El desarrollo de las nociones sociales, físicas, biológicas o químicas que utilizamos para dar sentido al mundo que nos rodea no se aprende de una forma directa, sino que tiene un amplio recorrido donde los niños y los adolescentes, van elaborando y reestructurando sus explicaciones.
Composición atómica de la materia
La comprensión de la naturaleza corpuscular de la materia, resulta complicada de entender.
En las escuelas se enseña que la materia está definida en dos niveles:
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Desde un punto de vista macroscópico por su masa, su volumen y su densidad.
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Desde un punto de vista microscópico por su naturaleza atómica. Pero nuestra experiencia cotidiana está basada en el nivel macroscópico, que es como percibimos los objetos.
Se les explica que la materia está constituida por vacío y que ese vacío entre partículas se debe al constante movimiento intrínseco de las mismas: discontinuidad de la materia y movimiento constante. Pero los estudiantes reinterpretan los problemas y las explicaciones a partir de modelos macroscópicos: continua y estática.
Representaciones precientíficas de la materia
Movimiento intrínseco: no se diferencia entre el movimiento de las partículas (nivel microscópico) y el movimiento del material del que forman parte (nivel macroscópico).
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Sólidos: las partículas que los constituyen están siempre en reposo.
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Líquidos: sus partículas sólo se mueven cuando hay un agente externo que cause el movimiento.
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Gases: sus partículas se mueven siempre.
Mecanismo explicativo: el mecanismo atribuido al cambio depende del número de sustancias que participan en el sistema.
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Dos o más sustancias (reacciones y disoluciones). Se acepta la interacción entre partículas de las dos sustancias. Por lo general, una de ellas es el agente que provoca el cambio de la otra.
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Una sustancia (cambio de estado y dilatación). Las partículas experimentan el mismo cambio que ocurre a nivel macroscópico.
Discontinuidad y vacío: concepción continua de la materia a partir de su aspecto físico.
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Sólido: Entre las partículas no hay nada o hay más partículas de la misma sustancia.
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Líquidos: Surgen diversas ideas en función de su aspecto o de las ideas sobre la sustancia concreta (el agua).
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Gases: Entre partículas hay aire.
Fuerza y movimiento
Los niños y adolescentes de diferentes culturas organizan sus conocimientos de forma similar.
Esto se ve reflejado en el estudio de Gunstone y Watts en el que comparan diversos estudios acerca del movimiento de los objetos y las fuerzas inerciales.
De ellos se extraen cinco reglas intuitivas que utilizamos transculturalmente cuando pensamos sobre el movimiento de los objetos físicos.
Cinco reglas cercanas a la Teoría del ímpetu:
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Las fuerzas están relacionadas con los seres vivos. Se da fundamentalmente en niños pequeños y es la más básica. Explicaciones animistas (Piaget) en las que se atribuye a los objetos físicos voluntad y capacidad de desplazamiento autónomo.
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El movimiento constante requiere una fuerza constante. Una fuerza ha de seguir actuando constantemente sobre un objeto si éste ha de seguir moviéndose.
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La cantidad de movimiento es proporcional a la cantidad de fuerza. Cuanto más fuertemente se empuje una cosa más rápido irá y llegará más lejos.
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Si un cuerpo no se mueve, no actúa ninguna fuerza sobre él. Si un objeto está en reposo no tiene sentido buscar ninguna fuerza que influya en él.
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Si un cuerpo se mueve es que hay una fuerza que está actuando sobre él en la dirección del movimiento. La dirección del movimiento es necesariamente la misma que la de la fuerza impulsora. Los niños y adolescentes de todas las culturas comienzan a construir sus representaciones a partir de lo que perciben directamente a través de sus sentidos y lo que percibimos con mayor facilidad es que para que un cuerpo se mantenga en movimiento es necesario aplicarle una fuerza constante. Al no reconocer la fricción como fuerza, el niño puede desarrollar la idea intuitiva de que el movimiento constante requiere una fuerza constante.
La forma de la tierra y la fuerza de la gravedad
Con este ejemplo queremos mostrar cómo las representaciones van cambiando en función de la experiencia y de los esfuerzos que hacen los sujetos para dar sentido a la misma.
A los niños se les explica que la tierra es redonda, pero aunque parezca que lo entienden, ellos tienen un modelo de la tierra plano. Por ejemplo, algunos afirman que existe un borde o límite de la Tierra por donde se pueden caer.
En los estudios realizados, se aprecia como los niños comienzan su proceso de adquisición del conocimiento con un modelo plano de la tierra. Tienen dificultad en entender que la tierra es redonda, ya que es un conocimiento contra-intuitivo y no se puede apreciar desde la experiencia diaria de los niños.
El proceso de cambio de un modelo inicial al esférico es gradual, dando lugar a cinco modelos diferentes:
Circulo o rectángulo
Los niños conciben la Tierra como una superficie plana. Tratan de asignarle algún sentido a la información que conocen acerca de que la Tierra es redonda, explicando que es redonda porque hay montañas o que el contorno de su superficie es redondo. No hacen referencia a la ley de la gravedad, sino que entienden que los objetos caen de forma absoluta.
Esfera hueca
Los niños creen que la Tierra es una enorme bola compuesta por dos hemisferios. La parte inferior sólida y la superior compuesta de aire y cielo(definición ambigua). Estos niños ya asimilan que nuestro planeta es un cuerpo finito cerrado, sin embargo no han progresado con respecto a la ley de la gravedad y la dirección de caída de los objetos.
Esfera sólida dirección de caída absoluta
Tienen alguna idea de un espacio limitado que rodea la Tierra esférica y sólida. No son capaces de utilizar la Tierra como marco de referencia para la dirección arriba-abajo, sino que suponen la existencia de una dirección absoluta arriba-abajo independiente de su centro.
Esfera sólida caída relativa a la superficie de la Tierra
Consideran a la Tierra como un cuerpo esférico y sólido que está rodeado de espacio. Utilizan la superficie de la Tierra para explicar las direcciones de caída arriba-abajo, aunque no relacionan estas direcciones con el centro de la Tierra.
Esfera sólida caída relativa al centro de la Tierra
Los niños tienen una idea satisfactoria y estable de los tres aspectos del concepto Tierra: planeta esférico, rodeado de espacio y hacia cuyo centro caen los objetos.
Este progreso de las cinco nociones se hace en torno a tres dimensiones que corresponden con los tres aspectos básicos del concepto Tierra:
La forma de la Tierra extremos (plana y esférica).
La naturaleza del cielo y del espacio: expandido por todas partes.
Dirección de caída: de arriba-abajo (vertical) a una relativa (gravedad).
Este progreso está relacionado con la edad (patrón evolutivo).
Nociones 1 y 2 = niños hasta 10-11 años.
Nociones 3-5 = niños mayores de 12 años.
Está progresión puede ser explicada a través de 3 rasgos fundamentales:
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Primera dimensión implicada en este progreso representacional es el avance desde un pensamiento basado en las apariencias a un pensamiento abstracto e inferencial. El pensamiento infantil está dirigido fundamentalmente por la percepción directa.
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La segunda dimensión sería el progreso en la capacidad de descentración. Como los sujetos van pasando desde una visión egocéntrica hasta un pensamiento más sistemático, en el que se tienen en cuenta los diferentes aspectos y perspectivas. Los niños de hasta 9 años establecen relaciones simples, lineales y directas entre elementos aparentes. Los niños entre 9-12 años utilizan relaciones más complejas, en las que aparecen elementos visibles e inferidos, aunque siguen siendo lineales y referidos a un sólo aspecto del problema. A partir de los 13 años establecen relaciones sistémicas, directas e indirectas entre los diferentes elementos de una problemática.
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Tercera dimensión es el paso de una interpretación de los fenómenos en función de sus propiedades absolutas adscritas a los objetos hacia una interpretación más relativista basada en la interacción de los elementos de un sistema. Por ejemplo el peso de los objetos, los niños pequeños piensan que es una cualidad absoluta, mientras que los adolescentes ven que el peso depende de una interacción de fuerzas (gravedad).