La Relatividad General: alfabetización científica y tecnológica en la Educación Media en Colombia

Abstract

RESUMEN: Los recientes descubrimientos en torno a las imágenes de los agujeros negros y la detección de las ondas gravitacionales reflejan el distanciamiento que existe entre los contenidos propuestos en los currículos de las ciencias escolares y los avances científicos actuales, impidiendo que el estudiante comprenda algunos de los cambios revolucionarios del siglo XXI. Esta tesis doctoral tiene como objetivo analizar y proponer algunos elementos conceptuales, pedagógicos y epistemológicos para la enseñanza de la Relatividad General en la educación media. Para esto, se realizó una investigación cualitativa con estudio de caso de tipo instrumental, acompañada de una investigación documental cualitativa a partir del protocolo PRISMA y análisis documental de Hoyos (2000). Los participantes fueron estudiantes de educación media de una institución pública de la ciudad de Medellín. La recolección de la información se realizó mediante entrevistas, análisis de documentos, observación participante y grupos focales. Los resultados muestran que si bien, existen algunas dificultades para la enseñanza y aprendizaje de la Relatividad General, por su lenguaje abstracto y contraintuitivo, la intervención didáctica permitió observar que los estudiantes pueden comprender de manera significativa y crítica la teoría de Einstein si se tienen en cuenta aspectos de la naturaleza de la ciencia y los principios de la Teoría del Aprendizaje Significativo Crítico. Se concluye con esta investigación que, utilizando los recursos didácticos y las estrategias adecuadas, los estudiantes lograron comprender de manera conceptual algunos de los conceptos, principios y aplicaciones de la RG, teniendo presente reflexiones epistemológicas y evaluando sus implicaciones tecnológicas y sociales. Se enfatiza en la importancia de actualizar los currículos de ciencias, con la introducción de la Astronomía y la Relatividad General, para lograr un aprendizaje holístico y contextualizado de la física.

ABSTRACT: Recent discoveries about images of black holes and the detection of gravitational waves reflect the gap between the content proposed in school science curricula and current scientific advances, preventing students from understanding some of the revolutionary changes of the 21st century. This doctoral thesis aims to analyze and propose some conceptual, pedagogical and epistemological elements for teaching General Relativity in high school. To this end, qualitative research with an instrumental case study was carried out, accompanied by qualitative documentary research based on the PRISMA protocol and documentary analysis by Hoyos (2000). The participants were secondary school students from a public institution in the city of Medellín. The information was collected through interviews, document analysis, participant observation and focus groups. The results show that, although there are some difficulties in teaching and learning General Relativity, due to its abstract and counterintuitive language, the didactic intervention allowed us to observe that students can understand Einstein's theory in a meaningful and critical way if aspects of the nature of science and the principles of the Theory of Critical Meaningful Learning are taken into account. It is concluded with this research that, using the appropriate didactic resources and strategies, students managed to conceptually understand some of the concepts, principles and applications of General Relativity, taking into account epistemological reflections and evaluating their technological and social implications. Emphasis is placed on the importance of updating science curricula with the introduction of Astronomy and General Relativity, to achieve a holistic and contextualized learning of physics.