Construcción de significados de física de semiconductores en educación secundaria: fundamentos y resultados de una investigación

Abstract

En este trabajo, exponemos la necesidad de emprender investigaciones didácticas orientadas a integrar las nociones básicas de física de semiconductores en el currículo de ciencias de Educación Secundaria. Ello tiene como objetivo servir de complemento y apoyo al estudio de la electrónica en elárea de tecnología. En este sentido, presentamos los resultados de un estudio sobre las concepciones y dificultades de aprendizaje de alumnos de 3• de ESO (14-15 años), acerca del comportamiento de los semiconductores. Palabras-clave: dificultades de aprendizaje, educación secundaria, electrónica, física de semiconductores.In this paper, we point out the need for undertaking investigations oriented to insert basic notions of semiconductor physics in the secondary school science curriculum. The aim is to give support to the study of Electronics into Technology Area. In this sense, we present results of a research carried out with secondary school students (14-15 years), about theirs conceptions and learning difficulties about the electrical behaviour of semiconductors. Keywords: electronics, learning difficulties, semiconductor physics, secondary school. 1.. Planteamiento del problemaEl importante desarrollo de la Electrónica en loś ultimos años, y su incidencia en los diferentesámbi-tos de la sociedad, han planteado la necesidad de proporcionar a los jóvenes de hoy una formación básica en esta disciplina. Actualmente, en España el estudio de la Electrónica Básica se introduce a partir del 2• ciclo de la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) (14-16 años), dentro del curriculum de Tecnología. Su tratamiento didáctico está basado en la aproximación por bloques de sistemas electrónicos básicos [1], sin incidir en los aspectos científicos que explican su comportamiento. Sin embargo, desde el punto de vista epistemológico, una formación básica y adecuada en Electrónica también requiere el estudio del comportamiento físico de los materiales empleados en la fabricación de componentes electrónicos [2]. No en vano, han sido los avances en Física de los materiales semiconductores los que han propiciado el eminente desarrollo de la Microelectróni-ca [3].A consecuencia de ello, y aprovechando el carácter abierto y flexible del curriculum de Física y Química de la ESO [4], hemos puesto en marcha un proyecto didáctico orientado a integrar las nociones básicas de física de semiconductores en esta etapa educativa, como complemento y apoyo al estudio de la Electrónica, introducido en la actual asignatura de Tecnología. Para ello, hemos elaborado diversos materiales didácticos [5,6], donde adaptamos los contenidos al nivel cognitivo del alumnado de ESO. Si bien, al igual que con cualquier otra rama de la Física, la consolidación paulatina de la enseñanza de la física de semiconductores requiere de una revisión continua de los contenidos, así como de las ideas y modos de razonamientos de los alumnos [7]. Por consiguiente, nos planteamos indagar cuáles son los niveles y dificultades de aprendizaje de los alumnos de 14-15 años sobre la temática...

Comprensión del comportamiento eléctrico de los sólidos a partir de un conocimiento básico sobre la materia. Un estudio exploratorio con alumnos de secundaria

“…Criado y Cañal 2002Furió y Guisasola 1999). Sin embargo, aun cuando existen razones didácticas para enseñar fenómenos eléctricos desde un conocimiento básico sobre la estructura y composición de la materia (De Posada 1997;García-Carmona 2006a,b, 2008, son escasas las investigaciones al respecto.…”

“…Criado y Cañal 2002Furió y Guisasola 1999). Sin embargo, aun cuando existen razones didácticas para enseñar fenómenos eléctricos desde un conocimiento básico sobre la estructura y composición de la materia (De Posada 1997;García-Carmona 2006a,b, 2008, son escasas las investigaciones al respecto.Ello se refleja en los contenidos dedicados a la materia y la electricidad, que suelen ser secuenciados de forma inconexa en el currículo de física y química de Educación Secundaria Obligatoria (ESO). Se presentan como temas independientes, uno en el A. GARCÍA-CARMONA campo de la química y otro en el de la física, sin que apenas se establezcan vínculos entre ambos.…”

Física de semiconductores en la enseñanza básica de la electrónica: primeros pasos de un proceso de transposición didáctica

“…Al no encontrar en la literatura científica ningún trabajo dedicado a la enseñanza-aprendizaje de FS en secundaria, realizamos un amplio estudio piloto (Rosado y García-Carmona, 2005b;García-Carmona, 2006aGarcía-Carmona y Criado, 2009) orientado a valorar la viabilidad (logros, obstáculos de aprendizaje, etc.) de integrar el tópico en clase de física y química de la ESO (14-16 años).…”

Relacionando los fenómenos eléctricos con la naturaleza y propiedades de la materia: fundamentos de una propuesta de enseñanza

“…representar la estructura covalente de los semiconductores, en la etapa de ES, es mediante el modelo plano de la figura 1. Se trata de un modelo clásico y simplificado -basado en los diagramas de Lewis-, que permite hacer una primera introducción a los mismos(García-Carmona, 2006a). El modelo está, además, en consonancia con lo sugerido en el currículo de física y química de ES, donde suele aconsejarse el estudio de la estructura de la materia desde una perspectiva clásica.…”