La teoría de la relatividad y su didáctica en el bachillerato: análisis de dificultades y una propuesta de tratamiento.

Abstract

PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO. OBJETIVOS<br/>Se estudia la enseñanza de la relatividad en el bachiller, revisando los principales debates: su interés, la didáctica de la física moderna, el debate sobre la masa en relatividad, adoptando el uso de la masa invariante, etc. El problema se concreta en la forma siguiente:<br/>1.- ¿Cómo se introduce en la enseñanza usual (ESO, Bachillerato) la relatividad y sus prerrequisitos tanto desde el punto de vista científico cómo didáctico?<br/>2.- ¿Son comprendidos estos conceptos por los alumnos? ¿Qué dificultades encuentran? ¿Qué consecuencias plantea dicha forma de enseñanza?<br/>3.-¿Es posible una propuesta alternativa que atienda las deficiencias que se detecten y que de lugar un aprendizaje de mayor calidad en los estudiantes?<br/>HIPÓTESIS DE TRABAJO<br/>Los conceptos de tiempo, espacio y sus propiedades, así como los distintos sistemas de referencia, se introducen ya la secundaria de forma inconexa, acrítica. La enseñanza de la Teoría de la Relatividad se realiza de forma poco clarificadora, sin tener en cuenta las preconcepciones de los alumnos, y sin resaltar su posición en la estructura de la Física. En consecuencia, el aprendizaje es escasamente significativo y no se consolidan las nuevas concepciones en los estudiantes.<br/>Se fundamenta didácticamente recurriendo a las aportaciones de la comunidad científica sobre el proceso de enseñanza-aprendizaje y, más en detalle, sobre los principales conceptos involucrados.<br/>Se ha elaborado un diseño convergente y variado para poner a prueba la hipótesis, que se ha aplicado a los principales variables del proceso: sobre 38 textos, 74 profesores, y 155 estudiantes para indagar el aprendizaje derivado de la enseñanza recibida. Por último, para profundizar en el aprendizaje se han analizado 10 entrevistas a jóvenes de 2º de bachiller, que han estudiado el tema de forma tradicional. <br/>La segunda hipótesis consiste en la elaboración de una propuesta alternativa, fundada en los principios básicos establecidos por la investigación didáctica, que incida en los aspectos deficientes de la enseñanza habitual de la relatividad en el bachillerato.<br/>Para ello, se ha diseñado un programa de actividades alternativo con el cual se ha tratado el tema con 107 estudiantes de 3 centros diferentes. Los estudiantes que participaron en el estudio respondieron a encuestas que exploraron los aspectos clave del aprendizaje. Se ha completado con 10 entrevistas a estudiantes de 2º de bachiller, orientadas a profundizar en la calidad del aprendizaje. También ha sido presentado a 31 profesores en activo, que han participado en sesiones de trabajo en pequeño grupo, dedicadas a trabajar el tema. <br/>CONCLUSIONES<br/>En el trabajo se expone como la puesta a prueba de la hipótesis verifica esencialmente estas hipótesis. Y tras examinar la propuesta alternativa, se concluye que es posible una enseñanza correcta de los fundamentos de la relatividad, que propicie en los estudiantes un cambio actitudinal, metodológico y conceptual.

Relativity is a very important part of modern physics. In this paper we analyse the teaching and learning of the theory of relativity in secondary education and we show their main difficulties. The limitations of the relativistic mass are reviewed and invariance mass is defended as the only one that should be used. Finally, a didactic proposal to the teaching of relativity is presented.<br/><br/>Our work hypothesis points at the fact that the concepts of time, space and their properties, as well as their different references, are introduced in secondary education in a seamless non-critical way. The teaching of the Theory of Relativity is carried out in a very obscure way absolutely regardless of the students' previously acquired concepts as well as of their role in the grasping of the structure of physics. As a consequence, the learning process becomes scarcely significant and new concepts cannot thereby be acquired by students. Our second hypothesis aims at making up an alternative proposal, founded in the basic principles of teaching research, dealing with the unsubstantial sides of the teaching of relativity for secondary education.<br/> Such proposal is supported didactically by referencing the main contributions of the scientific community on the teaching-learning process as well on the rest of processes involved.<br/> It has been tested by building up a convergent and multiple design and applied to the main variables involved in the entire process: textbooks, teachers and students. The memory shows the results which support these hypotheses. Once the alternative proposal is reviewed, it comes as a conclusion that it is possible a suitable teaching of the principles of relative which should bring the students into a change in attitude, concepts and methodology.