Exploring color concepts in physics education: Addressing common preconceptions among teachers-in-training

Abstract

En el ámbito de la educación en física, la identificación de las preconcepciones de los estudiantes, especialmente sobre la luz y el color, ha sido fundamental, ya que estas ideas básicas a menudo persisten a lo largo de la educación superior. En la formación del profesorado, esto es particularmente crucial, pues estas concepciones iniciales pueden influir profundamente en la manera en que los futuros educadores entienden y enseñan estos conceptos. Esto resalta la necesidad de un enfoque que integre estos entendimientos iniciales en un marco científico coherente. Enseñar a los estudiantes sobre los conceptos del color revela que muchos tienen dificultades con los principios ópticos fundamentales. Estos conocimientos iniciales son esenciales para diseñar secuencias educativas que faciliten la evolución conceptual y permitan una comprensión más profunda de las ideas científicas. Este estudio tuvo como objetivo examinar e interpretar las concepciones iniciales que los futuros educadores de primaria y secundaria tienen sobre el color y sus fundamentos ópticos, al mismo tiempo que se desarrollaron y aplicaron recursos didácticos virtuales para promover un cambio conceptual sobre estos conceptos básicos. Se empleó un enfoque cuasi-experimental que incluyó grupos de control y experimentales, utilizando tanto métodos cualitativos como cuantitativos para un análisis integral. Con la participación de 409 futuros maestros, a través de un muestreo no probabilístico, el estudio estratificó a los participantes por programa de grado. Estas agrupaciones facilitaron una evaluación comparativa de la eficacia pedagógica de los recursos educativos desarrollados. Se utilizó una evaluación en línea compuesta por preguntas de opción múltiple con respuesta única, basadas en investigaciones previas y validadas psicométricamente. Luego, se desarrollaron e implementaron herramientas educativas para fomentar una comprensión más profunda de los conceptos del color entre los futuros maestros. El análisis de los resultados destacó la existencia de preconcepciones sobre el color entre los participantes con diferentes antecedentes educativos. Las intervenciones empleadas fueron efectivas para catalizar un cambio en la comprensión conceptual y elevar los niveles de conocimiento de los futuros docentes.

In the field of physics education, the identification of students' preconceptions—especially regarding light and color—has been pivotal, as these foundational ideas often persist through higher education. Within teacher education, this is particularly crucial, as these early conceptions can deeply influence how future educators understand and teach these concepts, highlighting the need for an approach that weaves these initial understandings into a coherent scientific framework. Instructing students on color concepts reveals that many grapple with the fundamental optical principles. These initial understandings are integral to designing educational sequences that facilitate conceptual evolution, allowing for a deeper grasp of scientific ideas. This study aimed to examine and interpret the initial conceptions that aspiring primary and secondary educators hold about color and its optical fundamentals, while also developing and applying virtual teaching resources to promote a conceptual change about these foundational concepts. A quasi-experimental approach was employed, comprising control and experimental groups, and utilizing both qualitative and quantitative methods for a comprehensive analysis. Engaging 409 trainee teachers through non-probabilistic sampling, the study stratified participants by degree program. These groupings facilitated a comparative evaluation of the pedagogical efficacy of the educational resources developed. The study utilized an online assessment comprising single-answer multiple-choice questions, grounded in prior research, which was psychometrically validated. Educational tools were then developed and implemented to foster a deeper understanding of color concepts among prospective teachers. Results analysis highlighted the existence of preconceptions about color among participants from diverse educational backgrounds. The interventions employed were effective in catalyzing a shift in conceptual understanding and in elevating the knowledge levels of the trainee teachers.