1.1. Introducción
La enseñanza de la Física en Educación Secundaria Obligatoria (ESO) ocupa un lugar central en el desarrollo del pensamiento científico del alumnado, ya que permite comprender fenómenos naturales cotidianos desde una perspectiva rigurosa y sistemática. En particular, los contenidos relacionados con la mecánica newtoniana —como la inercia, la relación entre fuerza, masa y aceleración, o la representación de interacciones mediante diagramas de fuerzas— constituyen fundamentos esenciales del bloque Interacción y fuerza en 3.º de ESO, tal como establece el Real Decreto 217/2022, de 29 de marzo, y su desarrollo curricular en la Orden EFP/754/2022 para Ceuta y Melilla (Ministerio de Educación y Formación Profesional [MEFP], 2022a). Sin embargo, numerosas investigaciones han demostrado que su aprendizaje se enfrenta a importantes obstáculos cognitivos derivados de la persistencia de concepciones alternativas arraigadas en la experiencia intuitiva del alumnado (Viennot, 2021; McCloskey, Caramazza, & Green, 1980).
Estas ideas previas, muchas veces inconscientes y resistentes al cambio, llevan a los estudiantes a afirmar, por ejemplo, que un cuerpo necesita una fuerza constante para mantenerse en movimiento, o que los objetos más pesados caen más rápido, ideas que contradicen directamente las leyes de Newton (Herrmann-Abell & DeBoer, 2018; Lin & Singh, 2023). Esta resistencia al cambio conceptual representa uno de los mayores desafíos en la didáctica de las ciencias, ya que impide la construcción de un conocimiento físico coherente y aplicable (Vosniadou, 2020). Además, incluso cuando los estudiantes parecen dominar los conceptos teóricos, frecuentemente fracasan al transferir ese conocimiento a la resolución de problemas, especialmente si estos requieren interpretar o construir diagramas de fuerzas, herramientas clave para traducir situaciones físicas al lenguaje formal (Rosengrant, Van Heuvelen, & Etkina, 2009; Savinainen, Scott, & Viiri, 2021).
Frente a estos retos, la investigación en educación científica ha identificado estrategias efectivas para promover el aprendizaje significativo, entre las que destaca la metodología POE (Predecir-Observar-Explicar). Este enfoque, basado en la generación de conflicto cognitivo, invita al alumnado a hacer explícitas sus predicciones antes de observar un fenómeno físico, lo que facilita la confrontación entre sus ideas previas y la evidencia empírica (White & Gunstone, 1992; Zavala & Pérez, 2022). Cuando esta estrategia se articula en una secuencia progresiva de varias sesiones, permite no solo diagnosticar y cuestionar concepciones erróneas, sino también construir gradualmente modelos científicos más ajustados (Akarsu & Yildirim, 2021).
Asimismo, la efectividad de cualquier intervención didáctica depende de su capacidad para responder a la diversidad del aula. En este sentido, el Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA) ofrece un marco pedagógico sólido, al proponer múltiples medios de representación, expresión y compromiso emocional, garantizando que todos los estudiantes puedan acceder al conocimiento científico independientemente de sus condiciones personales, culturales o lingüísticas (Meyer, Rose, & Gordon, 2023; Ok, Rao, Bryant, & Pattini, 2023). Este enfoque resulta especialmente relevante en contextos socioculturales complejos como el de la Ciudad Autónoma de Melilla, donde la alta heterogeneidad del alumnado —por origen étnico, nivel lingüístico o necesidades educativas específicas— exige una planificación inclusiva y flexible (Vega & López, 2022; MEFP, 2023).
Este Trabajo Fin de Máster (TFM) presenta una propuesta didáctica secuenciada en tres sesiones de 55 minutos dirigida a la enseñanza de las leyes de Newton en 3.º de ESO, implementada en un Instituto de Educación Secundaria de Melilla. La intervención integra la estrategia POE, el uso progresivo del diagrama de fuerzas como herramienta-puente, la evaluación formativa continua y adaptaciones DUA, todo ello alineado con los principios de la LOMLOE (Ley Orgánica 3/2020), que promueve un currículo competencial, inclusivo y centrado en el aprendizaje significativo. El objetivo es no solo mejorar la comprensión conceptual de la mecánica, sino también ofrecer un modelo práctico y replicable de enseñanza científica equitativa, basado en evidencia y sensible al contexto.
En las siguientes secciones, se justifica esta propuesta desde los ámbitos legislativo, psicopedagógico y didáctico, se fundamenta teóricamente en modelos de cambio conceptual y evaluación formativa, se contextualiza institucionalmente y se detalla su diseño, ejecución y reflexión crítica, con el fin último de contribuir a una enseñanza de la física más inclusiva, rigurosa y eficaz en contextos diversos.
1.1. Introducción
La enseñanza de la Física en Educación Secundaria Obligatoria (ESO) desempeña un papel fundamental en el desarrollo del pensamiento científico estudiantil, facilitando la comprensión de fenómenos naturales cotidianos mediante un enfoque riguroso y sistemático. Los contenidos vinculados a la mecánica newtoniana, incluyendo la inercia, la relación entre fuerza, masa y aceleración, así como la representación de interacciones a través de diagramas de fuerzas, constituyen elementos fundamentales del bloque Interacción y fuerza en 3.º de ESO, según lo establecido en el Real Decreto 217/2022, de 29 de marzo, y su desarrollo curricular en la Orden EFP/754/2022 para Ceuta y Melilla (Ministerio de Educación y Formación Profesional [MEFP], 2022a). No obstante, múltiples investigaciones han evidenciado que el aprendizaje de estos conceptos enfrenta significativos obstáculos cognitivos originados por la persistencia de concepciones alternativas fundamentadas en la experiencia intuitiva estudiantil (Viennot, 2021; McCloskey, Caramazza, & Green, 1980).
Estas preconcepciones, frecuentemente inconscientes y resistentes a la modificación, conducen a los estudiantes a sostener, por ejemplo, que un objeto requiere una fuerza constante para mantener su movimiento, o que los cuerpos de mayor peso caen con mayor rapidez, conceptos que contradicen directamente los principios newtonianos (Herrmann-Abell & DeBoer, 2018; Lin & Singh, 2023). Esta resistencia al cambio conceptual constituye uno de los principales desafíos en la didáctica científica, obstaculizando la construcción de conocimiento físico coherente y aplicable (Vosniadou, 2020). Adicionalmente, incluso cuando los estudiantes demuestran dominio de los conceptos teóricos, habitualmente experimentan dificultades al transferir dicho conocimiento a la resolución de problemas, particularmente cuando estos demandan la interpretación o construcción de diagramas de fuerzas, instrumentos esenciales para traducir situaciones físicas al lenguaje formal (Rosengrant, Van Heuvelen, & Etkina, 2009; Savinainen, Scott, & Viiri, 2021).
Ante estos desafíos, la investigación en educación científica ha identificado estrategias eficaces para promover el aprendizaje significativo, destacando especialmente la metodología POE (Predecir-Observar-Explicar). Este enfoque, fundamentado en la generación de conflicto cognitivo, impulsa al alumnado a explicitar sus predicciones previamente a la observación de un fenómeno físico, facilitando así la confrontación entre sus ideas preconcebidas y la evidencia empírica (White & Gunstone, 1992; Zavala & Pérez, 2022). Cuando esta estrategia se estructura en una secuencia progresiva de múltiples sesiones, posibilita no solamente el diagnóstico y cuestionamiento de concepciones erróneas, sino también la construcción gradual de modelos científicos más precisos (Akarsu & Yildirim, 2021).
Del mismo modo, la efectividad de cualquier intervención didáctica está condicionada por su capacidad de atender la diversidad del aula. En este contexto, el Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA) proporciona un marco pedagógico robusto al plantear múltiples medios de representación, expresión y compromiso emocional, asegurando que todos los estudiantes puedan acceder al conocimiento científico independientemente de sus características personales, culturales o lingüísticas (Meyer, Rose, & Gordon, 2023; Ok, Rao, Bryant, & Pattini, 2023). Este planteamiento resulta particularmente pertinente en contextos socioculturales complejos como el de la Ciudad Autónoma de Melilla, donde la elevada heterogeneidad estudiantil por origen étnico, competencia lingüística o necesidades educativas específicas requiere una planificación inclusiva y adaptable (Vega & López, 2022; MEFP, 2023).
Este Trabajo Fin de Máster (TFM) desarrolla una propuesta didáctica estructurada en tres sesiones de 55 minutos orientada a la enseñanza de las leyes de Newton en 3.º de ESO, implementada en un Instituto de Educación Secundaria de Melilla. La intervención incorpora la estrategia POE, el empleo progresivo del diagrama de fuerzas como herramienta mediadora, la evaluación formativa continua y adaptaciones DUA, todo ello alineado con los principios de la LOMLOE (Ley Orgánica 3/2020), que impulsa un currículo competencial, inclusivo y centrado en el aprendizaje significativo. El propósito es no únicamente mejorar la comprensión conceptual de la mecánica, sino también proporcionar un modelo práctico y replicable de enseñanza científica equitativa, fundamentado en evidencia y sensible al contexto.
En las secciones posteriores, se justifica esta propuesta desde las perspectivas legislativa, psicopedagógica y didáctica, se fundamenta teóricamente en modelos de cambio conceptual y evaluación formativa, se contextualiza institucionalmente y se detalla su diseño, implementación y reflexión crítica, con el objetivo último de contribuir a una enseñanza de la física más inclusiva, rigurosa y eficaz en contextos diversos.