[en] This thesis addresses the following problems: How are the basic concepts of the Atomic Structure of Matter (EAM) taught in secondary education in Colombia? What difficulties does this teaching produce in students? Teaching sequence that articulates Quantum Theory (CT) and the advances of didactic research allow to overcome the conceptual difficulties evidenced in the teaching of EAM? To solve the problems, two hypotheses are proposed. The first affirms: it is a teaching of the Atomic Structure of Matter in descriptive, scarce and formalistic Colombian secondary education, which does not take into account Quantum Theory and which, consequently, will produce errors in the learning of these concepts. The second hypothesis indicates: if a sequence for the teaching of the atomic structure of matter is designed, implemented and evaluated, that articulates the conceptual approach of quantum theory and that considers in its design the advances of didactic research, then, Conceptual difficulties of secondary school students can be overcome. The methodological design implemented for the investigation of the first hypothesis focuses on characterizing the teaching and learning of the atomic structure of matter. To this end, the analysis of teaching was carried out (curricular guidelines and standards in force in Colombia, analysis of textbooks and teachers) and analysis of learning with high school students. It is obtained as a result that the curricular guidelines and basic standards of competence are ambiguous regarding the teaching of Quantum Theory; textbooks transmitted omissions and conceptual errors. With regard to teachers, it is evident that they do not take Quantum Theory into account in teaching the structure of matter, as well as presenting confusion and errors in basic notions. Finally, with respect to the students (N = 305), the results corroborate that, in teaching, CT is not assumed, since the students do not relate concepts and notions of this theory. These results confirm the first hypothesis. To test the second hypothesis, design-based research is used, in which a didactic unit (UD) was configured. This unit was implemented with 200 X-grade high school students from two Colombian centers. The comparison of the results of the post with the pre and the control group show a statistically significant change with respect to the students' knowledge about ADE. The qualitative analysis (observation of classes and interviews with participating teachers and students) shows the effectiveness of the designed UD. All together corroborates the second hypothesis As a perspective, there is the need to strengthen in Colombia a line of research on the teaching of modern sciences, specifically Quantum Theory, from which contributions are mobilized to update the curricula, textbooks and teaching practices.

[es] En esta tesis se abordan los siguientes problemas: ¿Cómo se enseñan los conceptos básicos de la Estructura Atómica de la Materia (EAM) en la educación secundaria en Colombia?, ¿qué dificultades produce esta enseñanza en los estudiantes?, ¿la aplicación de una secuencia de enseñanza que articule la Teoría Cuántica (TC) y los avances de la investigación didáctica permite superar las dificultades conceptuales evidenciadas en la enseñanza de la EAM? Para dar solución a los problemas se plantean dos hipótesis. La primera afirma: se trata de una enseñanza de la Estructura Atómica de la Materia en la educación secundaria colombiana descriptiva, escasa y formalista, que no tiene en cuenta la Teoría Cuántica y que, en consecuencia, producirá errores en el aprendizaje de dichos conceptos. La segunda hipótesis señala: si se diseña, se implementa y evalúa una secuencia para la enseñanza de la estructura atómica de la materia, que articule el enfoque conceptual de la teoría cuántica y que considere en su diseño los avances de la investigación didáctica, entonces, se pueden superar dificultades conceptuales de los estudiantes de educación secundaria. El diseño metodológico implementado para la investigación de la primera hipótesis se enfoca en caracterizar la enseñanza y el aprendizaje de la estructura atómica de la materia. Para ello se realizó el análisis de la enseñanza (lineamientos y estándares curriculares vigentes en Colombia, análisis de libros de texto y del profesorado) y análisis del aprendizaje con estudiantes de educación secundaria. Se obtiene como resultado que los lineamientos curriculares y estándares básicos de competencia son ambiguos en cuanto a señalar la enseñanza de la Teoría Cuántica; los libros de texto muestran omisiones y errores conceptuales. Con respecto a docentes, se evidencia de que no toman en cuenta la Teoría Cuántica en la enseñanza de la estructura de la materia, así como presentan confusiones y errores en nociones básicas. Finalmente, con respecto a los estudiantes (N= 305), los resultados corroboran que, en la enseñanza no se asume la TC, pues los estudiantes no relacionan conceptos y nociones de esta teoría. Estos resultados confirman la primera hipótesis. Para comprobar la segunda hipótesis, se utiliza la investigación basada en el diseño (design-based methodology), en la que se configuró una unidad didáctica (UD). Esta unidad se implementó con 200 estudiantes de X grado de secundaria de dos centros colombianos. La comparación de los resultados del post con el pre y el grupo control evidencian un cambio estadísticamente significativo con respecto a los conocimientos de los estudiantes sobre EAM. El análisis cualitativo (observación de las clases y entrevistas a docentes y alumnado participante) muestra la efectividad de la UD diseñada. Todo junto corrobora la segunda hipótesis Como perspectiva, se plantea la necesidad de fortalecer en Colombia una línea de investigación sobre la enseñanza de las ciencias modernas, específicamente la Teoría Cuántica, desde la cual se movilicen aportes tendientes a la actualización de los currículos, libros de texto y prácticas de enseñanza.