-carse desde ahora que el dominio delcontenido y el conocimiento estudiantilson dos de las más importantes compo-nentes del CDC.

Abell (2007, P. 1134) dice al final desu capítulo que “el último objetivo de lainvestigación sobre el conocimiento delos profesores no es únicamente enten-derlo, sino también el beneficio de lapráctica y, por ende el mejoramiento delaprendizaje estudiantil.”

Van Driel, Verloop y de Vos (1998)

en los antecedentes del CDC mencionanque en la década de los años ochenta laatención de la investigación sobre la en-señanza y la formación de profesores sesesgaron de los comportamientos obser-vables y las habilidades de enseñanzahacia el terreno del conocimiento y lascreencias de los profesores. Para com-prender por qué éstos se comportan co-mo lo hacen, se hacía necesario investi-gar cómo construyen los significados enel salón de clase. En un inicio esta inves-tigación se centró en el pensamiento delos profesores, y con el tiempo desembo-có en su conocimiento práctico o conoci-miento artesanal (Teachers’ Craft Know-ledge, en el original). Estos autores defi-nen “el conocimiento artesanal como elconocimiento integrado que representala sabiduría acumulada del profesor conrespecto a su práctica de enseñanza” (P.675) y consideran “el CDC como unaforma específica del conocimiento arte-sanal”. Por lo tanto, el crecimiento delCDC implica el crecimiento de dicha sa-biduría práctica en el contenido específi-co relacionado.

Cuando se investiga la práctica de laenseñanza como función de la familiari-dad del profesor con un dominio especí-fico, se llega a la conclusión de quecuando enseña un tópico poco familiar,el profesor posee poco conocimiento delos problemas potenciales de los alum-nos y de sus preconcepciones específi-cas, y tiene conflicto en seleccionar lasrepresentaciones más adecuadas para en-señar la disciplina. En pocas palabras,posee un CDC limitado, aunque se tratede un profesor distinguido en otro tópicodiferente, más familiar para él.

Barnett y Hodson (2001) plantean un


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nuevo término: “Conocimiento Pedagó-gico del Contexto” en el camino para en-tender qué saben los profesores exitosos,y qué los diferencia de los no tan exito-sos. Así pues, estos autores buscan dife-rencias entre estas dos categorías de pro-fesores (exitosos y poco exitosos):

“Estamos especialmente interesados enpor qué algunas estrategias particulares sonexitosas para algunos profesores, pero no pa-ra otros. ¿Cuáles son las prácticas de los pro-fesores de ciencia exitosos que ‘hacen la dife-rencia’? ¿Qué es lo que esos profesores deciencia exitosos saben que informa, dirige ycontrola sus acciones? ¿En qué tipo de cono-cimiento básico está localizado el carácter deexperto (expertise, en el original) en la ense-ñanza de la ciencia?” (P, 427)

Incluyen en el Conocimiento Peda-gógico del Contexto cuatro tipos de co-nocimiento, con los siguientes porcenta-jes de cada uno en su investigación decategorización de frases emitidas porseis buenos profesores de la enseñanzasecundaria (puede observarse que la ma-yor proporción de las frases empleadaspor los profesores en las entrevistas tie-nen que ver con el CDC):

Conocimiento académicoy de investigación 19.7%

Conocimiento Didácticodel Contenido 44.5%

Conocimiento Profesional 21.2%

Conocimiento del salónde clases 14.6%

Barnett y Hodson incluyen, dentro dela categoría del Conocimiento Didácticodel Contenido el uso de:

• Estrategias para enseñar ciencia.

• Estrategias para evaluar el aprendi-zaje de las ciencias.

• Recursos científicos.• Recursos de la comunidad.• Estrategias para integrar la ciencia

con otros temas.• Estrategias para personalizar la

educación en ciencias.Talanquer (2004) comenta que “Aun-

que gran variedad de autores ha identifi-cado características deseables en la for-mación del profesorado (Gil-Pérez,1991; Furió, 1994), poco se sabe sobre elimpacto que una u otra característicatiene en la eficacia de la actividad docen-te.” El éxito del profesor “parece depen-der de su habilidad para transformar elconocimiento disciplinario que posee enformas que resulten significativas parasus estudiantes. Esta transformación pe-dagógica del conocimiento científico re-quiere que el docente domine la materia,pero con propósitos de enseñarla.” Ve-mos que Talanquer se refiere al CDC,cuando añade:

“esta «recreación» del contenido deman-da, entre otras cosas, que el docente: identifi-que las ideas, conceptos y preguntas centralesasociados con un tema; reconozca las proba-bles dificultades conceptuales que enfrenta-rán sus alumnos y su impacto en el aprendi-zaje; identifique preguntas, problemas o acti-vidades que obliguen al estudiante a recono-cer y cuestionar sus ideas previas; seleccioneexperimentos, problemas o proyectos quepermitan que los estudiantes exploren con-ceptos e ideas centrales en la disciplina; cons-truya explicaciones, analogías o metáforasque faciliten la comprensión de conceptosabstractos; diseñe actividades de evaluaciónque permitan la aplicación de lo aprendido enla resolución de problemas en contextos rea-listas y variados.” (P. 53)

Sin duda, con esta descripción Talan-quer aporta una estupenda definición delCDC.

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La simple sugerencia de que los do-centes expertos en una cierta disciplinaposeen un conocimiento que los distingueresulta digna de reflexión. Si este tipo deconocimiento tiene una clara influenciaen la eficacia del docente en el aula,resulta interesante tratar de identificar dequé manera el CDC determina la formade pensar del docente, las decisiones quetoma, y las acciones que emprende en elsalón de clases. Éstas son las cuestionesque guían el análisis y la discusión en elpresente artículo. Más que presentar res-puestas definitivas, el objetivo central esmotivar la reflexión sobre la naturalezadel conocimiento que caracteriza aldocente de química exitoso.

Tobin y Fraser (1990) concluyen quelas tendencias más frecuentes marcanque los profesores ejemplares (exempla-ry, en el original) de ciencia:

1) Utilizan estrategias de gestión quefacilitan el compromiso estudiantil sos-tenido;

2) Usan estrategias diseñadas paraincrementar el entendimiento estudiantilde la ciencia;

3) Ponen en práctica estrategias quefomentan la participación estudiantil enactividades de aprendizaje;

4) Mantienen un ambiente de apren-dizaje favorable en el aula.

Llamamos la atención en que tres delas cuatro características que atribuyen aun profesor ejemplar tienen que ver conel empleo de estrategias, que es uno delos elementos que se mencionan comoparte del CDC. El cuarto elemento de losprofesores ejemplares (el del ambientefavorable en el salón de clases) deberíaformar parte del CDC, aunque la porción

afectiva no se ha marcado explícitamen-te como integrante del mismo, sino acasodel conocimiento pedagógico general.No obstante, hay una parte del contenidoafectivo que tiene que ver con el conte-nido disciplinario y que quizás tengacierta relación con el CDC. Por ejemplo,el odio por el aprendizaje de las matemá-ticas o la química, el cual tiene muchoque ver con la complejidad de estas dis-ciplinas. Así la porción afectiva delaprendizaje (según McLeod, 1992) en-globa creencias, actitudes y emociones.Dentro de las dos primeras hay una grancantidad de cosas que tiene que ver conel campo disciplinario, tales como:

• Creencias sobre la naturaleza delcampo disciplinario y su aprendizaje

• Creencias sobre uno mismo comoaprendiz del campo disciplinario

• Creencias sobre la enseñanza delcampo disciplinario

• La componente cognitiva de la acti-tud tiene que ver con expectativas y pre-ferencias por el campo disciplinario y

• Su componente afectiva tiene quever con sentimientos, emociones y esta-dos de ánimo provocados por la discipli-na (y varían de una disciplina a otra conmucha facilidad).

Tobin (2006) se deleita hablando dela manera como los buenos profesoresemplean metáforas para dar sus clases.Siendo éstas parte de las estrategias de laenseñanza mencionadas por Shulman,hay que recordar que las metáforas for-man parte del CDC. Menciona este autorque “las metáforas parece que organizanuna variedad de creencias, valores yprácticas” (P. 155).


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En ese mismo capítulo Tobin hablaacerca de la centralidad del respeto comouna herramienta imprescindible para labuena docencia. En ese sentido apunta-mos desde ahora la faceta afectiva comocrucial para la enseñanza y el aprendiza-je de calidad, cuestión que, repetimos, nohan incluido en el CDC la mayoría de losinvestigadores y que, sin duda, debe for-mar parte de nuestro análisis de la buenadocencia:

“Conforme yo creé un capital social, másestudiantes me aceptaron como su profesor, yuna espiral creciente hacia arriba tuvo lugarconforme el capital social y simbólico inte-ractuaron positivamente, permitiéndome en-señar, construir una relación de comunica-ción con los estudiantes y lograr un prestigiode identidad como un ‘buen’ profesor deciencia. Tobin (2006, P. 160).

4.- La estructura corpuscular de lamateria

El modelo cinético corpuscular esuno que ha dado explicaciones clarasacerca de las propiedades de la materia,desde su presentación por James ClerkMaxwell y Ludwig Boltzmann en la se-gunda mitad del siglo XIX.

Fue muy criticado por Ernst Machpara quien la meta de la ciencia era pro-veer relaciones lógicas y racionales entrelos hechos y fenómenos que podían serobservados directamente. La teoría ciné-tica, replicaba Mach, “sugiere reempla-zar las leyes aceptables y simples de latermodinámica con nuevas y misteriosasexplicaciones basadas en suposicionesimprobables acerca de la existencia ypropiedades de los átomos.”

Si hubo esa reticencia en el sectorcientífico, es imaginable la existente en

las mentes de los alumnos desde ese en-tonces. Los profesores, desde la ense-ñanza secundaria, deben enfrentar lasconcepciones previas de sus alumnos enrelación con la estructura de la materia(Trinidad y Garritz, 2003). Hay desdeaquellos que consideran que la materiaes un ente continuo (que parece, en cier-to sentido, como crema de cacahuate);pasando por los que sí aceptan la exis-tencia de corpúsculos, aunque atribuyena éstos el comportamiento de la materiaen bulto (los átomos del azufre son ama-rillos, los de los metales son dúctiles yconducen la electricidad, los del neónson fluorescentes y los de carbono infla-mables); hasta los que han asimilado dealguna manera su naturaleza corpuscularmás cercana a la visión científica vigen-te. Por esa razón, los profesores de cien-cia de la secundaria y el bachillerato hande contar con un CDC muy especial so-bre este tema, porque deben vencer esas“concepciones alternativas” para com-plementarlas hacia la concepción cientí-fica, proceso que se conoce en la jergaeducativa como “el cambio conceptual”(Posner, Strike, Hewson y Gertzog,1982).

Joseph Nussbaum (1985) recopilasus hallazgos de diez años de investiga-ción sobre adolescentes israelitas, en losque identifica en ellos la concepcióncontinua y discreta de la materia en la fa-se gaseosa, al preguntar a los alumnoscómo se vería el gas remanente en unmatraz después de haber extraído par-cialmente el gas que contenía (ver la fi-gura 2). Encuentra también la dificultadde concebir la estructura corpuscular dela materia y, ya adquirida ésta, la pocafrecuencia de identificar el vacío entre

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las partículas del gas [ver en la figura 3la pregunta que años después haría Llo-

rens (1988) a estudiantes españoles, consus respuestas correspondientes].

Figura 2. Algunas de las representaciones del gas antes y después de la extracción parcial.

Nussbaum concluye con algo que de-be formar parte del CDC de todos losprofesores, que “los aspectos de la teoríade partículas más difícilmente asimila-bles por los alumnos son los más diso-nantes con sus concepciones anteceden-tes de la naturaleza de la materia”. Estos

cuatro aspectos son: la existencia de cor-púsculos (naturaleza corpuscular); el es-pacio vacío entre ellos (el concepto devacío), el movimiento intrínseco (cinéti-ca de partículas) y la interacción entrepartículas (transformación química).”


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Estos cuatro aspectos son, según lasopiniones de investigadores educativosactuales, las fuentes de mayores proble-mas de aprendizaje, por lo cual se hanideado múltiples formas de enfocar laenseñanza del tópico con elementos es-tratégicos para abordar estas dificulta-des, las cuales constituyen el CDC de losbuenos profesores de hoy, incluido el usode las tecnologías de la información y la

comunicación (TIC), gracias a las cualespodemos enseñar mucho más fácilmenteque la naturaleza de la materia se expli-ca mejor con la existencia de corpúscu-los, que se mueven constantemente, quetienen entre ellos el vacío más absoluto yque se combinan unos con otros en inte-racciones de tipo químico (ver las figu-ras 4 y 5).

Figura 3. Ítem 3 de Llorens (1988). Probablemente habrás oído decir que la materia está formadapor pequeñas partículas tales como los átomos y las moléculas. Si representamos todas las

partículas de los distintos gases que componen una pequeña muestra de aire, así:

?? . . ?? : .

˙ ?? . . ˙ :

˙ . . ˙ : ?? . .

?? . . ?? . . ˙

˙ ˙ . ˙ . : ??.

˙ . : ˙ . ??

¿Qué crees que hay entre estas partículas?

a) Más aire 22.6 %

b) Otros gases 34.8 %

c) Nada 22.1%

d) Una sustancia muy ligera que lo rellena todo 13.4 %

e) No lo sé. 6.4%

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Figura 4. La ley de Boyle (a menor volumen en un gas, mayor presión) ejemplificada gracias almodelo cinético corpuscular.

Figura 5. Reacción entre la molécula de metano, CH4 (con un carbono negro y cuatro hidrógenos

blancos, a la izquierda) y dos de oxígeno, 02 (moléculas dinucleares rojas). Notar que los produc-

tos de la reacción son una molécula de dióxido de carono, CO2 y dos de agua, H2O.


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Para ver de qué forma los profesoresde la región iberoamericana enfrentan laenseñanza de la estructura corpuscularde la materia, se documentó por la técni-ca de Loughran, Mulhall y Berry (2004)el CDC de dieciséis profesores distingui-dos del bachillerato mexicanos y argenti-nos (Garritz, Porro, Rembado, y Trini-dad, 2007). Los profesores están adscri-tos a tres instituciones: Bachillerato de laUNAM (3 profesoras del Colegio deCiencias y Humanidades y 2 de la Es-cuela Nacional Preparatoria), 5 profeso-

res del Instituto de Enseñanza Media Su-perior del Distrito Federal y 6 profesorasdel nivel polimodal de Buenos Aires, Ar-gentina.

Se encontró una ReCo de consensode los 16 profesores en el que los cuatroaspectos citados por Nussbaum eranmencionados como ideas centrales en laenseñanza del tema (ver los puntos I a IVdel cuadro 3). Estos profesores lograronun conjunto interesante de ideas centra-les sobre las cuales contestaron la ReCo.

Cuadro 3. Ideas centrales de consenso de 16 profesores de bachillerato de México y Argentina.

I. La materia está conformada por pequeñas partículas

II. El espacio entre las partículas está vacío.

III. Las partículas están en movimiento aleatorio y su velocidad cambia con latemperatura.

IV. Las partículas interactúan unas con otras por medio de enlaces de naturalezaelectrostática.

V. Existe relación entre la estructura de la materia y sus propiedades físicas y quí-micas

VI. Existe conservación de la materia en los procesos donde participa. Las partí-culas no desaparecen ni se crean, sólo cambian sus ordenamientos.

VII. Los modelos en química son muy importantes, a pesar de su validez limitada.

Los resultados apuntan a que las Re-Cos dependen de la experiencia profe-sional de los profesores entrevistados,así como del desarrollo curricular queapliquen en su labor (Garritz, Porro,Rembado y Trinidad, 2007).

Recolectamos tres Inventarios en es-ta investigación

• ‘‘Elaborando un modelo’’ (La expe-riencia de la caja negra). Elaborado por

María de Lourdes García Jiménez, delCCH, UNAM, México.

• “Las imágenes de los átomos” (Elmicroscopio electrónico de barrido comomedio para mostrar imágenes reales deátomos). Elaborado por Diana Roncagliadel nivel polimodal argentino.

• ‘‘Otras formas de ver el mundo’’(Trabajos prácticos para tratar de con-vencer a los alumnos sobre la estructura

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corpuscular). Elaborado por LourdesJuárez del Instituto de Educación MediaSuperior del Distrito Federal, México.

5.- El concepto de «Reacción5.- química» (RQ)

Sobre este tema han aparecido publi-cados (Reyes y Garritz, 2006) o están entránsito de hacerlo (Nieto, Garritz y Re-yes, 2008) dos artículos. En ellos se do-cumenta y discute el CDC de cinco pro-fesores experimentados en el curso deQuímica General Universitaria sobre elconcepto de RQ. Se trata de cinco profe-sores exitosos, pues poseen una antigüe-dad promedio de treinta años, han impar-tido al menos durante diez años la asig-natura ‘Química General’, se caracteri-zan por involucrarse en un tipo de ense-ñanza centrado en los estudiantes, o sea,uno no tradicional, y cuentan con libros

y otros materiales impresos relacionadoscon la enseñanza.

En este caso se ha seguido también lametodología de la Representación delContenido (ReCo) y de los Repertoriosde experiencia Profesional y Pedagógica(RePyPs) de Loughran et al. (2004).Mulhall, Berry y Loughran (2003) pre-sentaron en una conferencia dos ReCosdiferentes sobre el concepto de RQ, conlos cuales se compararon las de los cincoprofesores mexicanos.

En esta ocasión dejamos en libertad alos profesores para seleccionar las ideaso conceptos centrales sobre el tema, ra-zón por la cual sus ReCos no tienen unconjunto común de columnas en la ma-triz. Las ideas centrales más menciona-das por tres o más profesores fueron lasde la tabla 2 (se coloca a la derecha laredacción dada por los australianos a lasmismas ideas:

Tabla 2. Ideas centrales más socorridas por los profesores mexicanos que son comunescon las informadas por Mulhall, Berry y Loughran (2003)

Investigación mexicana

Formación de nuevas sustancias

Tipos de reacciones

Representación de reacciones

En una reacción química (una o más)nuevas sustancias se producen

Existen patrones para muchasreacciones químicas

Las ecuaciones describen a losreactivos y productos en una reacción

Investigación australiana

Reyes y Garritz (2006) destacan lossiguientes puntos:

• Un problema que presenta la ense-ñanza de este tema es que en ocasiones,para muchos alumnos, la aparición de

sustancias no es visible; así mismo, seles dificulta comprender que aparezcannuevas sustancias y que se conserve lamateria.


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• Solamente llegan a aceptar lo ante-rior cuando abordan la reacción químicaa nivel microscópico y verifican que loque se conserva es el número de átomosde cada elemento.

• El alumno debe llevar a cabo reac-ciones reales, inclusive en la balanza, ydebe intentar escribirlas con lenguajesimbólico, aunque falle al principio.

• Se recomienda que el estudiante ob-serve y analice varias RQ hasta que sa-que sus propias conclusiones acerca delo que una RQ representa. Resulta im-portante que el profesor presente algunosejemplos como demostraciones de cáte-dra.

• En cuanto a las concepciones alter-nativas de los alumnos, el CDC de losprofesores entrevistados contiene grancantidad de información, particularmen-te en cuanto a los conceptos centrales‘sustancia’ y RQ.

• Al profesor le conviene al empezarel tema hablar de lo vano que resulta di-ferenciar los cambios químicos de los fí-sicos.

Resumiendo, los aspectos que losprofesores entrevistados insisten comoimportantes para la enseñanza de este te-ma son los siguientes. Se trata de algo asícomo un decálogo de puntos importantesa considerar cuando se pretenda dar unaclase efectiva sobre este tema. Sin dudaalgo a considerar por los profesores enformación para cultivar su CDC:

1. La importancia de conocer las con-cepciones alternativas de los estudiantes.

2. La forma de comprobar que existeconservación de la masa en una RQ esllevándola a cabo en un recipiente cerra-do sobre una balanza.

3. El balance de elementos como al-go básico para comprender la cuantitati-vidad de las reacciones y la conservaciónde la materia.

4. Lo fundamental de la idea de “Re-presentación de reacciones” que toca lastres puntas del Triángulo de Johnstone.

5. El uso del concepto de «cantidadde sustancia».

6. Poner atención con relación a losaspectos del “lenguaje”.

7. Lo vano que resulta hablar de cam-bios físicos y cambios químicos.

8. La importancia de ver antes deltema de reacción química el de la estruc-tura corpuscular de la materia.

9. Primero hablar del concepto de«sustancia».

10. Lo importante de la enseñanzaexperimental para la idea central de «ti-pos de reacciones».

6.- La «cantidad de sustancia» y suunidad el «mol»

Recolectamos en este trabajo la Re-Co y dos inventarios de cuatro profeso-ras latinoamericanas destacadas (emple-amos aquí el sexo femenino para ocultarde alguna manera la identidad de los par-ticipantes) sobre el concepto «cantidadde sustancia» y su unidad el «mol» (Ga-rritz, Padilla, Ponce de León y Rembado,2007; que incluye los dos inventarios de-sarrollados y; Padilla, Ponce, Rembado,y Garritz, 2008). Otro trabajo de los au-tores ofrece una alternativa didáctica pa-ra la enseñanza de este tema, en particu-lar (Garritz, Gasque, Hernández y Martí-nez, 2002).

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Para no construir cuatro ReCos de-masiado diversas, empezamos por pre-guntar a cada una de las cuatro profeso-ras sus ideas o conceptos centrales conrelación al tema y fuimos dando a cono-cer a cada una de ellas las ideas seleccio-nadas por las otras profesoras para ver siles convencían más que las suyas, avan-zando hacia la construcción paulatina deun conjunto de ideas centrales consen-suadas entre las cuatro. Las seis ideascentrales a las que llegamos después dealcanzar el consenso fueron las siguien-tes:

1. Magnitudes fundamentales del sis-tema internacional de unidades. «Canti-dad de sustancia».

2. Masas atómicas relativas.

3. Mol, la unidad de «cantidad desustancia».

4. Masa molar.

5. Hipótesis de Avogadro y el volu-men molar.

6. Numero de entidades elementalesy constante de Avogadro.

Entonces les pedimos a las cuatroprofesoras que respondieran el cuestio-nario de la ReCo para este conjunto deideas centrales, logrando reunir las cua-tro matrices con cuarenta y ocho descrip-ciones (seis ideas por ocho preguntas pa-ra cada una). En este tema específico sehicieron algunas modificaciones a laspreguntas de la ReCo originalmenteplanteadas por Loughran et al. (2004),debido al interés de los autores por el de-sarrollo epistemológico del concepto de“cantidad de sustancia”. Además, parahacer el análisis se requería encontraruna manera de caracterizar lo dicho porcada una de las profesoras, para lo cual

empleamos el modelo del perfil concep-tual de Mortimer (1995). Este modeloacepta diferentes formas de pensamientoen diferentes dominios. Está tomado apartir del perfil epistemológico de Gas-tón Bachelard (1940), atribuyendo a ca-da dominio una zona del perfil concep-tual. Estas zonas tienen un carácter epis-temológico y van desde el sentido co-mún hasta las ideas científicas, cada unacon un poder explicativo mayor que supredecesora. Hemos utilizado este mo-delo para caracterizar el modelo de ense-ñanza y entendimiento de los profesoresy cuyo énfasis se ve manifestado en elmomento en el que el profesor exhibesus compromisos epistemológicos y on-tológicos.

Las zonas del perfil conceptual fue-ron construidas analizando, en primer lu-gar, los principales obstáculos de la en-señanza de la «cantidad de sustancia»(Furió et al., 2000; Strömdahl et al.,1994), los que son caracterizados de lasiguiente manera como diferentes con-cepciones acerca del mol:

• Un mol es una porción de una sus-tancia.

• Un mol es una masa específica.

• Un mol es únicamente usado paracálculos estequiométricos.

• Un mol es equivalente al número deAvogadro.

• Un mol es la unidad de la magnitudfísica llamada «cantidad de sustancia».

Por esa razón, en este caso se definie-ron las siguientes cinco zonas del perfilconceptual:

- Perceptiva/intuitiva. Esta zonaincluye las expresiones sobre «cantidad


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de sustancia» relacionadas con impresio-nes inmediatas, sensaciones e intuicio-nes, a falta de estructura o sistematiza-ción. Conceptos como “la docena delquímico” pertenecen a esta zona por susimplicidad. Se trata de ideas que res-ponden a reflexiones personales y subje-tivas del profesor, que constituyen ideascotidianas.

- Empirista. Las ideas que son colo-cadas en esta zona muestran de formaclara y precisa el uso de escalas empíri-cas, como la masa o el volumen de unadeterminada sustancia y ambas magnitu-des son cercanas a la percepción diaria yson de naturaleza macroscópica.

- Formalista. Esta zona se caracteri-za por el uso de algoritmos y de fórmu-las matemáticas como herramientas ana-líticas, que se aplican sin una compren-

sión cabal de las relaciones conceptualesinvolucradas.

- Racionalista. En esta zona el dis-curso es fundamentalmente construidoalrededor de una visión nanoscópica, ex-presado en términos del número de enti-dades elementales y sin tomar en cuentala comprensión macroscópica del con-cepto.

- Racionalista Formal. En esta zo-na, la «cantidad de sustancia» es com-prendida de forma completa como unared conceptual, es decir, no meramentecomo resultado de una experiencia empí-rica e inmediata, sino de acuerdo con laconcepción científica del concepto. Enesta zona tanto los aspectos macroscópi-cos como los nanoscópicos son relacio-nados y comprendidos.

Figura 6. Frecuencias de cada una de las zonas del perfil conceptual en las frases de la ReCopara cada profesora

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Se procedió a clasificar dentro de al-guna de las cinco zonas del perfil con-ceptual todas las frases de la ReCo de

cada profesora y, posteriormente se con-taron todas las frases de cada zona, al-canzándose el resultado de la tabla 3.

Tabla 3. Número de oraciones de cada profesora localizadasen cada una de las zonas del perfil conceptual

ProfesoraPerpectiva/

intuitivaEmpiricista Formalista Rationalista

Formal-rationalista

TOTAL

1234

1615159

12593

4984

51068

39434740

24916

Calculando los porcentajes de apari-ción de cada zona, obtenemos el resulta-do en la figura 6 de la página anterior.Vemos como conclusión que existen di-ferentes formas de impartir el concepto«cantidad de sustancia», a pesar de queestamos frente a un conjunto de profeso-res ejemplares. ¿Son válidas todas estasdiversas formas de enseñanza?

Una segunda clasificación, más cer-cana a la historia de la química, es aislarlos pensamientos de las profesoras endos visiones paradigmáticas inconmen-surables de la enseñanza de «cantidad desustancia»: uno es el paradigma equiva-lentista, en el cual la «cantidad de sus-tancia» es representada como una masade reacción y el otro es el atomista, queconsidera como real la posibilidad decontar las entidades elementales asocia-das a los reactivos y los productos de unareacción, por la vía de representacionesmacroscópicas (Padilla y Furió, 2008).

Podemos observar que hay diferentesconcepciones epistemológicas de los

profesores que influyen en su manera dedar la clase. Van desde la visión percep-tiva-empírica del profesor 1 quien repre-senta el paradigma equivalentista, en elque la «cantidad de sustancia» es vistaprimordialmente como importante paradeterminar la relación de masas de lasespecies participantes en una reacciónquímica, hasta la formal-racionalista dela profesora 4. Ésta sigue el paradigmaatomista, en el que se ve a la «cantidadde sustancia» como una cantidad ma-croscópica que representa un cierto nú-mero de entidades elementales nanoscó-picas.

Una forma similar de decidir las zo-nas del perfil conceptual fue tomada porSolsona, Izquierdo y de Jong (2003) enun estudio de campo sobre el conceptode «Reacción química», que se realizóen una muestra de 51 estudiantes de ba-chillerato, a lo largo de dos años conse-cutivos. Estos autores eligieron las zonasdel perfil conceptual como incoherente,cocina, mecano e interactivo y las


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emplearon no para caracterizar las for-mas de desempeño de uno o más profe-sores durante la clase, sino para sentarlos diferentes dominios de aprendizajede los estudiantes:

- Perfil “incoherente”. El cambio quí-mico no llega a ser explicado por losalumnos ni los ejemplos que se aportanson razonados. Se usa una terminologíaambigua que no se sabe si se mueve enun nivel macroscópico o microscópico.

- Perfil “cocina”. Los alumnos quepreferían este perfil mantenían un dis-curso centrado principalmente en el fe-nómeno, explicándose el cambio a nivelmacroscópico en términos de un cambiofísico o simplemente como un cambio enlas propiedades.

- Perfil “mecano”. En este caso losestudiantes se caracterizan por un discur-so construido en torno a una explicaciónmicroscópica del cambio, sin prestaratención a la vertiente fenomenológica.

- Perfil “interactivo”. Éste es el perfilmás completo desde el punto de vistaepistemológico, ya que el cambio quími-co es interpretado es términos de uncambio de sustancias, esto es, de la for-mación de nuevas sustancias que reem-plazan las otras iniciales. Hay una rela-ción coherente y equilibrada entre los ni-veles de explicación microscópico y ma-croscópico.

El mismo Mortimer ha venido em-pleando sus perfiles conceptuales parahablar del diálogo en el salón de clases,en temas como “el átomo” (Mortimer,1995), “la entropía” (Amaral y Morti-mer, 2004) y “la vida” (Coutinho, Morti-mer y El-Hani, 2007).

No obstante, no hay antecedentes del

empleo del modelo de perfil conceptualpara “fotografiar” los propósitos epistemo-lógicos de uno o varios profesores al im-partir un determinado tema, cuestión quese ha desarrollado en esta investigación.

7.- Conclusiones

Uno de los aspectos requeridos paramejorar el proceso educativo de la cien-cia en los países iberoamericanos es con-tar con el conocimiento básico de losmejores profesores. Una de las partesmás importantes del Conocimiento Di-dáctico de la Química, o sea del conoci-miento didáctico de tópicos específicos,es que se desarrolla a través de la expe-riencia en el aula, por lo que nuestrosprofesores más experimentados podríanaportar una gran diversidad de elementosal respecto.

En este artículo se ha hecho énfasisen que los profesores ejemplares poseenun CDC de una categoría superior al delos profesores novatos y que éstos podrí-an mejorar sus estrategias didácticas, susanalogías, ejemplos, simulaciones, etc. siconocieran los de profesores que les sir-van de ejemplo. Por lo tanto, el empleode las ReCos de profesores exitosos parasu discusión en talleres dedicados a laformación de profesores parece ser unaprimera conclusión interesante de estetrabajo. En estos talleres se discutiríanmétodos en la enseñanza de los temasque se seleccionen, como puede ser elcaso de la «cantidad de sustancia» y suunidad «mol». También se pueden utili-zar para que los profesores en entrena-miento realicen un análisis crítico de laestructura y contenido, como lo proponeVicente Talanquer (2004).

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La documentación del CDC puedeser útil en el proceso de formación deprofesores ya que, a pesar de la insisten-cia de que el CDC se adquiere mayorita-riamente como una expresión de la pro-pia docencia, el emplear estas muestrasde ejemplos de profesores distinguidosen los talleres formativos debe ser útilporque reduce la novedad y la sorpresa,ya que le da mayor capacidad de res-puesta al profesor en formación ante po-sibles situaciones que lo puedan tomarinadvertido, generándose un círculo vir-tuoso en el que aumenta su confianza yacerca al profesor novato un poco más ala experiencia escolar, reduciendo la dis-tancia entre teoría y práctica.

De esta manera el CDC recopilado através de ReCos y de Inventarios puedeemplearse para caracterizar la docenciaexitosa, cuestión que hace mucha faltaen las universidades, donde ya se cuentacon mecanismos más o menos generali-zados para caracterizar la buena investi-gación (a través de los índices de impac-to de las publicaciones). De esta manera,aunque no sabemos todavía la forma ex-plicita de evaluar la docencia a partir delo descrito por un profesor, convendríaprofundizar en los aspectos de la ReCoque permitirían valorar la docencia exi-tosa y diferenciarla de la no tan exitosa.De esta manera, podrá valorarse tanto ladocencia experta, al igual que la investi-gación experta, para darles aproximada-mente el mismo peso a ambas en las uni-versidades.

Aunque quizás sea cierto lo que nosseñala Shulman:

“Yo pienso ahora que la razón por la cualla enseñanza no está más valorada en la aca-demia es por la manera como tratamos a laenseñanza, que la elimina de la comunidad deexpertos. No es que las universidades dismi-nuyan la importancia de la enseñanza porquedevalúen en sí mismo el acto de enseñar. Noes que la investigación sea vista con más va-lor intrínseco que la docencia. Más bien,celebramos aquellos aspectos de nuestrasvidas y los trabajamos para que se vuelvan,como decimos en California, ‘propiedad de lacomunidad’. Y si deseamos que la enseñanzaposea mayores reconocimiento y recompen-sa, debemos de cambiar el estatus de la ense-ñanza de la propiedad privada a la comunita-ria” (citado por Edgerton, 2004).

Por lo cual conviene que la docenciavaya siendo considerada como “propie-dad de la comunidad” y ¿qué mejor ma-nera de lograrlo que haciendo circularextensivamente el CDC documentado denuestros mejores profesores?

Podemos concluir también que lacombinación de los métodos deLoughran y Mortimer permite caracteri-zar los propósitos generales de un profe-sor determinado al abordar un tema es-pecífico, seleccionándolos entre la diver-sidad de enfoques epistemológicos quepueden delinearse a través de zonas deperfil conceptual.

Concluimos finalmente que hacenfalta más estudios sobre el ConocimientoDidáctico de tópicos tales como: la inge-niería y la tecnología química, cambiosfísicos y químicos, modelos atómicos ymoleculares, tabla periódica, enlace quí-mico, ácidos y bases, óxido-reducción,cinética química y bioquímica, entre tan-tos otros.


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Notas.

1 El concepto «Conocimiento didáctico del contenido» fue introducido en España en las Universidades de Se-villa (Marcelo, 1993), Granada (Bolívar, 1993) y Extremadura (Mellado y Carracedo, 1993), como una adap-tación del “Pedagogical Content Knowlege” de Shulman (1986) al significado de las didácticas específicas enel contexto español. Mellado y Carracedo mencionan: ‘el «conocimiento didáctico del contenido» es uno de losaspectos esenciales que debe conocer el profesor de ciencias. Este conocimiento didáctico del contenido seríadistinto del conocimiento de la propia disciplina o del psicopedagógico general’. La tesis doctoral del mismoMellado del año 1994 se titula “Análisis del conocimiento didáctico del contenido, en profesores de cienciasde primaria y secundaria en formación inicial”. Un par de años antes, Lorenzo Blanco (1991; P. 80) mencionaeste concepto como “Conocimiento de contenido pedagógico en Matemáticas”.

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