Estrategias metodológicas para la enseñanza de la cinemática en la asignatura de fundamentos de físi by Biblioteca "Licda. Etelvina Trejo de Palencia"

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE EDUCACIÓN

ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS PARA LA ENSEÑANZA DE LA CINEMÁTICA EN LA ASIGNATURA DE FUNDAMENTOS DE FÍSICA I, UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR, CICLO ACADÉMICO 02-2007.

TRABAJO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN, ESPECIALIDAD CIENCIAS NATURALES

PRESENTADO POR: MIRNA EVELYN GARCÍA REGALADO ISRAEL MARTÍNEZ VALENCIA

ASESOR: HÉCTOR ANTONIO FLORES

SAN SALVADOR, EL SALVADOR, 2009

ÍNDICE Página

CAPÍTULO I - MARCO CONCEPTUAL 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

Tema......................................................................................................... Objetivo General...................................................................................... Objetivos Específicos............................................................................. Introducción............................................................................................. Antecedentes del Problema.................................................................... Justificación............................................................................................. Planteamiento del Problema................................................................... Alcances y Limitaciones......................................................................... Recuento de Conceptos y Categorías a Utilizar...................................

2 3 3 4 9 28 30 32 40

CAPÍTULO II - MARCO TEÓRICO 2.1 Fundamentación Teórico – Metodológica............................................. 2.1.1. Actividades Manipulativas............................................................... 2.1.2. Simulaciones Virtuales en la Internet.............................................. 2.1.3. Prácticas de Laboratorio.................................................................. 2.1.4. Resolución de Guías de Ejercicios.................................................. 2.2 Construcción del Marco Empírico......................................................... 2.2.1. Método............................................................................................. 2.2.2. Descripción de los Instrumentos...................................................... 2.2.3. Instrumentos.................................................................................... 2.2.4. Presentación de los Resultados Obtenidos..................................... 2.2.5. Análisis de los Resultados Obtenidos............................................ 2.3 Formulación Teórico-Metodológica de lo Investigado........................ 2.4 Desarrollo y Definición Teórica..............................................................

58 61 63 66 68 72 72 73 74 80 92 99 102

CAPÍTULO III - MARCO OPERATIVO Descripción de los Sujetos de Investigación........................................ Procedimientos para Recopilación de Datos........................................ Especificación de la Técnica para el Análisis de los Datos................ Cronograma............................................................................................. Recursos.................................................................................................. Índice Preliminar sobre el Informe Final............................................... 3.6.1. Marco Conceptual............................................................................ 3.6.2. Marco Teórico.................................................................................. 3.6.3. Marco Operativo.............................................................................. 3.7 Bibliografía General y Utilizada.............................................................. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

142 144 147 149 153 154 154 154 154 156

CAPÍTULO I MARCO CONCEPTUAL

CAPÍTULO I

1. MARCO CONCEPTUAL

1.1 TEMA Estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática en la asignatura de Fundamentos de Física I, Universidad Pedagógica de El Salvador, ciclo académico 02-2007.

1.2 OBJETIVOS

Objetivo general

Proponer estrategias metodológicas de enseñanza para los contenidos de Cinemática, de acuerdo al programa de estudio de la asignatura “Fundamentos de Física I”, vigente en el ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El Salvador, con la finalidad de mejorar en los y las estudiantes la comprensión del lenguaje físico y su aplicación en la resolución de problemas.

Objetivos específicos

Recopilar percepciones, datos de las condiciones sociofamiliares y hábitos de estudio o trabajo, de los alumnos y alumnas que forman parte del curso “Fundamentos de Física I”, en el ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El Salvador, para identificar los factores principales que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática.

Adecuar estrategias metodológicas de enseñanza de la Cinemática, a la realidad educativa de los alumnos y alumnas que cursan la asignatura “Fundamentos de Física I”, en el ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El Salvador, con la finalidad de mejorar la comprensión del lenguaje físico y su aplicación en la resolución de problemas.

1.3 INTRODUCCIÓN Apropiarse de la naturaleza mediante la comprensión de las leyes que la gobiernan ha sido una de las luchas inclaudicables de muchos hombres y mujeres durante la historia de la humanidad.

La explicación de los fenómenos naturales se ha visto envuelta por especulaciones de todo tipo. Muchos se avocaron al uso de la razón y la lógica en la búsqueda de la verdad, mezclando en ocasiones la percepción de los fenómenos naturales con las creencias religiosas; otros se apoyaron en la matemática y aplicaron procesos experimentales de forma elemental procurando darle un sentido más exacto al conocimiento; mientras que algunos desarrollaron procesos experimentales rigurosos para demostrar los hechos y sentaron las bases de la Física tal como la conocemos en la actualidad.

Los diferentes momentos del desarrollo del conocimiento sobre el mundo natural han sido influenciados por grandes pensadores, que de forma directa o indirecta han dejado sus huellas al incidir significativamente en la evolución del conocimiento científico. Eminencias como Aristóteles y Ptolomeo entre muchos otros griegos, marcaron a la humanidad durante cientos de años con sus concepciones del mundo físico. Ticho Brahe, Copérnico, Galileo, Kepler y Newton entre otros, revolucionaron la manera de ver la naturaleza al superar las ideas de los griegos y marcaron el nacimiento de la “Física Clásica” llamada también “Física Newtoniana”, la cual se fundamenta en mediciones cuidadosas de los hechos naturales utilizando las herramientas tecnológicas disponibles y el uso de la matemática como instrumento de análisis.

Pero como en la búsqueda de la verdad nada parece inmutable y que sea capaz de perdurar para siempre, los conocimientos aportados por estos genios se vieron superados por otros grandes, entre ellos Maxwell, Thompson, Plank y Albert Einstein; quienes mediante sus contribuciones a la Ciencia iniciaron una nueva

etapa en la evolución del conocimiento, “la Física Moderna”. Pero es a Einstein a quien se le reconoce ser el que más impactó al pensamiento científico del siglo XX, al proponer su famosa teoría de la relatividad que revolucionó la concepción del universo que se tenía hasta entonces y cuyas influencias perduran hasta nuestros tiempos.

La Física Clásica, a la cual corresponde el área de estudio de esta investigación, inicia con Galileo Galilei, a quien se le atribuye ser el primero en utilizar de forma sistemática el proceso de construcción del Conocimiento Científico, llamado por costumbre “Método Científico Experimental”. Este método de investigación, utilizado actualmente en las Ciencias Naturales, se fundamenta en la aplicación de diseños experimentales rigurosamente controlados y capaces de ser verificados por la comunidad científica, con el objetivo de construir conocimiento fiable llamado “Conocimiento Científico”.

La evolución de los conocimientos en el área de la Cinemática y sus aplicaciones en el desarrollo de tecnologías, han sido impresionantes desde Galileo Galilei hasta nuestros tiempos y su utilidad en otras áreas de la ciencia indudablemente son significativas.

Con respecto a la Ciencia en general, nadie puede negar el hecho de que ésta se ha utilizado como medio para resolver muchos de los problemas que aquejan a la humanidad. Por ejemplo, el avance en la medicina y el desarrollo de diferentes tipos de herramientas tecnológicas han caminado de la mano con el desarrollo de la Ciencia, permitiendo conservar la vida de las personas haciéndola más placentera. Pero también la Ciencia se ha empleado para el desarrollo de herramientas tecnológicas usadas con fines bélicos tal es el caso de la construcción de armamento nuclear, químico y biológico que con la excusa de autodefensa pone en peligro toda la vida del planeta y permite el sometimiento económico y político de los pueblos subdesarrollados. Sin embargo se puede verificar que los países que han logrado mayores niveles de desarrollo científico

son los que poseen mayor “calidad de vida” y desarrollo económico confirmando la relación íntima que existe entre Ciencia y Tecnología, es decir, la Ciencia permite el desarrollo de Tecnologías, mientras que productos tecnológicos más avanzados generan mayores logros en el Conocimiento Científico, que utilizados con fines pacifistas, resuelven muchos de los problemas que aquejan a la humanidad.

Pero el conocimiento, como sabemos, no se hereda genéticamente de padres a hijos, sino más bien se transmite y mejora de generación en generación mediante la educación de los pueblos. Se ha demostrado además que aquellos pueblos que le han apostado a la educación como medio para salir del subdesarrollo, son los pueblos que muestran más desarrollo tecnológico y por consiguiente mayor desarrollo económico y bienestar social.

La evolución del conocimiento y el desarrollo de mejores recursos tecnológicos han definido de manera directa las diferentes formas en que se enseña y se aprende Ciencia. Por ejemplo, los procesos de cálculo en los campos de la Astronomía, la Física, la Química entre muchas otras ciencias, se han facilitado grandemente mediante el uso de recursos tecnológicos como las calculadoras y las computadoras. El avance en los medios de comunicación, entre ellos la telefonía fija y celular, la comunicación satelital y el uso de la Internet, han acelerado los procesos de aprendizaje permitiendo mayores logros en el campo de la Ciencia a la vez que han permitido, significativamente, la globalización del Conocimiento Científico acumulado.

La calidad de educación que se le da a un pueblo define el futuro que este tendrá, por lo tanto la innovación educativa debe ser un elemento esencial a considerar, si se quiere caminar al ritmo que los nuevos tiempos demandan. Se debe advertir además que las escuelas de hoy ya no son como las de “antes” ni lo son tampoco el tipo de estudiante que las frecuentan. El estudiante de hoy dispone de mejores recursos educativos para potenciar sus capacidades en los diferentes campos del conocimiento, tanto de manera autoformadora como en la enseñanza formal de

las escuelas, por lo que no es de extrañar que supere fácilmente al docente en el dominio de algunas destrezas como el conocimiento de otros idiomas o el manejo de recursos informáticos. Es por ello que la actualización docente, tanto en la didáctica como en los nuevos conocimientos y el manejo de recursos tecnológicos modernos, se vuelve cada vez más necesaria. Por lo tanto, si se quiere mayores éxitos en el proceso de enseñanza aprendizaje en general, se requiere el uso de mejores y modernas metodologías de trabajo que vayan de la mano con el uso de tecnologías y que respondan a la realidad de la comunidad educativa de la Universidad, ello debido a que el conocimiento evoluciona cada día más de prisa y las sociedades demandan profesionales más competentes. Esta es una de las razones que llevan al equipo de investigadores a indagar sobre el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física y en concreto de los contenidos de Cinemática, en la Universidad Pedagógica de El Salvador.

Para comprender la estructura de este trabajo se debe considerar que éste contiene dos componentes, en primer lugar una investigación sobre el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática y en segundo lugar una propuesta educativa constituida de seis estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática.

La investigación se desglosa en tres capítulos. El primer capítulo llamado marco conceptual, contiene un objetivo general y dos objetivos específicos, diseñados de tal manera que respondan tanto a la investigación como a la propuesta educativa. Se presenta enseguida los antecedentes del problema, la justificación de esta investigación, los alcances y limitaciones de los diferentes enfoques de enseñanza de la Cinemática, para finalizar con un recuento de conceptos y categorías que serán de utilidad en el desarrollo del estudio del problema.

En el segundo capítulo llamado marco teórico se hace una exposición de algunas estrategias metodológicas utilizadas frecuentemente en la enseñanza de la física y en particular en los contenidos de Cinemática; enseguida se exponen el método

utilizado para la investigación y la descripción de los instrumentos utilizados así como los resultados obtenidos, y se cierra el capítulo con una discusión sobre las diferentes posiciones de los autores referentes a la enseñanza de la Cinemática.

A continuación del segundo capítulo se presentan seis estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática adecuadas a la realidad educativa de la Universidad Pedagógica de El Salvador y que resultan de evaluar los resultados obtenidos de investigar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática.

Luego de finalizada la descripción de las estrategias metodológicas, se presenta el tercer y último capítulo que lleva por nombre marco operativo y que contiene en primer lugar la descripción de los sujetos de la investigación siguiendo con la descripción del procedimiento empleado para la recopilación de los datos, se especifica a continuación la técnica para el análisis de los datos, para finalizar con el cronograma de actividades, los recursos utilizados y la bibliografía general y utilizada.

1.4 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA Cuando nos referimos a los inicios de la educación formal casi siempre nos remontamos a los griegos, aunque otros pueblos del Oriente también cultivaron el pensamiento educativo. “Los griegos, los babilonios, los hindúes, los chinos y muchos otros pueblos del Oriente Cercano y Lejano habían elaborado complejos y eficientes formas de educación antes de los griegos.”1

Aunque los griegos recogieron el patrimonio cultural de otros pueblos, no se puede negar su originalidad en diferentes campos del conocimiento y el arte, pero lo que más se puede destacar para los intereses de la Ciencia es que hicieron la observación de la naturaleza libre de influencias mágicas y religiosas, lo que no lograron otros pueblos de la época. Abbagnano comenta que los griegos lograron “Gozar la belleza artística sin preocupaciones didascálicas, darse el gusto de interrogar a la naturaleza libres de toda actitud mágica o ritualista, ver en la historia la obra consciente de los hombres y no de oscuras fuerzas divinas o demoníacas”.2

La educación egipcia perseguía fines prácticos es decir sólo se educaba en aquello que es "útil" en términos de lo que produce. Y, el pueblo era casi totalmente iletrado, pero al parecer las formas de enseñanza formal, donde lo había, eran rigurosas de tipo memorístico mediante azotes, como se puede interpretar de una máxima pedagógica egipcia “los muchachos tienen las orejas en los lomos, cuando les pegan escuchan”3, opina Abbagnano.

Los babilonios cultivaron una educación parecida a la egipcia en el sentido de que su fin era utilitario y lleno de misticismo. “Con todo, la astrología, la magia y la

Abbagnano, Nicola y Visalberghi, A. (1995). Historia de la Pedagogía. (11a. Edición). México: Fondo de Cultura Económica. Pág. 19 2 Ibíd., pág. 20 3 Ibíd., pág. 23

adivinación impedían el desarrollo de un genuino espíritu científico”4, opina Abbagnano.

Tanto en Egipto como en Babilonia la educación era reservada para algunos pocos aunque es en la India, donde se observaron castas ferozmente cerradas y donde la educación estaba reservada para las castas superiores. Los hindúes desarrollaron valores centrados en la búsqueda de la armonía interior y de función mística con el todo que al igual que los babilonios no permitían el surgimiento de la ciencia.

La Cultura China mostró apertura al ascenso a la administración pública mediante un complicado sistema de exámenes estatales a los cuales teóricamente todos podían presentarse, pero sólo la clase acomodada poseía el dinero que implicaba la preparación cultural, normalmente en escuelas privadas.

Otras civilizaciones orientales como los Fenicios pudieron haber desarrollado una educación eminentemente práctica, de tal modo que la educación “estimulaba la iniciativa, la asimilación de lo nuevo, el ingenio y quizás también la astucia sin escrúpulos [...] si juzgamos la rapidez con que este pequeño pueblo de navegantes, a un tiempo piratas, comerciantes e incansables colonizadores de casi todas las riberas del Mediterráneo, llegó no sólo a desarrollar su técnica marinera sino también a asimilar y perfeccionar técnicas industriales y artesanales aprendidas de los egipcios, los babilonios, los persas, etc. y a simplificar las técnicas de la escritura hasta llegar a un sistema puramente alfabético”5, opina Abbagnano.

Por otra parte floreció el Imperio Persa cuya educación sólo tenía un aspecto en común con la Fenicia, según Abbagnano “no anulaba del todo la individualidad, no se limitaba a la memorización mecánica, no atendía a la simple perpetración de un

4 5

Op.cit., pág. 24 Op.cit., pág. 26

orden constituido, sino que en cierta medida promovía formas de activismo dinámico [...] se sabe con certeza que procuraba ante todo la educación física, religiosa y moral del guerrero y reservaba una parte mínima o nula a la instrucción literaria e incluso al aprendizaje de la escritura, excepción hecha de la clase sacerdotal.”6

Otros vestigios de educación cuyas influencias impactaron al mundo entero y que se remontan hasta la actualidad es la heredada del pueblo hebreo. Para Abbagnano eran un “Pueblo nómada de pastores, los judíos, provenientes del país mesopotámico de Ur, habían llegado a Egipto, habían huido de ahí y en el año 1200 a.c. habían logrado instalarse en Palestina donde convirtieron en parcialmente agrícola su economía pastoral.”7

La cultura hebrea era educada en un principio por los profetas quienes no eran sacerdotes sino laicos que se sentían poseídos por el verbo divino. Estos profetas inspiraban un profundo sentimiento religioso que como educación informal era más eficaz que cualquier otra educación oriental. Posteriormente, surgieron los escribas quienes asistían a los sacerdotes y quienes eran conocedores entre otras cosas del hebreo antiguo cuando el pueblo ya sólo hablaba arameo o griego. Para Abbagnano “Los escribas impartían a domicilio o en sitios proporcionados por los ciudadanos ricos alguna forma de enseñanza profana de carácter superior. Por último, a la sombra de las sinagogas surgieron escuelas primarias que se multiplicaron al punto que, en el año 75 a.c. la instrucción primaria se volvió obligatoria en Jerusalén y nueve años más tarde en todo el territorio. Según el Talmud un maestro no debía tener más de veinticinco alumnos, ni más de cuarenta si contaba con la ayuda de un asistente.”8

Pues bien, así en forma general, se puede identificar en la cultura de estos pueblos poco interés por buscar respuestas a los enigmas de la naturaleza cuando 6

Op.cit., pág. 27 Op.cit., pág. 28 8 Op.cit., pág. 39 7

estos se consideraban que no ofrecían ninguna utilidad práctica. Y fueron los griegos posiblemente los primeros que se interesaron en explorar otros campos del conocimiento con la única finalidad de llegar a conocer la verdad de las cosas, procurando asignarle una respuesta "natural" a los fenómenos que podían observar e imaginar, es decir, explicaciones liberadas de influencias mágicas y religiosas.

Es así como el inicio de una enseñanza que busca generar en el estudiante un pensamiento racional sobre los fenómenos naturales liberado de misticismos, pudo haber iniciado representativamente con los griegos. Pero la forma de construir conocimiento que practicaron los griegos (basada prácticamente solo en el razonamiento lógico) daba lugar a mucha subjetividad y la iglesia, aprovechando las posiciones filosóficas de Aristóteles que se apegaban perfectamente a sus intereses (por su carácter lleno de subjetividad), volvió dogmas muchas de las concepciones sobre el mundo natural que éste concibió y siglos después agregó al dogma religioso, el modelo de universo que propuso Ptolomeo (quien vivió 150 años d.c.), “En este sentido puede afirmarse que lo que podría llamarse teoría aristotélico-ptolemaica hacia los inicios de la Edad Media se había convertido en el paradigma explicativo del mundo material conocido por aquella época, con una trascendencia tal, que duraría hasta el renacimiento[...], durante la edad media la enseñanza en la mayoría de los países de vocación católica se fundamentó en el paradigma anteriormente descrito.”9

Es importante destacar que las formas de enseñanza de las culturas antiguas se definieron de acuerdo a la manera cómo se concebía el mundo natural y la utilidad que representaba el conocimiento en el desarrollo de las diferentes actividades sociales, es decir, la enseñanza buscaba el adiestramiento más que el conocimiento en general. Con el surgimiento de la Ciencia se vuelve necesaria e 9

García, A., (2006, 25 de Enero). Una propuesta didáctica para el aprendizaje de la Física [en línea]. Revista Iberoamericana de Educación – OEI, Número 37/5. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/1958.htm

indispensable reinventar las formas de enseñanza, debido a la nueva forma de construir el conocimiento. Es así como la Cinemática (estudio del movimiento sin atender a las causas que lo producen), desde un enfoque eminentemente científico, inicia con el nacimiento de la Ciencia.

Pero ¿cuándo inicia la Ciencia? Pues se considera que no fue con los griegos, quienes a pesar que su conocimiento se fundamentó en un razonamiento lógico y libre de creencias mágicas y religiosas, no lo justificaron mediante la evidencia experimental, es decir, mediante diseños experimentales rigurosos, controlados, reproducibles y examinados mediante la matemática. La Ciencia tuvo que esperar muchos siglos después de los griegos para “nacer”. Para Abbagnano “La ciencia moderna inicia con Leonardo da Vinci, quien estaba de acuerdo con Aristóteles al insistir en que sólo el razonamiento matemático puede dar la completa certeza en cuestiones de ciencia; apartándose de Aristóteles en que éste lo tenía por un ideal deseable pero que en su mayor parte era imposible de alcanzar. Da Vinci, sostenía que una ciencia, debería basarse en la observación; examinar las observaciones mediante la matemática y terminar con un experimento concluyente para probar sus conclusiones finales.”10

Pero es importante aclarar que no fue la ausencia de la matemática lo que limitó el desarrollo del pensamiento científico de los pueblos antiguos, pues hay evidencias de que la matemática fue utilizada por la cultura griega y otras civilizaciones para construir diversas edificaciones y artefactos mecánicos. Lo que limitó el surgimiento de la Ciencia en el pueblo griego fue la poca frecuencia con la que utilizaron la matemática como herramienta para examinar los fenómenos naturales. Esta actitud tuvo que esperar varios siglos para ser considerada como indispensable en las Ciencias Físicas, “el paso decisivo consistió en el llegar a descubrir por inducción fórmulas matemáticas que regulasen los más importantes problemas naturales: el primero en dar ese paso fue el alemán Johannes Kepler,

Op.cit., pág. 148

quien enunció las leyes matemáticas del movimiento de los planetas.”11 Opina Abbagnano.

La experimentación (como medio para llegar al conocimiento) también se dio en la antigüedad, por ejemplo en la cultura egipcia (en el tiempo de los grandes reyes faraones), quienes aplicaron técnicas para la elaboración de esencias aromáticas y la preservación de momias. Pero es hasta los tiempos de Galileo Galilei, cuando se

comienzan

considerar

los

procesos

experimentales

rigurosamente

controlados como el único medio confiable para analizar los fenómenos naturales, sentando las bases del método científico experimental que dio origen al surgimiento de la Ciencia.

Se sabe que los griegos propusieron explicaciones a diferentes fenómenos naturales que observaban o imaginaban pero para los intereses de este trabajo se retoman las explicaciones que propusieron al movimiento de los cuerpos.

Muchos autores opinan que la revolución de la Ciencia Mecánica (parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que los modifican) corresponde a Galileo Galilei, quien fue capaz de observar el cielo con la ayuda de sus lentes, y, sus conclusiones sobre el movimiento de los cuerpos permitieron contradecir fuertemente a las concepciones del movimiento que propuso Aristóteles.

Aristóteles al referirse al movimiento de los cuerpos lo hacía buscando sus causas, es decir, lo explicaba desde un punto de vista dinámico y no cinemático. Por ejemplo, para Aristóteles el movimiento de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba es característico de cuatro elementos: agua, tierra, aire y fuego; donde cada uno de ellos tiene su lugar "natural" en el universo. Es decir, la causa del movimiento de cada uno de ellos es buscar su lugar natural. Para Abbagnano “Los lugares naturales de los cuatro elementos corresponden al respectivo peso de 11

Op.cit., pág. 280

estos. En el centro del mundo está el elemento más pesado la tierra; en torno a la tierra están las esferas de los otros elementos en orden decreciente de peso: agua, aire y fuego.”12

En lo concerniente al movimiento de los proyectiles cerca de la superficie terrestre, Aristóteles sostenía que “una piedra permanece en reposo o se mueve en línea recta hacia el centro de la tierra a menos que se vea sometida a una fuerza superior. Para explicar porque la piedra se mueve en la dirección en que inicialmente a sido lanzada, propuso que el aire desplazado impulsaba el proyectil en esa dirección. La razón de este comportamiento, según él, es que la naturaleza no toleraría el vacío dejado por el aire tras de sí durante el movimiento del proyectil, motivo por el cual ella misma reaccionaría enviando el aire tras él.”13

El análisis del movimiento desde el punto de vista cinemático parte propiamente dicho con Galileo Galilei y su contemporáneo Johannes Kepler. Newton, basándose en los descubrimientos de Galileo, entre otros, pudo luego describir las causas del movimiento mediante sus tres leyes y la ley de la gravitación universal. “La época galileana es la del triunfo de las ciencias abstractas y del método experimental: leyes generales del movimiento, acción de la gravedad, sistema del mundo, principios todos ellos revolucionarios que, contra la revolución filosófica de Bacon y Descartes y con la decadencia del latín como idioma científico, obligan a la Ciencia a desligarse por completo de la tradición escolástica y a modernizarse lo mismo por el idioma que por el espíritu, desembocando en el punto a que se dirigía su movimiento desde fines del siglo XVI: la reflexión propia, para el triunfo de la abstracción, y la observación directa para el éxito de la experimentación, a

12 13

Op.cit., pág. 95 García, A., (2006, 25 de Enero). Una propuesta didáctica para el aprendizaje de la Física [en línea]. Revista Iberoamericana de Educación – OEI, Número 37/5. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/1958.htm

fin de estudiar las causas que producen los fenómenos científicos y deducir las leyes que los rigen.”14

Todos estos acontecimientos suscitados en el tiempo de Galileo Galilei, inició en la comunidad científica, una actitud diferente con respecto a la búsqueda del conocimiento, ganando terreno en las generaciones siguientes el uso de procesos experimentales de investigación, que permitían cuantificar los datos obtenidos y por consiguiente facilitar la determinación de las leyes que gobiernan el mundo natural.

Esta conciencia suponía una disciplina mental que llevara a un conocimiento más objetivo de la realidad liberado de todo misticismo (factor que en siglos anteriores había impedido el surgimiento de la ciencia), disciplina que René Descartes hizo suya y le permitió redactar una propuesta sobre el proceso que se debe adoptar para poder llegar a un conocimiento más confiable del entorno natural. Propuesta que posteriormente él plasmaría en su obra “El Discurso del Método”.

En su obra Descartes señala que la Ciencia, al haber sido constituida mediante el aporte de muchos autores cada uno con su diferente opinión, no es portadora de un verdadero saber; para lo cual sugiere renunciar a esta diversidad de opiniones que han sido enseñadas y aceptadas de forma dogmática, y, en su lugar, elegir otras con nuestra propia razón, fundamentadas en la lógica, en el análisis geométrico y en el álgebra. Descartes resume su propuesta sobre cómo llegar al conocimiento “verdadero” en cuatro pasos: “El primero, no admitir como verdadera cosa alguna como no supiese con evidencia que lo es; es decir, evitar cuidadosamente la precipitación y la prevención, y no comprender en mis juicios nada más que lo que se presentase tan clara y distintamente a mi espíritu, que no hubiese ninguna ocasión de ponerlo

Vera, Francisco (2000). Historia de la Ciencia,(Volumen 1), Mérida: Editora Regional de Extremadura, Pág.432

en duda. El segundo, dividir cada una de las dificultades que examinare en cuantas partes fuere posible y en cuantas requiriese su mejor solución. El tercero, conducir ordenadamente mis pensamientos, empezando por los objetos más simples y más fáciles de conocer, para ir ascendiendo poco a poco, gradualmente, hasta el conocimiento de los más complejos, e incluso suponiendo un orden entre los que no se preceden naturalmente. Y el último, hacer en todos unos recuentos tan integrales y unas revisiones tan generales, que llegase a estar seguro de no omitir nada”.15

En fin, ya elaboradas las bases para el análisis científico, como producto de un largo proceso de madurez sobre las visiones del mundo natural iniciadas con los griegos y redefinidas por Galileo y sus contemporáneos, se volvió necesario diseñar nuevas estrategias de enseñanza que buscaran desarrollar en los educandos una actitud científica diferente en contraposición al pensamiento “científico” tradicional, que ofreció su lucha por perdurar y que lo sigue haciendo en la actualidad amparado en las diferentes religiones del mundo, quienes se han visto obligadas ha aceptar parte del conocimiento científico por su irrefutable evidencia, permitiendo redefinir muchas de las creencias religiosas iníciales. Esta necesidad de cambio ha permitido el surgimiento de diferentes propuestas sobre la didáctica de las ciencias que con el paso del tiempo evolucionaron en modelos educativos fuertemente sustentados en la ciencia de la psicología, como resultado de actividades investigativas del acto educativo o simplemente de una acumulación de experiencias. Ello inició debates sobre las formas más efectivas de enseñar Ciencia y en particular la enseñanza de la Cinemática, debates que hasta el día de hoy se siguen dando y que permiten que el proceso de enseñanza aprendizaje evolucione y se vuelva cada día más efectivo con el surgimiento de nuevas estrategias de enseñanza y aprendizaje.

Descartes, René (1997). El Discurso del Método, ( 2ª reimpresión), España: Editorial Alba, Pág. 34

Para los intereses de este trabajo, se comenta enseguida algunas estrategias metodológicas referidas al proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, implementadas en instituciones educativas de diferentes países del mundo y que han sido o son consideradas por sus propulsores como herramientas efectivas para el aprendizaje de la misma.

Por muchos años en El Salvador, la didáctica de la física se basó principalmente en la resolución de ejercicios modelos en una pizarra, listados de ejercicios como tarea, prácticas de laboratorio u otros recursos a disponibilidad del docente, como una copia de un modelo de enseñanza Europea. Por ejemplo en España “Hasta las décadas de 1960 y 1970 los modelos de enseñanza eran clases magistrales, el profesor hablaba y el alumno escuchaba, el profesor no sabía si el estudiante había aprendido, el estudiante que podía llegar a comprender la temática era considerado como un genio. Fue hasta la década de 1980 que comenzaron a introducirse algunas propuestas, como la utilización del laboratorio o las salidas fuera de los centros de estudios para facilitar la adquisición no sólo de conceptos sino también de otros tipos de contenidos, debido a la influencia de las corrientes novedosas surgidas en el Reino Unido y Estados Unidos. Esto influyó a que hubiera un despertar por probar estrategias, técnicas y orientaciones nuevas; pero carentes de fundamento teórico y, cuando lo tenían, el enfoque utilizado era el inductivo.”16

En El salvador, la enseñanza de la Ciencia en general y en especial el de la Física, se ha basado principalmente en procesos metodológicos fundamentados más en una intuición docente que en juicios de reflexión crítica sobre lo que se espera lograr como producto final del acto educativo. Pero en algunos casos la puesta en práctica de una nueva estrategia no ha dejado de estar influenciada por tendencias de tipo psicopedagógicas expuestas por científicos estudiosos de la conducta humana, permitiendo lograr mejores resultados. Si ha esto le sumamos

Océano (2002). Manual de Educación, Barcelona: Océano Grupo Editorial, S.A., pág. 381-382

los mejores recursos tecnológicos que han ido poniéndose a disposición de los docentes, la enseñanza de la Cinemática se ve favorecida grandemente.

Antes de la reforma educativa de 1995, la enseñanza de la Cinemática en las instituciones oficiales de El Salvador, a nivel de educación media, se basó principalmente en lograr que el estudiante usara correctamente fórmulas matemáticas para resolver ejercicios, de tal modo que quien adquiría esa habilidad se le consideraba que ya sabía física, hasta ese entonces el modelo aplicado era fundamentalmente el de transmisión-recepción. Es hasta después de la reforma educativa que se propone, en la didáctica de las ciencias, la incorporación del modelo constructivista, con la finalidad de potenciar en los y las estudiantes los tres dominios curriculares (conceptual, procedimental y actitudinal).

Con la popularización de la televisión satelital, el surgimiento de mejores recursos audiovisuales y especialmente la globalización del conocimiento mediante el aparecimiento de la Internet, la enseñanza de la Cinemática ha sufrido grandes transformaciones en algunas instituciones educativas, principalmente privadas, de tal modo que éstas se han visto obligadas a modificar sus estrategias de enseñanza para aprovechar las nuevas posibilidades que presentan todos estos recursos, pero nuevamente recurriendo a la creatividad empírica más que a modelos de enseñanza preelaborados.

A pesar de todo lo que acontece con respecto a las nuevas tecnologías, sigue siendo difícil romper el paradigma de la enseñanza tradicional, es así como muchos docentes tanto de educación media como de la universidad, siguen organizando sus clases sin aprovechar, por ejemplo, el recurso Internet dedicándose a resolver unos cuantos problemas modelos en la pizarra y dejando extensas guías de ejercicios propuestos en los libros textos de diferentes autores, que aunque hay pocos que dudarán de su importancia, se abusa del mismo. Este recurso pedagógico es el que por muchos años se ha considerado y se sigue considerando, en numerosas instituciones universitarias, como un referente

significativo para valorar si un estudiante ha aprendido la materia y está apto para pasar a niveles más avanzados, prueba de ello es la ponderación asignada, a los exámenes teóricos, los cuales por lo general priorizan en la resolución de ejercicios que requieren, en su mayoría, la aplicación de fórmulas matemáticas.

El cambio siempre genera ansiedad e incertidumbre pero no obstante poco a poco las

instituciones educativas están

“ahorcando

los

hábitos” mediante

capacitación docente y la puesta en práctica de nuevas estrategias educativas utilizando los diferentes recursos tecnológicos con que disponen, permitiendo volver más ameno el aprendizaje, pero enfocado no solo en la resolución de ejercicios sino también en la investigación tanto de orden teórico como experimental y en la explicación de fenómenos naturales mediante el dominio adecuado del lenguaje físico.

Al respecto la Revista Iberoamericana de Educación editada por la OEI, publicó recientemente un artículo denominado: “Una Propuesta didáctica para el aprendizaje de la Física”, realizada por Carolina Douglas De la Peña, Guillermo Bernaza Rodríguez y Roberto Corral Ruso de la Universidad “José Martí” de Cuba. Su propuesta consiste “en cómo orientar la actividad del educando en función del aprendizaje de la Física con significado y sentido personal, empleando el lenguaje simbólico de la disciplina como instrumento. Estas actividades están encaminadas a la apropiación de conocimientos, desarrollo de habilidades y valores en el contexto de la enseñanza de la Física que contribuyan a su desarrollo cultural integral”.17

La propuesta didáctica de estos autores está basada en los supuestos teóricos de Vygotski quien sostiene (según citan ellos en la revista) que “todas las funciones psíquicas superiores comparten el rasgo de ser procesos mediatizados es decir, 17

De la Peña, C., Bernaza R., G., Corral R., R. (2006, 25 de Enero). Una propuesta didáctica para el aprendizaje de la Física [en línea]. Revista Iberoamericana de Educación – OEI, Número 37/5. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/experiencias110.htm

incluyen en su estructura, como elemento central e indispensable, el empleo del signo como medio esencial de dirección y control del propio proceso. En lo relativo a la formación de conceptos, este signo lo constituye la palabra, que actúa como medio de formación de los conceptos y se convierte más tarde en su símbolo.”

Este enfoque no es nuevo, pero al parecer ha venido ganando terreno de tal forma que muchos docentes ya hablan de la importancia del lenguaje de la física de con argumentos sólidos, entre ellos Paul G. Hewitt autor del texto de Física que lleva por nombre Física Conceptual.

Pero el enfoque, sea este numérico, conceptual o una mezcla de ambos, no ha sido siempre lo más importante a reflexionar por parte de los profesores sino más bien la reflexión se ha dado más en determinar empíricamente las estrategias de enseñanza más efectivas, incorporando las nuevas tecnologías sin importar a qué enfoque responde.

Sergio Salas Díaz del Instituto Latinoamericano de la comunicación Educativa expone en el artículo “Una estrategia de Aprendizaje para el tema de Cinemática” la importancia del uso de tecnologías para el éxito del aprendizaje y la actualización docente “la integración de las herramientas como la simulación, el despliegue en tiempo real, el video digital y el video-clip es ejemplo de un caso exitoso no solo en el ámbito del aprendizaje logrado por los alumnos, sino en lo relacionado con la adaptación entre los profesores y las innovaciones […] La propuesta va orientada a la integración de tecnologías como parte de la didáctica de la Cinemática y pretende potenciar los factores que favorecen y reducen la dificultad para la lectura e interpretación correcta de la información presentada en gráficos, íconos y mensajes codificados”.19

Salas Díaz, S. y Molina, M. (2005) La computadora como apoyo didáctico al curso de Física I, con proyección al desarrollo de la creatividad en el tema de la Mecánica [en línea]. CCH-UNAM.

Benito Vásquez Dorrio del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Vigo, España y Antonio Rúa Vieites del Departamento de Métodos Cuantitativos de la Universidad Pontificia Camillas de Madrid, España. Exponen en la revista Iberoamericana de Educación que “entre las estrategias a emplear para hacer más atractivo

aprendizaje

conocimiento

encuentran

las

actividades

manipulativas, también llamadas según el contexto, pequeñas experiencias motivadoras, trabajos prácticos o experiencias de cátedra. En donde la comprensión de procesos naturales concretos se realiza a través de la experimentación directa […] en este caso, en coherencia con el paradigma actual sobre los procesos de aprendizaje, basados en el marco constructivista, parece que se desarrolla mejor la comprensión conceptual y se aprende más acerca de la naturaleza de la ciencia-técnica cuando se participa en “investigaciones científicas” con tal de que haya suficientes oportunidades y apoyo para la reflexión”20

Es necesario advertir que las estrategias que se apliquen para la enseñanza de la Cinemática no tendrán la efectividad esperada si los docentes interpretan y por lo tanto exponen de forma errónea, los principios leyes y teorías tratados en los contenidos de Cinemática. Sobre este problema trata un estudio publicado en la Revista Colombiana de Física titulada “Preconceptos y conceptos erróneos acerca de las leyes del movimiento y sus aplicaciones en docentes de educación media que enseñan Física en el departamento del Caquetá”. Según está investigación “Los maestros somos una parte importante y fundamental del proceso educativo y claramente jugamos un papel importante y decisivo en el cambio o reafirmación de los esquemas mentales que tienen los estudiantes y que contrastan con una forma Recuperado

febrero

2009,

http://bibliotecadigital.conevyt.org.mx/colecciones/documentos/somece/78.pdf 20

de Madrid [en línea]. España: Revista

Iberoamericana de Educación – OEI, número 43/1. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/expe/1790v2.pdf

de pensamiento científico. Por esto debemos tener una clara y precisa apreciación de las leyes fundamentales y de los resultados que de ellas se originan.” 21 Esta investigación permite hacer una reflexión sobre el papel que juega el docente en cuanto al modelaje del lenguaje científico. De tal manera que si el propio docente de Física no interpreta correctamente los principios leyes y teorías, su lenguaje técnico permitirá que al alumno o alumna se le dificulte aún más el aprendizaje. Esto puede parecer de poca importancia pero si recordamos el valor del lenguaje en general para la comunicación efectiva de las ideas se puede advertir que el dominio y modelaje del lenguaje científico es fundamental.

Si se quiere mejorar el aprendizaje de Física y de Cinemática en particular se debe cambiar el enfoque metodológico de trabajo, incluyendo dentro de sus prioridades el manejo correcto de un lenguaje físico básico, cosa que no es precisamente como se dice de “venir a soplar y hacer botellas”.

En la Universidad Pedagógica de El Salvador la enseñanza y el aprendizaje de la Física nunca ha sido una tarea fácil, y la frustración en algunos estudiantes se manifiesta inmediatamente después de haber abordado los primeros contenidos.

Todo curso introductorio de Física, por lo general, inicia con el estudio de la Cinemática, es decir, el primer acercamiento del estudiante con el análisis físico de los fenómenos naturales, se da con el estudio del movimiento de los cuerpos. No está de más decir que la Cinemática es la carta de presentación de la Física y de su aprendizaje depende mucho la comprensión de otras ramas que la componen y además el gusto por la misma puede depender de este primer acercamiento.

Grizalez, M., Bermeo, D., Agudelo, J. M., Sánchez, N. (2002) Preconceptos y conceptos erróneos acerca de las leyes del movimiento y sus aplicaciones en docentes de educación media que enseñan Física en el departamento de Caquetá, Universidad de la Amazonia [en línea] Revista Colombiana de Física, volumen 34 número 2. Recuperado el 20 de febrero de 2008, de http://calima.univalle.edu.co/revista/vol34_2/articulos/pdf/3402529.pdf

La asignatura de Física y en especial los contenidos de Cinemática, a nivel de educación media y universidad, representan para muchos estudiantes un “dolor de cabeza”, y el fracaso en el correcto aprendizaje de la misma se puede deber, entre otros factores, a la manera en que se enseña desde sus inicios. Es por ello necesario que se revisen frecuentemente las estrategias de enseñanza que se utilizan, para actualizarlas o reorientarlas de acuerdo a las nuevas realidades y al enfoque constructivista como modelo pedagógico de la Universidad.

Al realizar un análisis de los programas de estudio para la educación superior, antes y después de la reforma educativa de 1995, se observa que fueron modificados significativamente y en especial los programas de profesorado y licenciatura en Ciencias Naturales y Matemática. Por ejemplo, anterior a la reforma educativa los profesores se graduaban con especialidad en “Física y Matemática” o “Química y Biología”, pero después de la reforma la Física pasó a formar parte del Profesorado y Licenciatura en Ciencias Naturales. Esto vino a incrementar la dificultad de la especialidad en Ciencias Naturales debido principalmente a tres factores, en primer lugar el integrar las tres ciencias básicas Física, Química y Biología; en segundo lugar la aptitud de los nuevos docentes hacia la física; y en tercer lugar la deficiencia en dominio de contenido presentado por los nuevos profesores de Ciencias Naturales, tanto de los que actualmente trabajan en el sistema público como de los que egresan de las universidades, como resultado, entre otros factores, del nuevo pensum propuesto por el Ministerio de Educación.

La integración de las Ciencias trajo como consecuencia que muchos docentes que impartían física y matemática antes de la reforma educativa, en su mayoría optaran por impartir solo matemática después de la reforma, ya que si optaban por impartir Física tenían que volver a la universidad a aprender Biología y Química, lo que para un docente “físico matemático” sería muy tedioso por el tiempo que tendrían que invertir para el dominio de estas áreas y por su carácter más teórico que numérico tanto en su aprendizaje como en su enseñanza, en especial la Biología, en cambio impartir matemática no les generaba ninguna dificultad debido

a que la matemática formaba parte de su especialidad. Por otro lado los docentes de Biología y Química no tuvieron otra opción que agregar a su cátedra la enseñanza de la Física que como es de esperar no fue de su agrado porque enseñar Física implicaba además del dominio conceptual de la misma, poseer buenos fundamentos de matemática para desarrollar el elemento matemático de la Física y por lo general los docentes de Química y en especial los de Biología no les agrada mucho la matemática y comúnmente también presentan deficiencias en el manejo de la misma lo que repercutió como se debió de esperarse en una enseñanza deficiente de la Física especialmente en aquellas instituciones que “integraron las tres ciencias”, es decir aquellas que a un docente se le encomendó impartir las tres ciencias, pero no en aquellas que prefirieron seguir enseñando las Ciencias de forma separada trabajadas por especialistas del área.

En segundo lugar la aptitud hacia la Física es otro factor que se complicó debido a que los estudiantes aspirantes a profesores de ciencias naturales tienden en su mayoría a mostrar su agrado por una de las áreas, a veces dos, pero raras veces las tres y lo curioso es que pocas veces es la Física. Es decir la Física es cursada por muchos aspirantes a profesores solo como un requisito para graduarse y no por vocación o interés por aprender.

En tercer lugar El programa propuesto para la formación universitaria de los futuros profesores de Física se afectó considerablemente al asignarle un menor tiempo para el estudio de los contenidos de la especialidad. Por ejemplo a los profesores en “Física y Matemática” se les impartía Física dividida en “cinco ciclos académicos” distribuidos en un tiempo de dos años y medio. En el nuevo profesorado se imparte Física en “dos ciclos académicos” en un tiempo no mayor a un año. De igual manera se ha disminuido el tiempo asignado para el aprendizaje de la Química y Biología. De acuerdo a lo, el equipo de investigadores considera que uno de los factores principales que no posibilitan un aprendizaje efectivo de la Cinemática, y la Física e genera, a nivel de Educación Media, podría ser la formación académica de los

docentes en las universidades, como consecuencia directa, entre otros factores, del nuevo plan de estudio propuesto por el Ministerio de Educación.

Pues bien la dificultad es grande para el docente universitario quien tiene un reto enorme al pretender formar en conocimientos Físicos a sus educandos cuando se trabaja con poco tiempo y con un programa que prioriza por igual la preparación del educando en el conocimiento de la materia como en la didáctica de la misma, como ha sido sugerido por algunos pedagogos. “La profesión del educador exige dos cosas: primero, preparación pedagógica de toda la persona; después, conocimiento científico de la materia que quiere enseñar el futuro educador. Toda la organización de sus estudios está destinada a la última misión. Pero la primera ha de presentar a ustedes también sus exigencias aun cuando sean modestas. Su preparación pedagógica personal tiene que ser fundamentada igualmente en la universidad.”22

Por otra parte, de todos es sabido que una considerable parte de la población educativa de la Universidad Pedagógica de El Salvador, estudia y trabaja, y muchos de ellos/as son padres o madres de familia, agregándole además, que sus lugares de residencia pueden encontrarse a grandes distancias y el trasladarse se les hace difícil cuando cursan la materia de “Fundamentos de Física I” por la noche. Esto hace a la población educativa de nuestra universidad de cualidades particulares que se deben tomar en cuenta a la hora de implementar estrategias de enseñanza, para obtener mejores resultados

Pues bien, se pueden culpar a muchos factores del mediano éxito logrado por los estudiantes en el aprendizaje de la Física y en particular de la Cinemática. Pero se debe hacer un esfuerzo en identificar aquellos en los que se puede incidir de forma positiva para lograr mejoras en el aprendizaje.

Dilthey, Wilhelm (1968). Historia de la Pedagogía, Argentina: Editorial Losada, Prólogo

Para ello se debe considerar que la enseñanza de la Cinemática en estos tiempos ya no se puede comparar con las formas en las que se hacía en el pasado. Hoy se cuenta con recursos que permiten la comunicación desde y hacia casi cualquier parte del mundo como la Internet, Televisión Satelital, Telefonía Fija y la Telefonía Celular, entre otros medios, que permiten conocer en tiempo real lo que hacen algunos docentes de otras universidades en muchas regiones del planeta con respecto a la enseñanza de la Física y en particular de la Cinemática, permitiéndole a los profesores y profesoras compartir sus experiencias y así tener la oportunidad de mejorar sus métodos de enseñanza. También se cuenta con un mercado tecnológico más amplio de recursos más eficientes, que no se puede ni se debe ignorar, en el cual se puede encontrar una serie de herramientas didácticas que permiten facilitar y acelerar la comprensión de los conocimientos que se pretenden formar en los educandos.

Se debe recordar además que El Salvador es un país prácticamente importador de tecnología. El desarrollo científico de nuestra gente es todavía muy pobre como para producir tecnología competitiva. Mejorar la enseñanza en áreas de la Ciencia es el primer paso hacia el desarrollo tecnológico y son las universidades las primeras invitadas a formar el pensamiento científico que se requiere para dar ese paso.

1.5 JUSTIFICACIÓN Una enseñanza adecuada de las Ciencias Naturales, es una deuda que tiene este país con su pueblo y esto no es difícil de verificar, basta ver el nivel de desarrollo tecnológico que ha logrado El Salvador para caer en cuenta que el trabajo no se ha hecho bien.

La Física es una de las Ciencias Naturales que en su enseñanza y aprendizaje no ha logrado un desarrollo acorde a los conocimientos que los nuevos tiempos exigen. No es fácil saber de la noche a la mañana en qué se está fallando, pero sí se puede partir con buena voluntad para, con pequeños pasos, ir mejorando en algunas áreas que son claves en el aprendizaje de conocimientos superiores.

La Cinemática es una de las áreas básicas de la Física que por lo general representa dificultad en su aprendizaje y ésta consiste en la descripción del movimiento de los cuerpos sin atender a las causas que lo producen. “Entender el movimiento es entender la naturaleza”23, decía Leonardo Da Vinci, citado por Blatt, justificando la importancia que tiene la comprensión del movimiento de los cuerpos en general para entender el funcionamiento del Universo.

La Cinemática es por lo general, la carta de presentación de la Física, es decir que un curso de Física inicia casi siempre con Cinemática, y de su comprensión depende mucho el aprendizaje de otras ramas que la componen. Más aún el gusto por la Ciencia Física puede depender, en gran medida, de la manera en que el o la docente enseñe la Cinemática. Siendo el interés primordial de esta investigación, por lo tanto, identificar los factores principales que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática para proponer algunas estrategias 23

Blatt, Fran J. (1991). Fundamentos Hispanoamericana, S.A., Pág. 12

Física,

(3ª

edición)

México:

Prentice-Hall

metodológicas de enseñanza que respondan a la realidad educativa de los alumnos y alumnas que cursan la asignatura “Fundamentos de Física I”, ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El salvador. Es decir que no sólo es importante conocer los factores que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje, sino que el propósito de conocerlos es para proponer posibles mejoras al proceso de enseñanza de la Cinemática.

Siendo uno de los pilares de la Universidad Pedagógica de El Salvador (contemplados en su misión) el compromiso adquirido “con la práctica de la investigación científica e innovación tecnológica”24, está investigación se convierte en un apoyo que valida dicho compromiso.

Con las estrategias metodológicas propuestas a partir de la investigación, se entregarán herramientas e insumos útiles que podrán ser utilizados y adaptados por el docente a su grupo de estudiantes, permitiéndole obtener mejores resultados en los contenidos de Cinemática.

Se puede afirmar que los beneficiados inmediatos serán los y las estudiantes que cursan la asignatura de Fundamentos de Física I, y, por ende, los alumnos y las alumnas de educación media de las instituciones públicas y privadas de El Salvador,

quienes

podrán

contar

con

profesores

más

competentes

conocimientos y estrategias metodológicas de enseñanza, cuyo aporte permitirá mejorar gradualmente la formación científica de la población de nuestro país.

Universidad Pedagógica de El Salvador (2007). Catálogo Institucional, San Salvador, El Salvador: Autor, pág. 8

1.6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El aprendizaje de los conocimientos de la Física y en particular el de los cinemáticos, ha presentado dificultades grandes para el estudiante de educación media y de la universidad debido a diferentes factores, entre ellos las estrategias de enseñanza utilizadas por los y las docentes que los imparten.

Las estrategias metodológicas de enseñanza utilizadas por algunos docentes no han permitido la motivación necesaria para un adecuado aprendizaje de la Cinemática y por el contrario han sido generadoras de apatía hacia el estudio de la Física en general. Considerando por supuesto que, en el aprendizaje de la Física pueden estar influyendo otros factores que inciden significativamente en el proceso de enseñanza aprendizaje.

En la Universidad Pedagógica de El Salvador los docentes de Física utilizan entre otras estrategias de aprendizaje, la resolución de problemas planteados con palabras en los cuales los estudiantes, por lo general, demuestran dificultades de resolución, debido entre otros factores al poco dominio del lenguaje físico con un correcto significado, lo que no les permite aplicarlos adecuadamente en el análisis, planteamiento, resolución e interpretación de situaciones problemas con suficiente seguridad. A ésta competencia muchos docentes de física le dan poca importancia, sin advertir que el lenguaje físico es la base para la resolución de problemas.

Al respecto Albert Einstein opinaba que: "Ningún científico piensa con fórmulas. Antes que el físico comience a calcular debe tener en su cerebro el curso de los razonamientos. Estos últimos, en la mayoría de los casos, pueden ser expuestos con palabras sencillas. Los cálculos y las fórmulas constituyen el paso siguiente"25. 25

Aprender a resolver problemas: una asignatura pendiente [en línea]. Recuperado el 19 de diciembre de 2007, de http://www.santillana.com.ar/02/natu/poli/problemfisica.pdf

También el docente procura enseñar a los educandos estrategias de resolución y análisis de problemas, como el uso de sistemas de referencia y la interpretación correcta de las magnitudes escalares y vectoriales sin obtener resultados satisfactorios. Debido a que olvida que el objetivo principal no es llegar a la respuesta del problema, sino aprender a utilizar correctamente las herramientas de análisis y aplicación de conceptos, que le permitan al estudiante ejercitarse para que sea capaz, por sí mismo, de resolver cualquier situación problemática que se le plantee.

El docente se ve en la dificultad de proveer adecuadamente dichas estrategias por el poco tiempo con que dispone para desarrollar todo el contenido programático que se le exige trabajar en un ciclo académico. De este modo el estudiante se vuelve como un aprendiz de carpintería que lo mandan a elaborar una mesa sin entregarle las herramientas que necesita para construirla.

Para lograr la efectividad de las estrategias que deben implementarse en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática en la Universidad Pedagógica de El Salvador, primeramente deben obtenerse insumos que permitan conocer la realidad de la comunidad educativa. Ante esta situación el equipo de investigadores se propone responder la siguiente pregunta:

¿Qué estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática se deben implementar en la asignatura de Fundamentos de Física I, para mejorar en los y las estudiantes la comprensión del lenguaje físico y su aplicación en la resolución de problemas?

1.7 ALCANCES Y LIMITACIONES A lo largo de la historia de la humanidad ha existido una lucha incansable por buscar respuestas a los hechos naturales.

Al dar un vistazo a la historia se encuentran civilizaciones, que dedicaron vidas enteras a la investigación de tales fenómenos, como es el caso de la cultura griega, quienes sobresalieron por sus múltiples aportes sobre el conocimiento de los fenómenos naturales aunque de una forma especulativa “trataron de resolver los problemas por medio de la reflexión y la observación”26, Opina Farmington.

Lastimosamente

quedaron

ahí,

una

simple

especulación,

sus

investigaciones no trascendieron a más. El dogma fue su limitante.

Aristóteles trató de dar explicación al movimiento de los cuerpos relacionándolos con el movimiento de los “cuatro elementos”: tierra, agua, aire y fuego. Él mantenía la certeza de que todo movimiento era dado debido a que los cuatro elementos trataban de buscar su lugar “natural”. Evidenciando con ello, que Aristóteles fue el precursor de la dinámica, ya que su interés era explicar las causas que provocaban u originaban el movimiento y no describir el curso del mismo. Sin embargo, siglos después Galileo Galilei al “experimentar” con planos inclinados para determinar la aceleración de la gravedad, llegó a describir el movimiento de los cuerpos lo que sentó las bases para el inicio de la Cinemática. Galileo Galilei al igual que su contemporáneo Johannes Kepler, sobresalieron al describir el movimiento.

Farmington, Benjamín (1983). Ciencia y filosofía en la antigüedad (8ª edición). España: Editorial Ariel, Pág. 28

Desde el punto de vista científico, opina Vera “la época galileana es la del triunfo de las ciencias abstractas y del método experimental: leyes generales del movimiento, acción de la gravedad, sistema del mundo, principios todos ellos revolucionarios que, contra la revolución filosófica de Bacon y Descartes y con la decadencia del latín como idioma científico, obligan a la ciencia a desligarse por completo de la tradición escolástica y a modernizarse lo mismo por el idioma que por el espíritu, desembocando en el punto a que se dirigía su movimiento desde fines del siglo XVI: la reflexión propia, para el triunfo de la abstracción, y la observación directa para el éxito de la experimentación, a fin de estudiar las causas que producen los fenómenos científicos y deducir las leyes que los rigen”.27

Años después Newton, siguiendo la corriente de Galileo y utilizando no sólo sus teorías sino también las de Kepler, llegó a las conclusiones sobre las causas del movimiento que luego expuso en sus leyes conocidas como las tres leyes de Newton, iniciando con ello el estudio del movimiento desde un enfoque dinámico, superando las concepciones aristotélicas y complementando las de Galileo y Kepler.

Así como el conocimiento a lo largo de la historia ha sufrido diferentes cambios, también las formas o maneras de enseñar. Es así como se han aplicado diferentes modelos de enseñanza que han definido los niveles de éxito logrado en el aprendizaje de las Ciencias y en particular el de la Cinemática.

Existen ciertas tendencias pedagógicas novedosas que han sobresalido a lo largo de la historia contemporánea, según los autores del libro Manual de Educación28, las más importantes son:  Modelo de Transmisión-Recepción.  Prácticas de Laboratorio como base del aprendizaje por descubrimiento.

27 28

Op. cit., pág. 432 Op. cit., pág. 385

 Modelo Constructivista. Modelo de Transmisión – Recepción. Se caracteriza por considerar a la ciencia como un archivo cerrado, en donde el profesor es el único que sabe y al alumno le corresponde aprender el conocimiento del docente como si fuese una receta de cocina a la que no se le puede hacer ninguna modificación.

Este modelo en la actualidad es considerado insuficiente por muchos pedagogos, argumentando que la mera exposición de un cuerpo de conocimientos no asegura su comprensión, ya que los conocimientos no se adquieren elaborados, sino que cada persona los reelabora dependiendo de sus conocimientos y experiencias anteriores.

Otra limitante de este modelo es que restringe la creatividad, todo está dicho y hecho, por lo tanto al estudiante le corresponde sólo aprenderlo. Esto conlleva a que el estudiante no relacione el conocimiento con su propia realidad.

Las prácticas de laboratorio como base del Aprendizaje por Descubrimiento. El modelo por descubrimiento es una alternativa al modelo de transmisión-recepción, este aprendizaje se basa en la experiencia empírica. Apareció como respuesta al fracaso del anterior y su aplicación acentuó la importancia de los trabajos de laboratorio y de la adquisición de habilidades científicas útiles para aplicar el método científico. Según este modelo, se aprende mejor lo que se descubre por uno mismo, por lo que la actividad del profesor se centra en diseñar investigaciones que pueden conducir a ese descubrimiento.

Su punto de partida, por tanto, es descubrir a partir de la observación y la experimentación sin ningún fundamento teórico previo, abordando el trabajo científico desde técnicas inductivas, siendo aquí en donde este método ha fracasado según algunos pedagogos como Ausubel, quien critica fuertemente los modelos de enseñanza por descubrimiento autónomo y a los programas de

enseñanza elaborados bajo esta concepción porque la teoría y la práctica son inseparables en la ciencia, es decir que la experimentación tiene que tener un fundamento teórico mínimo para garantizar su efectividad.

Modelo Constructivista. Es un modelo que ha logrado un gran apoyo por muchos docentes de Ciencias Naturales e investigadores de didáctica. Su base teórica son principalmente las teorías de Jean Piaget y de D.P. Ausubel, compartiendo la idea de que el aprendizaje se da a partir de lo que se sabe y en el que la habilidad de razonar y utilizar conocimientos depende del contexto en el que el conocimiento es necesario. Actualmente el modelo teórico se ha llevado a la práctica a través de un conjunto de instrucciones que deben aplicar los docentes como una secuencia de actividades. Según el Manual de Educación de Océano “A la hora de diseñar estas actividades, cualquier

secuencia

instruccional

aprendizaje

deberá

comprender

primeramente una fase exploratoria, en la que el profesor debe indagar sobre las ideas que conocen sus alumnos: luego, una fase de confrontación y reestructuración, en la que los estudiantes asimilan, discuten y comprueban mediante actividades de aprendizaje; y por último, una fase de aplicación en la que se presentarán en nuevos contextos los contenidos tratados y se plantean situaciones problema, con el fin de que el estudiante aplique los conceptos que previamente ha explorado y confrontado. Este modelo además, pretende incorporar los aspectos positivos de los dos modelos anteriores, como es el dar importancia a la estructura de la disciplina o insistir en la participación activa del estudiante”.29

Una de las tendencias que más ha revolucionado la enseñanza de las ciencias en las últimas décadas es la utilización de tecnologías, como las computadoras y el uso de la Internet, que han facilitado la comunicación del conocimiento, llevándolo hasta cualquier parte del planeta. 29

Op. cit., págs. 390-391

“A finales de la primera mitad del siglo XX se pusieron los cimientos lo que para muchos filósofos y sociólogos es el inicio de la era de la informática, de la imagen y del uso de nuevas tecnologías entre ellas las de las computadoras. Para estos pensadores es la era del cambio y de la individualización”30.

La Internet es una fuente rica en saber que viene a ser un complemento al modelo de transmisión-recepción, porque le permite al estudiante contrastar la información recibida del docente con la información planteada por otras personas, permitiéndole formar su propio conocimiento. Además, es una herramienta con la que se puede encontrar información de investigaciones recientes sobre nuevos avances en la ciencia y la tecnología, lo que permite que el docente y el estudiante estén actualizados.

Sin embargo, la Internet no ha sustituido por completo el rol del docente, ya que el estudiante necesita ser orientado en la búsqueda de su conocimiento. Existen conocimientos que el educando no podrá comprender y necesita que otra persona le ayude a comprenderlas, en este caso el docente se vuelve consultor y facilitador del conocimiento.

Los diferentes modelos han abierto el debate sobre las formas más efectivas de enseñanza, es decir, han permitido la evolución de la didáctica de la ciencia. Ningún método por si sólo ha llenado las expectativas, y en la práctica hay una conjugación de todos ellos dentro del proceso de enseñanza aprendizaje.

Coincidir en cuál es la forma más adecuada para enseñar las Ciencias Físicas es un problema debido a diferentes factores, entre ellos las realidades particulares de

Salas Díaz, S. (2005). Integración de tecnologías para la enseñanza de la Física en el proyecto SEC21: Una estrategia de aprendizaje para el tema de Cinemática [en línea] Enseñanza de las Ciencias, número extra VII congreso. Recuperado el 25 de febrero de 2008, de http://ensciencias.uab.es/webblues/www/congres2005/material/comuni_orales/2_Proyectos_Curri /2_3/Salas_143.pdf

la población educativa de cada Universidad, los paradigmas de los docentes referidos a qué es aprender física, entre otros. Por ejemplo muchos docentes de Física, consideran que sus métodos de enseñanza son los "mejores" para lograr los objetivos de aprendizaje, y creen que el fracaso de los alumnos y las alumnas en el aprendizaje de la misma, se debe a factores que están fuera de su alcance, como podrían ser los escasos fundamentos matemáticos que poseen los alumnos y las alumnas, su "bajo coeficiente intelectual" que no les permite lograr las abstracciones que la materia demanda, el poco interés por realizar las tareas asignadas, etc.

Para muchos docentes la clave en el aprendizaje de la Física está en la estrategia de resolución de problemas presentados en las guías de ejercicios que proponen los diferentes textos de Física, utilizando el recurso matemático como herramienta de comprensión y análisis.

Uno de los principales impulsores de la resolución de problemas como estrategia metodológica en la enseñanza de la Física, fue George Polya31, nacido en Hungría en 1887, quien sostenía que para entender una teoría se debe conocer como fue descubierta. Por ello, su enseñanza enfatizaba en el proceso de descubrimiento aún más que simplemente desarrollar ejercicios apropiados y propuso un método de resolución de ejercicios resumido en cuatro pasos: Entender el problema, configurar un plan, ejecutar el plan y mirar hacia atrás.

Hace más de tres décadas el norteamericano Paul G. Hewitt desarrolló un enfoque conceptual para el aprendizaje de la Física expuesto en su primer libro titulado

Departamento de Matemática. Instituto de Educación Secundaria Rosa Chacel de Hortaleza. George Polya: Estrategias para la solución de problemas [en línea]. Recuperado el 10 de Enero de

2009,

http://ficus.pntic.mec.es/fheb0005/hojas_varias/Material_de_apoyo/Estrategias%20de%20Polya.p df

“Física conceptual”32, con este enfoque Paul pretende involucrar a sus alumnos con analogías e imágenes de situaciones del mundo real para construir una sólida comprensión conceptual de los principios físicos que van desde la mecánica clásica hasta la física moderna. Según él, los estudiantes están mejor equipados para entender las ecuaciones y las fórmulas de la Física y para establecer conexiones entre los conceptos de la física y su mundo cotidiano.

Como se puede ver Hewitt hace una extensión más al modelo antes expuesto por Polya, ya que considera que antes de resolver un ejercicio debe existir una base conceptual sólida.

Otros profesores de Física como el norteamericano Frank Blatt, consideran que el análisis matemático, es esencial para el análisis de los fenómenos físicos, pero estos solo serán comprendidos en su verdadera magnitud cuando se asimilen los conceptos, considerando que el análisis matemático, es esencial para el análisis de los fenómenos físicos, pero estos solo serán comprendidos en su verdadera magnitud cuando se asimilen los conceptos que los componen. “Los estudiantes que pueden sustituir números en las ecuaciones y obtener la repuesta numérica correcta, pueden engañarse creyendo que verdaderamente dominan un nuevo concepto; al revés, los estudiantes que comprenden el tema, pero que tienen poca destreza matemática pueden desalentarse al no obtener la respuesta correcta.”33

Según el planteamiento de Blatt, no puede haber compresión del fenómeno físico sólo con llegar a una respuesta “correcta” de un problema y además sólo la comprensión conceptual no garantiza un aprendizaje adecuado del tema, más bien debe haber una conjugación de ambos, es decir el conocimiento conceptual y la resolución de problemas deben tener presentes en el proceso de enseñanza aprendizaje. 32

Hewitt, Paul G. Fisica Conceptual. Home page[en línea]. USA: Autor. Recuperado el 10 de noviembre de 2008, de http://www.conceptualphysics.com

Op. cit., Prefacio.

Una estrategia muy utilizada por docentes de Física en la enseñanza de la Cinemática, es el desarrollo de experimentos demostrativos llevados a cabo en el transcurso de una clase, llamada “Actividades manipulativas”34. Por profesores como Benito Vázquez Dorrio, catedrático de la Universidad de Vigo y Antonio Rúa Vieites catedrático de la Universidad Pontificia Comillas de Madrid, España sugieren esta estrategia como una herramienta valiosa para la comprensión conceptual de la Cinemática. Está estrategia abona al aprendizaje significativo y permite llevar el concepto o la respuesta de un problema numérico a una aplicación concreta de la realidad.

Revista

Iberoamericana de Educación – OEI, número 43/1. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/expe/1790v2.pdf

1.8 RECUENTO DE CONCEPTOS Y CATEGORÍAS A UTILIZAR Este apartado trata sobre las categorías que se utilizarán en el estudio del problema de investigación, tanto de orden documental como empírico así como también de los conceptos necesarios para la elaboración de la propuesta educativa referente a las estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática.

El diccionario de la lengua española y de nombres propios de editorial océano define la palabra categoría como “clase de objetos semejantes”35. Es decir todo lo que puede ser materia de conocimiento y que se relaciona por su parecido. Además define la palabra concepto como la “representación simbólica, generalmente por medio del lenguaje, de una idea abstracta y general” 36.

En el proceso de investigación y posterior elaboración de las estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática se utilizarán algunos conceptos y categorías que permitirán comprender el contenido del trabajo.

Las categorías a utilizar en la investigación son:  Condiciones Sociofamiliares de los alumnos y alumnas.  Hábitos de estudio.  Actitudes en y hacia la clase.  Valoración personal de la Cinemática.  Exámenes.  Valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor.  Dificultades de aprendizaje.

Océano (1996). Diccionario de la lengua española y de nombres propios, (Volumen I) España: Editorial Océano.

Ibíd.

Condiciones sociofamiliares. Se refiere a las condiciones particulares de los estudiantes, referente a su familia, domicilio, estado civil, ocupación, medio de trasporte entre otros. Estos datos servirán en la investigación para identificar factores particulares de los alumnos y alumnas que pueden estar influyendo en el aprendizaje de la Cinemática, y que posiblemente no están siendo considerados por los/las docentes que imparten la clase de Fundamentos de Física I.

Hábitos de estudio. Esta categoría se refiere a las actividades que realiza el/la estudiante para aprender adecuadamente la Cinemática. Y será un referente en la investigación para valorar en qué medida los y las estudiantes están cumpliendo sus responsabilidades.

Actitudes en y hacia la clase de Cinemática. Se refiere a todos aquellos elementos que forman parte del estudiante y que pueden estar influyendo de forma positiva o negativa en el aprendizaje de la Cinemática, como: inasistencias, puntualidad en la llegada a clases y retirada, atención en la clase, etc. Esta categoría permitirá valorar la necesidad de implementar o no un método de trabajo que responda a esa realidad.

Valoración personal de la Cinemática. Se refiere a los elementos motivacionales del estudiante hacia la Cinemática. Esta categoría permitirá hacer una valoración sobre las motivaciones personales del alumno/a hacia la Cinemática.

Exámenes. Esta categoría se refiere a todos los elementos que permiten saber si un alumno o alumna se prepara adecuadamente para los exámenes. Lo que permitirá hacer una valoración de qué tanto puede influir esta categoría en el rendimiento académico.

Valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor. Esta categoría se refiere a algunas percepciones que tienen los y las estudiantes sobre las

estrategias

trabajo

del

docente.

Ello

permitirá

hacer

algunas

consideraciones sobre la efectividad de las metodologías del docente en la motivación y aprendizaje del alumno/a.

Dificultades de aprendizaje. Se refiere a todos aquellos elementos que inciden directamente en el aprendizaje de la Cinemática como: ambiente en el aula, despeje de variables, comprensión del ejercicio a resolver, etc. Esta categoría servirá para identificar donde hay que mejorar y donde se está bien, con respecto a situaciones que están incidiendo y que no es consecuencia directa del trabajo del docente.

Para la elaboración de la propuesta educativa, referente a las estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática, se requiere la comprensión adecuada de una serie de conceptos, que forman parte del vocabulario físico y que de su correcta interpretación depende la comprensión adecuada de las diferentes situaciones problemas a resolver. Es por ello que a continuación se define y discute cada concepto haciendo comentarios o sugerencias en algunos casos y poniendo ejemplos en otros con la finalidad de aclarar su correcto significado.

¿Qué es la Física? “La palabra Física deriva del latín Physics y del griego Physiké; es una de las Ciencias Naturales, que estudia en consecuencia gran número de fenómenos que se verifican en el universo.”37 En palabras de Frederick J. Bueche y David A. Verde “La Física es un cuerpo de conocimientos que proporciona respuestas organizadas a nuestras preguntas sobre el mundo físico. Es también un proceso de obtención de estas respuestas, conocido comúnmente como el Método Científico”38. 37

Moreno, O.R. y Mercado, E. G. (1990). Apuntes de Física I Estática y Cinemática, (1ª edición) México: Editorial McGraw-Hill/Interamericano de Física de México, S.A de C.V., Pág.1

Bueche, F. J. y Verde, D. A. (1996). Fundamentos de Física, (tomo I, 6ª edición) México: Editorial McGraw-Hill Interamericano Editores, S.A. de C.V., Pág.1

Para algunos conocedores de esta ciencia no es posible establecer una definición clara de Física. Por ejemplo Jay Orea expone de manera irónica que “la Física es la actividad que realizan los físicos hasta altas horas de la noche, y agrega que, no existe una definición clara de lo que es la Física ni de cuáles temas pertenecen a su campo y cuáles no”39. Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga afirman que “si intentásemos identificar los fenómenos físicos mencionados, comprobaríamos que no es posible establecer una definición clara”40. Para otros físicos como Robert Stollberg y Faith Fitch Hill, “La Física es la rama de la Ciencia que estudia la energía y sus transformaciones. En la práctica sin embargo, también trata de la naturaleza de la materia, especialmente de su estructura íntima, pues sabemos ahora que los ordenamientos moleculares, atómicos y subatómicos también incluyen energía. Así la Física podría definirse como el estudio de la energía, la materia y sus cambios, con énfasis en la energía”41. Otras definiciones que exponen otros autores son las siguientes: “La Física es la ciencia que estudia las propiedades de la materia y las leyes que tienden a modificar su estado o su movimiento sin cambiar su naturaleza” 42; “Se puede decir entonces que la Física es una ciencia natural que estudia los fenómenos en los que interviene la materia y la energía, así como sus relaciones en los cambios que se verifican entre dichos conceptos”43.etc.

Orea, J. (1970). Física Fundamental,(2ª edición) México: Editorial Limusa-Wiley, S.A. Universidad de Cornell, Pág. 22

Máximo, R. A. y Alvarenga, A. B. (1998). Física General Con experimentos sencillos, (4ª edición) México: Editorial Oxford University Press Harla México, S.A. de C.V., Pág. 4

Stollberg, R. y Hill, F. F. (1970). Física Fundamentos y Fronteras, México: Publicaciones Cultural, S.A., Pág. 9

Villegas, R. M. y Ramírez, S. R. (1998). Física 10, (1ª edición) Colombia, Santafé de Bogotá: Editorial Voluntad S.A., Pág. 41

Op. cit., Pág. 2

Se puede definir a la Física de muchas formas como ya se ha mostrado pero corriendo el riesgo de no exponer verdaderamente la magnitud de su campo de acción, es por ello que muchos físicos prefieren explicar de lo que trata la Física, más que dar una definición de ella.

La Física forma parte de las Ciencias Naturales y específicamente de las Ciencias Físicas, en las cuales también se incluyen ciencias como la Química, la Astronomía y la Geología. Paul G. Hewitt lo expone de esta manera: “La Ciencia alguna vez se llamó Filosofía Natural, y abarca el estudio de las cosas vivientes y no vivientes: las Ciencias de la Vida y las Ciencias Físicas. Entre las Ciencias de la Vida están la Biología, la Zoología y la Botánica. Entre las Ciencias Físicas están la Geología, la Astronomía, la Química y la Física.

La Física es más que una parte de las Ciencias Físicas. Es la ciencia básica. Es acerca de la naturaleza de las cosas básicas como el movimiento, las fuerzas, la energía, la materia, el calor, el sonido, la luz y el interior de los átomos. La Química explica cómo se acomoda la materia entre sí, cómo se combinan los átomos para formar moléculas y cómo se combinan las moléculas para formar los materiales que nos rodean. La Biología es más compleja, y se ocupa de la materia que está viva. Por lo anterior, en la base de la Biología está la Química, y en la base de la Química está la Física. Los conceptos de la Física llegan hasta estas ciencias más complicadas. Es la razón por la que “la Física es la ciencia más fundamental”44. Esta posición deja claro la ubicación de la Física dentro de las Ciencias Naturales y como ésta viene a constituirse en la Ciencia Natural más fundamental.

En la medida que el conocimiento ha evolucionado y acrecentado, la Física se ha visto obligada a dividirse en ramas de conocimientos más específicas para facilitar su estudio y profundización. Estas ramas de conocimiento las presentan los 44

Hewitt, Paul G. (2004). Física Conceptual, (9ª edición) México: Editorial Pearson Educación de México, S.A., Pág. 16

diferentes autores de textos educativos ordenados con fines didácticos, por lo que no hay un consenso único. Al respecto, Douglas C. Giancoli se refiere a la subdivisión de la Física en áreas de estudio así: “La Física es la más fundamental de las ciencias. Se ocupa del comportamiento y estructura de la materia. Su campo se divide, por lo general, en las áreas de movimiento, fluidos, calor, sonido, luz, electricidad y magnetismo, y en los temas modernos correspondientes a la relatividad, la estructura atómica, la física de la materia condensada, la física nuclear, las partículas elementales y la astrofísica”45.

Raymond A. Serway divide a la Física en cinco áreas: Mecánica Clásica, Relatividad, Termodinámica Electromagnetismo y Mecánica Cuántica, “Los miles de fenómenos físicos en nuestro planeta son solo una parte de una o más de las siguiente cinco áreas de la Física: la Mecánica Clásica, que se relaciona con el movimiento de objetos que se mueven a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz; la Relatividad, que es la teoría que describe objetos que se mueven a cualquier velocidad, incluso aquellos cuyas velocidades se aproximan a la de la luz; la Termodinámica, que trata sobre el calor, el trabajo, la temperatura y el

comportamiento

estadístico

gran

número

partículas;

Electromagnetismo, que comprende la teoría de la electricidad, el magnetismo y los campos electromagnéticos; y la Mecánica Cuántica, una teoría que estudia el comportamiento de las partículas en el nivel submicroscópico, así como en el mundo macroscópico”46.

Otra forma de dividir la Física es la expuesta por Moreno-Mercado, quienes proponen dividirla en dos grandes áreas bien diferenciables: Física Clásica y Física moderna. La Física Clásica se divide en áreas de Mecánica, Calor (Termodinámica), Sonido, Óptica y Electricidad y Magnetismo. A la vez la 45

Giancoli, Douglas C. (1997). Física Principios con aplicaciones, (4ª edición) México: Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., Pág. 1

Serway, R.A. (1997). Física, (4ª edición) México: Editorial McGRAW-HILL Interamericana Editores, S.A. de C.V., Pág. 1.

Mecánica Clásica se divide en ramas de Estática, Cinemática y Dinámica. La Física Moderna se divide en áreas de: Mecánica Estadística, Mecánica Relativista y Mecánica Cuántica; así como también en Física Atómica, Física Nuclear y Física de Partículas Elementales.

De las dos grandes áreas de la Física expuesta por Moreno-Mercado la Física Clásica representa el área con la cual se inicia al estudiante en el aprendizaje de la Física siendo la más accesible por requerir una matemática básica. Y como se dijo, la Mecánica Clásica trata sobre el movimiento a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz.

Para estudiar el movimiento de los objetos, con fines didácticos, se divide a la Mecánica en dos partes: Cinemática y Dinámica. En palabras de Cutnell, “La Mecánica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo modifican. En términos generales, la Mecánica se divide en dos grandes áreas, que se denominan Cinemática y Dinámica. La Cinemática analiza el movimiento de los objetos sin hacer ninguna referencia explícita a las fuerzas que actúan sobre ellos. Por otra parte, la Dinámica estudia la relación explícita entre las fuerzas y su efecto sobre el movimiento”47.

La descripción del movimiento desde un análisis cinemático requiere un conjunto de conceptos y definiciones necesarias e indispensables para abordar los diferentes principios, leyes y teorías que forman parte del lenguaje físico. Este lenguaje físico está íntimamente relacionado con la matemática, es por ello que se considera a la matemática la herramienta de análisis básica e indispensable para el razonamiento lógico de los problemas, y la obtención de resultados confiables. Además es este lenguaje el que permite lograr el aprendizaje de la Física debido a que es el medio a través del cual se llega a la comprensión de los fenómenos físicos, para Serway “las leyes fundamentales empleadas en el desarrollo de 47

Cutnell, John D. y Johnson, Kenneth W. (2004). Física, (2ª edición) México: Editorial Limusa, S.A. de C.V., Pág. 42

teorías se expresa en el lenguaje de las matemáticas, herramienta que brinda un puente entre la teoría y el experimento”48.

Una de las consideraciones que limitó la comprensión de los fenómenos físicos a lo largo de la historia fue la definición del punto o lugar desde el cual se analiza un fenómeno llamado físicamente marco de referencia. Este hecho permitió intensos debates históricos como el caso de las concepciones del universo de Claudio Ptolomeo y Nicolás Copérnico, quienes analizando el movimiento de los astros desde un mismo lugar, la Tierra, pero con diferentes puntos de referencia (para Ptolomeo la Tierra y para Copérnico el Sol), llegaron a conclusiones diferentes. Aunque los dos modelos eran matemáticamente correctos el modelo de Copérnico resultaba ser más sencillo permitiendo que el de Ptolomeo quedara como otro modelo más de la ciencia que es superado. Este ejemplo demuestra que “el movimiento de un cuerpo, visto por un observador, depende del punto de referencia en el cual se halla situado”49.

Los marcos de referencia pueden ser de dos tipos: marcos de referencia inerciales y marcos de referencia acelerados, según Giancoli “un marco de referencia inercial es aquel en el cual es válida la ley de la inercia, primera ley de Newton, y, por tanto, también lo son la segunda y tercera ley de Newton” 50. Serway lo define de esta manera “un marco inercial de referencia es uno en la que es válida la primera ley de Newton […] es un marco no acelerado. Cualquier marco de referencia que se mueve con velocidad constante respecto de un marco inercial es por sí mismo un marco inercial”51.

Los marcos de referencia son tan importantes para el análisis de fenómenos físico que han tenido implicaciones tan grandes como el de llegar a considerar el reposo 48

Op. cit., Pág. 3

Op. cit., Pág. 63

Op. cit., Pág. 214

Op. cit., Pág. 110

y el movimiento de los cuerpos de carácter relativos. En palabras del propio Einstein citado por Virgilio Acosta y otros en su libro de curso de Física Moderna decía “La totalidad de los fenómenos físicos es de un carácter tal que no proporciona base alguna para la introducción del concepto de movimiento absoluto; o en pocas palabras, más precisas: No existe el movimiento absoluto”52. Hewitt expone, refiriéndose al movimiento y a los marcos de referencia que, “Cuando describimos el movimiento de algo especificamos como se mueve con relación a otra cosa. En otras palabras, el movimiento requiere de un marco de referencia”53.

Tanto el reposo como el movimiento son de carácter relativos, es decir, dependen del marco de referencia desde el cual se analicen. Esta consideración permite afirmar que un mismo cuerpo puede estar en reposo y movimiento a la vez. Villegas R. M y Ramírez S. R., comentan al respecto que “un cuerpo se encuentra en movimiento con relación a un punto fijo, llamado sistema de referencia, si a medida que transcurre el tiempo, la posición relativa del cuerpo, respecto a este punto varía […] Los estados de reposo o movimiento tienen carácter relativo, es decir, son estados que dependen del sistema de referencia escogidos”54. Este supuesto permite ver que para dos cuerpos que se alejan uno del otro cualquiera de ellos se puede considerar en reposo o movimiento, por ejemplo: para un auto que se aleja de un árbol se puede considerar que es el árbol quien se mueve con respecto al carro y no el carro con respecto al árbol; es decir el árbol estaría en reposo y el carro en movimiento.

Para facilitar el análisis del movimiento de un cuerpo se consideran algunas idealizaciones, entre ellas está el de suponer a los cuerpos que se mueven, como partículas. Los cuerpos se pueden considerar como partículas siempre y cuando 52

Acosta, V; Cowan C.L. y Gram, B. J. (1973). Curso de Física Moderna, (1ª edición) México: Editorial Harla, S.A de C.V., Pág.1

Op. cit., Pág. 741

Op. cit., Pág. 123

las dimensiones que participan en el movimiento lo permitan. Máximo-Alvarenga define partícula de esta forma, “decimos que un cuerpo es una partícula cuando sus dimensiones son muy pequeñas en comparación con las demás dimensiones que participan en el fenómeno”55. Por ejemplo un automóvil de 3m de longitud no se puede considerar como partícula cuando se desplaza 10m, pero si se desplaza una distancia de 150km los 3m del automóvil resultan ser despreciables y se puede considerar al automóvil como una partícula.

La descripción matemática del movimiento requiere un método para describir la posición del objeto en diferentes tiempos. El método matemático para describir el movimiento de una partícula es utilizando un sistema de coordenadas. Así, un punto sobre una línea puede describirse con una coordenada; un punto en un plano se localiza con dos coordenadas, en tanto que se requieren tres coordenadas para localizar un punto en el espacio. Para Serway “Un conveniente sistema de coordenadas […] es el sistema de coordenadas cartesiano, llamado en ocasiones sistema de coordenadas rectangular […] un punto cualquiera en este sistema se designan con las coordenadas (x, y) […] en ocasiones es conveniente representar un punto en el plano por medio de sus coordenadas polares planas (r, θ). En este sistema de coordenadas, r es la distancia desde el origen hasta el punto que tiene coordenadas cartesianas (x,y) y θ es el ángulo entre r y un eje fijo. Este eje fijo suele ser el eje x positivo y θ suele medirse en dirección contraria al movimiento de las manecillas del reloj a partir de él”56.

Los cuerpos presentan propiedades físicas como color, textura, peso, masa densidad, etc. De estas propiedades algunas son cuantificables mientras que otras no. Las propiedades físicas que son cuantificables se les llaman cantidades

Op. cit., Pág. 62 Op. cit., Pág. 54

Físicas las cuales pueden ser de dos tipos: cantidades escalares y cantidades vectoriales.

En el estudio de la Cinemática se requiere el empleo de cantidades escalares y vectoriales llamadas con frecuencia magnitudes escalares y magnitudes vectoriales. Saber distinguirlas y operarlas correctamente es de gran importancia tanto en Cinemática como en otras áreas de la Física. Cutnell las define así, “una cantidad escalar o un escalar, es una cantidad que se puede describir con un solo número (que incluye cualesquiera unidades) que proporciona su magnitud […] Una cantidad que de manera inherente considera tanto la magnitud como la dirección, se denomina cantidad vectorial, magnitud vectorial o vector”57. Es de aclarar que los textos traducidos del inglés solo definen una dirección y un sentido para las cantidades vectoriales. Otros autores definen tres características: una magnitud, una dirección y un sentido. Como es el caso de Villegas y Ramírez que la definen como: “Aquellas magnitudes en donde tenemos que especificar además de su valor numérico, la dirección y el sentido, reciben el nombre de magnitudes vectoriales o vectores.”58.

Uno de los datos que se requieren para describir el movimiento de un cuerpo es la posición que ocupa en los diferentes tiempos. Esta posición se describe mediante un vector posición. Máximo-Alvarenga explica al respecto que “en algunos casos, además de interesar la distancia recorrida por un cuerpo, tal vez se desee también conocer su posición, es decir, en qué punto de su trayectoria se encuentra en determinado instante”59. Se puede decir entonces que la posición es la ubicación de un cuerpo en el espacio (el lugar que ocupa) con respecto a un marco de referencia, en un instante determinado. En otras palabras, una partícula que se mueve en el espacio con respecto a un marco de referencia, ocupa diferentes posiciones a través del tiempo. Esas posiciones son descritas matemáticamente

Op. cit., Pág. 27 Op. cit., Pág. 70 59 Op. cit., Pág. 67 58

por vectores posición los cuales se generan a partir del sistema de referencia elegido.

Un cuerpo que se mueve por el espacio describe una trayectoria recorre una distancia y realiza un desplazamiento. Estos tres conceptos son importantes para definir las magnitudes físicas, rapidez y velocidad.

El camino recorrido por un cuerpo; o lo que es lo mismo, el conjunto de posiciones ocupadas en su recorrido por el espacio a través del tiempo se le llama trayectoria y a la longitud de la trayectoria se le llama distancia. Es de observar que la trayectoria es el camino recorrido y no es una magnitud física mientras que la distancia sí. Una magnitud física que tiende a confundirse con la distancia es el Desplazamiento. Para Cutnell “El desplazamiento de un objeto es el vector cuya magnitud es la distancia más corta entre las posiciones inicial y final del movimiento y cuya dirección apunta de la posición inicial a la posición final”. 60

Vectorialmente el desplazamiento se encuentra restando el vector posición inicial del vector posición final. Se debe considerar también que si el movimiento es en línea recta y en un solo sentido la magnitud del desplazamiento coincide con el valor de la distancia recorrida por el cuerpo.

Conocer la diferencia entre distancia y desplazamiento es de suma importancia para comprender las magnitudes físicas rapidez y velocidad. Una diferencia entre rapidez y velocidad es que la distancia es una magnitud escalar mientras que el desplazamiento es una magnitud vectorial, ¿Qué quiere decir esto? Bueno, el desplazamiento, como toda magnitud vectorial, requiere además de una cantidad numérica o magnitud, una dirección y un sentido para quedar plenamente definido. Así, la dirección del desplazamiento la define la línea de acción en la que actúa el

Op. cit., Pág. 42

vector, mientras que el sentido lo define la orientación en la línea recta, desde la posición inicial a la posición final.

A menudo se necesita considerar el movimiento de una partícula en una línea recta. En tal caso, a un desplazamiento que se realiza en un sentido a lo largo de una línea recta se le asigna un signo positivo (+), y a un desplazamiento que apunta en el sentido opuesto se le asigna un signo negativo (–). Como se puede observar en este caso la magnitud se indica con un valor numérico, la dirección mediante la línea recta que contienen al vector y el sentido con un signo positivo o negativo.

Para facilitar el aprendizaje de la Cinemática, se inicia considerando los movimientos desde los más sencillos a los más complejos. Para ello se divide su estudio en movimiento unidimensional o rectilíneo; movimiento bidimensional o en el plano y movimiento tridimensional o en el espacio. Además los movimientos pueden ser rectilíneos o curvilíneos. El movimiento rectilíneo es aquel cuya trayectoria es una línea recta; por ejemplo el movimiento de un cuerpo que cae libremente sobre la superficie terrestre. El movimiento curvilíneo es aquel cuya trayectoria es una línea curva. Por ejemplo el movimiento de la luna alrededor de la tierra o un proyectil lanzado horizontalmente en la superficie de la tierra.

Dos cantidades físicas básicas en Cinemática son la rapidez y la velocidad con la que se mueve un cuerpo con respecto a un marco de referencia. La rapidez está relacionada con la distancia recorrida por la partícula y es de tipo escalar, mientras que la velocidad está relacionada con el desplazamiento realizado por la partícula y es de tipo vectorial. “La rapidez es una medida de que tan rápido se mueve algo, y se determina con unidades de distancia divididas entre unidades de tiempo. La rapidez se define como la distancia recorrida en la unidad de tiempo”61, opina Hewitt.

Op. cit., Pág. 40

Por lo general la distancia recorrida por un cuerpo en la unidad de tiempo es cambiante, en este caso la razón distancia entre tiempo nos proporciona un valor promedio de rapidez, “En general, la rapidez media de un objeto se define como la distancia recorrida dividida entre la cantidad de tiempo requerido para cubrir la distancia”62 opina Cutnell. Si lo que se conoce es la rapidez de un cuerpo en un tiempo específico se habla de rapidez instantánea “La rapidez instantánea es una cantidad escalar que representa la rapidez en un instante en el que el móvil está en un punto arbitrario C. Es, por lo tanto, la tasa de cambio en el tiempo de la distancia.”63

Para la velocidad sucede algo similar a la rapidez, es decir, si los cambios de desplazamiento en la unidad de tiempo son distintos, la razón desplazamiento entre tiempo nos proporciona un valor promedio de velocidad. “La velocidad media de un cuerpo es su desplazamiento dividido entre el intervalo de tiempo en el que sucedió dicho desplazamiento”64. Por otro lado “la velocidad instantánea es una cantidad vectorial que representa la velocidad en cualquier punto C. Es la tasa de cambio en el tiempo del desplazamiento.”65 Opina Tippens.

Algunos físicos tienden a confundir la magnitud rapidez con la magnitud velocidad cuando se trata con movimientos rectilíneos y curvilíneos. “Cuando un cuerpo se desplaza con velocidad constante a lo largo de una trayectoria rectilínea, decimos que su movimiento es rectilíneo uniforme (la palabra uniforme indica que el valor de la velocidad permanece constante en el tiempo)”66, en palabras de MáximoAlvarenga. Se observa en esta definición que decir a lo largo de una trayectoria rectilínea está de más, debido a que se está hablando de velocidad constante, la cual ya incluye el hecho de un movimiento en línea recta, de lo contrario se trataría 62

Op. cit., Pág. 43

Tippens, Paul E. (1991). Física Básica, (2ª edición, Primera en español) México: McGRAW-HILL Interamericana de México, S.A. de C.V., Pág. 151

Ibíd., Pág. 13

Ibíd., Pág.152

Op. cit., Pág. 64

de una velocidad variable. Por lo tanto bastaría decir que un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) se da cuando la velocidad de un móvil es constante. Además cuando el movimiento es curvilíneo y el cuerpo mantiene la misma rapidez se dice que este tiene rapidez constante.

La velocidad como se ha dicho puede ser constante o variable. La razón de cómo cambia la velocidad en la unidad de tiempo nos proporciona otra magnitud física llamada aceleración. Para Tippens “La tasa a la cual la velocidad cambia al transcurrir el tiempo se denomina aceleración”.67

Se debe observar en este caso, que la velocidad puede cambiar si varía su magnitud su dirección o su sentido, es decir que existirá aceleración cuando cambie por lo menos una de esas tres características.

Si la velocidad instantánea en cualquier tiempo es la misma se dirá que el móvil presenta aceleración cero, pero si el móvil presenta velocidad variable se puede tener dos casos: que los cambios de velocidad sean uniformes y que los cambios de velocidad no sean uniformes. Para el caso de velocidad uniforme el valor de la aceleración será constante (la aceleración no varía con el tiempo); y para el caso de velocidad no uniforme la razón de cambio de la velocidad en la unidad de tiempo nos proporcionará un valor promedio de aceleración llamada aceleración media. Para Tippens “El tipo más simple de aceleración es el movimiento en una línea recta en la cual cambie la rapidez a una tasa constante. Este tipo especial de movimiento se suele llamar movimiento uniformemente acelerado, o aceleración constante”68. Se puede observar nuevamente que la expresión movimiento uniformemente acelerado da la idea de que quien cambia a una razón uniforme es la aceleración y no la velocidad; Así que se sugiere utilizar para este tipo de

Op. cit., Pág. 152 Op. cit., Pág. 153

movimiento la expresión “Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV)”, utilizada con mucha frecuencia por otros autores.

Si el movimiento es curvilíneo, la velocidad tangencial a la curva siempre cambia en el transcurso del tiempo, debido a que constantemente cambia de dirección. Este cambio de velocidad implica aceleración. Giancoli opina: “Se dice que un objeto que se mueve en un círculo con una rapidez constante v experimenta un movimiento circular uniforme. En este caso, la magnitud de la velocidad permanece constante, pero su dirección cambia en forma continua, conforme el objeto se mueve por el círculo. Ya que se define la aceleración como la rapidez de cambio de la velocidad, un cambio de dirección de la velocidad es una aceleración, al igual que el cambio de la magnitud. Así, un objeto en movimiento circular uniforme acelera continuamente […] a esa aceleración se le llama aceleración centrípeta (que quiere decir “que busca el centro”), o aceleración radial (porque se dirige a lo largo de un radio a lo largo de un círculo).”69

La posición de una partícula en el movimiento circular se puede dar en coordenadas rectangulares (x,y), pero en este caso conviene utilizar coordenadas polares (r,θ). La razón por la que se prefieren las coordenadas polares es porque si el movimiento es uniforme solo cambia una de las coordenadas (θ) mientras que el radio se mantiene constante.

En el movimiento circular se distinguen dos tipos de velocidades: velocidad lineal o tangencial y velocidad angular. Villegas-Ramírez la define como “la velocidad lineal de una partícula que describe un M.C.U es un vector tangente a la trayectoria. Su magnitud se obtiene, calculando el arco recorrido en la unidad de tiempo […] Definimos la velocidad angular (ω), como el ángulo barrido en la unidad de tiempo.”70

Op. cit., Pág. 107 Op. cit., Pág. 181

Mintras que Frank Blatt lo define como: “El ángulo que se utiliza para determinar la velocidad angular se da en unidades de radianes. Un radián es el ángulo subtendido por el arco cuya longitud es igual al radio del círculo”.71

Otros conceptos necesarios para la descripción del movimiento circular son la frecuencia y el período. Estas dos magnitudes las definen Villegas y Ramírez así: “Frecuencia es el número de vueltas que da el cuerpo en la unidad de tiempo […] período es el tiempo que emplea el móvil en dar una vuelta.”72

Para concluir esta parte se considera necesario mencionar la relación que existe entre la velocidad tangencial y la velocidad angular. La velocidad tangencial es igual al producto de la velocidad angular por el radio de la circunferencia.

Con las definiciones anteriores no se pretende agotar todos los conceptos utilizados en el lenguaje cinemático sino más bien hacer una discusión sobre los más usados considerando que de su correcta interpretación depende en gran medida la resolución de ejercicios.

Op. cit., Pág. 144 Op. cit., Pág. 180

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICO-METODOLÓGICA La enseñanza de la Ciencia y de la Física en particular se ha basado principalmente en tres modelos educativos los cuales son: “el modelo de transmisión-recepción, el modelo por descubrimiento y modelo constructivista”1.

Estos tres modelos parten de supuestos teóricos que en un momento histórico determinado han definido la pedagogía de la enseñanza en general.

A continuación se comenta de una forma general los principales postulados que sustentan cada modelo, dejando ver las limitantes que se le han visto al momento de aplicarlas.

Modelo de transmisión-recepción En este enfoque se considera al estudiante como una página en blanco donde los conocimientos se trasmiten “elaborados” por el docente en una clase magistral y consisten en una serie de contenidos conceptuales. En la práctica el alumno o alumna tiene una actitud pasiva o toma nota, la práctica es una ilustración de la teoría donde el alumno sigue una serie de instrucciones para llevarla a cabo y el material curricular es un libro de texto.

Ministerio de Educación de la Nación Argentina (2006) Diferentes modelos: transmisión-recepción, descubrimiento y constructivista [en línea] Educ.ar, El portal educativo del Estado argentino. Recuperado

febrero

2009,

http://aportes.educ.ar/quimica/nucleo-

teorico/tradiciones-de-ensenanza/como-ensenamos/diferentes_modelos_transmision.php

Este enfoque presenta la desventaja que limita la creatividad del alumno/a llevándolo/a a no ver otras posibilidades, tanto de solución de problemas como de posibles vacíos del conocimiento y el/la estudiante adquiere el conocimiento como si éste fuese la última verdad. El conocimiento científico como se sabe evoluciona gracias al surgimiento de nuevas hipótesis y teorías que son formuladas por aquellas personas que buscan otras posibilidades de enfoque del problema en estudio y el modelo de transmisión- recepción no contribuye a tal fin.

Modelo por descubrimiento Este enfoque se caracteriza porque el conocimiento se construye por medio de una actividad práctica, y está fundamentado en una actitud empírica por parte del estudiante. La idea es que los alumnos y alumnas descubran por sí mismos los conocimientos sin intervención directa del docente, es decir, que el docente no da instrucciones ni introduce conceptos, sólo coordina las actividades experimentales y restringe sus intervenciones para favorecer las oportunidades de investigación. Uno de los objetivos de este método es que el/la alumno/a adquiera las destrezas y procesos del método científico experimental, ya que el eje de este modelo es la realización de actividades por parte del alumno/a. El alumno interactúa con sus compañeros fomentando estrategias cooperativas y en general no se utiliza un libro de texto sino guiones de trabajo con preguntas.

Este enfoque viene a ser el opuesto al modelo de transmisión-recepción y presenta la desventaja que no permite el acompañamiento al alumno/a en el proceso de construcción de su conocimiento, lo que lleva a que el/la alumno/a llegue frecuentemente a posiciones radicalmente equivocadas debido a que no se le corrigen los posibles errores de enfoque del problema.

Modelo constructivista El enfoque constructivista surgió en la década de los 80 y es un modelo que retoma los vacíos de los dos anteriores permitiendo un paralelismo entre la construcción del conocimiento científico y la reconstrucción de conocimientos de

los estudiantes, ya que en ambos casos se utilizan modelos subjetivos para interpretar la realidad. El aprendizaje es concebido como una construcción, y enseñar es mediar en el proceso de aprendizaje tanto en la planificación como en la organización de actividades relevantes. Las ideas de los alumnos son el punto de partida, el currículo se configura en una serie de actividades, de situaciones de aprendizaje en las que los alumnos y las alumnas construyen sus propios significados. Hay fases de exploración de ideas, de reestructuración de conocimientos, de introducción de ideas nuevas en diferentes contextos. Los alumnos se involucran en actividades mentales cognitivas, no sólo de manipulación. El rol del docente es de investigador en el aula que diagnostica los problemas de aprendizaje y trata de solucionarlos, pudiendo modificar las actividades en función de las necesidades del grupo. Las interacciones son múltiples; se rescata el pensamiento de Vigotsky sobre la naturaleza social del aprendizaje.

Este modelo, que responde a las limitantes de los dos anteriores, se ha vuelto el referente

para

muchos

docentes

Física

que

autodefinen

como

constructivistas y, sin embargo, en la práctica su papel no es el de un mediador en la construcción del conocimiento, sino un suministrador de información, rol que se identifica más con el modelo de transmisión-recepción que con el constructivismo. Otros docentes por lo general confunden el modelo constructivista con el modelo por descubrimiento, es decir que asumen un papel pasivo dejando a los estudiantes solos en el proceso de enseñanza aprendizaje, esperando que estos lleguen al conocimiento mediante una simple receta de instrucciones.

Como equipo de investigador se considera que en la práctica se hace una simbiosis de los tres modelos, haciendo más énfasis en uno más que en los otros dependiendo de las metodologías particulares que utiliza cada docente, así por ejemplo hay momentos que el profesor asume un papel del modelo de transmisión recepción como cuando enseña una estrategia de resolución de ejercicios que él considera la adecuada y se enseña como una receta de cocina. En otros

momentos puede aplicar el modelo por descubrimiento como cuando deja de tarea la resolución de un “problema” y es el propio alumno que tiene que diseñar la solución, y por último puede aplicar el modelo constructivista como en las prácticas de laboratorio, donde se proporcionan guías de trabajo y el profesor asume un papel activo orientando al alumno o alumna hacia el logro del objetivo esperado.

Para lograr llenar los vacíos de los modelos expuestos, los docentes se auxilian de una variedad de metodologías que muchas veces se fundamentan en una intuición docente más que en un proceso de investigación, pero que han permitido la innovación y por consiguiente insumos frescos para la didáctica de la Física.

Entre algunas de las estrategias que se utilizan en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física y en particular la Cinemática, se tienen:  Actividades manipulativas.  Simulaciones virtuales en la Internet.  Prácticas de laboratorio.  Resolución de guías de ejercicios.

2.1.1 ACTIVIDADES MANIPULATIVAS.

Se entenderá como actividad manipulativa, a toda actividad pedagógica que se realice en el salón de clases o fuera de ella, en la cual los alumnos y alumnas pueden verificar en un contexto real la aplicación de un principio ley o teoría mediante modelos prácticos o actividades vivenciales de bajo costo.

Este tipo de actividades se caracterizan por permitir que el aprendizaje se dé mediante la observación directa del fenómeno o concepto tratado. Y consiste en actividades experimentales, menos formales que las del laboratorio, (pero no por ello menos importantes) realizadas con materiales de bajo costo y de fácil montaje.

Según Benito Vázquez Dorrío y Antonio Rúa Vieites 2, la aplicación de esta estrategia como herramienta de apoyo al trabajo en el aula, presenta una serie de importantes ventajas, entre las que se pueden destacar:  Aumentan la comprensión del fenómeno científico-tecnológico.  Desarrollan actitudes más positivas hacia la ciencia.  Muestran la utilidad de la ciencia y de la tecnología.  Constituyen una importante fuente de motivación.  Inciden en el carácter experimental de la ciencia y su relación con la vida cotidiana.  Refuerzan las habilidades creativas.  Establecen vínculos entre el formalismo científico y la realidad.  Permiten introducir cierta perspectiva histórica en el proceso de enseñanza aprendizaje.  Muestran el trabajo experimental en funcionamiento.

Este tipo de actividades permite darle al aprendizaje un sentido de significatividad en la medida que el conocimiento tiene una aplicación en un contexto real. La dificultad operativa de esta estrategia es que requiere un considerable tiempo para llevarse a cabo, tiempo que no se cuenta en un curso de Fundamentos de física I, por lo que el abusar del mismo puede traer como consecuencia no terminar los contenidos programados para el curso.

Vásquez, B. y Rúa, V. (2007, 25 de mayo) Actividades manipulativas para el aprendizaje de la Física. Departamento de Física Aplicada, Universidad de Vigo y Departamento de Métodos Cuantitativos, Universidad Pontificia Camillas de Madrid [en línea]. España: Revista Iberoamericana de Educación – OEI, número 43/1. Recuperado el 11 de septiembre de 2007, de http://www.rieoei.org/expe/1790v2.pdf

2.1.2 SIMULACIONES VIRTUALES EN LA INTERNET.

Las simulaciones virtuales en la Internet, llamados también laboratorios virtuales son recursos didácticos de fácil acceso que ofrece la ventaja de permitirle al estudiante obtener muchos resultados numéricos y gráficos de forma inmediata, evitando el “tedioso” proceso de resolución matemático. Permitiendo que el estudiante se centre más en el análisis de resultados y no en el proceso matemático para llegar a los mismos. La revista electrónica “Actualidades Investigativas en Educación” en su artículo “La simulación como herramienta de aprendizaje en Física”. Expone que: “Las simulaciones se diseñan en función de reflejar los elementos necesarios para la resolución de una situación. Se trata de eliminar los distractores que harían compleja

comprensión

deben

ser

acompañadas

por

estrategias

instruccionales que aparten al estudiante del ensayo y error. Son piezas de software orientadas al estudio de un sistema o fenómeno físico específico a través de un modelo que incluye las variables adecuadas de la descripción de un sistema, junto con las leyes básicas que relacionan dichas variables o parámetros.”3 Bliss y Ogborn describen las simulaciones computacionales como “programas en los que la computadora actúa como una herramienta exploratoria, dando soporte a una actividad del mundo real y facilitando el entendimiento del usuario en

Casadei, L., Cuicas, M., Chourio, Edie y Álvarez, Z. (2008, 30 de agosto) La simulación como herramienta de aprendizaje en Física [en línea]. Revista Electrónica “Actualidades Investigativas en Educación”, Volumen 8, número 2. Revista Electrónica publicada por el Instituto de Investigación en Educación Universidad de Costa Rica. La revista está incluida en los sitios: REDIE, RINACE, OEI, MAESTROTECA, HUASCARAN. Recuperado el 04 de Abril de 2009, de http://www.latindex.ucr.ac.cr/aie-2008-2/aie-8-2-05.pdf, pág. 11

procesos que de otra forma podrían ser inaccesibles, en sistemas dinámicos complejos”4

Según Sergio Salas Díaz del Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa5. Las simulaciones virtuales, facilitan que los/as alumnos/as encuentren relaciones entre conceptos físicos, reconozcan variables en el fenómeno e investiguen situaciones que a veces es difícil observar en un laboratorio, por ejemplo

promueve

construcción

conceptos

como

trayectoria,

desplazamiento, velocidad, aceleración y razón de cambio respecto al tiempo, a partir de la lectura e interpretación de la información presentada por tablas y gráficas, obtenidas en la computadora.

Esta estrategia sirve al docente como apoyo a su clase en la medida que permite la realización de sesiones prácticas de la temática vista en clase. Además ofrece la oportunidad de visualizar simulaciones de prácticas de laboratorio cuando solo se cuenta con dispositivos limitados en el laboratorio de la universidad. Por supuesto que para aplicar esta estrategia se requiere que el estudiante tenga acceso a Internet y pueda hacer un uso de ella de forma adecuada. Según Simonson y Thompson, “una simulación requiere que el estudiante desarrolle destrezas en los niveles de: aplicación, análisis y síntesis; en los que se

Salas Díaz, S. y Molina, M. (2005) La computadora como apoyo didáctico al curso de Física I, con proyección al desarrollo de la creatividad en el tema de la Mecánica [en línea]. CCH-UNAM. Recuperado

febrero

2009,

http://bibliotecadigital.conevyt.org.mx/colecciones/documentos/somece/78.pdf

ve implicado la toma de decisiones, evaluar alternativas y resultados para reevaluar las decisiones tomadas.”6

La realización de actividades empleando simulaciones virtuales es beneficiosa e interesante, ya que el uso de estos sistemas sustituye de alguna manera el acceso a herramientas y recursos de alto costo y que además requieren para su uso el dedicar un tiempo mucho mayor. Por otro lado permiten manipular situaciones que en la vida real podrían resultar peligrosas.

Sin embargo las prácticas en el laboratorio de la Universidad, dónde puede recibir la ayuda y apoyo didáctico del profesor no pueden ser completamente sustituibles. Es decir, las simulaciones virtuales pueden servir de complemento a la enseñanza del profesor pero en ningún caso podrán suplantarlo en su totalidad.

Resulta evidente, a partir de estas afirmaciones, que el educador tendrá que adquirir un conocimiento sistemático y riguroso en el manejo de este recurso. Asimismo, tendrá que adoptar una estrategia pedagógica acorde con las necesidades particulares de los estudiantes de la universidad.

Es importante recalcar que esta estrategia se basa principalmente en un enfoque constructivista del aprendizaje, en la medida que es el estudiante que construye su propio conocimiento mediante la orientación de los simuladores virtuales. “Los estudios recientes realizados con el enfoque centrado en los procesos de aprendizaje y habilidades cognitivas parten del convencimiento de que las características que proporcionan los sistemas de simulación computarizados, así

como el multimedia y el hipertexto, corresponden en gran medida a los planteamientos de la teoría constructivista del aprendizaje.”7 Seymour Papert plantea que es necesario ver a la “escuela” en la era de la computadora. Afirma que si bien el aprendizaje es un acto natural, “el aprendizaje escolarizado está muy lejos de serlo, […] con sus planes de lecciones diarias, su currículum fijo, y sus pruebas estandarizadas tiende constantemente a reducir el aprendizaje a una serie de actos técnicos y al maestro al papel de un técnico”8. Plantea que la incorporación de la tecnología computacional a la escuela debe contribuir a la “destecnificación” del proceso educativo.

2.1.3 PRÁCTICAS DE LABORATORIO.

La práctica de laboratorio es un recurso muy popular que se aplica desde grados de nivel básico hasta la universidad, y con el tiempo se ha vuelto un recurso indispensable para el aprendizaje significativo de las ciencias naturales en las universidades.

Esta estrategia consiste en llevar a un contexto real el análisis de un fenómeno natural, con la finalidad de demostrar la veracidad de la teoría tratada en clase. Y requiere el uso correcto de variados instrumentos de medición con la suficiente precisión y exactitud para obtener datos confiables.

Fuentes, Raúl y Herrera, Susana (2002). Tecnología, Cognición y Aprendizaje: Construcción Educativa de Realidades Mediante la Simulación Computacional. [en línea] Revista Colombiana de

Física,

volumen

número

Recuperado

Abril

del

2009,

http://web.udg.es/tiec/orals/c38.pdf. 8

Fuentes, Raúl y Herrera, Susana (2002). Tecnología, Cognición y Aprendizaje: Construcción Educativa de Realidades Mediante la Simulación Computacional. [en línea] Revista Colombiana de

Física,

volumen

número

Recuperado

Abril

del

2009,

http://web.udg.es/tiec/orals/c38.pdf, pág. 7

Esta estrategia, además de darle mayor significado al conocimiento, permite la aplicación del método científico experimental, como herramienta indispensable para la construcción del conocimiento científico; a la vez que muestra la relación que se da entre ciencia y tecnología. La Revista Iberoamericana de Educación publicó en su edición “2004” un artículo escrito por Carlos Alejandro Alfonso, docente de la Universidad Central “Marta Abreu”, de Cuba, en el que expone que “las prácticas de laboratorio de Física pueden ayudar al alumno, además de a desarrollar destrezas básicas y herramientas de la Física experimental y del tratamiento de datos, a manejar conceptos básicos, a entender el papel de la observación directa en Física y a distinguir entre las inferencias que se realizan a partir de la teoría y las que se realizan a partir de la práctica, a destacar el proceso: observación del fenómeno obtención de una data experimental – análisis de los resultados – conclusiones”.9

Actualmente, el uso de las computadoras en los laboratorios de Física es bastante frecuente, ya sea para dar tratamiento a los datos experimentales obtenidos en el laboratorio real (tabulación, cálculos, gráficas, etc.), como también para realizar prácticas virtuales. Al respecto Lucero, I. y otros exponen que: “Las prácticas de laboratorio pueden desarrollarse de manera que el alumno esté en contacto físico y pueda manipular los elementos, dispositivos e instrumental requeridos para el experimento (laboratorio real) o utilizando simulaciones interactivas programadas con el empleo de las PC (laboratorio virtual). Ambas formas requieren la autopreparación por parte de los estudiantes, a través de materiales impresos

Alejandro, C. A. (2004, 03 de Abril) Física experimental en Internet, Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Departamento de Física, Cuba. [en línea]. España: Revista Iberoamericana de

Educación

–

OEI.

Recuperado

Abril

2009,

http://www.rieoei.org/deloslectores/586Alfonso.PDF, pág. 1

(textos o folletos), o en formato electrónico. Algunas experiencias muestran que el trabajo en ambos ambientes es complementario”10.

Las prácticas de laboratorio están determinadas por múltiples factores, entre ellos la posibilidad de realizarla en forma real por la limitante que puede existir en los recursos con que puede contar la universidad. Sin embargo cuando no es posible realizarlas, estas pueden ser sustituidas por prácticas virtuales que aunque no pueden sustituir a la práctica real, presentan una buena aproximación a la situación real que se quiere estudiar.

2.1.4 RESOLUCIÓN DE GUÍAS DE EJERCICIOS.

Esta estrategia consiste en proponerle al estudiante que solucione una serie de preguntas y ejercicios referentes a la temática expuesta en la clase; y tiene como finalidad que estos practiquen las estrategias de resolución de ejercicios expuestas por el docente mediante ejemplos modelos, todo ello para lograr aproximar al alumno o alumna en el análisis de problemas que implique la consideración de todos los factores que pueden influir en el fenómeno que se estudie.

La resolución de ejercicios se confunde frecuentemente con la resolución de problemas. Como ya se ha mencionado en esta trabajo el resolver un ejercicio implica que ya existe una estrategia para llegar a la respuesta, es decir que a la situación planteada ya se le ha encontrado previamente una solución y resolver el ejercicio es por lo tanto llegar a esa solución. Diferente es la resolución de un problema. Para Gaulin “hablar de problemas implica considerar aquellas situaciones que demandan reflexión, búsqueda, investigación y donde para 10

Alejandro, C. A. (2004, 03 de Abril) Física experimental en Internet, Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Departamento de Física, Cuba. [en línea]. España: Revista Iberoamericana de

Educación

–

OEI.

Recuperado

Abril

2009,

http://www.rieoei.org/deloslectores/586Alfonso.PDF, pág. 1,

responder hay que pensar en las soluciones y definir una estrategia de resolución que no conduce, precisamente, a una respuesta rápida e inmediata”.11

Aclarado este punto se puede hablar, sin temor a confusiones, de la resolución de ejercicios. Laura Buteler, Zulma Gangoso, Isabel Brincones Calvo y Mercedes González Martínez de la Facultad de Matemática, Astrononomía y Física de la Universidad Nacional de Córdoba en Argentina, resumen el proceso de resolución de ejercicios a partir de los propuestos por MCDermott y Larkin, los cuales se pueden resumir de la siguiente manera: a) Leer el enunciado del ejercicio. b) Hacer un bosquejo o esquema de la situación planteada. c) Realizar un análisis cualitativo, el cual resulta en una representación que contiene detalles del problema. d) Elegir las ecuaciones matemáticas.

Si el docente de Física enseña cómo se utilizan las estrategias de resolución de ejercicios, entonces las diferentes situaciones planteadas como fenómenos naturales a resolver se vuelven ejercicios para el estudiante, de lo contrario el estudiante realmente se enfrentaría a situaciones problema.

Proponer guías de ejercicios es una de las estrategias más populares y que más importancia se le da; de tal forma que buena parte de las evaluaciones de la asignatura se basan en exámenes teóricos que contienen situaciones como las expuestas en dichas guías.

Buteler, L., Gangoso, Z., Brincones, I., González, M. La resolución de problemas en Física y su representación: Un estudio en la Escuela Media [en línea]. Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Universidad Nacional de Córdoba, Argentina e Instituto de Ciencias de la Educación. Universidad de Alcalá de Henares, Madrid, España. Recuperado del 04 de Abril de 2009, de http://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/21743/21577

Resolver ejercicios permite asimilación de conocimientos, comprobación o verificación de los que ya se poseen y también desarrollar cualidades de la personalidad como orden en el análisis de los hechos, además de lograr una cultura amplia y establecer una visión objetiva de interactuar con la naturaleza y la sociedad.

Existe una variada cantidad de estrategias de enseñanza de la Cinemática, muchas de ellas fundamentadas en una base empírica, que por desconocimiento o por comodidad muchas veces el docente puede confundir el enfoque utilizado en la estrategia creyendo que responde a un modelo constructivista y más bien responde a un modelo de transmisión-recepción o por descubrimiento. Por ejemplo cuando el docente no ha mostrado adecuadamente las estrategias de resolución de ejercicios y éste deja de tarea guías de ejercicios para que los alumnos las resuelvan, los “ejercicios” se convierten en “problemas” debido a que los alumnos y alumnas no conocen el proceso para plantear, resolver y analizar el fenómeno físico, es decir el enfoque final se torna “por descubrimiento”. En este caso el acompañamiento del docente se vuelve necesario debido a que en la mayoría de las veces los estudiantes no son capaces de descubrir el proceso correcto y al no poder resolver la situación problema puede generar una desmotivación y apatía hacia el contenido, creyendo el estudiante que es su incapacidad el culpable, sin considerar el factor anteriormente expuesto.

Por otra parte, la aplicación de toda estrategia metodológica no debe estar divorciada de la práctica y afinación del lenguaje físico, es decir a la interpretación correcta de los conceptos tratados en Cinemática. En este caso existe una responsabilidad compartida entre el docente y el alumno, debido a que el alumno/a debe realizar un esfuerzo de lectura comprensiva e interiorización de ideas mientras que el docente debe ser capaz de aclarar los conceptos que presenten dificultades en su interpretación. “Los maestros somos una parte importante y fundamental del proceso educativo y claramente jugamos un papel importante y decisivo en el cambio o reafirmación de los esquemas mentales que

tienen los estudiantes y que contrastan con una forma de pensamiento científico. Por esto debemos tener una clara y precisa apreciación de las leyes fundamentales y de los resultados que de ellas se originan. Si nosotros los docentes poseemos preteorías o conceptos erróneos, se hace más difícil la labor de lograr que los estudiantes aborden el conocimiento científico.”12

Por lo tanto cualquier estrategia metodológica que se utilice para la enseñanza de la Cinemática debe tener claro el enfoque utilizado, de no ser así, tanto las actividades manipulativas, las simulaciones virtuales, las prácticas de laboratorio o resolución de ejercicios no tendrán la efectividad esperada, generando un ambiente vicioso de búsqueda de culpables en otras posibilidades. Por cuanto que la Universidad Pedagógica de El Salvador ha asumido un “modelo pedagógico” toda actividad en la enseñanza debe ceñirse fielmente a dicho modelo y se debe garantizar que el docente lo comprenda adecuadamente.

Es así como el equipo de investigadores sugiere que toda estrategia metodológica se debe adecuar al modelo educativo de la universidad, realizándole las adaptaciones necesarias para que responda al mismo.

Tanto las actividades manipulativas, simulaciones virtuales, prácticas de laboratorio, etc. Tendrán su manera particular de abordarse en los diferentes contextos en que se apliquen. Es decir que, es el enfoque quien definirá el éxito de la estrategia.

2.2 CONSTRUCCIÓN DEL MARCO EMPÍRICO 2.2.1 MÉTODO

Diseño: La estructura metodológica para la ejecución de la investigación se definió de acuerdo a las limitantes observadas en el medio donde se llevó a cabo. Es así como se consideró necesario elaborar dos instrumentos de fácil aplicación, pero con un aporte significativo para determinar los elementos que permitan sacar las conclusiones correctas.

Población y muestra: Para llevar a cavo la investigación se tomó como sujetos de estudio a toda la población educativa que cursaba la asignatura de “Fundamentos de Física I”, ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El Salvador; conformada por 27 alumnos, 30 alumnas y 2 profesores.

Los alumnos y alumnas estaban distribuidos/as en tres grupos o secciones: grupo 01 que asistía por la mañana y estaba formado por 25 sujetos; el grupo 02 que asistía por la noche constituido de 13 sujetos y el grupo 03 que asistió el día sábado por la mañana lo formaban 19 sujetos.

Los dos docentes encargados de los grupos se distribuyeron así, uno atendió al grupo 01 y el otro a los grupos 02 y 03.

2.2.2 DESCRIPCIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

Para la recopilación de datos se diseñaron los siguientes instrumentos:

a) Guía de observación. Cuyo propósito era recopilar información sobre el proceso de enseñanza aprendizaje referida al docente que imparte la materia.

Este

instrumento

contiene

los

siguientes

elementos

observación: Estrategias metodológicas. Recursos auxiliares de apoyo. Forma de lograr el conocimiento en sus alumnos/as. Técnicas educativas que el docente emplea. Elementos descriptivos actitudinales del profesor. Además de contar con este instrumento, utilizamos la observación directa del proceso de enseñanza aprendizaje dentro del salón de clase.

b) Encuesta a estudiantes. Se administró un instrumento diagnóstico dividido en cuatro partes: la primera conteniendo datos personales de los alumnos y alumnas; la segunda, preguntas de selección múltiple referidas a situaciones de estudio y de trabajo que se consideran en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática; una tercera parte con preguntas abiertas para indagar la percepción que tienen los alumnos y alumnas sobre su vocación, especialidad y calidad educativa; y por ultimo una cuarta parte con preguntas cerradas en las que se indagó sobre su preferencia hacia alguna área determinada de las Ciencias.

2.2.3 INSTRUMENTOS UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE EDUCACIÓN Guía de observación al Docente Nombre del Profesor: ______________________________________________ Grupo: _________ Fecha de observación: _____________________________

Objetivo: Identificar los elementos didácticos aplicados por el profesor de Fundamentos de Física I, grupos 01,02 y 03 en el ciclo académico 02-2007. Elementos a observar 1. Estrategias Metodológicas. Resolución de Ejercicios modelos. Se observa___ no se observa___ Prácticas de Laboratorio. Se observa___ no se observa___ Actividades Manipulativas. Se observa___ no se observa___ Otras: ____________________________________________________________ 2. Recursos auxiliares de apoyo. El profesor utiliza de apoyo recursos como: T.V. Se observa___ no se observa___ Retroproyector. Se observa___ no se observa___ Cañón. Se observa___ no se observa___ Libros. Se observa___ no se observa___ Pizarra. Se observa___ no se observa___ Otros:____________________________________________________________ 3. Forma de lograr el conocimiento en sus alumnos/as. Expositiva. Se observa___ no se observa___ Interrogativa. Se observa___ no se observa___ Investigativa. Se observa___ no se observa___ Otras: ____________________________________________________________ 4. Técnicas educativas que el docente emplea. Actividades en equipos. Se observa___ no se observa___

Discusión en clase. Se observa___ no se observa___ Conferencias. Se observa___ no se observa___ Otras: ____________________________________________________________ 5. Elementos descriptivos actitudinales del profesor. Prepara el ambiente agradable. Se observa___ no se observa___ Propicia un clima de participación y motivación. Se observa___ no se observa___ Toma aspectos sobre la realidad en el desarrollo de los contenidos. Se observa___ no se observa___ Sugiere y facilita la bibliografía. Se observa___ no se observa___ Promueve el trabajo en equipo. Se observa___ no se observa___ Es amigable. Se observa___ no se observa___ Es creativo. Se observa___ no se observa___ Es flexible. Se observa___ no se observa___ Sabe manejar diversas dinámicas y Técnicas participativas. Se observa___ no se observa___ Planifica los temas a desarrollar. Se observa___ no se observa___ Otras: ____________________________________________________________ _________________________________________________________________

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE EDUCACIÓN Instrumento de Diagnóstico para identificar algunos factores que influyen en el Proceso de Enseñanza-Aprendizaje de la Cinemática. Aclaraciones: Los datos que aquí pedimos servirán para determinar algunos situaciones personales de los/las estudiantes que, de manera directa e indirecta, inciden en el aprendizaje de la Cinemática. Los resultados obtenidos permitirán proponer estrategias metodológicas de enseñanza adecuadas a la realidad particular de la población de nuestra Universidad. Te pedimos que nos colabores con esta información sin dejar preguntas sin responder.

I PARTE Marca con una X la alternativa que te corresponde.  Carrera: Profesorado ___ Licenciatura _____  Especialidad: Matemática__ Ciencias Naturales __  Grupo: 01 __ 02 __ 03 __  Sexo: M __ F __  Estado Civil: Soltero/a______ Casado/a ________ Acompañado/a ________________  Ocupación: Estudio y trabajo__ Solo estudio ___  Medio de transporte:  Hacia la universidad: Vehículo propio ________ Transporte colectivo_____ Otro(Especifica) ________  Desde la Universidad: Vehículo propio _______ Transporte colectivo ___ Otro(especifica):_______

Completa los datos. Fecha de hoy: ____/____/______________  Años cumplidos: ___________________  Domicilio:  Departamento:___________  Municipio:_______________  Si tienes hijos/as ¿Cuántos/as? _________________  Edades:___,___,___,___,___, años  Horario de trabajo:  Hora de entrada: ________________  Hora de salida: _________________  Ocupación laboral:_________________ ________________________________

II PARTE Indicaciones: A continuación encontrarás una lista de preguntas referidas a algunos factores que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática. Para cada interrogante se presentan cuatro opciones de las cuales debes marcar con una X aquella que más se aproxime a tu percepción de la realidad. Contesta con la mayor objetividad posible a cada situación. El significado de las letras es:

S CS AV N

= = = =

Siempre Casi Siempre A Veces Nunca

Hábitos de Estudio. 1. Consulté textos de Física para comprender mejor la temática tratada en clase. 2. Repasé primero la teoría y luego resolví las guías de ejercicios. 3. Visité la biblioteca por lo menos una vez a la semana para consultar libros de Física. 4. Busqué la ayuda de profesores u otras personas cuando no comprendía algo. 5. Resolví las guías de ejercicio, haciendo primero los fáciles y por último los difíciles. 6. Entregué al profesor las guías de ejercicios resueltas en su totalidad. 7. Presenté las tareas de Cinemática con puntualidad. 8. Revisé el tema que se trataría en la siguiente clase antes que el profesor lo explicara.

S S S S S S S

CS CS CS CS CS CS CS

AV AV AV AV AV AV AV

N N N N N N N

9. Formé grupos de estudio con mis compañeros/as. (Grupos de 2 o más alumnos/as). 10. Estudié lo suficiente para sacar la máxima nota en el examen parcial. 11. Estudié con suficiente anticipación para el examen parcial. 12. Elaboré fichas con listado de fórmulas utilizadas en Cinemática. Actitudes en y hacia la clase. 13. Llegué temprano a las clases de Cinemática. 14. Me retiraba hasta que finalizara la clase. 15. Procuré asistir a todas las clases de Cinemática. 16. Escuché con mucha atención al profesor cuando éste desarrollaba la clase. 17. Pregunté al profesor lo que no comprendía del tema. (Cuando lo estaba explicando). 18. Sentí mucha confianza con el profesor para preguntarle mis dudas sobre el tema. 19. Me sentí motivado/a en clase y con deseos de aprender. 20. Mis apuntes de clase fueron completos y ordenados. 21. Me sentí agotado/a física o mentalmente, al inicio de la clase de Cinemática. 22. Me provocó sueño la clase de Física. 23. Me esforcé por estar atento/a en clase. Valoración personal de la Cinemática. 24. Los contenidos de Cinemática me parecieron interesantes. 25. Los contenidos de Cinemática me parecieron fáciles de comprender 26. Los ejercicios de tarea me parecieron fáciles de resolver. 27. Las prácticas de laboratorio me ayudaron significativamente para comprender los temas. 28. Hice mi mejor esfuerzo por resolver los ejercicios de Cinemática. 29. Aprendí lo suficiente de cada tema para enseñarlos en el bachillerato. Exámenes. 30. Estuve pendiente de la fecha del examen parcial con mucha anticipación. 31. Leí las preguntas del examen detenidamente, antes de empezar a resolverlo. 32. La redacción de las preguntas del examen de Cinemática me pareció comprensible. 33. Los ejercicios del examen eran iguales o similares a los desarrollados en clase. 34. El profesor nos evaluó el mismo nivel de conocimiento enseñado en clase. 35. Los ejercicios propuestos en el examen de Cinemática me parecieron fáciles. Valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor. 36. Desarrolló suficientes ejemplos modelos en la clase para cada tema. 37. Utilizó un lenguaje claro y variado para comunicar sus ideas. 38. Nos enseñó técnicas efectivas para resolver ejercicios de Cinemática. 39. Utilizó movimientos corporales para explicar los temas. 40. Exponía los conceptos físicos relacionándolos con situaciones de la vida real. 41. Destacó las ideas principales cuando explicaba el tema. 42. Generó un ambiente adecuado en la clase para realizar preguntas. 43. Las explicaciones de los ejercicios fueron variadas e interesantes. 44. Las explicaciones de los ejercicios fueron claras. 45. El tema lo desarrollaba con suficiente seguridad. 46. Fomentó la investigación mediante tareas dirigidas. 47. Fomentó el trabajo en equipo. 48. Utilizó recursos audiovisuales. 49. Realizó experimentos demostrativos en clase. 50. El tiempo de clase lo aprovechó adecuadamente. 51. Hacía preguntas libres para que cualquier alumno/a las respondiera. 52. Hacía preguntas dirigidas a un alumno/a elegido al azar. 53. La clase fue participativa. 54. Comentaba el tema que se vería en la siguiente clase. 55. Explicaba los objetivos de aprendizaje que pretendía lograr en cada tema. 56. Hacía una realimentación de la clase anterior, cada vez que iniciaba la clase. Dificultades de aprendizaje. 57. Las guías de ejercicio me desmotivaron con el aprendizaje de los temas de Cinemática.

S S S S

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AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68.

El ambiente del aula me fue hostil. Se me dificultó el despeje de variables en las fórmulas de cinemática. Tuve problemas con las operaciones matemáticas que aparecieron en los ejercicios. Me resultó difícil hacer los esquemas de los problemas de tarea. Me resultó difícil identificar los datos que proporcionaban los problemas de Cinemática. Los ejemplos propuestos por el profesor fueron inadecuados a mi nivel de comprensión. Me mostré apático hacia los contenidos de Cinemática. Mis presaberes de Matemática fueron muy deficientes para comprender la temática. Tuve una mala experiencia con los contenidos de física en el bachillerato. El tiempo asignado para desarrollar cada contenido de Cinemática fue insuficiente. Las metodologías de enseñanza ocupadas en Cinemática no lograron que yo aprendiera.

S S S S

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S S S S

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AV AV AV AV

N N N N

III PARTE Indicaciones: Responde a las preguntas y realiza un pequeño comentario de tu respuesta.

1. ¿Los textos de Física disponibles en la biblioteca de la Universidad son suficientes?_________ ____________________________________________________________________________ 2. ¿Consideras que te equivocaste de especialidad? ___________________________________ ___________________________________________________________________________ 3. ¿Cuáles consideras que son las razones principales que dificultan el aprendizaje de la Física? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 4. ¿Crees que es conveniente que la Universidad asigne instructores de Física de forma permanente en por lo menos dos horarios diferentes, horarios de los cuales el/la alumno/a elegiría uno y éste fuera inscrito al inicio del ciclo académico, asignándole una ponderación considerable en la nota final de la materia?_________________________________________ ____________________________________________________________________________ 5. ¿Qué razones te motivaron a estudiar esta carrera? __________________________________ ____________________________________________________________________________ 6. ¿Consideras que tienes vocación para la docencia? __________________________________ ____________________________________________________________________________ 7. ¿Crees que se debería de dividir la “especialidad en Ciencias Naturales” en especialidades individuales de Física, Química y Biología? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 8. ¿Consideras que la calidad de enseñanza de la Universidad es buena? _________________ ____________________________________________________________________________ 9. ¿Qué área de conocimiento, en tu especialidad, te gusta más? Ej. En Matemática “Geometría”, En Biología “Genética”, etc. _____________________________________________________

IV PARTE Indicaciones. Elige una de las opciones y subráyala. 1. De las siguientes tres Ciencias, la que más te gusta es: a) Biología b) Química c) Física 2. Si pudieras elegir entre cursar y no cursar Física en tu carrera, ¿qué elegirías? a) Cursar Física b) No cursar Física 3. ¿Recibiste algún tipo de orientación vocacional de un profesional antes de iniciar esta carrera? a) Sí b) No

2.2.4 PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE EDUCACIÓN Guía de observación al Docente Grupo: 01

Fecha de observación: 17 y 24 de octubre de 2007

Objetivo: Identificar los elementos didácticos aplicados por el profesor de Fundamentos de Física I, en el ciclo académico 02-2007. Elementos a observar

1º día Si

2º día Si

1. Estrategias Metodológicas. Resolución de Ejercicios modelos.

Prácticas de Laboratorio. Actividades Manipulativas.

X X

2. Recursos auxiliares de apoyo. El profesor utiliza de apoyo recursos como: T.V.

Retroproyector.

Cañón.

Libros.

Pizarra. 3. Forma de lograr el conocimiento en sus alumnos/as. Expositiva.

Interrogativa. Investigativa. 4. Técnicas educativas que el docente emplea. Actividades en equipos. Discusión en clase.

Conferencias.

5. Elementos descriptivos actitudinales del profesor. Prepara un ambiente agradable.

Propicia un clima de participación y motivación.

Toma aspectos sobre la realidad en el desarrollo de los X

contenidos. Sugiere y facilita la bibliografía.

Promueve el trabajo en equipo.

Es amigable.

Es creativo.

Es flexible.

Sabe manejar diversas dinámicas y técnicas participativas.

Planifica los temas a desarrollar.

X X

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE EDUCACIÓN Guía de observación al Docente Grupo: 02

Fechas de observación: del 3 al 26 de septiembre de 2007

Objetivo: Identificar los elementos didácticos aplicados por el profesor de Fundamentos de Física I, en el ciclo académico 02-2007. 1º día

Elementos a observar Si

2º día

3º día

4º día

5º día

6º día

No Si No Si No Si No Si No Si No

1. Estrategias Metodológicas. Resolución de Ejercicios modelos.

Prácticas de Laboratorio.

X X

Actividades Manipulativas.

X X

2. Recursos auxiliares de apoyo. El profesor utiliza de apoyo recursos como: T.V. X X

Retroproyector.

Cañón.

Libros.

Pizarra.

Otros: Computadora

3. Forma de lograr el conocimiento en sus alumnos/as. Expositiva. Interrogativa. Investigativa.

4. Técnicas educativas que el docente emplea. Actividades en equipos. Discusión en clase. Conferencias.

X X

5. Elementos descriptivos actitudinales del profesor. Prepara un ambiente agradable.

Propicia un clima de participación y motivación.

X X

Toma aspectos sobre la realidad en el desarrollo de X

los contenidos. Sugiere y facilita la bibliografía.

Promueve el trabajo en equipo.

Es amigable.

Es creativo.

Es flexible. Sabe

manejar

diversas

dinámicas

X X

técnicas X

participativas. Planifica los temas a desarrollar.

X X

Instrumento de Diagnóstico para identificar algunos factores que influyen en el Proceso de Enseñanza-Aprendizaje de la Cinemática. PRIMERA PARTE En esta primera parte del instrumento diagnóstico se piden datos personales de cada estudiante, con la finalidad de indagar sobre las condiciones sociofamiliares que pueden influir positivamente o negativamente en el proceso de aprendizaje de los contenidos de Cinemática. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:  Carrera:

Profesorado: 35.08% - Licenciatura 64.92%

 Especialidad:

Matemática: 42.1%

 Grupo o sección:

- Ciencias Naturales 57.9%

25 alumnos/as de la sección 01 que representan el

43.86% de la población; 13 alumnos/as de la sección 02 que representan el 22.81% de la población y 19 alumnos/as de la sección 03 que representan el 33.33% de la población.  Sexo:

Masculino: 47.37% - Femenino: 52.63%

 Estado civil: Soltero/a 75.45%, Casado/a 17.54%, Acompañado/a 5.26%  Ocupación: El 56.14% se dedican a trabajar y estudiar simultáneamente, el 42.11% sólo estudia y el 1.75% se abstuvo de responder.  Asimismo del 56.14% de alumno/as que trabajan y estudian al mismo tiempo, manifestaron que practican diferentes actividades laborales entre ellas: profesor, contador, mesero, secretaria, vendedor, técnico en electricidad y empleados de oficina.  Medio de transporte hacia la universidad: Vehículo propio:

3.52%

Transporte colectivo:

92.98%

Otro:

1.75%

No respondió:

1.75%

 Medio de transporte de la universidad a su casa: Vehículo propio:

3.52%

Transporte colectivo:

92.98%

Otro:

1.75%

No respondió:

1.75%

 Domicilio. DEPARTAMENTO Sonsonate

La Libertad San Salvador Cuscatlán

10 17.5% San Vicente

La Paz

Ilopango

3 5.3% 1 1.8%

La Libertad Chiltiupan

2 3.5% Quezaltepeque

1 1.8%

1 1.8% Cuscatancingo

2 3.5%

28 49.1% San Salvador

3 5.3%

El paisnal

1 1.8%

7.0%

1 1.8%

Izalco

2 3.5%

5.3%

1 1.8%

Colón

1 1.8%

San Vicente 1 Cabañas No respondió

3.5%

MUNICIPIO

San Matías Santiago Texacuango Cojutepeque

1.8% 10.5% Soyapango

5.3%

3 5.3% Mejicanos 4 7.0% 6 10.5% Apopa 2 3.5% Panchimalco

San Pedro 1 1.8% Perulapán Zacatecoluca 3 5.3% San Juan Opico

Monte San Juan Tonacatepeque Ciudad Delgado San Martín

2 3.5%

1 1.8% 2 3.5% 2 3.5% 1 1.8% 1 1.8%

San Isidro

4 7.0% Teotepeque

1 1.8%

Victoria

1 1.8% Sensuntepeque 1 1.8%

Talnique

1 1.8% No respondió

2 3.5%

SEGUNDA PARTE En esta sección se solicitó al estudiante que respondiese “siempre, casi siempre, a veces y nunca”, a las diferentes situaciones que constituyen las categorías evaluadas. Todas las preguntas estuvieron redactadas de forma positiva de tal manera que si el estudiante respondía siempre estaría valorando positivamente la categoría y si respondía nunca su valoración sería negativa. Los valores intermedios casi siempre y a veces servirían para hacer las consideraciones necesarias cuando el alumno/a practique una actividad determinada de forma regular. Además, esta parte del instrumento pretende identificar en cuáles categorías se necesita realizar un mayor esfuerzo para mejorar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, además de identificar aquellos factores que pueden estar afectando el proceso.

Cada pregunta del cuestionario hace referencia a un aspecto concreto de las seis categorías: hábitos de estudio, actitudes en y hacia la clase, valoración personal de la Cinemática, exámenes, valoración del alumno/a sobre la metodología de trabajo del profesor y dificultades del aprendizaje. A continuación se presentan los resultados obtenidos.

CUADRO Nº 1. Hábitos de Estudio.

19%

35%

32%

25%

NUNCA

ALUMNOS

A VECES

ALUMNOS

CASI SIEMPRE ALUMNOS

INDICADORES

ALUMNOS

SIEMPRE

40%

37%

25%

18%

37%

21%

23%

27%

32%

18%

39%

46%

11%

Consulté textos de Física para comprender mejor la temática tratada en clase. Repasé primero la teoría y luego resolví las guías de ejercicios. Visité la biblioteca por lo menos una vez a la semana para consultar libros de Física. Busqué la ayuda de profesores u otras personas cuando no comprendía algo. Resolví las guías de ejercicio, haciendo primero los fáciles y por último los difíciles.

Entregué al profesor las guías de ejercicios resueltas en su totalidad.

33%

40%

21%

Presenté las tareas de Cinemática con puntualidad.

55%

27%

14%

42%

40%

20%

23%

30%

27%

10 Estudié lo suficiente para sacar la máxima nota en el examen parcial.

34%

39%

23%

11 Estudié con suficiente anticipación para el examen parcial.

21%

47%

28%

12 Elaboré fichas con listado de fórmulas utilizadas en Cinemática.

51%

28%

16%

Revisé el tema que se trataría en la siguiente clase antes que el profesor lo

explicara. Formé grupos de estudio con mis compañeros/as. (Grupos de 2 o más

alumnos/as).

200

216

178

29.5%

31.8%

26.2%

12.5%

SUB-TOTAL PORCENTAJE

61.3%

PORCENTAJE ACUMULADO

38.7%

CUADRO Nº 2. Actitudes en y hacia la clase. CASI

SIEMPRE

Alumnos

NUNCA

Alumnos

INDICADORES

A VECES

SIEMPRE

Llegué temprano a las clases de Cinemática.

59.6%

35.1%

5.3%

0.0%

Me retiraba hasta que finalizará la clase.

47.4%

14.0%

36.8%

1.8%

Procuré asistir a todas las clases de Cinemática.

76.4%

9.1%

10.9%

3.6%

70.2%

22.8%

5.3%

1.8%

22.8%

29.8%

35.1%

12.3%

44.6%

32.1%

21.4%

1.8%

33.3%

22.8%

33.3%

10.5%

38.6%

49.1%

12.3%

0.0%

28.6%

42.9%

21.4%

7.1%

49.1%

38.6%

3.5%

8.8%

54.5%

32.7%

7.3%

5 6 7 8 9

Escuché con mucha atención al profesor cuando éste desarrollaba la clase. Pregunté al profesor lo que no comprendía del tema. (Cuando lo estaba explicando). Me sentí motivado/a en clase y con deseos de aprender. Sentí mucha confianza con el profesor para preguntarle mis dudas sobre el tema. Mis apuntes de clase fueron completos y ordenados. Al inicio de la clase de Cinemática me sentí agotado/a física o mentalmente.

La clase de Física no me provoco sueño.

Me esforcé por estar atento/a en clase.

SUB-TOTAL PORCENTAJE PORCENTAJE ACUMULADO

5.5%

296

186

109

47.7%

30%

17.6%

4.8%

77.7%

12.8%

CUADRO Nº 3. Valoración personal de la Cinemática. CASI

SIEMPRE

Alumnos

Los contenidos de Cinemática me parecieron interesantes.

7.0%

0.0%

47.4%

36.8%

10.5%

15.8%

64.9%

15.8%

18.2%

23.6%

50.9%

7.3%

50.9%

35.1%

12.3%

1.8%

10.7%

48.2%

28.6%

12.5%

Alumnos

NUNCA

Alumnos

INDICADORES

A VECES

SIEMPRE

26.3%

5.3%

3.5%

66.7%

Los contenidos de Cinemática me parecieron fáciles de comprender. Los ejercicios de tarea me parecieron fáciles de resolver. Las prácticas de laboratorio me ayudaron significativamente para comprender los temas. Hice mi mejor esfuerzo por resolver los ejercicios de Cinemática. Aprendí lo suficiente de cada tema para enseñarlos en el bachillerato.

SUB-TOTAL PORCENTAJE

111

113

26.0%

32.7%

33.3%

8.0%

PORCENTAJE ACUMULADO

58.7%

41.3%

CUADRO Nº 4. Exámenes. CASI

SIEMPRE

73.7%

17.5%

8.8%

0.0%

70.2%

22.8%

7.0%

0.0%

31.6%

38.6%

24.6%

5.3%

26.3%

28.1%

35.1%

10.5%

56.4%

18.2%

21.8%

3.6%

7.0%

22.8%

50.9%

19.3%

Alumnos

NUNCA

Alumnos

INDICADORES

A VECES

SIEMPRE

Estuve pendiente de la fecha del examen parcial con mucha anticipación. Leí las preguntas del examen detenidamente, antes de empezar a resolverlo. La redacción de las preguntas del examen de Cinemática me pareció comprensible. Los ejercicios del examen eran iguales o similares a los desarrollados en clase. El profesor nos evaluó el mismo nivel de conocimiento enseñado en clase. Los ejercicios propuestos en el examen de Cinemática me parecieron fáciles.

SUB-TOTAL PORCENTAJE PORCENTAJE ACUMULADO

150

44.1%

24.7%

6.5%

68.8%

31.2%

CUADRO Nº 5. Valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor.

3 5 6 7 8

NUNCA

19.3%

35.1%

33.3%

12.3%

43.9%

24.6%

26.3%

5.3%

26.3%

28.1%

31.6%

14.0%

29.8%

36.8%

31.6%

1.8%

35.1%

29.8%

31.6%

3.5%

30.4%

41.1%

23.2%

5.4%

38.6%

33.3%

21.1%

7.0%

29.8%

31.6%

33.3%

5.3%

Alumnos

A VECES Alumnos

Alumnos

INDICADORES

CASI SIEMPRE

Alumnos

SIEMPRE

Desarrolló suficientes ejemplos modelos en la clase para cada tema. Utilizó un lenguaje claro y variado para comunicar sus ideas. Nos enseñó técnicas efectivas para resolver ejercicios de Cinemática. Utilizó movimientos corporales para explicar los temas. Exponía

los

conceptos

físicos

relacionándolos

con

situaciones de la vida real. Destacó las ideas principales cuando explicaba el tema. Generó un ambiente adecuado en la clase para realizar preguntas. Las explicaciones de los ejercicios fueron variadas e interesantes.

Las explicaciones de los ejercicios fueron claras.

26.3%

38.6%

31.6%

3.5%

El tema lo desarrollaba con suficiente seguridad.

47.4%

26.3%

22.8%

3.5%

Fomentó la investigación mediante tareas dirigidas.

29.8%

36.8%

22.8%

10.5%

Fomentó el trabajo en equipo.

35.7%

21.4%

30.4%

12.5%

Utilizó recursos audiovisuales.

3.5%

17.5%

19.3%

59.6%

Realizó experimentos demostrativos en clase.

15.8%

21.1%

47.4%

El tiempo de clase lo aprovechó adecuadamente.

48.2%

32.1%

17.9%

1.8%

39.3%

30.4%

21.4%

8.9%

Hacía preguntas libres para que cualquier alumno/a las respondiera.

Hacía preguntas dirigidas a un alumno/a elegido al azar.

19.3%

15.8%

42.1%

22.8%

La clase fue participativa.

33.9%

32.1%

25.0%

8.9%

Comentaba el tema que se vería en la siguiente clase.

23.2%

19.6%

32.1%

25.0%

10.5%

21.1%

38.6%

29.8%

15.8%

28.1%

33.3%

22.8%

Explicaba los objetivos de aprendizaje que pretendía lograr en cada tema. Hacía una realimentación de la clase anterior, cada vez que iniciaba la clase.

SUB-TOTAL PORCENTAJE PORCENTAJE ACUMULADO

341

338

335

177

28.6%

28.1%

28.4%

14.9%

56.7%

43.3%

A excepción de las categorías anteriores, el cuadro número 6 se evaluará diferente, la categoría evaluada se considerará positiva si se responde con A VECES y NUNCA mientras que se evaluará de forma negativa si responden SIEMPRE y CASI SIEMPRE.

CUADRO Nº 6. Dificultades de aprendizaje.

1 2 3

7 8 9

NUNCA Alumnos

A VECES Alumnos

Alumnos

INDICADORES

CASI SIEMPRE Alumnos

SIEMPRE

Las guías de ejercicio me desmotivaron con el aprendizaje de los temas de Cinemática. El ambiente del aula me fue hostil.

7.1%

19.6%

51.8%

21.4%

3.6%

17.9%

46.4%

32.1%

16.1%

17.9%

33.9%

32.1%

8.9%

16.1%

42.9%

32.1%

16.1%

25.0%

46.4%

12.5%

10.9%

27.3%

40.0%

21.8%

7.1%

12.5%

35.7%

44.6%

3.6%

9.1%

30.9%

56.4%

10.9%

5.5%

47.3%

36.4%

21.4%

26.8%

30.4%

23.2%

19.6%

37.5%

19.6%

8.9%

19.6%

42.9%

28.6%

Se me dificultó el despeje de variables en las fórmulas de cinemática. Tuve problemas con las operaciones matemáticas que aparecieron en los ejercicios. Me resultó difícil hacer los esquemas de los problemas de tarea. Me

resultó

difícil

identificar

los

datos

que

proporcionaban los problemas de Cinemática. Los ejemplos propuestos por el profesor fueron inadecuados a mi nivel de comprensión. Me mostré apático hacia los contenidos de Cinemática. Mis presaberes de Matemática fueron muy deficientes para comprender la temática. Tuve una mala experiencia con los contenidos de física en el bachillerato. El tiempo asignado para desarrollar cada contenido de Cinemática fue insuficiente. Las

metodologías

enseñanza

ocupadas

Cinemática no lograron que yo aprendiera.

SUB-TOTAL PORCENTAJE PORCENTAJE ACUMULADO

118

269

205

11.5%

17.6%

40.2%

30.6%

29.1%

70.8%

TERCERA PARTE

Esta parte del diagnóstico contiene preguntas abiertas en donde el estudiante expuso con mayor libertad lo que se le cuestionaba.

PREGUNTA 1 ¿Los textos de Física disponibles en la biblioteca de la Universidad son suficientes? Resultados: El 21% respondió que sí; un 46% respondió que no; un 23% no sabe, puesto que no visitan la biblioteca; un 7% respondió a veces y un 3% no respondió.

PREGUNTA 2 ¿Consideras que te equivocaste de especialidad? Resultados: El 96% respondió que no, el 2% tal vez y el 2% no respondió.

PREGUNTA 3 ¿Cuáles consideras que son las razones principales que dificultan el aprendizaje de la Física? Resultados: EL 11% respondió que el docente no resuelve ejercicios, el 25% por que posee malas bases preconceptuales para la asignatura, un 12% cree que es el poco tiempo que se asigna a la cátedra, un 12% respondió que se debe a la explicación del docente, un 2% respondió que la razón es el ausentismo del docente, un 9% la metodología del docente, un 9% la falta de interés por parte del alumno/a, un 2% la falta de instructores, un 4% a la desigualdad que existe entre las especialidades Matemática vrs. CCNN, un 4% porque no se comprenden las fórmulas, un 4% respondió que no hay razones y un 2% se abstuvo de responder.

PREGUNTA 4 ¿Crees que es conveniente que la Universidad asigne instructores de Física de forma permanente en por lo menos dos horarios diferentes, horarios de los cuales

el/la alumno/a elegiría uno y éste fuera inscrito al inicio del ciclo académico, asignándole una ponderación considerable en la nota final de la materia? Resultados: El 96% respondió si, el 2% respondió que no y un 2% no respondió.

PREGUNTA 5 ¿Qué razones te motivaron a estudiar esta carrera? Resultados: El 4% respondió que por ser “fácil”; el 39% porque le gustan las Ciencias Naturales, El 16% debido al modelaje de buenos docentes; un 5% respondió que para saber de las “cosas”; un 9% porque cree tener vocación; el 14% para ayudar a los demás; un 4% por superación; un 2% porque son pocos quienes cursan Ciencias Naturales; un 4% porque le gustan los números y un 5% no respondió.

PREGUNTA 6 ¿Consideras que tienes vocación para la docencia? Resultados: El 91% respondió que sí, el 4% respondió que no, el 4% respondió tal vez y un 2% no respondió.

PREGUNTA 7 ¿Crees que se debería de dividir la “especialidad en Ciencias Naturales” en especialidades individuales de Física, Química y Biología? Resultados: El 68% respondió que sí, el 26% respondió que no, un 2% respondió que solo Química se debería separar de las demás y un 4% no respondió.

PREGUNTA 8 ¿Consideras que la calidad de enseñanza de la Universidad es buena? Resultados: El 91% respondió que sí, el 2% que no, el 5% más o menos y el 2% no respondió.

PREGUNTA 9 ¿Qué área de conocimiento, en tu especialidad, te gusta más? Ej. En Matemática “Geometría”, En Biología “Genética”, etc. Resultados: A un 28% le gusta Biología, al 25% le gusta Geometría, al 11% Química, al 4% le gustan todas las áreas de conocimiento de su especialidad y solo un 2% no respondió, mientras que al 32% restante les gusta Aritmética, Algebra, Cálculo, Trigonometría, Matemática, Anatomía, Genética, Ecología y Probabilidad.

CUARTA PARTE

Esta parte es de opción múltiple, en ella el estudiante subrayó una de las tres posibles respuestas presentadas.

PREGUNTA 1 De las siguientes tres Ciencias, la que más te gusta es: Resultados: El 37% opino que le gusta más Biología, el 35% respondió que Física, el 19% Química, el 4% no opino y el 4% marcaron más de una opción.

PREGUNTA 2 Si pudieras elegir entre cursar y no cursar Física en tu carrera, ¿qué elegirías? Resultados: El 75% de la población cursaría Física, el 23% no la cursaría y un 2% que no respondió. Es curioso señalar que una alumna añadió a su repuesta que elegiría cursar Física si cambiaban la metodología de trabajo.

PREGUNTA 3 ¿Recibiste algún tipo de orientación vocacional de un profesional antes de iniciar esta carrera? Resultados: El 72% respondió que sí, mientras que el 26% respondió que “no”, y un 2% se abstuvo de responder.

2.2.5 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Guía de observación Este instrumento permitió conocer la metodología de trabajo utilizada por los docentes que impartieron el curso de Fundamentos de Física I en el ciclo académico 02-2007.

Con los resultados obtenidos se determinó que las estrategias más utilizadas son: la resolución de ejercicios modelos, realización de prácticas de laboratorio y la asignación de guías de ejercicios a resolver por los estudiantes. Además se observó que no era posible profundizar en la discusión de algunos temas debido al relativo corto tiempo asignado al curso y a la distribución de las horas clases que permitían asistir una o dos veces por semana.

En escasos momentos se observó la realización de actividades manipulativas, siendo éstas de nivel básico. Es decir, que no involucraba directamente a los estudiantes. Tampoco se observó el uso de recursos audiovisuales, como herramientas de apoyo para el aprendizaje, mucho menos el uso de la internet. Además se observó que los “ejercicios modelos” resueltos en clase, en ocasiones, no llegaron a cubrir el nivel de dificultad que presentaron los ejercicios propuestos en las guías de trabajo.

El recurso material más frecuente utilizado por el docente fue la pizarra; aplicando una técnica de tipo expositiva e interrogativa con sus alumnos y alumnas. También se promovió el trabajo en equipo y les facilitó a sus estudiantes bibliografías a consultar.

El ambiente de trabajo observado en clase fue de tipo participativo y de confianza aunque en algunos momentos los/as alumnos/as manifestaron ansiedad.

Encuesta a estudiantes Como ya se mencionó anteriormente esta fue dividida en cuatro partes. En la primera parte del instrumento, se indagó sobre los aspectos socio familiares de los alumnos y alumnas que cursaron la asignatura “Fundamentos de Física I” en el ciclo académico 02-2007, encontrando que la mayor parte estudia licenciatura en educación y en su mayoría son de la especialidad de Ciencias Naturales. El género casi es equitativo, así mismo se encontró que el 22.8% de la población no es soltera es decir casi 23 alumnos de cada 100 tienen familia, este tipo

estudiantes

características

especiales

universidad

diferenciándolas de las otras. El 56.14% trabajan y estudian lo que nos hace valorar que su prioridad no solo es el estudio sino también su trabajo y en muchos casos también sus familias. El llegar a la clase después del trabajo les puede generar ansiedad y cansancio físico y mental, más aun si salen noche de la clase y viajan lejos como se puede apreciar en las respuestas dadas sobre sus domicilios. Estos factores inevitablemente pueden estar influyendo en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática.

En la segunda parte del instrumento se evalúan distintos factores que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, agrupados en seis categorías: hábitos de estudio, actitudes en y hacia la clase, valoración personal de la Cinemática, exámenes, valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor y dificultades de aprendizaje.

Gráfico Nº 1 Los resultados muestran que cerca del 61% de los estudiantes posee buenos hábitos de estudio y el restante 39% manifiesta

inadecuados

hábitos

estudio. Esto nos hace pensar que se tiene que hacer un mayor esfuerzo por motivar al estudiante para que ponga

más empeño en su trabajo debido a que este factor es generador de bajo rendimiento académico.

Gráfico Nº 2 Esta

categoría

positivamente

por

fue

evaluada

un 78% de la

población de estudiantes, expresando que siempre o casi siempre mantienen una actitud positiva en la clase y hacia la clase de Física. El restante 22% necesitan

otros

elementos

motivación, ya que se debe recordar que para poder aprender se necesita además de buenos hábitos de estudio y capacidad, una actitud positiva hacia el aprendizaje, es decir, “querer aprender”.

Gráfico Nº 3 Se observa que el 59% de los alumnos y alumnas valoraron positivamente el área de Cinemática es decir que ésta no les genera apatía, mientras que un 41%

de los

alumnos

y alumnas

manifiestan desinterés por la misma. Este factor es determinante para el aprendizaje

porque

difícilmente

puede aprender cuando lo que se nos enseña no nos interesa. Por lo que se sugiere trabajar aún más en darle significado práctico a los contenidos expuestos para motivar adecuadamente a esta población.

Gráfico Nº 4 En esta categoría el 69% de los alumnos

alumnas

hace

una

valoración positiva de los exámenes, expresando, entre otras cosas, que estos

eran

comprensibles,

los

ejercicios eran adecuados al nivel enseñado y algunos manifestaron también

que

los

ejercicios

eran

fáciles, etc. El restante 31% dieron opiniones desfavorables, posiblemente pueden ser alumnos/as que presentan bajo rendimiento.

Gráfico Nº 5 Un 57% de los estudiantes consideran que las metodologías de trabajo del docente son buenas mientras que un 43% las evalúa de forma negativa. Confirmando

tesis

que

las

estrategias metodológicas utilizadas por los

docentes

están

motivando

adecuadamente a los y las estudiantes. Esta categoría justifica la necesidad de mejorar

proceso

enseñanza

aprendizaje con la implementación de nuevas estrategias metodológicas de enseñanza que refuercen a las ya implementadas.

Gráfico Nº 6 El 43% de los alumnos y alumnas manifestaron

tener

dificultades

aprendizaje mientras que el restante 57% afirma que no. Esta categoría está relacionada con muchos factores, entre ellos, los presaberes con los que el alumno llega a la clase; la vocación para la Física, los hábitos de estudio, las

estrategias

metodológicas

trabajo del docente, etc. E inclusive las dificultades de aprendizaje pueden estar relacionadas con factores de tipo sociofamiliar. Por lo que a esta categoría se le debe prestar especial atención debido a que, al parecer, son de las que presentan mayor incidencia negativa para el aprendizaje de la Cinemática.

La tercera parte del instrumento contenía preguntas abiertas en donde se buscaba que el estudiante respondiera libremente lo que se le preguntaba.

En la primera interrogante se indagó sobre los textos de física con los que cuenta la biblioteca como libros de consulta, a la cual el 46% de los alumnos y alumnas respondió que son insuficientes. Denotando con ello, la necesidad de reforzar el material bibliográfico. Llamando la atención que el 23% respondió no saber, debido a que no visitan la biblioteca. Pero conociendo los lugares de residencia de los/as estudiantes nos hace considerar la posibilidad de que muchos de ellos no lo hacen por la distancia que deben desplazarse para llegar la universidad, además, muchos de ellos trabajan por lo que su tiempo libre es limitado. Por otra parte, al preguntárseles sobre la elección de la carrera el 96% manifiesta que no se han equivocado de carrera.

Al consultarles sobre las dificultades de aprendizaje, cerca del 50% considera que es culpa del docente, mientras que el otro 50% lo atribuye a otros factores.

Curiosamente sólo el 4% manifiesta que una de las razones que dificulta el aprendizaje de la Física es la desigualdad entre las especialidades de Matemática y Ciencias Naturales, el estudiante de matemática al parecer trae mejores bases que el estudiante de Ciencias Naturales según las percepciones de algunos jóvenes, algunos creyeron que en esta especialidad solo iban a estudiar el medio ambiente, los animales y a lo mucho los compuestos químicos. Advirtiendo que el 96% de los alumnos y alumnas manifiestan la necesidad de un apoyo mediante la implementación, por parte de la universidad, de instructores de Física para reforzar los vacíos de la clase. Con lo que se puede confirmar la necesidad que tienen los estudiantes de un refuerzo extra, debido a que el docente no dispone de mucho tiempo para lograr desarrollar completamente el programa de estudio, “el tiempo es corto y el programa extenso”.

Con respecto a la vocación para la docencia el 91% considera que si tienen vocación, lo que hace suponer cierto grado de motivación intrínseca por lo que la desmotivación deben estar en factores externos, por ejemplo: las estrategias metodológicas de enseñanza, condiciones sociofamiliares, entre otras.

Sobre la integración de las Ciencias el 68% considera que deben separarse. Verificando con esto, que los estudiantes no son afines a las tres áreas de las Ciencias Naturales.

La percepción de los estudiantes sobre la calidad de enseñanza en la universidad, el 91% respondió que es buena. Lo que agrega una fortaleza más a la motivación del estudiante. Finalmente, las áreas de conocimiento que les motiva están más en las asignaturas de Matemática, Química y Biología. Curiosamente ninguno se inclinó hacia la Física, pero se puede observar en otra pregunta en donde se cuestiona sobre cuál es la ciencia que más les gusta, entre estudiantes de ciencias y matemática el 35% respondió que es la Física. Lo que nos deja un 65% de estudiantes que se inclinan por otras áreas. Por otra parte cuando se les cuestiona

entre cursar y no cursar Física el 75% de la población elegiría cursarla, dejándonos al final un 25% de la población de estudiantes que perciben a la Física como una materia difícil de aprender y que no despierta su interés.

También se les preguntó cuántos de ellos y ellas recibieron al inicio de su carrera algún tipo de orientación vocacional, el 76% dijo que si, contra un 26% que respondió que no. La orientación vocacional es necesaria, porque al elegir la carrera equivocada permite frustración y el alumno pierde el horizonte. Está pregunta contrasta con el 96% de estudiantes que manifiestan tener vocación y que no se han equivocado de carrera.

2.3

FORMULACIÓN

TEÓRICO-METODOLÓGICA

INVESTIGADO La metodología que el equipo investigador utilizó en el trabajo de campo fue la observación directa de las estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática, recopilando la información mediante la utilización de una guía de observación al docente y una encuesta a los estudiantes.

La guía de observación al docente, por ser un instrumento utilizado de forma periódica, se elaboró como lista de cotejo detallándose los componentes necesarios que permitieran identificar los elementos pedagógicos aplicados por el docente de “Fundamentos de Física I” en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática. Para ello se dividió la lista de cotejo en cinco categorías: Estrategias metodológicas, recursos auxiliares de apoyo, formas de lograr el conocimiento en sus alumnos y alumnas, técnicas educativas que el docente emplea y elementos descriptivos actitudinales del profesor.

La encuesta a los alumnos y alumnas fue aplicada a los tres grupos o secciones, y ésta se dividió en cuatro partes. La primera contenía preguntas referidas a las condiciones sociofamiliares de los alumnos y alumnas; la segunda parte se dividió en seis categorías las cuales fueron: hábitos de estudio, actitudes en y hacia la clase, valoración personal de la Cinemática, exámenes, valoración del alumno/a sobre la metodología de trabajo del profesor y dificultades de aprendizaje. La tercera parte contenía nueve preguntas abiertas sobre posibles factores que afectan el aprendizaje de la Cinemática y la cuarta parte consistía en tres preguntas de opción múltiple referidas a aptitudes de los alumnos y alumnas hacia la física.

Para una apreciación más objetiva del proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, el equipo de investigadores optó por participar de “oyente” en las clases que se impartían por la noche en uno de los grupos. Además desarrollaron

clases de discusión en todos los temas de Cinemática para conocer de cerca algunos posibles factores que dificultan el aprendizaje de la Cinemática en los alumnos y alumnas y sus situaciones particulares referente a sus condiciones sociofamiliares.

Los resultados finales arrojaron información que permite afirmar que en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática existen factores que se deben mejorar significativamente. Por ejemplo, en la guía de observación al docente se pudo identificar que los profesores utilizan pocas estrategias metodológicas de enseñanza. Este factor fue reafirmado por los alumnos y alumnas en la encuesta, donde el 43.3% desaprobaron las metodologías de trabajo de los docentes. Por otra parte, las condiciones sociofamiliares de los alumnos y alumnas permiten advertir que existe una serie de elementos que pueden estar incidiendo en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, por ejemplo 23 de cada 100 estudiantes tienen hogares ya formados, además el 56% de los estudiantes trabajan, agregado a esto que muchos alumnos y alumnas viven lejos de la Universidad y el 93% manifiesta que tienen que desplazarse en autobús particular hasta sus hogares (una sección

lo hace por la noche). Estos factores

inevitablemente inciden en el rendimiento académico de estos alumnos y alumnas, debido a que además de estar cansados por la jornada laboral, se pueden distraer con las preocupaciones que estas situaciones les generan.

Al parecer también existe una cuota de responsabilidad bastante considerable de parte del alumno o alumna en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática, esto se puede deducir a partir de los resultados obtenidos sobre sus hábitos de estudio donde 38 de cada 100 estudiantes manifestaron poseer hábitos de estudio inadecuados, lo que se reafirma cuando un 29.15% manifiesta tener dificultades de aprendizaje. Por otra parte un 41% valora negativamente a la Cinemática y un 31.2% tiene una mala apreciación de la misma.

100

La observación del proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática también permitió verificar situaciones como que los alumnos y alumnas de Licenciatura en Ciencias Naturales, Licenciatura en Matemática, y Profesorado en Ciencias Naturales reciben juntos la cátedra, esto ya es un factor determinante para el aprendizaje de la Cinemática debido a que las diferencias individuales se acentúan más en cuanto que las bases previas al curso que traen los alumnos y alumnas son variadas (25% de los alumnos y alumnas afirma traer malas bases de matemática) y manifiestan que una de las razones principales que dificultan el aprendizaje de la Física son las bases preconceptuales que traían para la asignatura. Por ejemplo, los de matemática ya han cursado dos materias numéricas previas antes de cursar Física y es su cuarto ciclo, mientras que los de Ciencias Naturales no han recibido ninguna materia numérica formal antes de Física, más que sólo Bases para el estudio de las Ciencias Naturales que contempla algunos elementos de matemática elemental y es su segundo ciclo en la Universidad. Está es una realidad con la cual los estudiantes de Ciencias Naturales se enfrentan en su carrera y a la cual no se le ve posibilidades inmediatas de corrección porque depende directamente del Ministerio de Educación quien dicta las asignaturas que deben contemplarse en el pensum de los profesorados y licenciaturas de Ciencias de Naturales.

Se constató la mala distribución del tiempo en el curso de Fundamentos de Física I, al programarse el desarrollo del mismo sólo los días sábados o dos días a la semana. Si a esto le agregamos el poco tiempo con que cuenta el profesor para desarrollar los temas y la falta de instructores en la materia, la situación se complica aún más.

Como se puede observar, el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática requiere mejoras. Falta hacer un trabajo de reflexión que permita aumentar las percepciones positivas de los alumnos y alumnas sobre el proceso de enseñanza aprendizaje pero principalmente garantizar que la enseñanza sea cada vez mejor y por lo tanto el aprendizaje de mayor calidad.

101

2.4 DESARROLLO Y DEFINICIÓN TEÓRICA El aprendizaje de los conocimientos físicos y en particular de los cinemáticos, ha presentado dificultades grandes para el estudiante de educación media y de la universidad, debido a diferentes factores, entre ellos las estrategias de enseñanza utilizadas por los/as docentes que la imparten. Por ejemplo, George Polya en Estrategias para la Solución de Problemas13, recomienda involucrar a los estudiantes en la solución de problemas, el generalizo su método en los siguientes cuatro pasos: 1.

Comprender el Problema

Formular un Plan

Ejecutar el Plan

Verificar la solución

Este método está enfocado a la solución de problemas matemáticos, señalando la importancia de distinguir entre ejercicio y problema. En su opinión, para resolver un ejercicio, el alumno y la alumna debe aplicar un procedimiento rutinario que lleve a la respuesta, y, para resolver un problema, se hace una pausa, se reflexiona y se ejecutan los pasos originales que no se habían ensayado antes para dar la respuesta. Esta característica de dar una especie de paso creativo en la solución, no importando que tan pequeño sea, es lo que distingue un problema de un ejercicio.

En otras palabras, George Polya busca la solución de un problema, entendiendo primeramente el problema, planteándose y llevando a ejecución un plan, por último mirar hacia atrás, a fin de verificar la respuesta.

Cordero, Juan Antonio (1996-2007) George Pólya: Estrategias para la Solución de Problemas [en línea].

España:

Autor.

Recuperado

noviembre

2008,

http://www.winmates.net/includes/polya.php

102

Hacer ejercicios es muy valioso en el aprendizaje de las Ciencias Físicas: Ayuda a aprender conceptos, propiedades y procedimientos -entre otras cosas- los cuales el alumno y la alumna, pueden aplicar cuando se enfrentan a la tarea de resolver problemas.

Como se apunta anteriormente, la más grande contribución de Polya en la enseñanza y aprendizaje tanto de la Matemática como de la Física, en su método de cuatro pasos para resolver problemas.

"Para alumnos que no se dedicaran a las Ciencias, la Física es muy interesante y básica para lograr una educación amplia. Pero, cuando se le acopla con la resolución de problemas, el precio de la admisión es simplemente demasiado elevado. Siempre me ha parecido que hay demasiado énfasis en la resolución de problemas; es la principal falacia en la instrucción de la Física”14. Hewitt afirma con ello, que lo importante en la instrucción de la Física es la comprensión correcta de los conceptos físicos que la componen y el uso de la matemática se debe dejar para un análisis más riguroso del tema.

Con respecto a la Cinemática Hewitt, opina que es el león de un curso de introducción a la física ocupándose demasiado tiempo en su enseñanza "es común que los cursos que comienzan a mediados de agosto todavía estén con Cinemática en el día de muertos".15

Mientras George Polya se enfoca en la resolución de problemas, Hewitt le brinda atención a la parte conceptual, puesto que de su dominio depende mucho el aprender a resolver problemas. Este último le apuesta además al tiempo, ya que manifiesta, no ser necesario utilizar mucho tiempo en una temática como esta, cuando se puede desarrollar con un mínimo de esfuerzo, si se enseña bien.

14 15

Op. cit., Prólogo. Op. cit., Prólogo.

103

"No obstante que la resolución de problemas es sin lugar a dudas una parte esencial del proceso de aprendizaje, la capacidad de llevar un problema hasta su correcta solución numérica, no es sin embargo la única y a veces ni siquiera la mejor medida de la comprensión."16 Esta afirmación a pesar de que la comparten muchos otros especialistas de la Física, ha caído en saco roto al seguirse enseñándose la Física como si solo estuviese compuesta de fórmulas matemáticas.

"Los estudiantes que pueden substituir números en las ecuaciones adecuadas y obtener la repuesta numérica correcta, pueden engañarse creyendo que verdaderamente dominan un nuevo concepto; al revés, los estudiantes que comprenden el tema, pero que tienen poca destreza matemática pueden desalentarse al no obtener la respuesta correcta."17 Afirma Blatt, considerando que el análisis matemático, es esencial para el análisis de los fenómenos físicos, pero este sólo será comprendido en su verdadera magnitud cuando se asimilen los conceptos que la componen.

Cada uno de estos tres autores tiene su propia manera de abordar a la Cinemática, Hewitt busca la parte conceptual, Polya la parte numérica y Blatt unifica las dos opiniones anteriores; puesto que para él, el aprender y enseñar Cinemática, requiere un dominio equilibrado, tanto para la resolución de problemas, como para conocer los conceptos requeridos en Cinemática.

La correcta resolución de ejercicios y la comprensión de los conceptos físicos, no bastan para afirmar que un estudiante ha aprendido correctamente la Física , debe verificarse constantemente que, además de ello, es capaz de aplicarlos en la resolución de problemas reales. Por lo tanto, se debe considerar utilizar todo recurso que permita el logro de los objetivos de aprendizaje, diseñando nuevas formas de enseñar - no hay que encerrar a la Física dentro de un salón de clases,

16 17

Op. cit., Prefacio. Op. cit., Prefacio.

104

sino mas bien hay que romper el cascarón de huevo que ciega a las personas, para ver las infinitas posibilidades que existen para enseñarla y aprenderla, y, en particular la Cinemática.

A continuación se presenta un apartado que contienen seis estrategias metodológicas que permitirán enriquecer el trabajo ya realizado en la Universidad.

105

ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS PARA LA ENSEÑANZA DE LA CINEMÁTICA.

De acuerdo a las observaciones que derivan de este trabajo de investigación se considera adecuado reforzar el trabajo ya realizado en la enseñanza de la cinemática, con la implementación de otras estrategias metodológicas que permitan mayores logros en el aprendizaje de los alumnos y alumnas. Entre las estrategias que pueden ser adaptadas a la realidad educativa de la universidad se proponen: a) Construcción y aplicación de “Actividades Manipulativas”. b) Uso de simulaciones virtuales en la Internet. c) Unificación de criterios para el uso de sistemas de referencia en la resolución de ejercicios, por parte de los docentes que imparten la asignatura. d) Utilización de un texto básico y un problemario mínimo de preguntas y ejercicios seleccionados. e) Discusión de preguntas y ejercicios modelos por parte de instructores. f) Elaboración y utilización de una videoteca de Física, con material editado en la universidad y otros ya elaborados que circulan en el mercado.

Estrategia # 1. ACTIVIDADES MANIPULATIVAS

Su propósito es permitir que el estudiante verifique en un contexto real el significado de cada uno de los conceptos físicos abordados en clase.

Se justifica la implementación de esta estrategia en la medida que vuelve más dinámica y amena la clase y el estudiante experimenta, con el modelaje del docente, una experiencia didáctica que le permitirá despertar la creatividad en la enseñanza de la cinemática y por ende de la física en general cuando este ejerza como docente.

106

Diseño Experimental

Para aplicar esta estrategia metodológica se requiere contar con material didáctico elaborado previamente y diseñado por estudiantes de Física, con la orientación de los docentes que imparten la asignatura. Se pretende que se elaboren actividades manipulativas, de ser posible, en todos los temas de Cinemática. Para ello se requiere que se explore la creatividad del alumno en actividades extracurriculares como “ferias didácticas” o trabajos de clase.

A continuación se exponen ejemplos de actividades manipulativas en una temática que por sus características, generalmente, se aborda de una manera teórica.

Actividad # 1 Contenido Conceptual: VECTOR POSICIÓN EN LA RECTA. Espacio: Salón de clases. Tiempo: 12 minutos. Materiales:  Números enteros del -10 hasta el +10 escritos en círculos de cartón.  Diferentes juguetes de animales plásticos.  Pizarra, borrador y plumones.

Procedimiento: 1. Colocar los pupitres de tal forma que se libere la parte central que se encuentra frente a la pizarra. 2. Elegir una línea recta que vaya desde la pizarra hasta la pared que se encuentre frente a ella. 3. Colocar sobre la línea los números enteros como en una recta numérica. 4. Nombrar a la recta como “recta i ”, que indicará la dirección para una recta horizontal. 5. Ubicar una figura plástica sobre un número cualquiera, por ejemplo sobre el número

7 y definir al vector posición como: A

7i ; que tendrá una magnitud

107

7 unidades, un sentido positivo y una dirección i . Colocar otra figura

sobre otro número, por ejemplo que tendrá una magnitud de

3 y defina el vector posición como B

3i ;

3 unidades, un sentido negativo y una

dirección i , etc. 6. Colocar otras figuras sobre los números enteros de la recta, para que los alumnos y alumnas ejerciten. 7. Verificar la comprensión del concepto “posición”.

Actividad # 2 Contenido Conceptual: VECTOR DESPLAZAMIENTO EN LA RECTA. Espacio: Salón de clases. Tiempo: 12 minutos. Materiales:  Un círculo con la notación “ xi

” y otro con la notación “ x f

”.

 Un móvil.  Números enteros del -10 hasta el +10 dibujados en círculos de cartón.  Pizarra, borrador y plumones.

Procedimiento: 1. Desplazar en línea recta un móvil (puede ser un carro de juguete) identificando su posición inicial y su posición final. Por ejemplo: xi 2. Definir al vector desplazamiento como:

( 7i) ( 4i)

11i

7i .

xi .

3. Definir la magnitud del vector desplazamiento como: 4. Utilizar la fórmula

y xf

xi para determinar el vector desplazamiento así:

magnitud

del

desplazamiento

como

11 11 unidades. 5. Contrastar el resultado obtenido con la actividad manipulativa. 6. Realizar el mismo procedimiento para xi

7i y x f

108

7. Comparar las respuestas y concluir sobre el significado del signo del desplazamiento. 8. Proponer otras situaciones de desplazamiento para que los alumnos y alumnas ejerciten.

Actividad # 3 Contenido Conceptual: VECTOR POSICIÓN EN EL PLANO. Espacio: Salón de clases. Tiempo: 20 minutos. Materiales:  Una cruceta (plano cartesiano).  Dos juegos de números enteros del -10 hasta el +10.  Diferentes juguetes de animales plásticos (vaca, caballo, cerdo, etc.) aportados por los estudiantes.  Pizarra, borrador y plumones.

Procedimiento: 1. Con la cruceta y los números enteros, formar un plano cartesiano en el piso. 2. Definir al eje “X” con la dirección “ i ” y al eje “Y” con la dirección “ j ”. 3. Ubicar los animales de plástico, en coordenadas enteras diferentes, sobre los cuatro cuadrantes del plano cartesiano y determinar su posición. Por ejemplo si un gato de plástico se ubica en la coordenada G( 5,7) la posición del gato estará dado por el vector G

5i 7 j .

4. Permitir que los estudiantes determinen el vector posición de otros animales. 5. Con los animales de plástico ubicados en los mismos lugares, mover el marco de referencia y determinar nuevamente el vector posición, para cada figura. 6. Mover nuevamente el marco de referencia y permitir que los alumnos ejerciten.

109

Actividad #4 Contenido Conceptual: VECTOR DESPLAZAMIENTO EN EL PLANO. Espacio: Salón de clases. Tiempo: 20 minutos. Materiales:  Una cruceta (plano cartesiano).  Un juego de números enteros acompañados del vector unitario “ i ”, del hasta el

10i

10i y otro juego de números acompañados del vector unitario “ j ”, del

10 j hasta el

10 j .

 Dos círculos con las notaciones “ ri

” y “ rf

”

 Un móvil (Por ejemplo un carro de juguete).  Pizarra, borrador y plumones.

Procedimiento: 1. Con la cruceta y los números enteros, formar un plano cartesiano en el piso. 2. Ubicar al móvil en una posición inicial, por ejemplo en la coordenada ( 3, 5) y formar en dicha coordenada, al vector posición inicial, con el círculo

r i

trasladando los círculos que contienen los respectivos vectores posición horizontal y vertical. Así: ri

3i 5 j .

3. Llevar al móvil hacia otra coordenada por ejemplo ( 6, 7) y definir la nueva posición del móvil cómo rf

6i 7 j . Procediendo de igual forma como en el

caso anterior. 4. Definir al vector desplazamiento “ R ” como la resta vectorial de la posición final menos la posición inicial. Así: R

ri .

5. Encontrar “ R ” restando algebraicamente y por separado, los números que acompañan a “ i ” y luego los números que acompañan a “ j ” (considerando sus signos).

Así:

j, ( 7) ( 5)

componentes

i, ( 6) ( 3)

componentes

110

6. Formar al vector desplazamiento resultante R con los valores obtenidos, así: R

9i 2 j .

7. Proponer otros ejercicios para que los estudiantes ejerciten.

Actividad # 5 Contenidos Conceptuales: DISTANCIA, DESPLAZAMIENTO, RAPIDEZ MEDIA Y VELOCIDAD MEDIA. Espacio: Cancha de baloncesto. Tiempo: 40 minutos. Materiales:  Cinta métrica de 20 metros.  Cronómetro (celular).  Calculadora.  Lápiz, borrador.  Guía de trabajo.

Procedimiento: 1. Definir “distancia” como longitud

la trayectoria

y “magnitud

del

desplazamiento” como longitud en línea recta que existe desde la posición inicial a la posición final. 2. Definir rapidez media como la razón distancia entre tiempo; y velocidad media como la razón “magnitud del desplazamiento” entre el tiempo. 3. Medir el largo y el ancho de la cancha de baloncesto. 4. Definir las posiciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6 como se muestra en la figura. 5. Pedir a diferentes estudiantes que recorran las trayectorias propuestas y medir el tiempo respectivo que tardan en trasladarse de la posición inicial a la posición final. 6. Determinar para cada alumno/a la distancia recorrida y su desplazamiento. 7. Llenar la tabla de resultados y realizar las respectivas divisiones para determinar la rapidez media y velocidad media.

111

8. Explicar a los estudiantes las condiciones del ejercicio que hacen que la razĂłn distancia entre tiempo y desplazamiento entre tiempo, proporcionen un valor promedio. â&#x201E;&#x201C;=? 6

a ?

Tabla de resultados Alumno/a

Trayectoria

Distancia

Desplaza-

Tiempo

Rapidez

Velocidad

(m)

miento (m)

(s)

Media (m/s)

media (m/s)

1,2,3,4,5,6,1 1,2,3,4,5,6 5,4,3,2,1 4,5,6,1 4,5,2,1 4,3,2,5,6,1 4,3,2,5,4,3,2,1 1,2,3,4,5,6,1,2,3, 4,5,6,1 1,2,3,4,5,6,1,2 3,2,5,6,1,2,5,4,3

112

Estrategia # 2. SIMULACIONES VIRTUALES EN LA INTERNET

El propósito de las simulaciones virtuales es encontrar un resultado a partir de datos proporcionados al simulador, sin realizar ningún esfuerzo en el manejo de las ecuaciones. Lo que permite concentrarse en el análisis de los resultados, ofreciendo una ventaja al estudiante porque le permite reforzar conceptos físicos como: ángulo de máximo alcance, componentes vectoriales de la velocidad, aceleración de la gravedad constante, etc.

Diseño experimental

Contenidos Conceptuales: MOVIMIENTO PARABÓLICO. Espacio: En el salón de clases, centro de cómputo o en un cibercafé. Tiempo: 10 minutos. Materiales y equipo:  Una Computadora con acceso a internet.  Lápiz, borrador.  Guía de trabajo.  Papel milimetrado.

Procedimiento: 1. Pedir a los estudiantes que investiguen, en el simulador ¿Cuál es el ángulo de máximo alcance para un proyectil que se lanza a una velocidad inicial constante desde la superficie de la tierra? Además pedirá que investiguen el alcance “X” de un proyectil que se lanza a ángulos de 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 y 90 grados y su respectiva altura máxima “Y”, con una velocidad inicial de 10 m/s. 2. Pedir a los alumnos que grafiquen los resultados en papel milimetrado, colocando en el eje “X” el alcance y en el eje “Y” la altura. 3. Investigar en el simulador cuál es el ángulo de máximo alcance, manteniendo la velocidad inicial constante.

113

NOTA: Algunas direcciones en la Web que contienen simuladores para el área de Cinemática son las siguientes:  http://www.educaplus.org/movi/3_3et1.html (MRU y MRUA)  http://www.educaplus.org/movil/1_3cmponentes.html (Componentes de un vector)  http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/Applets/Tiro/Tiro.htm (Movimiento parabólico)  http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/ContFisica/mov_parabolico_v0 50.htm (Altura máxima y alcance máximo)  http://blogingenieria.com/general/simulador-de-fisica-en-el-mit/ (Simulador en el MIT)  http://www.educa.madrid.org/web/ies.victoriakent.torrejondeardoz/Departament os/DFyQ/Materiales/Bach-1/cinemat/cinemat.htm (Simuladores varios)  http://blogingenieria.com/general/simulador-de-fisica-en-el-mit/ (Simulador en el MIT)  http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/fisica.htm (Simuladores varios)  http://www.enciga.org/taylor/lv.htm (Simuladores varios)  http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Hwang/ntnuj ava/indexH.html (Simuladores varios)  http://www.walter-fendt.de/ph14s/index.html (Simuladores varios)

114

Estrategia # 3. RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS.

Esta estrategia tiene como finalidad aproximar al estudiante a diferentes situaciones problemas que se dan en la vida real y específicamente la manera de describirlos desde un punto de vista físico mediante el uso adecuado de los marcos y sistemas de referencia. Consideramos que el objetivo principal del docente debe ser el enseñar a utilizar dichas herramientas de forma lógica y ordenada y no resolver ejercicios sin una finalidad clara. Es decir que, la prioridad del docente no debe ser resolver ejercicios solo por resolverlos sino más bien utilizarlos como medios para mostrar cómo se utiliza un sistema de referencia en el análisis y resolución de problemas. En forma más específica, el docente debe procurar enseñar cómo se analiza un ejercicio, como se construye un buen esquema, donde ubicar de forma estratégica el sistema de referencia, como se escriben los datos haciendo la diferencia entre los que son escalares y los que son vectoriales y como se selecciona la ecuación o ecuaciones según sea el caso. Todo ello con el propósito de que la interpretación de los resultados obtenidos sea menos engorrosa.

Para facilitar el logro de lo anteriormente expuesto se sugiere, en primer lugar, utilizar las ecuaciones de cinemática, respetando los signos que estas ya traen y asignarle a cada dato el signo de acuerdo al sistema de referencia seleccionado y el tipo de magnitud de que se trate.

Para el movimiento con velocidad constante se sugiere utilizar la ecuación en la forma: v

x , donde "t" representa el tiempo transcurrido, es decir, un intervalo t

de tiempo y no el tiempo en una posición específica. Esto permitirá confundir menos al estudiante.

Para el movimiento con aceleración constante se sugiere utilizar las ecuaciones en esta forma:

115

Movimiento horizontal.

vi t

Movimiento vertical.

1 t (v i 2

vit

vf yf

1 2 at 2 2a ( x f xi ) vf )

1 2 gt 2 2 g ( y f yi )

1 t (vi 2

vf )

Nota: los subíndices “ f ” e “ i ” son necesarios para diferenciar las condiciones iníciales de las finales, además el utilizar el subíndice "0" no es siempre adecuado debido a que el sistema de referencia no necesariamente debe ubicarse en el origen del movimiento, es decir donde la posición inicial valdría cero. Además el utilizar las letras “ x ” y “ y ” para indicar la posición horizontal y vertical respectivamente, permite que el estudiante vaya asociando dichas posiciones con coordenadas cartesianas, que es prácticamente el sistema de referencia utilizado para el análisis del movimiento parabólico.

Diseño experimental

Contenidos Conceptuales: CAÍDA LIBRE. Espacio: En el salón de clases. Tiempo: 120 minutos. Materiales y equipo:  Pizarra, plumones de colores y borrador.

Procedimiento: Entre los ejercicios modelos a resolver se puede considerar el siguiente:

116

“Una pelota de baseball, lanzada desde el techo de un edificio, adquiere una velocidad inicial de 15m/s en línea recta hacia arriba, quedando en caída libre. El edificio tiene 50m de altura y la pelota libra apenas el techo en su trayecto hacia abajo hasta llegar a la base del edificio. Considerando a g

9 .8 m

determine:

a) La altura máxima que logra la pelota con respecto a la base del edificio. b) El tiempo que tarda la pelota en subir y volver a la posición de partida. c) La velocidad de la pelota cuando ha transcurrido 1s . d) La velocidad de la pelota cuando ha transcurrido 2.5s . e) La posición de la pelota cuando ha transcurrido 2s . f) La velocidad de la pelota cuando se encuentra a 20m sobre la base del edificio. g) El tiempo que tarda la pelota desde que parte hasta que cae en la base del edificio. h) La velocidad final con la que llega a la base del edificio.

Nota: Se sugiere, cuando sea posible, que los procesos de resolución de ejercicios se planteen de tal forma que permitan determinar la respuesta buscada de forma directa mediante la aplicación de una sola ecuación, además antes de sustituir los datos se deben eliminar las variables que toman el valor de cero y en seguida realizar el despeje de la variable buscada. Ello permitirá que el estudiante adquiera la destreza para plantear problemas en los que solo se requiere la utilización de variables y por lo tanto, la habilidad para realizar demostraciones físicas.

Solución del ejercicio a) Determinando la altura máxima que logra la pelota con respecto a la base del edificio.

Análisis: En este caso lo que permite determinar la altura máxima de la pelota es la posición final que tendrá (con respecto al marco de referencia seleccionado) cuando la velocidad final vale cero. Esta última condición solo se da cuando se

117

logra la altura máxima, por lo tanto v f

0 es la condición clave que debe

considerarse para llegar a la respuesta.

Si se selecciona como marco de referencia el punto donde inicia el movimiento de la pelota, es decir el techo del edificio, y sobre él se ubica un sistema rectangular de coordenadas cartesianas (sistema de referencia) con la notación de signos como se indica el esquema #1 (vectores dirigidos hacia arriba son positivos y vectores dirigidos hacia abajo son negativos), los datos conocidos y desconocidos se deben escribir de la siguiente manera:

Datos con sus signos según el sistema de referencia: Sistema de referencia.

+ Esquema que representa la trayectoria de la pelota y permite visualizar de mejor manera el ejercicio.

15m / s

9.8m / s 2

50m

Esquema #1

Nota: se debe recordar que, a excepción del tiempo, todas las magnitudes restantes son vectoriales, por lo que se les debe asignar el sentido positivo o negativo de acuerdo a la convención de signos expresado en el sistema de referencia. En este ejemplo y los siguientes el signo positivo o negativo del vector “se escribe”, aunque en la práctica solo es necesario especificar el signo negativo ya que por convenio matemático cuando no se escribe el signo negativo se debe interpretar que el signo es positivo.

118

Ya identificados todos los datos, se procede a seleccionar la ecuación o ecuaciones que permitan llegar a obtener el valor buscado.

Para seleccionar la ecuación o ecuaciones se puede hacer lo siguiente: 1) Se deben identificar la ecuación o ecuaciones que contienen a la variable buscada. 2) De las ecuaciones identificadas, se selecciona aquella donde se conocen todos los valores de las variables restantes. 3) Si ninguna cumple con la anterior condición se pueden seleccionar aquellas ecuaciones donde al sustituir los datos conocidos permitan obtener ecuaciones simultáneas, que mediante su resolución nos proporcione el valor buscado.

Para determinar la altura máxima que logra la pelota, se tienen tres ecuaciones que tienen la variable “ y f ” pero solo la ecuación v f

2g ( y f

yi ) contiene a

“ y f ” como única variable desconocida.

Antes de despejar y sustituir los datos conocidos se puede simplificar la ecuación al igualar a cero todos los términos que contenga como factor una variable con el valor de cero.

Para nuestro caso tendremos que: v f La ecuación se reduce a:

La ecuación despejada queda así:

2g ( y f

yi )

2 gy f yf

vi 2g

m s m 9.8 2 s

Al sustituir los datos conocidos se tendrá que: y f

2 Y al operar tendremos finalmente: y f

11 .48 m .

119

Advierta que los datos se sustituyen con su propio signo sin modificar los signos de la ecuación.

Interpretación: la posición final positiva indica que la pelota está sobre el techo del edificio a una distancia de 11.48m del origen del sistema de referencia. Si a esto le sumamos los 50m del edificio tendremos que, con respecto a la base del edificio, la pelota se encuentra a una altura de 61.48m.

Si el sistema de referencia se ubica como se muestra en los esquemas dos, tres y cuatro, los datos se deben escribir de la forma siguiente:

Esquema #2 Datos:

Datos:

15m / s

0 9 .8 m / s 2

Esquema #3

15m / s

9 .8 m / s 2

50m

15m / s

yi t

Datos:

vi vf

Esquema #4

? ?

50m

-— – Esquema #2

Esquema #3

-– — + Esquema #4

120

Si se analiza lo que se pide en el literal “a” nos daremos cuenta que el sistema de referencia es más conveniente ubicarlo como se presenta en el esquema #3 porque es con respecto a ese punto que se pide la altura máxima. Y si ocupamos los datos del esquema #3 tendremos que: 0

2g ( y f

yi ) ; la ecuación se reduce a 0 vi

yi ) ; la ecuación

2g ( y f

despejada queda así

yf 2

m 15 s m 9.8 2 s

vi 2g

yi ; al sustituir los datos se tendrá que

50m y al operar tendremos finalmente y f

61 .48 m , que como

ya se vio es el valor de la altura encontrada.

Obsérvese que esta última forma de resolver el ejercicio es el más adecuado porque permite llegar a la respuesta de forma directa.

b) Determinando el tiempo que tarda la pelota en subir y volver a la posición de partida.

De acuerdo a los cuatro esquemas expuestos, los datos se representan de la manera siguiente:

Esquema #1 Datos vi

Esquema #2 Datos

15m / s

Esquema #3 Datos

15m / s

Esquema #4 Datos

15m / s

9 .8 m / s 2

50m

yf t

0 ?

yf t

0 ?

yf t

50m ?

yf t

50m ?

121

Observe que: La posición inicial y final es la misma (desplazamiento igual a cero); la velocidad inicial y final tienen la misma magnitud pero sentido diferente (que se indica con los signos “+” ó “–” de acuerdo al sistema de referencia) porque la magnitud de la velocidad con la que parte la pelota hacia arriba es igual a la magnitud de la velocidad con la que regresa (en ausencia de fricción del aire); el signo de la aceleración de la gravedad depende del sistema de referencia, de tal modo que, si el sistema de referencia indica positivo hacia abajo, entonces “ g ” es positiva, pero si el sistema de referencia indica negativo hacia abajo el signo de “ g ” es negativo. Para determinar el tiempo requerido, la ecuación más sencilla de utilizar es vf

gt en donde al despejar t la ecuación queda en la forma t

verifíquese que al sustituir los datos se obtiene t

vi g

3.06s con cualquier grupo de

datos. Advierta que si se utiliza la ecuación y f

1 t (vi 2

v f ) , el valor del tiempo es

“indeterminado” debido a que esta ecuación no considera el valor de la aceleración de la gravedad, y el tiempo de vuelo depende de dicha aceleración. Además las posiciones iníciales y finales así como las velocidades son semejantes para este recorrido en diferentes campos gravitatorios. Por lo tanto esta ecuación no aporta el resultado buscado cuando la posición inicial y final es la misma es decir cuando el valor del desplazamiento es cero, porque la suma de las velocidades en esta situación hacen indeterminado el resultado: vi Si utilizamos la ecuación y f

vi t

1 2 gt y sustituimos los datos conocidos por 2 1 ( 9.8m / s 2 )t 2 y al 2

ejemplo los del esquema #1 tendremos que 0

( 15m / s)t

simplificar obtendremos la ecuación cuadrática

4.9m / s 2t 2 15m / st

resolver (por factoreo) proporciona los datos t1

0 y t2

0 . Que al

3.06 s . Como sabemos

que el tiempo de vuelo no puede ser igual a cero, la respuesta correcta es

3.06s . El valor de t

0 se descarta por carecer de significado para nuestro

122

propósito. En realidad t

0 corresponde al tiempo cuando la pelota inicia el

movimiento, es decir cuando las variables y f , y i y vi también valen cero.

1s .

c) Determinando la velocidad de la pelota cuando ha transcurrido

De acuerdo a los cuatro esquemas, los datos se deben representar de la manera siguiente:

Esquema #1

Esquema #2

Datos

15m / s

9 .8 m / s 2

Datos

Esquema #3

15m / s ? 9 .8 m / s 2

9. 8m / s 2

50m

15m / s

vf g

yi t

9 .8 m / s 2

0 1s

15m / s

yi t

Datos

vi vf

Esquema #4

50m

? 1s

En este caso la ecuación que permite calcular el valor de “ v f ” a 1s de iniciado el movimiento es v f se tendrá que v f

gt ; al sustituir los datos, por ejemplo para el esquema #1,

15m / s ( 9.8m / s 2 )(1s) , y al operar se obtiene v f

5 .2 m / s

que indica, de acuerdo al sistema de referencia, que la pelota pasado 1s va hacia arriba.

utilizamos

los

datos

del

esquema

15m / s ( 9.8m / s 2 )(1s) , y al operar se tendrá que v f

tendrá

que

5.2m / s . El signo

negativo indica que la pelota pasado 1s va hacia arriba, porque el sistema de referencia en el esquema #2 considera negativo hacia arriba.

utilizamos

los

datos

del

esquema

15m / s ( 9.8m / s 2 )(1s) , y al operar se tendrá que v f

tendrá

que

5.2m / s . El signo

123

positivo indica que la pelota pasado 1s va hacia arriba, porque el sistema de referencia en el esquema #3 considera positivo hacia arriba.

utilizamos

los

datos

del

esquema

15m / s ( 9.8m / s 2 )(1s) , y al operar se tendrá que v f

tendrá

que

5.2m / s . El signo

negativo indica que la pelota pasado 1s va hacia arriba, porque el sistema de referencia en el esquema #4 considera negativo hacia arriba.

Advierta que el marco de referencia en la base del edificio no altera el resultado de la velocidad.

d) Determinando la velocidad de la pelota cuando ha transcurrido 2.5s

De acuerdo a los cuatro esquemas, los datos se deben representar de la manera siguiente:

Esquema #1

Esquema #2

Datos vi

Datos 15m / s

Esquema #3 Datos

15m / s

Esquema #4 Datos

15m / s

9.8m / s 2

9. 8m / s 2

2. 5 s

50m ? 2. 5 s

yi yf t

50m ? 2.5s

Nuevamente la ecuación que permite calcular el valor de “ v f ” a 2.5s de iniciado el movimiento es v f

gt ; al sustituir los datos, por ejemplo para el esquema #1,

se tendrá que v f

15m / s ( 9.8m / s 2 )(2.5s) , y al operar se obtiene v f

9 .5 m / s .

El signo negativo indica, de acuerdo al sistema de referencia, que la pelota pasado 2.5s va hacia abajo con una rapidez de 9.5m/s.

124

Se puede verificar que con los otros tres esquemas se obtiene la misma magnitud, la diferencia está en el signo, que como se observa, éste sirve para indicar el sentido del movimiento. Por lo tanto no hay velocidades negativas o positivas así como también no se puede decir que la aceleración de la gravedad es positiva o negativa más bien el signo positivo o negativo representa el sentido del vector velocidad, vector aceleración o vector posición, con respecto a un sistema de referencia previamente definido.

e) Determinando la posición de la pelota cuando ha transcurrido 2s .

En este caso como no se especifica el punto de referencia con respecto al cual se ubica la posición de la pelota, conviene que el sistema de referencia se coloque en un punto que nos interese. Así:

Si la posición la queremos dar con referencia al techo del edificio, conviene elegir el esquema #1 ó #2, pero si la posición la queremos dar con respecto a la base del edificio conviene elegir el esquema #3 ó #4. Pero en general cualquier esquema es válido siempre que podamos interpretar la respuesta correctamente.

De acuerdo a los cuatro esquemas propuestos podemos representar los datos así:

Esquema #1 Datos

Esquema #2 Datos

15m / s

Esquema #3 Datos

15m / s

Esquema #4 Datos

15m / s

9. 8m / s 2

9.8m / s 2

9. 8m / s 2

50m ? 2s

yi yf t

50m ? 2s

125

Si elegimos el esquema #1 como sistema de referencia y la ecuación 0

vi t

1 2 gt ; al simplificar 2

vi t

sustituyendo los datos nos queda que y f operar obtenemos y f

1 2 gt tendremos y f 2

vi t

1 2 gt ; 2

1 ( 9.8m / s 2 )(2s) 2 , y al 2

( 15m / s)(2s)

10.4m .

Este resultado nos dice que a los dos segundos la pelota se encuentra a 10.4m sobre el techo del edificio.

Si la referencia fuera la base del edificio, al resultado se le debe sumar los 50m del edificio, y la posición se expresaría como 60.4m sobre la base del edificio.

f) Determinando la velocidad de la pelota cuando se encuentra a 20m sobre la base del edificio.

Según los cuatro esquemas, los datos son:

Esquema #1 Datos vi

Esquema #2 Datos

15m / s

Esquema #3

Esquema #4

Datos 15m / s

15m / s

9. 8m / s 2

9.8m / s 2

9. 8m / s 2

9.8m / s 2

yf t

yi 30m

yf t

yi 30m

50m

yf t

20m ?

50m

yf t

20m ?

Como en esta situación no se conoce el tiempo que tarda la pelota en llegar a la posición dada, debemos utilizar una ecuación que no contenga la variable tiempo, la única, de las cuatro que se han propuesto, es v f

2g ( y f

yi ) .

126

Se puede utilizar cualquiera de los cuatro esquemas, pero se puede observar que los esquemas #2 y #4 consideran positivo el sentido hacia abajo por lo tanto con esos esquemas debemos esperar un valor de velocidad positivos mientras que los otros dos esquemas consideran negativo hacia abajo por lo que la velocidad con esos esquemas será negativa.

Eligiendo arbitrariamente un esquema, por ejemplo el #4. Para este esquema la posición inicial no vale cero por lo que la ecuación no se simplifica pero el resultado es el mismo, como se puede demostrar al utilizar los otros esquemas.

Despejando vf

ecuación

2g ( y f

yi )

tendremos

que

yi ) , al sustituir los datos del esquema #4 en la ecuación se

2g( y f

tendrá que v f vf

"v f "

( 15m / s) 2

2( 9.8m / s 2 ) 20m ( 50m) y al operar obtenemos

28 .51m / s .

Como el sistema de referencia indica positivo hacia abajo, de los dos sentidos el correcto es el positivo, por lo tanto v f

28 .51m / s . Es decir v f

28 .51m / s hacia

abajo. Por supuesto que el signo, como ya se dijo, sirve en el análisis de las respuestas solo para conocer el sentido del vector con respecto al sistema de referencia escogido, y como en nuestro caso desde el inicio ya sabíamos que la velocidad solo puede tomar el valor positivo, cuando realizamos el despeje, no es correcto asignarle el signo negativo a la raíz.

De otro modo si se tiene x 2

4 , para x

0 , es decir para reales positivos, al

despejar x no se debe considerar el signo negativo porque contradice la definición ser mayor o igual a cero, por lo tanto la ecuación despejada quedaría como x

4 es decir x

127

g) Determinando el tiempo que tarda la pelota desde que parte hasta que cae en la base del edificio.

Datos para los cuatro esquemas son:

Esquema #1

Esquema #2

Datos vi

Datos 15m / s

Esquema #3 Datos

15m / s

Esquema #4 Datos

15m / s

9. 8m / s 2

9.8m / s 2

yf t

yi 50m

50m

yf t

50m

0 ?

Como nuestro propósito en este caso es determinar el tiempo total de vuelo y para los cuatro esquemas no se conoce el dato de la velocidad final con que llega la pelota a la base del edificio, no podemos seleccionar ecuaciones que contengan a la velocidad final como una de sus incógnitas, por lo tanto la única posibilidad es utilizar la ecuación y f

vi t

1 2 gt . 2

El despeje de "t" se sugiere en este caso, hacerse luego de sustituir los datos, ya que de lo contrario la obtención de la ecuación implicaría posiblemente mayor dificultad para el estudiante, que la solución misma del problema.

Ocupando los datos del esquema #2 y sustituyendo en la ecuación tendremos que 50m 0

( 15m / s)t

1 ( 9.8m / s 2 )t 2 ; al simplificar y darle la forma de una 2

ecuación cuadrática completa nos queda donde t

b2 2a

4ac

para a

4.9 m / s 2 ; b

( 4.9m / s 2 )t 2

15m / s y c

( 15 m / s)t 50 m

50m .

128

Al sustituir los valores de a, b y c en la ecuación cuadrática tendremos que:

( 15m / s)

( 15m / s) 2 4( 4.9m / s 2 )( 50m) ; 2( 4.9m / s 2 )

operar

nos

15 m / s 1205 m 2 / s 2 . De donde se obtiene dos valores de t , t1 9.8m / s 2

2.01s .

Como en este caso t

resulta

5.07 s y

0 se considera en el instante que parte la pelota del techo

del edificio, y a partir de ese instante se cuenta un tiempo positivo, el tiempo negativo se descarta, por lo tanto el tiempo total de vuelo es +5.07s.

El tiempo negativo, es el tiempo que tardaría la pelota en llegar al techo del edificio con una velocidad final de 15m/s, si parte del suelo con una velocidad igual en magnitud a la magnitud de la velocidad final con la que llega al piso si se lanza desde el techo como en el caso estudiado. Es decir que la ecuación no reconoce si la pelota fue lanzada desde el techo o desde la base del edificio.

h) La velocidad final con la que llega a la base del edificio. Este caso es similar al literal “f” con la variante de que la posición final de la pelota no es la misma. Y es la posición final la clave para resolver este ejercicio. Los datos para los cuatro esquemas propuestos son los siguientes:

Esquema #1 Datos vi

Esquema #2 Datos

15m / s

Esquema #3 Datos

15m / s

Esquema #4 Datos

15m / s

9. 8m / s 2

9.8m / s 2

yf t

yi 50m

yf t

yi 50m

50m

yf t

0 ?

50m

yf t

0 ?

129

Observe que el valor del tiempo no se conoce por lo que ocupamos una ecuación que no contenga dicha variable. Si ocupamos los datos del esquema #1 y la ecuación v f

2g ( y f

yi )

tendremos que v f

2g ( y f

datos nos quedará v f que v f

yi ) por lo tanto

( 15m / s) 2

2 gy f ; y al sustituir

2( 9.8m / s 2 )( 50m) y finalmente tendremos

34 .71m / s .

Como el sistema de referencia indica negativo hacia abajo el valor de la velocidad es v f

34 .71m / s , que nos estaría indicando, de acuerdo al sistema de

referencia, que el valor de la velocidad es de 34.71m/s hacia abajo. La velocidad positiva no tendría un significado correcto de acuerdo a nuestro sistema de referencia, debido a que para ningún tiempo de la trayectoria la velocidad daría positiva con esa magnitud.

Estrategia # 4. UTILIZACIÓN DE UN TEXTO BÁSICO Y UN PROBLEMARIO MÍNIMO DE PREGUNTAS Y EJERCICIOS SELECCIONADOS.

La finalidad de esta estrategia es lograr que los docentes que imparten la asignatura de Fundamentos de Física I, tengan un referente sobre el nivel de exigencia que propone la Universidad, de tal manera que la diferencia en cualquier curso de la asignatura no esté en el nivel de exigencia, sino mas bien en la didáctica del docente.

De este modo los objetivos serán menos ambiguos porque el docente tendrá un referente sobre el tipo de pregunta o ejercicio que el alumno/a debe resolver para estar apto para aprobar el curso.

130

Se propone entonces, que los docentes que imparten la asignatura de Fundamentos de Física I, propongan la utilización de un texto guía que cumpla los requerimientos pedagógicos mínimos a la realidad educativa de los estudiantes de la Universidad, ya que se debe recordar que no se enseña para ingenieros, sino para futuros docentes.

Se sugiere, además la construcción de un problemario básico que oriente al educando en el nivel de exigencia que el curso pretende. Este debe contener ejercicios conceptuales, numéricos y demostrativos.

A continuación se expone un modelo de cómo podría estar estructurado un problemario básico.

Diseño Experimental

Contenido Conceptual: PROBLEMARIO BÁSICO.

Procedimiento: Para elaborar un problemario se deberán hacer las siguientes consideraciones: 1) Unificar criterios sobre el nivel de dificultad que los ejercicios deben tener. 2) Revisar la mayor cantidad de textos posibles, para seleccionar los “mejores” ejercicios que respondan a los objetivos perseguidos. 3) Adecuar los ejercicios seleccionados a un lenguaje más accesible por los estudiantes. 4) Cuando se considere necesario, la temática planteada para cada bloque de ejercicios deberá incluir una serie de sugerencias o conceptos que el estudiante debe dominar para poder resolver con mayor facilidad los problemas propuestos. 5) Algunos ejercicios deben incluir dibujos o esquemas que permitan al estudiante identificar las condiciones del problema y facilite imaginarse la situación planteada.

131

6) Los problemas se identificarán con uno, dos o tres asteriscos de acuerdo a su nivel de dificultad: nivel 1 (básico), nivel 2 (medio) y nivel 3 (que serán los que requieren mayor esfuerzo y dedicación, respectivamente.

Conceptos previos sobre Cinemática en una dimensión:  Existe aceleración si se da un cambio en la velocidad, es decir si en esta última se altera su magnitud, su dirección o su sentido.  El signo positivo o negativo asociado a una magnitud vectorial solo representa el sentido del vector de acuerdo a un marco de referencia elegido.  Un marco de referencia es un punto fijo arbitrario en el espacio desde el cual se analiza un fenómeno.  La posición como vector, es la ubicación de un cuerpo en el espacio (el lugar que ocupa) con respecto a un marco de referencia, en un instante determinado.  La trayectoria, es el camino recorrido por un cuerpo o lo que es lo mismo, el conjunto de posiciones ocupadas por el cuerpo en su recorrido por el espacio a través del tiempo.  La distancia es la longitud o tamaño de la trayectoria.  El desplazamiento es el cambio de posición; la longitud en línea recta que existe desde la posición inicial a la posición final.  La rapidez es una cantidad escalar, la cual es simplemente la división de la distancia recorrida, entre el tiempo empleado en recorrer esa distancia.  Un cuerpo se dice que tiene movimiento uniforme cuando realiza cambios iguales de distancia o velocidad en tiempos iguales.  Si la rapidez es uniforme la razón distancia entre tiempo proporciona una rapidez constante.  Si el movimiento no es uniforme (la rapidez del cuerpo cambia en el transcurso del tiempo) la razón distancia sobre tiempo expresará un valor promedio;

132

 La magnitud de la velocidad se calcula dividiendo la magnitud del desplazamiento sufrido entre el intervalo de tiempo empleado para realizar dicho desplazamiento.  Para que el valor de la velocidad sea constante no debe cambiar ni en magnitud ni en dirección ni en sentido. Si cambia por lo menos uno de ellos la razón desplazamiento entre tiempo proporciona una velocidad promedio llamada también velocidad media.

Modelo de Preguntas: 1) El velocímetro de un automóvil ¿mide rapidez, velocidad o ambas? 2) ¿Puede ser cero la velocidad media de una partícula durante determinado intervalo, si no es cero durante un intervalo más corto? Explique la respuesta. 3) ¿Puede un objeto tener velocidad variable si su rapidez es constante? En caso afirmativo, describa algunos ejemplos. 4) ¿Puede un objeto tener rapidez variable si su rapidez es constante? En caso afirmativo, describa algunos ejemplos. 5) Cuando un objeto se mueve con velocidad constante, ¿difiere su velocidad media durante cualquier intervalo de tiempo con respecto a su velocidad instantánea en un tiempo específico cualquiera? 6) ¿Puede ser cero la velocidad de un objeto en el mismo instante en la que su aceleración es distinta de cero? De un ejemplo. 7) Si un objeto tiene una mayor rapidez, ¿debe necesariamente tener mayor aceleración? Explique la respuesta y de ejemplos. 8) Compare la aceleración de una motocicleta que cambia su rapidez de 80km/h a 90km/h con la aceleración de una bicicleta que cambia su rapidez de 0km/h a 10km/h en el mismo intervalo de tiempo. 9) ¿Se puede afirmar que un automóvil no acelera si su velocímetro indica siempre 60km/h? Explique porqué. 10) ¿Puede tener un objeto una velocidad hacia el norte y una aceleración hacia el sur? Explique porqué.

133

11) ¿Puede ser negativa la velocidad de un objeto cuando su aceleración es positiva? 12) ¿Puede ser negativa la aceleración de un objeto cuando su velocidad es positiva? 13) De un ejemplo en el que tanto la velocidad como la aceleración sean negativas. 14) Se arroja una piedra verticalmente hacia arriba, desde la orilla de un abarranco; se arroja otra verticalmente hacia abajo con la misma velocidad inicial. ¿Cuál piedra tienen la mayor velocidad cuando alcanza el fondo del barranco. No se tome en cuenta la resistencia del aire. 15) Un objeto que se arroja verticalmente hacia arriba regresará a su lugar original con su misma velocidad inicial si se desprecia la resistencia del aire. Si esta resistencia es apreciable, ¿se altera la afirmación? Y si es así, ¿en qué forma? Sugerencia: la aceleración debida a la resistencia del aire esta siempre en el sentido opuesto al movimiento. 16) ¿Puede la velocidad de una partícula ser siempre negativa? De ser así de un ejemplo; si no explique por qué. 17) ¿Podemos tener desplazamiento cero y velocidad media distinta de cero? Ilustre su respuesta en una grafica X vrs t. 18) ¿Podemos tener desplazamiento cero y velocidad distinta de cero? Ilustre su respuesta en una grafica X vrs t. 19) Justifique o refute con un ejemplo las siguientes afirmaciones. a) Un objeto puede tener velocidad cero y aun así acelerar. b) Un objeto puede tener una velocidad constante al mismo tiempo que una rapidez variable. c) Un objeto puede tener una rapidez constante y una velocidad variable. d) Un objeto puede invertir el sentido de su movimiento cuando su aceleración es constante. e) Un objeto puede aumentar su velocidad cuando su aceleración decrece.

134

20) Si se lanza una piedra verticalmente hacia arriba desde la azotea de un edificio, ¿el desplazamiento de la piedra depende de la localización del origen del sistema de coordenadas? 21) ¿Puede moverse un cuerpo cuando su aceleración es cero? 22) ¿Puede acelerar un objeto cuando su velocidad es cero? 23) Si una persona maneja un automóvil en una curva a una rapidez de 30Km/h, ¿Cambia su velocidad? ¿Se puede decir que no acelera? 24) Un proyectil se lanza verticalmente hacia arriba. Si no existiera resistencia por parte del aire. ¿Cuándo es mayor la aceleración de la gravedad: cuando sube, cuando desciende o cuando el proyectil se encuentra en la parte más alta? Defiende tu respuesta. 25) Las multas por exceso de rapidez, ¿son por la rapidez promedio o por la rapidez instantánea? Explica por qué. 26) Un avión vuela hacia el norte a 300km/h, mientras que otro vuela hacia el sur a 300km/h, ¿son iguales sus rapideces? ¿Son iguales sus velocidades? Explica por qué. 27) ¿La resistencia del aire hace aumentar o disminuir la aceleración de un objeto que cae? 28) Si un objeto se mueve en el aire hacia abajo ¿la resistencia del aire aumenta su aceleración neta o la disminuye? ¿y si se mueve hacia arriba? 29) Si un cuerpo parte del reposo y acelera a razón de 10m/s 2. ¿Cuál será su rapidez transcurrido 5 segundos? 30) ¿Cuál será la rapidez instantánea al cabo de tres segundos, de un objeto que cae libremente desde el reposo?

135

Modelo de Ejercicios: RAPIDEZ Y VELOCIDAD

Nivel 1 * El sonido viaja a una rapidez constante de 343 m/s en el aire. ¿Cuánto tiempo se necesita (en segundos) aproximadamente, para que el sonido de un trueno recorra una milla? R// 4.69s * La luz viaja a una rapidez de 3x108 m/s. a) ¿Cuánto tiempo aproximadamente tarda la luz en llegar a la tierra? (La distancia media de la tierra al Sol es 1.49x108 km). b) Si el sonido pudiera viajar en el vacío ¿Cuánto tiempo en años aproximadamente tardaría en escucharse una explosión que se diera en el Sol? R// 8min, 14años *

Un automóvil se desplaza con una rapidez constante de 96km/h. el conductor deja de observar la carretera durante 2 s, mientras sintoniza una estación del radio. Durante ese tiempo, ¿Cuánto avanza el automóvil (en metros)? R// 53.3m

Nivel 2 ** Dos automóviles A y B, se van por una misma carretera. En la figura de este problema se indica en función del tiempo la posición de cada uno en relación con el comienzo de la carretera. Analice las afirmaciones siguientes, relacionadas con el movimiento de estos autos y señale las que son correctas. a) En el instante t=0, A se halla en el Kilómetro cero y B, en el kilómetro 60. b) Ambos autos se desplazan con un movimiento uniforme. c) De t = 0 a t = 2.0 h, A recorrió 120km y B, 60km. d) La velocidad de A es 60km/h y la de B, 30km/h. e) A alcanza a B en el instante t = 2.0h al pasar por la señal del kilómetro 120.

136

d (km) 180

A B

120

0 1.0

2.0

3.0 t (h)

** Un ciclista efectúa un recorrido que consiste en tres partes, todas en la misma dirección (hacia el norte), a lo largo de un camino recto. Durante la primera parte, pedalea durante 22 minutos a una rapidez media de 7.2 m/s. En la segunda parte pedalea durante 36 minutos a una rapidez media de 5.1 m/s. por último, en la tercera parte pedalea durante 8.0 minutos a una rapidez media de 13m/s.

a) ¿Qué distancia recorre el ciclista durante todo el viaje? b) ¿Cuál es la velocidad media del ciclista durante todo el recorrido.

** Un vehículo viaja a 90.0 km/h cuando el conductor ve un animal en la carretera 40.0 m adelante. Si el tiempo de reacción del conductor es de 0.48 s (frena 0.48 s después de ver el animal), y la desaceleración máxima de los frenos es de 7.6 m/s2 ¿el automóvil se detendrá con el animal?

Nivel 3 *** Una piedra de masa M se lanza hacia arriba con una velocidad inicial v 0 alcanza una altura H. una segunda piedra de masa 2M se tira hacia arriba con una velocidad inicial de 2V0, ¿Qué altura alcanzará? a) H/2

b) 2H

c) H

d) 4H

137

*** Una motocicleta que está parada en un semáforo acelera a 4.20 m/s 2 en el momento en que la luz verde se enciende. En ese momento, un automóvil que viaja a 72.0 km/h rebasa al motociclista. Este acelera durante un tiempo t, y después conserva su velocidad. Rebasa al automóvil después de 42.0 segundos después de haber arrancado. ¿A qué velocidad va el motociclista cuando rebasa y a qué distancia está el semáforo en ese momento?

*** Se dejan caer dos piedras desde el borde de un acantilado, primero una y dos segundos después la segunda. Escriba una expresión para la distancia que separa las dos piedras como función del tiempo. Encuentre la distancia que ha caído la primera piedra cuando la separación entre las dos piedras es de 48.0 metros.

Estrategia #5. INSTRUCTORÍA Y REFUERZO COMPLEMENTARIO

DOCENTE, MEDIANTE DISCUSIÓN DE PREGUNTAS Y EJERCICIOS MODELOS.

La finalidad de esta estrategia es reforzar el conocimiento de la temática tratada en clases, mediante el apoyo personalizado a los estudiantes que cursan la asignatura, ayudándoles a despejar dudas sobre la temática tratada y la resolución de ejercicios modelos y preguntas seleccionadas por parte de estudiantes instructores, en grupos de discusión.

Se justifica ésta estrategia en la medida que permitirá a los estudiantes despejar dudas que pudiesen haber quedado en la clase y además explorar otras situaciones problemas con la ayuda de personas que dominen la temática, en horarios más diversificados y accesibles a los estudiantes.

138

Diseño experimental

Para que esta estrategia pueda implementarse se hacen las siguientes recomendaciones:  Designar un coordinador de instructores responsable de las asignaturas: Fundamentos de Física I, Fundamentos de Física II, Fundamentos de Física III y Mecánica Clásica.  El coordinador de instructores tendrá la responsabilidad de elegir a estudiantes competentes para realizar las instructorias.  La instructoría se contará como Servicio Social (requisito obligatorio para graduarse).  El coordinador de instructores tendrá la responsabilidad de escoger los ejercicios modelos y resolverlos frente a los instructores previo a las discusiones.  El coordinador de instructores tendrá la responsabilidad de construir los horarios de consulta y discusiones.  Asignarle una ponderación en la asignatura, al trabajo de instructoría, para hacer obligatoria la presencia de los estudiantes en las discusiones.  Los instructores podrán desempeñar otras funciones tales como: revisión de tareas, revisión de exámenes cortos, asistencia al docente en prácticas de laboratorio, y otras.

Estrategia #6. ELABORACIÓN Y UTILIZACIÓN DE UNA VIDEOTECA.

El propósito de esta estrategia es apoyar al estudiante que cursa la asignatura y a cualquier otra persona interesada en conocer los contenidos de Cinemática, en una mejor comprensión de los conceptos y resolución de ejercicios modelos.

Se justifica está estrategia por la razón de que muchos estudiantes de esta Universidad, son personas que trabajan y cuentan con muy poco tiempo para

139

estudiar. Muchos de ellos por lo distante del lugar donde residen se les dificulta dedicarle un tiempo adecuado al estudio grupal y a la clase misma. Debiendo muchas veces partir antes de que finalice la clase.

Además al docente se le exige desarrollar un programa relativamente extenso de contenidos durante el curso, con un tiempo relativamente corto. Lo que trae como consecuencia que éste no resuelva suficientes ejemplos modelos y una videoteca puede servir como auxiliar o como complemento a dicha limitante.

Diseño experimental

Para llevar a cabo esta estrategia se requiere construir una videoteca, para ello se hacen las siguientes sugerencias:  Adquirir videos mediante: donaciones, canje por Servicio Social, comprados por la Universidad u otros medios.  Elegir temáticas estratégicas sobre los cuales se requiere construir otros videos.  Elegir un lugar adecuado para realizar grabaciones.  Elegir una persona que posea dominio de la temática, buena pronunciación, timbre de voz fuerte y facilidad de expresión, para desarrollar los ejemplos modelos a editar.  Utilizar cámaras “caseras” para realizar las grabaciones.  Editar suficientes copias para llenar la demanda de los estudiantes.  Asignar un lugar adecuado para el préstamo del material. Este lugar podría ser la Biblioteca de la Universidad.  Diseñar un catálogo que contenga todos los temas sobre los videos existentes en la videoteca, para facilitar su préstamo.  Establecer reglas y normas para un adecuado uso del material en existencia.

140

CAPÍTULO III MARCO OPERATIVO

141

CAPÍTULO III

3. MARCO OPERATIVO

3.1 DESCRIPCIÓN DE LOS SUJETOS DE INVESTIGACIÓN Los sujetos de esta investigación son las estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática, aplicadas por los profesores que impartieron la asignatura "Fundamentos de Física I" en el ciclo académico 02-2007 de la Universidad Pedagógica de El Salvador.

De las estrategias metodológicas aplicadas por los docentes de Fundamentos de Física I se pueden destacar tres: resolución de ejercicios modelos por parte del profesor, la resolución de guías de ejercicios por los alumnos y alumnas y el desarrollo de prácticas de laboratorio.

Se observó que los ejercicios modelos de Cinemática que resolvió el profesor tenía como propósito llegar a la respuesta final más que servir como modelo para la enseñanza del uso adecuado de los marcos y sistemas de referencias. Esta es una debilidad considerable de la estrategia debido a que la experiencia demuestra que cuando se aprende una buena técnica en el deporte, arte, trabajo, etc. Los resultados son mejores y se avanza más de prisa en el aprendizaje. Solo algunos genios salen de esta norma y su aprendizaje empírico no ha obstaculizado el desarrollo de un conocimiento ordenado y de calidad. Por lo tanto el equipo de investigadores sugiere normalizar el enfoque, además de definir una técnica de resolución de ejercicios “única” que permita a los futuros profesores reproducirla con sus alumnos y alumnas (recuérdese que se están formando profesores no ingenieros, economistas, etc.)

Por otra parte se constató que las guías de ejercicios que se les asigna a los

142

alumnos y alumnas como tareas no son las mismas (cada profesor define las suyas) por lo que la exigencia en la asignatura la define el profesor y no los objetivos del programa. Falta ordenar este elemento con la elección de un texto base y la construcción de un problemario mínimo de ejercicios y preguntas, para que los profesores partan de una base común que permita diferenciar las clases no por su contenido sino más bien por las características particulares de trabajo del profesor.

Se observó que las prácticas de laboratorio se imparten en horas clase. Es decir que no se programan con otros horarios sino más bien se toman horas asignadas a la clase para realizarlas. Esto acorta aún más el tiempo asignado para el desarrollo de la temática. Se sugiere que las prácticas de laboratorio se programen en otros horarios, considerando por supuesto las dificultades de asistencia de los alumnos y alumnas.

Es necesario por lo tanto, redefinir las estrategias metodológicas de enseñanza ya utilizadas mejorándolas e incorporando otras nuevas que vengan a reforzar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática.

143

3.2 PROCEDIMIENTOS PARA LA RECOPILACIÓN DE DATOS La recopilación de la información se obtuvo mediante la observación directa a docentes y alumnos/as en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática y la administración de dos instrumentos de investigación uno que consistió en una guía de observación al docente y el otro un instrumento diagnóstico aplicado a los alumnos y alumnas.

Tipo de Estudio La presente investigación es de tipo descriptiva por cuanto se describe, registra, analiza e interpreta un fenómeno actual. Según su dimensión se vuelve un estudio transversal puesto que la investigación fue realizada en el período en que los catedráticos desarrollaron las clases de Cinemática. Además la investigación posee una finalidad práctica, por cuanto se pretenden diseñar estrategias metodológicas que optimicen el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática a partir de los resultados obtenidos en la misma.

Muestra La investigación fue realizada en la Universidad Pedagógica de El Salvador y tuvo como universo a toda la población de estudiantes que cursaron "Fundamentos de Física I" en el ciclo académico 02-2007. Es decir que no se tomó una muestra sino a toda la población que participó del curso, que estuvo integrado por 57 alumnos y alumnas divididos en tres seccione: 01 turno matutino, 02 turno vespertino y 03 turno sabatino, más dos docentes que impartieron las clases en dichas secciones.

Instrumentos utilizados

a) Guía de observación al docente. Se dividió en cinco partes: estrategias metodológicas, recursos auxiliares de apoyo, formas de lograr el conocimiento en sus alumnos/as, técnicas educativas que el docente emplea y elementos descriptivos actitudinales del profesor.

144

Vaciándose la información en las guías elaboradas previamente de forma directa y en el momento de cada clase.

La guía de observación al docente permitió constatar la estructura básica de las clases de Cinemática, verificando los tres momentos como son: Inicio de la clase, Desarrollo de la clase y Culminación de la clase. Todo con la finalidad de contrastar con las percepciones de los alumnos y alumnas en el instrumento diagnóstico y determinar si estas son objetivas.

b) Encuesta a estudiantes Se dividió en cuatro partes: Preguntas sobre condiciones sociofamiliares de los alumnos y alumnas; preguntas cerradas sobre factores que influyen en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática; preguntas varias y abiertas sobre algunos factores que pueden estar incidiendo en el proceso de enseñanza aprendizaje de la cinemática; y por último tres preguntas cerradas sobre actitudes del alumno o alumna hacia la Física.

La segunda parte se dividió en seis categorías: hábitos de estudio, actitudes en y hacia la clase, valoración personal de la Cinemática, exámenes, valoración del alumno/a sobre las metodologías de trabajo del profesor y dificultades de aprendizaje. Cada categoría contenía una serie de preguntas de respuesta cerrada con las opciones de siempre casi siempre, a veces y nunca. A excepción de la categoría “dificultades de aprendizaje” todas las preguntas que contenían las categorías restantes se elaboraron en un sentido positivo de tal manera que si contestaban las opciones de “siempre y casi siempre”, estarían evaluando positivamente dicha categoría y si contestaban “a veces y nunca” la valoración sería negativa. La categoría de hábitos de estudio fue lo contrario, de tal modo que las opciones de “siempre y casi siempre” significaba una valoración negativa y “a veces y nunca” una valoración positiva.

145

Para el vaciado de la información, se hizo en cuatro partes, por cuanto este instrumento fue seccionado en dichas partes.

La primera parte referente a las condiciones sociofamiliares se contó y representó en porcentajes de acuerdo a lo que respondieron los alumnos y alumnas en cada pregunta.

La segunda parte se tabuló por categoría en una tabla de frecuencias mediante el uso de filtros, asignando además a cada frecuencia el porcentaje respectivo luego se sumó el total de frecuencias asignándole el respectivo porcentaje final, pero lo más importante para el análisis de los datos es el porcentaje acumulado al final de cada tabla juntando las opciones de “siempre y casi siempre” y “a veces y nunca”. Todo ello con la finalidad de facilitar la posterior interpretación de los datos.

Para la cuarta parte el vaciado de la información se hizo similar a la primera. y sirvió para poder tener un parámetro más amplio de información que facilitaran el análisis de todos los resultados haciendo un cruce de variables cuando fuese necesario o aclarando posibles contradicciones que se pudiesen dar.

Por último se representó en gráficos pastel las seis categorías de la segunda parte por considerarse que eran las más representativas del proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática.

146

3.3 ESPECIFICACIÓN DE LA TÉCNICA PARA EL ANÁLISIS DE LOS DATOS La técnica elegida para el análisis de los datos es de tipo cuantitativa por cuanto se han contado datos y tabulados con sus respectivos porcentajes además de graficados, pero enseguida se hace un análisis cualitativo para poder lograr razonar el porqué de los resultados arrojados por el instrumento diagnóstico en contraste con lo observado en la clase. Esto permitió tener una idea más clara de los factores que afectan el proceso de enseñanza aprendizaje de la Cinemática para luego con toda propiedad seleccionar las estrategias metodológicas más adecuadas a la realidad educativa de la Universidad Pedagógica de El Salvador y que constituyen la propuesta educativa de este trabajo.

Para facilitar la técnica de análisis de resultados, las preguntas que formaron parte de las categorías se redactaron estratégicamente, de tal manera que permitieran hacer un consolidado final de toda la categoría. Así por ejemplo en la categoría de hábitos de estudio el 61.3% respondió a las opciones de siempre o casi siempre de lo que deducimos que aproximadamente 61 alumnos y alumnas de cada 100 tienen hábitos de estudio aceptables mientras que un 38.7% respondió que a veces o nunca lo que permite suponer que casi 39 de cada 100 alumnos o alumnas practican malos hábitos de estudio.

Las preguntas abiertas permitieron hacer un análisis más amplio sobre otros factores que pueden estar afectando un adecuado aprendizaje por ejemplo cuando el 56.14% respondió que estudia y trabaja y de ellos un 22.8% son casados o acompañados hace suponer que el tiempo de estudio es limitado más si se desplazan largas distancias como también manifestaros muchos de ellos y si a esto le agregamos que el 92.98% viaja en trasporte colectivo y algunos de ellos lo hacen por la noche, difícilmente se pueden esperar adecuados hábitos de estudio. De forma similar se analizaron las otras categorías tomando lo más

147

importante que se consider贸 para efectos de comprender el problema lo m谩s posible.

148

3.4 CRONOGRAMA Especialidad: Ciencias Naturales Ciclo: 02-2007 Año: 2007-2008 Asesor (a) Lic. Héctor Antonio flores Tema: Estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática en la asignatura Fundamentos de Física I, Universidad Pedagógica de El Salvador, ciclo académico 02-2007. Alumnos: Mirna Evelyn García Regalado e Israel Martínez Valencia Actividades: Investigación Documental/ Investigación de Campo 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 3.0 3.1

2007 Julio Agosto Sept. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Octubre 1 2 3 4

2008 Nov. 1 2 3

Dic. 1 2 3

Enero 1 2 3

Febrero 1 2 3

Marzo 1 2 3

Abril 1 2 3

Mayo 1 2 3 4

Investigación Documental Selección de Bibliografía a utilizar Lectura y selección de citas bibliográficas Fichas bibliográficas y de resumen Fichas de Conceptos/Categorías Redacción Fundamentación Teórica Construcción Marco Conceptual Introducción Antecedentes del Problema Justificación Planteamiento del Problema Alcances y Limitaciones Recuento de conceptos y categorías a utilizar Reunión con asesor Revisión marco conceptual Entrega primer avance Corrección primer avance Entrega primer avance corregido Defensa del primer avance Revisión recomendaciones del jurado en el primer avance Construcción Marco Teórico Revisión de la documentación para la elaboración del marco teórico

149

2007 Actividades: Investigación Documental/ Investigación de Campo

Julio

Agosto

Sept.

Octubre

2008 Nov.

Dic.

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Enero 1

2 3 4

Febrero 1 2

Marzo 4 1 2

Abril 4

Mayo 4

3 4

Fundamentación Teórica3.2 Metodológica 3.3 Construcción Marco Empírico Diseño de instrumentos de 3.3.1 investigación 3.3.2 Levantamiento de Información 3.3.3 Aplicación de instrumentos 3.3.4 Procesamiento de la información 3.3.5 Análisis de la Información 3.4

3.6

Elaboración de Informe Formulación teóricametodológica de lo investigado Desarrollo y definición teórica

3.7

Reunión con asesor

3.8

Entrega segundo avance

3.9

Defensa del segundo avance Revisión recomendaciones dadas por el jurado Construcción del marco operativo Descripción de los sujetos de la investigación Procedimientos para la recopilación de datos Especificaciones de la técnica para el análisis de los datos Cronograma

3.5

3.10 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

4.7

Recursos Índice preliminar sobre informe final Reunión con asesor

4.8

Entrega tercer avance

4.9

Defensa final Elaboración y entrega de la documentación final

4.6

4.10

150

Actividades: Investigación Investigación de Campo

Documental/

2008 Junio

Julio

Agosto

Sept.

2009 Octubre

Nov.

Dic.

Enero

Febrero

Marzo

Abril

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1.0

Investigación Documental

1.1 1.2

Selección de Bibliografía a utilizar Lectura y selección de citas bibliográficas

1.3

Fichas bibliográficas y de resumen

1.4

Fichas de Conceptos/Categorías

1.5

Redacción Fundamentación Teórica

2.0

Construcción Marco Conceptual

2.1

Introducción

2.2

Antecedentes del Problema

2.3

Justificación

2.4

Planteamiento del Problema

2.5 2.6

Alcances y Limitaciones Recuento de conceptos y categorías a utilizar

2.7

Reunión con asesor

2.8

Revisión marco conceptual

2.9

Entrega primer avance

2.10

Corrección primer avance

2.11

Entrega primer avance corregido

2.12

Defensa del primer avance

2.13

Revisión recomendaciones del jurado

3.0

Construcción Marco Teórico Revisión de la documentación para la elaboración del marco teórico

3.1 3.2

Fundamentación Teórica-Metodológica

151

2008 Actividades: Investigación Investigación de Campo

Documental/

Junio

Julio

Agosto

Sept.

2009 Oct.

Nov.

Dic.

Enero

Feb.

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 3.3

Construcción Marco Empírico

3.3.1 Diseño de instrumentos de investigación 3.3.2 Levantamiento de Información 3.3.3 Aplicación de instrumentos 3.3.4 Procesamiento de la información 3.3.5 Análisis de la Información 3.4

Elaboración de Informe

3.5

Formulac. teórica-metodológica investigado

3.6

Desarrollo y definición teórica

3.7

Reunión con asesor

3.8

Entrega segundo avance

3.9

Defensa del segundo avance

3.10

Revisión recomendaciones dadas por el jurado

4.0

Construcción del marco operativo

4.1 4.2 4.3

Descripción de los sujetos de la investigación Procedimientos para la recopilación de datos Especific. técnica para el análisis de los datos

4.4

Cronograma

4.5

Recursos

4.6

Índice preliminar sobre informe final

4.7

Reunión con asesor

4.8

Entrega tercer avance

4.9

Defensa final

4.10

Elabor. y entrega de la documentación final

152

3.5 RECURSOS Recursos humanos: Asesor de tesis: Lic. Héctor Antonio Flores Equipo de investigadores de tesis Docentes de Fundamentos de Física I Alumnos y alumnas que cursan Fundamentos de Física I en el ciclo académico 02-2007, Universidad Pedagógica de El Salvador.

Jurado: Lic. Ulises Arquímides Cruz López Lic. Mario Alfonso Centeno Portillo Lic. Jorge Baltasar Berdugo Flores

Recursos logísticos: Visitas a Biblioteca Revisión teorías bibliográficas

153

3.6 ÍNDICE PRELIMINAR SOBRE EL INFORME FINAL 3.6.1 Marco Conceptual El presente trabajo se oriento primeramente a la evolución del conocimiento, luego a los diversos argumentos teóricos de la educación, así como las distintas estrategias metodológicas encaminadas a apoyar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física, y en particular la Cinemática.

Aunque son pocos los autores que han escrito sobre cuáles son las mejores estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática, el grupo de investigadores no podía concluir sin antes dar los aportes teóricos de Polya, Hewitt y Blatt.

3.6.2 Marco Teórico En este capítulo se plantean los aportes que cada autor sugiere sobre estrategias metodológicas para la enseñanza de la Cinemática, iniciando primeramente con George Polya quien con su método Estrategias para la Solución de Problemas propone la estrategia de resolución de problemas, seguidamente Paul Hewitt propone que antes de resolver un problema el estudiante debe comprender el área conceptual de la Cinemática, ya que del dominio del concepto depender la comprensión, análisis y resolución de un problema. Blatt, por otra parte realiza un equilibrio entrelazando las dos estrategias, ya que para aprender a correr debemos primero aprender a caminar.

3.6.3 Marco Operativo La metodología que utilizó el equipo investigador en el trabajo de campo fue la observación empírica y sistemática en la que utilizó como instrumentos: Guía de observación al docente y encuestas al estudiante.

Los docentes de Fundamentos de Física I utilizan mayormente la estrategia de resolución de ejercicios modelos, seguidamente las prácticas de laboratorio.

154

Obviando la importancia del dominio del concepto y las actividades manipulativas que ayudan y refuerzan el conocimiento de la CinemĂĄtica. Como Ăşnico recurso se observa la pizarra; aplicando la tĂŠcnica expositiva e interrogativa.

155

3.7 BIBLIOGRAFÍA GENERAL Y UTILIZADA LIBROS:  Abbagnano, Nicola y Visalberghi, A. (1995). Historia de la pedagogía (11ª Ed.). México D.F., México: Fondo de Cultura Económica, México.  Acosta, V., Cowan, C.L. y Gram, B.J. (1973). Curso de Física Moderna (1ª Ed.). México D.F., México: Editorial Harla, S.A. de C.V.  Blatt, Frank J. (1991). Fundamentos de Física (3ª Ed.). México D.F., México: Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.  Bueche, F.J. y Verde, D.A. (1996). Fundamentos de Física (6ª Ed.) tomo I. México D.F., México: Editorial McGraw-Hill Interamericano Editores, S.A.  Cutnell, John D. y Johnson, Kenneth W. (2004). Física (2ª Ed.). México D.F., México: Editorial Limusa, S.A. de C.V.  Descartes, René (1997). Discurso del método (2ª Ed.). España: Editorial Alba.  Dilthey, Wilhelm (1968). Historia de la Pedagogía. Buenos Aires, Argentina: Editorial Losada.  Farmington, Benjamín (1983). Ciencia y Filosofía en la antigüedad (8ª Ed.). España: Editorial Ariel.  Giancoli, Douglas C. (1997). Física, Principios con aplicaciones (4ª Ed.). México D.F., México: Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.

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