A potentially meaningful teaching unit for the teaching of the concept of field in Physics

espanolEste trabajo intenta describir los resultados de la aplicacion de una propuesta didactica para la ensenanza del concepto de campo en Fisica. Un bajo numero de trabajos en la literatura es flagrante como podemos ver, basados en una revision de la literatura que hicimos y que ha encontrado otros cuatro articulos que trataban diferentes objetivos, de los cuales, solamente dos discutian la ensenanza del concepto de campo fisico. Nosotros proponemos las Unidades de Ensenanza Potencialmente Significativas o PMTU (por sus siglas en ingles) de Marco Antonio Moreira, como una estrategia didactica que intenta facilitar el Aprendizaje Significativo a traves del planeamento de la instruccion en ocho pasos que abarcan importantes premisas de la teoria del Aprendizaje Significativo. Analizamos los datos basados en la propuesta de Greca y Moreira que integra los Esquemas de Asimilacion de Vergnaud y los Modelos Mentales de Johnson y Laird. Encontramos dos clases de Esquemas: a) Esquemas para describir las interaciones sin usar el concepto de campo, y b) Esquemas para describir las interaciones usando el concepto de campo. Ha sido posible inferir tambien cinco clases de Modelos Mentales para encuadrar el concepto de campo electromagnetico el esquema para describir interaciones: a) Modelo Mental para describir la ontologia del campo de forma general, b) Modelo Mental para describir el campo como una entidad que transfere energia de un cuerpo a otro, c) Modelo Mental para describir el campo como portador de energia, d) Modelo Mental para representar el campo como una entidad que transfere energia a traves de la colision con otros campos – concepcion de choque, e) Modelo Mental para describir el campo como un ente que es responsable por la interaccion entre objetos. Describimos tambien dos clases de Modelos Mentales para representar geometricamente el campo: a) Modelo Mental para representar el campo solamente en el exterior de las fuentes, b) Modelo Mental para representar el campo tanto en el interior como en el exterior de las fuentes. Ha sido posible construir cuatro clases de Modelos Mentales para representar matematicamente el campo: a) Modelo Mental para representar el campo matematicamente sin usar los conceptos de flujo y de circulacion, b) Modelo Mental para representar el campo matematicamente usando el concepto de la projeccion normal sobre la superficie gaussiana y el concepto de circulacion como la projeccion tangente del campo sobre una curva amperiana, c) Modelo Mental para representar el campo matematicamente usando el concepto de flujo como un indicador de la direccion del campo y el concepto de circulacion como un indicador de lineas de campo circulares cerradas, d) Modelo Mental para representar el campo matematicamente identificando los conceptos de flujo. Observamos la construccion de Modelos a partir de conocimientos-en-accion previos para construir una representacion interna del concepto de campo. Gran parte de los estudiantes pudieran lograr un aprendizaje adecuado, algunos llegaran cerca de un aprendizaje cientificamente aceptable, y otros (la minoria) lograran Aprendizaje Significativo inadecuado o incompleto. Las implicaciones de esto son discutidas EnglishThis work aims to describe the results of the implementation of a didactical proposal for teaching the concept of field in Physics. A lack of words in the literature is blatant as we could see based on a review of literature that found four other works that focused different goals, with just two aiming directly the teaching the concept of physical field. We propose the Potentially Meaningful Teaching Units (PMTU) of Marco Antonio Moreira as a teaching strategy that aims to facilitate Meaningful Learning through planning the instruction in eight steps that embrace premises of important Meaningful Learning Theory. We analyze data based on Greca and Moreira proposal that integrates Assimilation Schemas of Vergnaud and Mental Models of Johnson and Laird. We found two classes of schemas: a) Schemas for describing interactions without using the concept of field and b) Schemas for describing interactions using the concept of field. We could infer also five classes of Mental Models for framing the concept of field into the Schema of describing interactions: a) Mental Model to describe the ontology of the field in a general way, b) Mental Model to describe the field as an entity that transfers energy of a body to another, c) Mental Model to describe the field as possessing Energy, d) Mental Model to describe the fields as entities that transfer energy by colliding the other fields – Shock conception, e) Mental Model to describe the field based on the idea of interaction of the field with objects. We describe also two classes of Mental Models for representing geometrically the field: a) Mental Model to represent the field existing just outside the sources, b) Mental Model to represent the field existing both inside and outside the sources. It was possible to map four classes of Mental Models to represent mathematically the field: a) Mental Model to represent the field Mathematically without using the concepts of flux and circulation, b) Mental Model to represent the field Mathematically using the concept of flux as a normal projection of the field over a Gaussian Surface and the concept of Circulation as a tangent projection of the field over an Amperian Loop, c) Mental Model to represent the field Mathematically using the concept of flux as an indicator of the direction of the field and the concept of Circulation as an indicator of circular closed field Lines, d) Mental Model to represent the field Mathematically identifying the concept of flux to the concept of field. We could observe the Mental Model construction from prior knowledge-inaction for building internal representation of the concept of field. Great part of the students achieved adequate Meaningful Learning, some of the reached a close point of an adequate Meaningful Learning, and others (a minority) achieved inadequate meaningful learning. Implications are discussed.