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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
DESAFÍOS DE LA CONSTRUCCIÓN DE UNA
PROPUESTA METODOLÓGICA INDAGATORIA BASADA
EN EL USO DE RECURSOS INTERACTIVOS COMO
REFUERZO PARA EL APRENDIZAJE DISCIPLINAR EN
LA PEDAGOGÍA EN FÍSICA
ANGEL ENRIQUE FUENTES PARADA
PABLO SALVADOR VARGAS PINTO
PROFESORAS GUÍAS
CARLA HERNÁNDEZ SILVA
MAGALÍ REYES MAZZINI
Seminario de Título para optar al grado de
Licenciado en Educación en Física y Matemática
SANTIAGO – CHILE
2014
ii
241869 © ANGEL ENRIQUE FUENTES PARADA PABLO SALVADOR VARGAS PINTO
Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines académicos, por
cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita bibliográfica del documento.
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DESAFÍOS DE LA CONSTRUCCIÓN DE UNA
PROPUESTA METODOLÓGICA INDAGATORIA BASADA
EN EL USO DE RECURSOS INTERACTIVOS COMO
REFUERZO PARA EL APRENDIZAJE DISCIPLINAR EN
LA PEDAGOGÍA EN FÍSICA
ANGEL ENRIQUE FUENTES PARADA
PABLO SALVADOR VARGAS PINTO
Este trabajo de Graduación fue elaborado bajo la supervisión de las profesoras guía
Sra. Carla Hernández Silva y la Sra. Magali Reyes Mazzini del Departamento de
Física y ha sido aprobado por los miembros de la comisión Calificadora, Sra. Leonor
Huerta Cancino y Sr. Nelson Mayorga Sariego.
_________________________
Leonor Huerta Cancino
Comisión Calificadora
_________________________
Nelson Mayorga Sariego
Comisión Calificadora
________________________
Carla Hernández Silva
Profesora Guía
________________________
Yolanda Vargas Hernández
Directora
________________________
Magali Reyes Mazzini
Profesora Guía
iv
AGRADECIMIENTOS
Se aproxima el final de un largo proceso, en el cual puedo decir que he aprendido no
solo académicamente, sino también como persona y no puedo dejar de agradecer a
toda la gente que estuvo conmigo en este proceso y que formó parte de él día a día.
Primero que todo, quiero agradecerle a mi querida familia, que han sido un pilar
fundamental en esta importante etapa de mi vida. En especial a mi madre Verónica,
que me ha apoyado en cada uno de los pasos que he dado, que los ha dado conmigo y
que también me ha ayudado a avanzar cuando no he tenido la capacidad de poder
hacerlo solo. Por estar conmigo siempre, te debo este trabajo y dedicación mamá.
A mi padre Jorge, Claudia, Luciano, mis primas y familiares, que a pesar de todo, me
han alentado para terminar este proceso y me han apoyado cuanto han podido, se los
agradezco infinitamente.
También no puedo dejar de agradecer a mis amigos y compañeros que han sido mi
familia durante estos 6 años de universidad. En especial a la que se convirtió en más
que una amiga, en mi hermana, Lore. La única con la que recorrí paso a paso este
camino y que seguiremos juntos hasta donde nuestro cuerpo nos lo permita.
A mis profesores que me enseñaron más que contenidos, sino que compartieron
experiencias de vida y me han ayudado en pro de ser un excelente profesional y
persona. Profesoras Magali Reyes y Miss Viviana, que han sido un gran apoyo en todo
este proceso, les agradezco mucho todo el cariño que he recibido. Y también a mí
profesora guía Carla, gracias por los retos y por el arduo trabajo, que finalmente dio
sus frutos.
Quiero agradecerles también a mis amigas del Liceo Ruiz Tagle, que fueron las que
me recibieron cuando llegué como practicante y que se han convertido en grandes
amigas, acompañándome en este largo proceso, dándome ánimos y alegrías para
terminar, las quiero mucho. Y como no mencionar a mis alumnos del Liceo Ruiz Tagle
v
que también me han brindado infinito apoyo en este duro proceso, se los agradezco
mucho.
Por ultimo me queda agradecerles a todas las personas que día a día me dieron una
palabra de aliento y apoyo. Que estuvieron conmigo y que me dieron ánimos a pesar
del cansancio, muchas gracias por todo y este trabajo sin duda refleja cada una de sus
palabras y energías.
PABLO SALVADOR VARGAS PINTO
vi
TABLA DE CONTENIDOS
RESUMEN IX
ABSTRACT X
CAPÍTULO 1: ANTECEDENTES Y OBJETIVOS 1
1.1 Introducción 1
1.2 Contexto 2
1.3 Prueba Inicia 8
1.4 Uso de TIC en la enseñanza 12
1.5 Objetivos 13
1.6 Objetivos específicos 13
1.7 Pregunta de investigación 14
1.8 Justificación 14
CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO 16
2.1 Formación Inicial Docente 16
2.2 Necesidad de Incorporar Tecnologías de la Información (TIC) en la Formación Inicial
Docente (FID) 18
2.2.1 Estándares Unesco De Competencia En Tic Para Docentes 22
2.3 Dificultades en el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de las Ciencias 26
2.3.1 Dificultades en el aprendizaje de la Física 29
2.4 Propuestas Innovadoras para la Enseñanza de la Física 33
2.4.1 Metodología Experimental 33
2.4.2 Metodología Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS) 36
2.4.3 Metodología Activa 37
2.4.4 Metodología Indagatoria: Enseñanza de las Ciencias Basada en la Indagación
(ECBI) 39
vii
CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO 45
3.1 Revisión de Recursos TIC Disponibles (Galería Galileo) 45
3.2 Revisión de los Estándares Orientadores. 47
3.3 Revisión de Programas de estudio de la carrera Pedagogía en Física y Matemática
dictada en la Universidad de Santiago de Chile 48
3.4 Triangulación de Variables 49
3.5 Entrevistas a Profesores de Física Universitarios 49
3.6 Resultados de las Entrevistas 50
3.7 Focus Group 51
3.8 Selección de Videos a Utilizar 52
3.9 Construcción de la Propuesta Didáctica 56
CAPÍTULO 4: PROPUESTAS DIDÁCTICAS 57
4.1 Guía Mecánica 57
4.2 Guía Termodinámica 67
4.3 Validación de Propuestas Didácticas 74
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES 77
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 82
6. ANEXOS 86
viii
TABLA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1: Gráfico resultados prueba inicia 2012 conocimientos disciplinarios Física 9
Ilustración 2: Gráfico resultados prueba inicia 2012 conocimientos pedagógicos 10
Ilustración 3: Gráfico nivel de desempeño por institución prueba de conocimientos pedagógicos
Educación Media 11
Ilustración 4: Estándares UNESCO de competencias en TIC para docentes 21
Ilustración 5: Actualización de laboratorios en la enseñanza de la física 35
Ilustración 6: Triangulación de datos 49
Ilustración 7: Video Mecánica 1 54
Ilustración 8: Video Mecánica 2 54
Ilustración 9: Video Mecánica 3 54
Ilustración 10: Video Mecánica 4 55
Ilustración 11: Video Termodinámica 1 55
Ilustración 12: Video Termodinámica 2 55
Ilustración 13: Espiral representativo validación propuestas didácticas 75
ix
RESUMEN
Nuestra propuesta de investigación está basada en el diseño de una propuesta
didáctica que incorpore recursos tecnológicos que aporten en el desarrollo del proceso
de enseñanza-aprendizaje de la física en conjunto con el uso de metodologías
indagatorias como es el caso de la metodología de la Enseñanza de las Ciencias
Basada en la Indagación (ECBI). La propuesta contempla etapas de revisión de
bibliográfica, revisión de estándares orientadores específicos para la asignatura de
física propuestas por el MINEDUC, revisión de los programas de la carrera de
Pedagogía en Física y Matemática y la revisión de los recursos tecnológicos
elaborados por el grupo Laplace (perteneciente al Grupo de Tecnología Educativa de
la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso). Posteriormente se elaboraron
propuestas tentativas que fueron retroalimentadas en diversas instancias y bajo
diversos métodos de validación para finalmente diseñar una propuesta metodológica
que aborde de manera introductoria los conceptos de velocidad para mecánica,
además de calor y temperatura para termodinámica.
Como se menciona las propuestas buscan incorporar el uso recursos tecnológicos
(TIC) en metodologías indagatorias para cohesionar aspectos disciplinares y
metodológicos (correspondientes a la formación profesional) de la carrera profesional
docente.
Palabra Claves:
- TIC
- Metodología Indagatoria
- Propuesta didáctica
- Futuros Docentes
- Programas de Estudio
x
ABSTRACT
Our research proposal is based on the design of a didactic proposal that incorporates
technological resources that contribute to the development of the teaching and learning
process of physics in conjunction with the use of investigatory methodologies such as
the methodology of Teaching Science -Based Inquiry (ECBI). The proposal provides
bibliographic stages of review , review of specific guiding standards for the subject of
physics proposed by the MINEDUC, program review Career Education in Physics and
Mathematics and a review of the technological resources developed by the group
Laplace ( belonging to the Group of Educational Technology at the Pontificia
Universidad Católica de Valparaíso ) . Subsequently tentative proposals that were fed
back at various levels and under various validation methods to finally design a
methodological approach that addresses the concepts of introductory rate for
mechanics, plus heat and temperature thermodynamics developed.
As mentioned proposals seek to incorporate the use technological resources ( ICT)
methodologies to unite disciplinary investigations and methodological aspects (relating
to training ) of the teaching career.
Key Words:
- ICT
- Methodology Inquest
- Didactic Proposal
- Future Teachers
- Programs of Study
CAPÍTULO 1: ANTECEDENTES Y OBJETIVOS
1.1 Introducción
A lo largo de la historia, la enseñanza de las ciencias se ha caracterizado por ser una
enseñanza centrada en la transmisión de contenidos de manera cerrada admitiéndolos
como un producto incuestionable, no es distinto el caso de la enseñanza de la física y
más aún el caso de la enseñanza de la física a nivel universitario ya que esta se ha
desarrollado desde una perspectiva academicista en donde las argumentaciones
teóricas-científicas se imponen como aprendizajes que deben obtener y poseer los
estudiantes, obviando los procesos en donde el estudiantado posee un rol activo en la
construcción de sus mismos aprendizajes.
Por otra parte dentro del contexto nacional, en los últimos años se han propuestos
programas y se ha elaborado un marco de competencias, por parte del Ministerio de
Educación, orientados al mejoramiento de la Formación Inicial Docente (FID) debido a
los problemas evidenciados en la enseñanza de las ciencias. Es por esta razón que las
Universidades que imparten carreras de Pedagogía en ciencias y particularmente en
física, que es el área en la que se centrará la presente investigación, promueven en su
formación profesional el uso de metodologías innovadoras que ayuden en el proceso
de enseñanza-aprendizaje, además de reforzarlas con la utilización de recursos
tecnológicos como por ejemplo las Tecnologías de la Información y la Comunicación
(TIC) que dentro de la última década han sido validadas.
Un aspecto importante que surge dentro de la FID es la disociación existente entre la
dimensión disciplinar y la dimensión metodológica (dentro de la formación profesional),
ya que la enseñanza de la disciplina no cohesiona muchas veces con la aplicación de
metodologías innovadoras, sino que más bien continua bajo una construcción
academicista de aprendizajes para los estudiantes. En el desarrollo esta propuesta se
presentarán los ejes en los cuales se trabajó previamente antes de obtener la
propuesta metodológica final.
2
1.2 Contexto
Los estándares disciplinarios y pedagógicos fueron elaborados y diseñados del año
2010 por encargo del Ministerio de Educación, a través del Centro de
Perfeccionamiento, Experimentación e Investigaciones Pedagógicas (CPEIP), por
centros especializados de la Universidad de Chile y de la Pontificia Universidad
Católica de Chile. Los estándares correspondientes a Lenguaje y Comunicación y de
Matemática fueron encargados al Centro de Investigación Avanzada en Educación
(CIAE) y al Centro de Modelamiento Matemático (CMM) respectivamente, ambos de la
Universidad de Chile. Los correspondientes a Historia, Geografía y Ciencias Sociales y
Biología, Física, Química, fueron encargados al Centro de Estudios de Políticas y
Prácticas en Educación (CEPPE), de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Por su
parte, los estándares pedagógicos fueron elaborados por profesionales de estos
mismos centros sobre la base de los estándares pedagógicos para las carreras de
Pedagogía en Educación Básica, con las respectivas adecuaciones para el nivel de
Educación Media. (Mineduc, 2012. Estándares Orientadores para Carreras de
Pedagogía en Educación Media)
Para la elaboración de dichos estándares se necesitó la participación de docentes
especializados en las áreas disciplinarias específicas y de académicos vinculados a los
procesos de formación y evaluación de docentes, y al cultivo de las seis áreas
disciplinarias del currículum de la Educación Media antes mencionadas; dichos
profesionales provienen de instituciones de todo el país. Se buscó con ello la
confluencia de diversas experiencias y perspectivas, representativas de la diversidad
del quehacer nacional en el campo educativo. A los mencionados se sumó el aporte de
consultores internacionales de reconocido prestigio en el ámbito de la formación de
profesores en estas seis especialidades o disciplinas del saber.
Es necesario comprender bajo qué criterios se han desarrollado dichos estándares
para su posterior análisis acerca de los contenidos referidos a este trabajo de
investigación.
3
Los siguientes cinco criterios guiaron el proceso de elaboración y consulta sobre los
estándares. (Mineduc, 2012. Estándares Orientadores para Carreras de Pedagogía en
Educación Media)
• Consideración de la autonomía de las instituciones formadoras. La propuesta de
estándares no debe confundirse con un intento de prescribir a las instituciones
formadoras de docentes qué saberes y habilidades definidos como necesarios se
deben alcanzar y cómo se debe lograr esto, sino únicamente orientar respecto de qué
se debe lograr, sin aspirar a una especificación de las condiciones y medios por los
cuales los estudiantes de Educación Media alcanzarán dichos logros.
• Relación con el currículo escolar y sus objetivos. Un objetivo necesario de la
formación inicial docente es que sus egresados, comprendan y sepan hacer lo
necesario para que sus futuros estudiantes logren el nivel de aprendizaje esperado por
el currículo nacional vigente. Por lo mismo, los estándares se han elaborado
considerando los objetivos de las bases curriculares del sistema escolar y los ejes
disciplinarios que lo estructuran. No obstante, teniendo en cuenta que el currículo y la
estructura del sistema educacional están sometidos a continuos cambios, se ha
procurado que la especificación de los conocimientos que deban dominar los docentes
considere sólo lo esencial y menos variable.
• Foco en los estudiantes del sistema escolar, sus características y modos de
aprender. Los estándares se han construido con foco en los alumnos de la Educación
Media y sus necesidades de aprendizaje, lo que determina la relevancia de que los
futuros profesores o profesoras conozcan quiénes son ellos, cómo aprenden, qué
comprensiones traen al proceso de enseñanza y aprendizaje, cuáles son sus
necesidades, su entorno social, y qué los motiva. Asimismo, los futuros docentes
deben conocer y ser capaces de aplicar estrategias y/o acciones para favorecer la
progresión de aprendizajes y la continuidad metodológica con el nivel de Educación
Básica.
• Estándares disciplinarios y pedagógicos. La enseñanza requiere sólidos
conocimientos y habilidades en las áreas curriculares a enseñar y dominio de
4
metodologías y recursos didácticos respecto a cómo éstas se enseñan. Los estándares
que aquí se presentan se hacen cargo de esta doble dimensión disciplinaria y
pedagógica, ofreciendo a los formadores alternativas para lograr esta articulación
fundamental. Es así como, en el caso de Biología, Física, Química y de Historia,
Geografía y Ciencias Sociales, unos estándares distinguen los conocimientos
disciplinarios que debe lograr el futuro docente, mientras otros describen las principales
herramientas pedagógicas para su enseñanza. En el caso de Matemática, ambas
dimensiones se fusionan en cada estándar. Estas diferencias corresponden a
perspectivas propias de los grupos responsables del desarrollo de estos instrumentos,
todas ellas respaldadas por investigación en sus propias áreas, por la revisión de
estándares internacionales realizada por cada grupo y el proceso de validación a la
que los estándares fueron sometidos. Los elementos considerados en la construcción
de los estándares en cada disciplina son comunes: en cada caso, el futuro docente
sabe de la disciplina que enseña, sabe enseñar la disciplina y posee disposiciones
profesionales y competencias genéricas acordes.
• El compromiso del profesor o profesora. Los estándares representan un
instrumento clave para el desarrollo de la docencia escolar como una profesión de
excelencia. En la base de ésta, se encuentran tanto las habilidades profesionales
básicas que cualquier egresado del siglo XXI debe poseer, así como lo propio de la
identidad del profesor, lo que se manifiesta en el compromiso con el crecimiento
intelectual y moral de los estudiantes. De este modo, el conjunto de los estándares se
sostiene sobre el criterio de que al compromiso con dicho crecimiento, se une la
responsabilidad con el aprendizaje continuo del docente en los aspectos disciplinarios
y pedagógicos, la reflexión sobre su práctica, y la utilización de las tecnologías y el
trabajo con la comunidad de aprendizaje en la que se desempeñe.
Otra arista se necesita conocer para el desarrollo del presente trabajo es determinar
que son, para que sirven y como se evalúan dichos estándares. Entonces el concepto
de estándar, en el contexto educacional, se entiende como aquello que todo docente
debe saber y poder hacer para ser considerado competente en un determinado ámbito,
en este caso, en la enseñanza de Física, en la Educación Media.
5
Los estándares tienen una doble función: señalan un “qué”, referido a un conjunto de
aspectos o dimensiones que se debieran observar en el desempeño de un futuro
profesor o profesora; y también, establecen un “cuánto” o medida, que permite evaluar
qué tan lejos o cerca se encuentra un nuevo profesor o profesora de alcanzar un
determinado desempeño. En términos de un qué orientador, los estándares buscan
reflejar la profundidad y complejidad de la enseñanza, destacando aquellos aspectos
que resultan indispensables y decisivos para la efectividad del quehacer docente.
Por otra parte, para que los estándares sirvan como medida base o ‘vara’, se ha
procurado describir desempeños que permitan verificar el logro del nivel que se juzga
adecuado para hacer posible la efectividad de la enseñanza de un profesor
competente. Los estándares entregan una orientación acerca de los conocimientos y
habilidades necesarias que debería manejar el egresado de pedagogía para enseñar
estas disciplinas, sobre la base del criterio de expertos. Se entiende, también, que es
posible desarrollar distintos caminos o trayectorias académicas para que los egresados
o titulados logren estos estándares.
Los estándares se conciben como un instrumento de apoyo para las instituciones
formadoras de profesores de Educación Media en las mencionadas disciplinas, en
tanto éstos son un parámetro público de referencia para orientar las metas a alcanzar
en la formación de sus estudiantes, así como para diseñar e implementar las
condiciones y oportunidades de aprendizaje que es necesario asegurar durante y al
finalizar su formación, para el logro consistente de tales metas.
Los estándares también serán utilizados como referentes en los procesos nacionales
de evaluación de egresados y egresadas de Pedagogía en Educación Media, antes de
iniciar su desempeño profesional.
Para los estudiantes y postulantes a las carreras de Pedagogía en Educación Media en
las disciplinas especificadas anteriormente, los estándares serán de utilidad para:
6
• Tener visión de conjunto sobre conocimientos y habilidades profesionales, como,
también, sobre el compromiso moral propios del profesor y profesora de Educación
Media.
• Disponer de una referencia sobre lo que se espera de ellos al finalizar sus estudios.
• Comparar, a lo largo del proceso de su formación, lo que han logrado respecto a una
referencia.
Finalmente, los estándares tienen la finalidad de comunicar a la sociedad, y en
especial al campo de las profesiones, una visión de cuáles son las competencias que
el profesional de la docencia debe poseer al ingresar a la enseñanza en la Educación
Media
La evaluación del logro o no de los estándares, ayudará a identificar debilidades y
fortalezas en la formación docente y orientar programas de inducción profesional y
aprendizaje para los profesores principiantes.
Respecto de la organización de los estándares para egresados de pedagogía en
Educación Media en las áreas de Lenguaje y Comunicación; Matemática; Historia,
Geografía y Ciencias Sociales; Biología; Física; y Química, se han organizado en torno
a dos grandes categorías: estándares pedagógicos y estándares disciplinarios. Estas
dos categorías se articulan y complementan entre sí con el fin de proporcionar al futuro
profesor los conocimientos y habilidades necesarios para el desempeño de la docencia
(Mineduc, 2012. Estándares Orientadores para Carreras de Pedagogía en Educación
Media).
I. Estándares pedagógicos: Corresponden a áreas de competencia necesarias para
el adecuado desarrollo del proceso de enseñanza, independientemente de la disciplina
que se enseñe: conocimiento del currículo, diseño de procesos de aprendizaje y
evaluación para el aprendizaje. Se incluye en ellos, la dimensión moral de su profesión:
que los futuros profesores y profesoras estén comprometidos con su profesión, con su
propio aprendizaje y con el aprendizaje y formación de sus estudiantes. También, se
describen las habilidades que deben mostrar para revisar su propia práctica y aprender
7
en forma continua. Asimismo, los futuros profesores deben estar preparados para
gestionar clases, interactuar con los estudiantes y promover un ambiente adecuado
para el aprendizaje. Finalmente, se señalan aspectos de la cultura escolar que el futuro
docente debe conocer, así como estrategias para la formación personal y social de sus
estudiantes.
II. Estándares disciplinarios para la enseñanza: Definen las competencias
específicas para enseñar cada una de las áreas consideradas: Lenguaje y
Comunicación; Matemática; Historia, Geografía y Ciencias Sociales; Biología; Física; y
Química. En cada caso, los estándares sugieren qué conocimientos y habilidades
deben demostrar los futuros profesores y profesoras en la disciplina respectiva y cómo
ésta se enseña, incluyendo el conocimiento del currículo específico, la comprensión
sobre cómo aprenden los estudiantes cada disciplina y la capacidad para diseñar,
planificar e implementar experiencias de aprendizaje, así como para evaluar y
reflexionar acerca de sus logros.
El formato de cada uno de los estándares contempla una descripción que entrega una
idea general de lo que se espera que los docentes egresados conozcan y sepan hacer,
y un conjunto de indicadores que desglosan y especifican de qué modo se manifiesta
el logro de los conocimientos y habilidades en el ámbito que cubre el estándar. En la
mayoría de los casos, los indicadores corresponden a desempeños de los futuros
profesores y profesoras, que muestran que han logrado el estándar, pero también, en
algunos casos, se incluyen indicadores que describen disposiciones y valoraciones.
Los indicadores no pretenden ser exhaustivos respecto de los modos posibles de
demostrar el logro del estándar y, en consecuencia, no debieran ser utilizados como
una lista de cotejo, como tampoco es posible inferir que se ha alcanzado el estándar
con solo verificar un buen desempeño en uno de los indicadores. Descripciones e
indicadores, en su conjunto, constituyen el estándar.
8
1.3 Prueba Inicia
La prueba inicia es una prueba utilizada por el Ministerio de Educación (MINEDUC)
para medir en conocimientos y competencias profesionales de los egresados en alguna
carrera de pedagogía.
Esta prueba comenzó a rendirse a partir del año 2008 hasta la actualidad y no es
obligatoria al momento de egresar para ejercer como docente. Principalmente, el
ministerio define como objetivos de la prueba inicia los siguientes puntos:
Entregar información a las instituciones que permita orientar sus procesos de
formación docente. Entre ellos: Contenidos curriculares a fortalecer y desarrollo de las
competencias profesionales.
Entregar información a los egresados. Es decir, informar su desempeño a potenciales
empleadores y tomar acciones de capacitación complementaria.
Entregar información a la comunidad educativa.
Si analizamos estos puntos, la prueba inicia se convierte principalmente en un
referente para entregar información al empleador acerca del docente de cómo podría
ser su posible desempeño en el aula orientado a un posible porcentaje en el manejo de
contenidos y a como los enseña. Para ello, la prueba inicia se divide en tres partes de
las cuales evalúa a los docentes, según lo declarado en el ministerio de educación la
prueba inicia consta de:
Prueba de conocimientos disciplinarios, evalúa conocimientos específicos de la
disciplina y su didáctica.
Prueba de conocimientos pedagógicos, evalúa conocimientos sobre la
enseñanza y aprendizaje.
De estos dos puntos anteriores se determina si el docente se encuentra en un nivel:
Sobresaliente, Aceptable o Insuficiente.
9
Prueba de habilidades de comunicación, evalúa habilidades básicas de
comunicación escrita y se clasifica al docente entre dos niveles, logrado y no
logrado.
Acorde a estas pruebas, los resultados obtenidos a nivel nacional (con un universo
determinado de estudiantes o egresados de pedagogía), los resultados dejaron en
evidencia el nivel que presentan dichos estudiantes.
Si nos abocamos a los resultados en Enseñanza Media, específicamente en la
asignatura de Física en la prueba de conocimientos disciplinarios obtenidos en el año
2012, podemos analizar el siguiente gráfico:
Ilustración 1: Gráfico resultados prueba inicia 2012 conocimientos disciplinarios Física1
1 Adaptación de la imagen obtenida del sitio
http://www.mineduc.cl/usuarios/mineduc/doc/201308221629100.RESULTADOS_EVALUACION_INICI
A.pdf consultado el 22-11-2013
10
Lo cual demuestra que solo un 24% de los evaluados presenta un desempeño
aceptable en la prueba, información que refleja un déficit en contenidos propiamente
tales de la asignatura que enseñaran. A pesar de contar con un universo pequeño de
profesionales a los cuales se les aplico dicha prueba pero sin duda es un indicio el cual
se puede extrapolar para detectar deficiencias que sean posibles de mejorar en futuros
docentes evaluados. Es interesante mencionar que no se ha podido tener mayor
acceso a los resultados de dicha evaluación ya que MINEDUC no ha hecho un informe
final en donde evidencia y analice en totalidad los resultados obtenidos.
Por otro lado, en cuanto a la prueba de conocimientos pedagógicos los resultados
evidencian lo siguiente:
Ilustración 2: Gráfico resultados prueba inicia 2012 conocimientos pedagógicos2
2 Adaptación de la imagen obtenida en el sitio
http://www.mineduc.cl/usuarios/mineduc/doc/201308221629100.RESULTADOS_EVALUACION_INICI
A.pdf consultado el 22-11-2013
11
De esta información, y al contrario de los resultados en la prueba de conocimientos
disciplinarios, el 65% de los evaluados presenta un nivel sobresaliente o aceptable en
cuanto a la forma de enseñar o construir un aprendizaje. Si estos resultados fuese
posible extrapolarlos se evidenciaría que hay un problema en cuanto a la formación de
los estudiantes de pedagogía, por lo tanto, para el objetivo de este trabajo debemos
considerar los resultados a nivel institucional de la prueba inicia.
Los resultados a nivel institucional quedan evidenciados en el siguiente gráfico.
Ilustración 3: Gráfico nivel de desempeño por institución prueba de conocimientos pedagógicos
Educación Media3
El grafico nos indica que en la prueba de conocimientos pedagógicos en enseñanza
media, la Universidad de Santiago de Chile se ubica en el puesto número 5. Teniendo
un 21% de profesores en nivel insuficiente y ninguno en nivel sobresaliente. Estos
3 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://www.mineduc.cl/usuarios/mineduc/doc/201308221629100.RESULTADOS_EVALUACION_INICIA.
pdf consultado el 22-11-2013
12
resultados dejan en evidencia de que los egresados en alguna pedagogía
correspondiente a dicha Universidad, no están presentando un nivel apropiado para
dar clases, lo cual permite percibir una necesidad en algunos temas por carrera, lo
cual, específicamente en física, serán producto de esta investigación los temas
indicados anteriormente.
1.4 Uso de TIC en la enseñanza
La UNESCO (1998) en su ya clásica “Declaración mundial sobre la educación superior
en el siglo XXI: visión y acción”, nos llama la atención sobre todos los cambios que se
deben de desarrollar en las Universidades, tanto de tipo tecnológico, como culturales y
sociales, para adaptarse a las necesidades de los nuevos tiempos. Transformaciones
que se siguen reclamando como bien se apuntaba en la reciente “Declaración de Quito
sobre el Rol de las Universidades en la Sociedad de la Información”, celebrada el 13 y
14 de febrero del 2003 en Ecuador, al señalar dentro de sus conclusiones que se debe
“apoyar la modernización de la educación superior, promoviendo cambios de los
paradigmas de pensamiento y acción, que garantice una mayor y mejor acceso al
conocimiento, así como su mayor y mejor cobertura, alta calidad y pertinencia social,
valorizando para ello el potencial que las nuevas tecnologías de la información y de las
comunicaciones tienen para la educación”.
En general existe consenso en que las TIC contribuyen a la enseñanza de las ciencias
al menos:
Acelerando y aumentado la capacidad de trabajo de los alumnos, al poder estos
descargar los procesos manuales laboriosos en el computador y tener más
tiempo para pensar, discutir e interpretar.
Proveyendo acceso a fenómenos que serían muy difíciles o imposibles de
observar de otra forma, relacionando así la ciencia que se enseña en la escuela
con la ciencia contemporánea.
13
Ayudando a la exploración y la experimentación proporcionando
retroalimentación visual inmediata.
Enfocando la atención de los alumnos en aspectos poco obvios resaltando así
conceptos abstractos.
Propiciando el aprendizaje colaborativo y auto-regulado.
Aumentando la motivación y el compromiso de los alumnos.
Por supuesto que para que dichas contribuciones se den en la práctica, el uso de la
tecnología tiene que ir de la mano con otros actores del sistema educativo, en especial
del profesor de la asignatura.
1.5 Objetivos
Construir y validar una propuesta metodológica para la enseñanza de la física que
incorpore y reconozca el uso de estrategias de enseñanza-aprendizaje efectivas y
recursos tecnológicos como una respuesta a la necesidad de mejorar la formación
inicial docente
1.6 Objetivos específicos
1. Identificar los contenidos que sean susceptibles de enseñar con una
metodología indagatoria en formación inicial docente considerando los marcos
de referencia establecidos en esta investigación.
2. Construir guías de estudio con las correspondientes orientaciones para el
docente.
14
3. Identificar dificultades y ventajas asociadas al proceso de construcción y posible
utilización de las guías en aulas de clase de física en formación inicial docente.
1.7 Pregunta de investigación
¿Promueve el desarrollo de aprendizajes, en el contexto de la formación inicial
docente, el uso de guías con metodologías innovadoras reforzadas con recursos
tecnológicos?
1.8 Justificación
Dentro de las metodologías tradicionales en la enseñanza de la física existe evidencia
concreta en las áreas de mecánica y termodinámica, que no resultan efectivas para la
generación de aprendizajes que sean significativos por parte de los estudiantes, esto
reflejado fehacientemente cuando estos estudiantes se ven enfrentados a los mismos
contenidos en la enseñanza superior, con carreras afines a la Física.
Lo anterior se podría considerar extrapolando los resultados obtenidos por los
profesores del área en la prueba inicia, por ende, es posible decir que los docentes
pueden no poseer un manejo concreto y cotidiano acerca de las áreas anteriormente
señaladas promueven el aprendizaje de conceptos erróneos o simplemente el no
aprendizaje de contenidos. Esta debilidad en los profesores está arraigada desde su
formación inicial, ya que es en esta instancia que el docente adquiere una concepción
errónea de los contenidos o no logra realizar los quiebres cognitivos para realizar un
aprendizaje significativo en cuanto a los conceptos erróneos que trae desde su
escolaridad, así posteriormente una vez haciendo su ejercicio profesional enseña
conceptos erróneos.
Es por esto que surge la necesidad de generar propuestas metodológicas orientadas a
la formación inicial docente para generar buenos y mejores aprendizajes en relación a
15
las áreas mencionadas anteriormente, que son aquellas dos áreas en donde se
concentran la mayor cantidad de errores conceptuales debido a las opiniones de
expertos en aquellas áreas, específicamente, profesores que realizan dichos módulos
en las carreras de pregrado, centrándonos en la carrera de pedagogía de la
Universidad de Santiago de Chile.
Dentro de las metodologías que se pueden presentar y orientándolas a las
competencias que también son evaluadas en la prueba inicia resulta imperativo
integrar herramientas TIC, las cuales ya han sido validadas y demuestran que mejoran
los aprendizajes de los estudiantes que las utilizan. Por lo que en el presente trabajo se
diseñará una propuesta metodológica que integre herramientas indagatorias bajo la
manipulación de dichas herramientas TIC en los módulos de Mecánica y
Termodinámica de la carrera de Pedagogía en Física y Matemática impartida por la
Universidad de Santiago de Chile.
16
CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO
En el presente capitulo se desglosarán las directrices teóricas que sustenta la presente
investigación. Dentro de las justificaciones teóricas que son posibles mencionar y
utilizar para comenzar a desarrollar esta investigación encontramos diversas áreas las
cuales se desglosarán con mayor detalle a lo largo del presente trabajo pero los que
sin duda sirven para contextualizar y así poder identificar los principales focos que se
quieren tratar con este documento y por otra parte ajustarse a los requerimientos
actuales para la enseñanza de las ciencias tanto en estándares nacionales como
internacionales
2.1 Formación Inicial Docente
La preocupación de contar con maestros adecuadamente preparados para enseñar en
la escuela, ha sido y es un tema de discusión recurrente en la agenda educativa
nacional e internacional. De manera muy sintética, puede decirse que los docentes
deben llegar a sus aulas, y mantenerse en ellas, con una comprensión sólida y
profunda de las materias que enseñan, con una comprensión basada en la observación
y reflexión sobre la manera en que sus estudiantes aprenden (lo que implica también
una comprensión reflexiva sobre las maneras en que ellos mismos y el colectivo al que
pertenecen han aprendido), con expectativas altas respecto de las posibilidades de
logro de todos sus alumnos y de los suyos propios, y con un fuerte compromiso de
apoyarlos para alcanzarlos.
En 1996 se llevó a cabo en Chile un proceso sistemático de evaluación de la formación
inicial de los docentes en el que profesores universitarios, egresados, directores de
escuelas y funcionarios superiores del sistema educativo, así como expertos
nacionales y extranjeros realizaron un riguroso diagnóstico (Programa de
Fortalecimiento de la Formación Inicial Docente). A raíz de esta evaluación se diseñó
un proyecto de innovación para reformar a fondo el plan de estudios, que fue sometido
17
a concurso nacional para su financiación a través del Programa de Fortalecimiento de
la Formación Inicial de Docentes del Ministerio de Educación de Chile. (Informe de
Evaluación del Programa de Fortalecimiento de la Formación Inicial Docente, 2001).
Del anterior informe uno de los resultados de la evaluación crítica del antiguo plan de
estudios fue la definición del tipo de docente que se consideraba necesario para el
siglo XXI. En la medida de lo posible, este profesional debería:
• ser reflexivo y autónomo, y capaz de aprender y reaprender continuamente las
competencias profesionales mediante la observación y el registro sistemático de sus
acciones, la evaluación de los efectos que produce su enseñanza en los alumnos y el
uso reflexivo del conocimiento especializado para enriquecer su actividad profesional;
• desempeñar un papel activo y autónomo en el diseño, la evaluación y la
reformulación de estrategias pedagógicas, investigando permanentemente su propia
actividad docente;
• fundamentar sus decisiones en la aplicación crítica del conocimiento actualizado de
su especialidad y, en particular, demostrar que comprende y utiliza adecuadamente los
procesos y metodologías de la disciplina o disciplinas que enseña;
• poseer amplios conocimientos de las técnicas y metodologías pedagógicas, y
demostrar que las utiliza con sentido crítico, mejorándolas, modificándolas o
elaborando nuevas estrategias cuando es necesario;
• ser sensible a las exigencias de la educación y a la necesidad de trabajar con actitud
positiva en la mejora de la sociedad;
• vivir y practicar los principios morales y éticos de una sociedad democrática fundada
en el respeto de los derechos y deberes de todo ser humano en sus relaciones
recíprocas con otros sistemas de vida y con el medio ambiente.
18
Además, con el fin de ofrecer un perfil más concreto del futuro docente se
establecieron 19 estándares, clasificados en cuatro áreas: a) valores, con seis
estándares y 57 indicadores de procesos, b) formación cultural, con cuatro estándares
y 24 indicadores de proceso, c) formación en la especialidad, con cuatro estándares y
15 indicadores de procesos y d) formación profesional, con cinco estándares y 21
indicadores de procesos.
Desde los métodos de evaluación en la apropiación las áreas específicas señaladas
anteriormente se desprendió la idea de evaluar a los nuevos docentes a través de u un
instrumento que busca fomentar y apoyar procesos formadores de nuevos profesores,
con la finalidad de mejorar la calidad de sus egresados y asegurar que el sistema
escolar cuente con docentes bien preparados, esta instrumento está dentro del
“Programa Inicia” (MINEDUC, 2008) En su implementación diagnostica la evaluación
media habilidades computacionales y ya para el año 2009 se diseñó una prueba de
habilidades básicas en TIC, la cual evaluaba habilidades de dominio de las nuevas
tecnologías de la información y comunicación (TIC), relevantes para el quehacer
profesional.
2.2 Necesidad de Incorporar Tecnologías de la Información (TIC) en la
Formación Inicial Docente (FID)
Las nuevas tecnologías (TIC) exigen que los docentes desempeñen nuevas funciones
y también, requieren nuevas metodologías y nuevos planteamientos en la formación
docente. Lograr la integración de las TIC en el aula dependerá de la capacidad de los
profesores para estructurar el ambiente de aprendizaje de forma no tradicional,
fusionar las TIC con nuevas pedagogías y fomentar clases dinámicas en el plano
social, estimulando la interacción, el aprendizaje colaborativo y el trabajo en grupo.
Esto exige adquirir un conjunto diferente de competencias para manejar la clase. En el
futuro, las competencias fundamentales comprenderán la capacidad tanto para
desarrollar métodos innovadores de utilización de TIC en el mejoramiento del entorno
19
de aprendizaje, como para estimular la adquisición de nociones básicas en TIC,
profundizar el conocimiento y generarlo.
Si nos detenemos a estudiar el cómo deben influir las TIC en la formación profesional
de un docente podemos guiarnos a través de las “Habilidades Profesionales Básicas”
propuestas por el Ministerio de Educación y en donde nos enfocamos en uno de sus
indicadores que dice:
Habilidades en el uso de TIC y gestión de información lo que le permitirá
acceder a nuevos conocimientos y al uso de herramientas tecnológicas.
Resulta interesante detenernos a analizar el indicador anterior ya que cuando se habla
de “Habilidades en el uso de TIC y en gestión de información”, sin olvidar que todo esto
ha sido diseñado por el Ministerio de Educación, nos encontramos con que NO existe
un diseño estructurado acerca de las competencias y habilidades en el uso de
herramientas TIC, entonces surge la interrogante ¿Qué se entenderá por competencias
y habilidades TIC para las carreras de pedagogía, y más aún para el futuro docente?
Bajo esta pregunta entenderemos conceptos acerca de Competencias y Habilidades
TIC desde el documento “Estándares de Competencia en TIC para Docentes”
(UNESCO, 2008).
En concordancia con el documento, hoy en día, los docentes en ejercicio necesitan
estar preparados para ofrecer a sus estudiantes oportunidades de aprendizaje
apoyadas en las TIC; para utilizarlas y para saber cómo éstas pueden contribuir al
aprendizaje de los estudiantes.
“Los docentes necesitan estar preparados para empoderar a los
estudiantes con las ventajas que les aportan las TIC. Escuelas y
aulas –ya sean presenciales o virtuales– deben contar con docentes
que posean las competencias y los recursos necesarios en materia
de TIC y que puedan enseñar de manera eficaz las asignaturas
exigidas, integrando al mismo tiempo en su enseñanza conceptos y
habilidades de estas. Las simulaciones interactivas, los recursos
20
educativos digitales y abiertos (REA), los instrumentos sofisticados de
recolección y análisis de datos son algunos de los muchos recursos
que permiten a los docentes ofrecer a sus estudiantes posibilidades,
antes inimaginables, para asimilar conceptos. Las prácticas
educativas tradicionales de formación de futuros docentes ya no
contribuyen a que estos adquieran todas las capacidades necesarias
para enseñar a sus estudiantes y poderles ayudar a desarrollar las
competencias imprescindibles para sobrevivir económicamente en el
mercado laboral actual” (UNESCO, 2008).
La adquisición de nociones básicas de TIC promueve cambios en diseños de la
enseñanza. El objetivo global de este enfoque es preparar estudiantes, ciudadanos y
trabajadores capaces de comprender las nuevas tecnologías tanto para apoyar el
desarrollo social, como para mejorar la productividad económica. Entre los objetivos de
las políticas educativas conexas figuran poner a disposición de todos recursos
educativos de calidad de manera equitativa y con cobertura universal, incrementar la
escolarización y mejorar las competencias básicas en lectura, escritura y aritmética, tal
como recomiendan los ODM, la EPT y el DNUA. Esto supone una definición más
amplia de la alfabetización tal como la contempla el DNUA, es decir, una
“alfabetización tecnológica (TIC)” que comprende la adquisición de conocimientos
básicos sobre los medios tecnológicos de comunicación más recientes e innovadores.
Los programas de formación profesional coordenados con esas políticas tienen por
objeto fomentar la adquisición de competencias básicas en TIC por parte de los
docentes, a fin de integrar la utilización de las herramientas básicas de estas en los
estándares del plan de estudios (currículum), en la pedagogía y en las estructuras del
aula de clases. Los docentes sabrán cómo, dónde y cuándo utilizar, o no, esas TIC
para realizar actividades y presentaciones en clase, para llevar a cabo tareas de
gestión y para adquirir conocimientos complementarios tanto de las asignaturas como
de la pedagogía, que contribuyan a su propia formación profesional.
21
Ilustración 4: Estándares UNESCO de competencias en TIC para docentes4
Dentro de la relación Docente-TIC, el profesor debe crear las condiciones adecuadas
para el aprendizaje con TIC, seleccionando y evaluando las tecnologías apropiadas y
diseñando, estructurando y secuenciando un conjunto de actividades de aprendizaje
(Osborne y MacFarlane, 2002)
Osborne (2002) sostiene que para que el uso de las TIC sea efectivo, el profesor debe
asegurarse de:
Que el uso de las TIC sea pertinente y le de valor agregado a la
actividad de aprendizaje.
4 Estándares Unesco de competencias TIC para docentes. Unesco, 2008
22
Basar dichas actividades en la experiencia previa del profesor y los
conocimientos previos de los estudiantes.
Estructurar las actividades pero ofreciendo al estudiante cierta
responsabilidad, opciones y oportunidades para una participación activa.
Guiar a los alumnos a pensar en los conceptos y relaciones que hay
detrás de lo observado, creando espacios para la discusión, el análisis y
la reflexión.
Focalizar las tareas de investigación y permitir el desarrollo de
habilidades para encontrar y analizar críticamente la información.
Explotar el potencial de la enseñanza interactiva con toda la clase
motivando a los alumnos a compartir ideas y descubrimientos.
Existe consenso acerca de la necesidad de la incorporación de habilidades en el
manejo de TIC tanto para los docentes en ejercicio así como para los futuros docentes
pero no resulta ajeno el hecho de no poseer un marco nacional que hable acerca de
las competencias TIC que deben desarrollar el profesional de la educación, siendo
posteriormente evaluadas dichas habilidades en el contexto educativo nacional, por
ende surge la necesidad de buscar un referente internacional para determinar lo que se
entenderá por competencias TIC para docentes.
2.2.1 Estándares Unesco De Competencia En Tic Para Docentes
La Unesco, a partir del año 2008 ha hecho hincapié en que los docentes deben estar
preparados para empoderar a los estudiantes con las ventajas que aportan las TIC,
desarrollando. Estas ideas han sido expuestas en diversos documentos (UNESCO,
23
2008). Los que han constituido hasta hoy un referente válido e importante para la
formación en nuestro país.
“En las primeras etapas de la formación, las competencias del
docente relativas al enfoque nociones básicas de TIC comprenden:
competencias básicas en TIC así como la capacidad para seleccionar
y utilizar métodos educativos apropiados ya existentes, juegos,
entrenamiento y práctica, y contenidos de Internet en laboratorios de
informática o en aulas con recursos limitados para complementar
estándares de objetivos curriculares, enfoques de evaluación,
unidades curriculares o núcleos temáticos y métodos didácticos. Los
docentes también deben estar en capacidad de usar las TIC para
gestionar datos de la clase y apoyar su propio desarrollo profesional.”
(UNESCO, 2008)
Los docentes que muestren habilidades en el uso de estas competencias podrán:
diseñar recursos de aprendizaje utilizando las TIC; utilizarlas para el desarrollo de la
enseñanza y de habilidades de pensamiento crítico de los estudiantes. También
podrán desempeñar un papel de liderazgo en la capacitación de sus colegas, así como
en la creación de una visión de su comunidad basada en la innovación y en el
aprendizaje permanente, enriquecidos por las TIC.
Del documento de la UNESCO (2008) es posible considerar algunos apartados
referentes a las TIC en relación a cómo deben relacionarse como competencias y
habilidades para los docentes. De esta manera podemos señalar para el Módulo
UNESCO de competencias en TIC para docentes existen tres enfoques diferentes a
cómo desarrollar estas competencias.
Bajo estos parámetros como grupo consideramos que la discusión va más allá de si las
TIC producen mayores y mejores aprendizajes; ésta debiera centrarse en las formas
como se debe concebir la educación, a partir del uso intensivo de las tecnologías por
parte de los niños, niñas y jóvenes. Al respecto, surgen, entre otras, preguntas tales
como: ¿qué estrategias metodológicas utilizar?, ¿qué tecnologías son las más
24
adecuadas para apoyar determinados sectores curriculares?, ¿cómo aprenden estos
estudiantes cuando interactúan con estas tecnologías, que la educación y los docentes
se plantean?
Como señala Meter (2004), los docentes tienen que familiarizarse con las tecnologías,
saber qué recursos existen, dónde buscarlos y aprender a integrarlos en sus clases. En
efecto, tienen que aprender métodos y prácticas nuevas de enseñanza.
La implementación de las nuevas tecnologías ha sido paulatina y aun no es posible
conocer las limitaciones que existen en la relación educación-TIC y, por ello, no puede
hacer un uso integrador de las mismas durante la formación de los futuros docentes y
es en este punto donde cobra importancia nuestra propuesta de innovación ya que en
efecto lo que se busca a través de esta investigación es generar instancias de
capacitación en donde los académicos universitarios pueden aprender diversos usos
sobre TIC y de esta manera integrarla en la enseñanza de fluidos para docentes en
proceso de formación.
La aplicación de las tecnologías a la formación universitaria debe superar la mera
función de la transmisión y ser depositarios de información, por el contrario deben
convertirse en herramientas que sean de verdad útiles para la creación de entornos
diferentes para el aprendizaje y para la comunicación entre los participantes en la
acción formativa. Como encontramos en nuestro estudio los usos fundamentales a los
que los profesores destinan los medios son: “para motivar a los estudiantes, acceder a
más información o presentársela a los estudiantes. Sin embargo usos más novedosos,
como podrían ser los de servir para la evaluación de los estudiantes, encuentran
porcentajes menos significativos.” (Cabero, 2002). Nuestro reto es aplicar las
tecnologías para hacer cosas nuevas y no repetitivas. Los profesores siempre se han
visto tentados a querer domesticar a la bestia de las tecnologías, como han hecho con
las anteriores, y con las nuevas posiblemente eso no sea posible por su potencial. O el
profesor entra en la historia, o formará parte de ella. Al contrario que lo que cabría
esperar con la aplicación de las TIC en la enseñanza, su utilización puede implicar la
movilización de una diversidad de estrategias y metodologías docentes que favorezcan
25
una enseñanza activa, participativa y constructiva. Y en este sentido diferentes
estudios realizados en los últimos años (Paulsen, 1995; Pérez, 2001; Cabero, 2002)
han puesto de manifiesto la diversidad de técnicas y estrategias que pueden
movilizarse en estos entornos tecnificado, que van desde la utilizadas para el trabajo
individual de los sujetos con los materiales de estudio las que se refieren a la
enseñanza en grupo centradas en la presentación de la información (exposición
didáctica, preguntas al grupos, simposio, mesa redonda o panel, …), y las puestas en
acción para el aprendizaje colaborativo (estudios de casos, trabajo en pareja,
pequeños grupos de discusión, grupos de investigación).
Retomando los estándares orientadores para las carreras de pedagogía encontramos
dentro de los estándares pedagógicos secciones donde cobra una real importancia
nuestra propuesta de innovación docente ya que si bien en efecto como hemos dicho
anteriormente el Ministerio de Educación no posee un diseño de competencias TIC
para docentes, son las casas de estudio que forman a las futuras/os docentes los
encargados de entregar dichas competencias y habilidades las cuales también fueron
exhibidas. Entonces lo que se debe tener en cuenta en el proceso de formación
debiesen ser estos estándares pedagógicos ya que estas serán las que más adelante
serán evaluadas, los estándares disciplinarios, del cual tomaremos el estándar 2, que
dice: “Esta preparado para promover el desarrollo personal y social de los estudiantes”,
en el cual el indicador 9 nos señala que: “Es para los estudiantes un modelo de
comportamiento respetuoso y ético respecto de la información y uso de las TIC,
considerando el derecho a la privacidad, la propiedad intelectual, los derechos de autor
y la seguridad de la información” (UNESCO,2008)
Para que las TIC sean una herramienta realmente eficaz en el desarrollo del
aprendizaje de los estudiantes, es necesario tener en consideración el cómo y para
qué serán utilizadas, por ende resulta pertinente saber cuáles son las dificultades que
poseen los alumnos en el proceso de enseñanza-aprendizaje para de esta manera
fortalecer dichas dificultades.
26
2.3 Dificultades en el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de las Ciencias
Como se ha señalado anteriormente el uso de TIC favorece el aprendizaje de los
estudiantes, sin embrago existen algunos factores que lo dificultan y en diversas áreas.
Particularmente el área que interesará en la presente investigación es el área de las
ciencias.
Diversos estudios (Ausubel, Novak y Hanesian, 1983) han dado cuenta de la
necesidad de favorecer el aprendizaje significativo de los estudiantes, considerar sus
ideas previas y el proceso cognitivo de construcción de significados. Dentro de este
contexto en concepto de “Transposición Didáctica” (Chevallard, 1978), actualmente
estas son los lineamientos en la enseñanza de ciencias, la construcción de significados
se logra a través de una transposición entre el saber sabio y el saber didáctico, es
decir, el profesor debe hacer la transición del saber sabio, adaptándolo a un saber
didáctico el cual puedan comprender los estudiantes para construir un significado
pertinente al concepto. Bajo esta premisa en la construcción de significados que
favorecen el aprendizaje por parte de los estudiantes, resulta pertinente conocer el uso
de las metodologías tradicionales en la enseñanza de las ciencias para tener claridad
de las deficiencias que están puedan presentar.
Dentro de las metodologías tradicionales de las ciencias podemos encontrar las los
siguientes modelos:
Modelo de Transmisión Verbal del Conocimiento Científico.
Modelo Por Descubrimiento Espontáneo.
Modelo Inductista-Tecnológico.
Según Porlán (1993) quien describe cada modelo, los supuestos en los que se basa
cada uno de ellos se puede resumir en las siguientes ideas:
Modelo de Transmisión Verbal.
El conocimiento científico es un conocimiento acabado, absoluto y verdadero.
27
Aprender es apropiarse formalmente de dicho conocimiento a través de un
proceso de atención, captación, retención y fijación de su contenido; durante
este proceso no se producen interpretaciones, alteraciones o modificaciones de
ningún tipo.
Aprender es un hecho individual y homogéneo, susceptible a ser estandarizado.
Los contenidos escolares deben seleccionarse a partir de los conceptos
científicos, determinando lo más apropiado para cada nivel.
La explicación directa de los contenidos es la manera de explicar un fenómeno,
no da espacio a explicaciones alternativas.
La evaluación consiste en medir el grado de reproducción exacta de los
contenidos por parte de los alumnos.
Modelo por Descubrimiento Espontáneo.
El conocimiento está en la realidad cotidiana, y el alumno, en contacto con
ella, puede acceder espontáneamente a él.
Es más importante el aprendizaje de procedimientos, actitudes, valores
relacionados con la ciencia, que los conceptos científicos propiamente
dichos.
Cada experiencia educativa posee un carácter único, de ahí que no sea
posible, ni conveniente, hacer propuestas curriculares que sobrepasen sus
límites contextuales.
Los exámenes no miden el aprendizaje de los estudiantes sino que
provocan la memorización mecánica de definiciones y algoritmos.
Modelo Inductista-Tecnológico.
28
El método científico se basa en un conjunto de fases que van de la
observación de la realidad al enunciado de teorías, fases que garantizan
su objetividad y eficacia.
La enseñanza de las ciencias debe basarse en el método científico para
garantizar el aprendizaje de los contenidos de manera acabada.
La mayor o menor capacidad de los alumnos para desarrollar las
conductas establecidas de antemano es un indicar fiable del aprendizaje
conseguido.
Las técnicas de enseñanza de las ciencias son susceptibles de ser
aplicadas por diferentes profesores, en cualquier situación, con la
probabilidad de obtener resultados parecidos.
Los últimos dos modelos surgen como una respuesta “critica” a las deficiencias del
Modelo por Transmisión Verbal, pero a la larga dichos modelos sólo suponen una
ruptura parcial con el modelo de Transmisión Verbal, pues los dos últimos comparten
con el primero el obstáculo epistemológico y didáctico de considerar que la
observación precede al conocimiento, en vez de considerar que la observación de la
realidad está dirigida por algún conocimiento.
De todo lo anteriormente expuesto es posible decir que las metodologías tradicionales
distan de los conceptos de “Aprendizaje Significativo” y “Transposición Didáctica” y
surge entonces la necesidad de implementar nuevas metodologías que apoyadas por
el uso de TIC potencien de manera efectiva la instancia de Enseñanza-Aprendizaje en
el proceso educativo.
29
2.3.1 Dificultades en el aprendizaje de la Física
A diferencia de otras ciencias, cuando nos referimos al aprendizaje de los estudiantes
con respecto a la física, se presentan diversos factores que nos indican que en muchas
ocasiones los alumnos no comprenden mayor parte de sus conceptos o principalmente
no se produce un interés por parte del estudiantado. Con respecto al último punto
Mansilla, Vera y Zúñiga (1992), señalan que
“En el sentido de que el profesor, sus clases y
sus métodos ejercen fuerte influencia no sólo en
el proceso académico sino en el ajuste general,
la personalidad y el aprecio que el alumno tiene
de sí mismo, podemos afirmar que la situación
anterior atenta también contra su autoestima,
variable tan importante en el proceso de
enseñanza aprendizaje” (Mansilla, Vera y
Zúñiga, 1992)
Lo cual nos permite señalar que la dimensión afectiva sí influye en el proceso de
enseñanza-aprendizaje de los estudiantes, es decir, si a los estudiantes no les llama la
atención percibirán la física como una ciencia de poco interés, la cual la interpretan
como una asignatura difícil y con clases aburridas. Lo que posteriormente influirá en los
resultados que cada uno obtiene académicamente, afectando la autoestima del
estudiantado y provocando un rechazo hacia la asignatura5
Por lo tanto podemos considerar el párrafo anterior como uno de los factores que crea
poco interés en los estudiantes, pero no es el único, si analizamos desde otra
perspectiva, la dificultad en el aprendizaje de la física puede verse afectado por el
5 Marilú Rioseco G., Eliana Martínez V. De Los Modulos Optativos A Los Contenidos Basicos:
Contextualizando El Proceso Enseñanza-Aprendizaje En Fisica. Estudios Pedagógicos, Nº 23, 1997, pp. 7-
16.
30
trabajo en aula (resolución de problemas específicamente) y por lo que perciben los
profesores en ejercicio activo acorde al desempeño de los estudiantes en la asignatura.
Según Gil y Martínez Torregrosa (1984) los estudiantes presentan dificultades en la
resolución de problemas en física debido a:
Falta de suficientes conocimientos teóricos
Escaso dominio de herramientas matemáticas
Lectura no comprensiva de los enunciados
Acorde a estos tres puntos mencionados, podemos atribuir las mayores dificultades a
la comprensión de la física y la resolución de sus problemas a la poca comprensión
que poseen los estudiantes de los fenómenos físicos que estudian. Por otro lado, el
escaso dominio matemático es un factor importante ya que la física utiliza la
matemática como herramienta fundamental en su comprensión, lo que genera una
actitud rehacía hacia ambas ciencias por parte del estudiantado. Principalmente se
espera que los docentes puedan hacer una representación más fenomenológica antes
de realizar representación matemáticas de los conceptos físicos, es decir, que los
estudiantes puedan escribir, leer, discutir fenómenos físicos antes de analizarlos
matemáticamente, lo cual se ve reflejado incluso en la enseñanza de los ramos
introductorios de física en la educación superior (Monk, 1994). Estas dificultades
presentan un desafío mayor al docente ya que debe buscar estrategias en las cuales
los estudiantes puedan percibir la física como una ciencia mucho más comprensible
desde el punto de vista cotidiano.
En cuanto al apartado que hace referencia los conocimientos de los estudiantes
propiamente tal, los docentes deben enfrentarse también a las preconcepciones,
errores conceptuales e ideas previas de los estudiantes. Esto nos indica que cada
estudiante posee una familiarización de cada concepto acorde a las experiencias
31
vividas e incluso estas ideas pueden permanecer en el estudiante después de haber
estudiado el concepto6
Esto queda reflejado en el siguiente ejemplo que señala:
“Los estudiantes utilizan planteamientos
intuitivos pregalileanos, usando la teoría del
ímpetu para explicar el movimiento de los
cuerpos; asocian fuerza con velocidad y suponen
fuerza en el sentido del movimiento y, en
general, notan una falta del significado preciso
de los vectores velocidad, fuerza y aceleración.
Hechos similares se han puesto de relieve en
investigaciones realizadas en universidades
argentinas” (Bandiera et al., 1995;Goldberg y
Bendall, 1995)
Lo cual deja en evidencia de que las pre concepciones que poseen los estudiantes
influyen en cómo se presentan a los problemas de índole físico y cómo dificultan el
aprendizaje de la asignatura, es decir, en el caso del ejemplo, específicamente
orientado a mecánica, los estudiantes pueden realizar un estudio del fenómeno
intuitivamente con conceptos pregalileanos sin considerar efectivamente las diferencias
entre los conceptos relacionados a la mecánica como fuerza, velocidad y aceleración.
(Ferreyra et al., 1994; Rodríguez, Ferreyra et al.1995; Monmany y Álvarez, 1995).
En base a lo anterior, podemos señalar que los preconceptos juegan un rol principal en
la enseñanza-aprendizaje de los estudiantes en cuanto a la disciplina. Ya que cada
preconcepto permanece arraigado en el estudiante durante un largo tiempo e incluso
6 Ferreyra A. y González E. Reflexiones Sobre La Enseñanza De La Física Universitaria
32
luego de haber sido enseñado como fue mencionado anteriormente. Con respecto a
este punto algunas investigaciones señalan que una de las principales causas de los
errores conceptuales es debido a que en el proceso de enseñanza aprendizaje los pre
conceptos no son considerados por los docentes al momento de enseñar física.7
Por lo tanto, los docentes deben ser capaces de modificar dichos pre conceptos que
intervienen en la comprensión de los conceptos relacionados a la física. Acorde a la
Teoría de aprendizaje de Piaget, los estudiantes desarrollan el conocimiento en base a
la experiencia, marcando dos procesos complementarios llamados asimilación y
acomodación. En cuanto a la asimilación, el estudiante asimila los conceptos cuando
los enfrenta, ya sea, a través de la experimentación o la investigación del mismo,
apropiándose del mismo. Con respecto a la acomodación, nos referimos a cuando el
estudiante logra modificar aquellos preconceptos o esquemas que perduraban en él,
intentando apropiándose del nuevo concepto que anteriormente fue experimentado en
la asimilación realizada por el mismo, por lo tanto, es a través de estos dos procesos y
la adaptación correspondiente del estudiante que se logre una reestructuración
cognitiva del proceso de aprendizaje8
Finalmente, en base a las teorías de Piaget podemos señalar que en el caso específico
de la física muchos de los preconceptos plasmados en los estudiantes pueden ser
modificados a través de la experimentación y el planteamiento de diversas situaciones
para un mismo fenómeno.
Según el estudio realizado por Hernández, Buzzio y Rivera (2008) algunos de las
preconcepciones en física específicamente en mecánica y óptica son que los
conceptos velocidad, aceleración y rapidez representan lo mismo o que la aceleración
de gravedad depende de la masa de los cuerpos. Por otro lado en cuanto a óptica y
específicamente relacionado a la naturaleza de la luz, los docentes poseen
preconceptos como que la luz no viaja en línea recta.
7 Hernandez, Buzzo y Rivera. Measurement Of The Conceptual Change Produced In Pre-School And
Elementary Teachers Based On Meciba Training Methodology. 2008
8 Rodríguez. Conocimiento previo y cambio conceptual. 1999
33
En termodinámica por ejemplo muchos de los conceptos previos que pueden
presentan estudiantes relacionan la temperatura y el calor como algo similar y no
logran diferenciarlos. Por ejemplo: La temperatura es la cantidad de energía calorífica
que posee un cuerpo, o bien, el calor es un aumento de temperatura9.
Muchos de estas preconcepciones resultan estar erradas y en donde se presenta la
mayor dificultad en la enseñanza- aprendizaje acorde a lo que ha mencionado. Como
lograr la modificación de las preconcepciones de los estudiantes e incorporar una
metodología que lo permita para que finalmente pueda asimilar y acomodar el
concepto correctamente.
2.4 Propuestas Innovadoras para la Enseñanza de la Física
Dentro de las nuevas propuestas metodológicas que se encuentran en la enseñanza
de la física es posible que contemplan un rol participativo por parte de estudiante en
donde el rol del docente varia ya que este se presenta como alguien que acompaña al
estudiante en la adquisición de nuevos conocimientos, las metodologías más
relevantes son:
2.4.1 Metodología Experimental
En el Laboratorio de Enseñanza en Física el estudiante, apoyado por sus docentes, se
interioriza del método científico, trabajando en forma participativa e interactuando con
diversos sistemas o módulos específicamente diseñados. Las actividades de
laboratorio consisten en: montar la experiencia a realizar, aprender el uso de
instrumentos de medida y el funcionamiento de diferentes tipos de sensores, realizar la
adquisición y el procesamiento de los datos, estimar los errores de los métodos de
9 García, Rodríguez de Ávila. Preconcepciones sobre el calor en 2° de B.U.P.
34
medida y sus incertidumbres asociadas, comparar las mismas con simulaciones
numéricas, y finalmente, documentar los resultados obtenidos extrayendo conclusiones
de los mismos. Son todas estas actividades de gran importancia en la formación
técnica y profesional de un estudiante de ciencias.
Paralelamente, se dictan otros cursos donde se encara la enseñanza de la física,
aplicando el formalismo matemático. Es aquí donde se introduce al estudiante a la
abstracción y al proceso lógico deductivo propio de la asignatura. La visualización de
los fenómenos físicos, a través de la realización de prácticas experimentales de
laboratorio, es de vital importancia para provocar un aprendizaje significativo.
Los laboratorios de física introducen al estudiante, en una etapa temprana de la
carrera, a otras actividades de gran importancia en su formación técnica y profesional,
entre las que destacamos:
• Lo confrontan con las dificultades inherentes del método experimental,
enseñándole a combinar diferentes herramientas de abordaje de los
problemas.
• Lo introducen por primera vez con los sistemas de medida, la adquisición
y el tratamiento de datos.
• Le interiorizan con el análisis de errores y la estimación de
incertidumbres; así como las metodologías para su disminución.
• Le hacen adquirir experiencia en la documentación de resultados, la
elaboración de informes con síntesis de resultados y la extracción de
conclusiones.
35
Ilustración 5: Actualización de laboratorios en la enseñanza de la física10
Los docentes del curso planifican las prácticas que el estudiante debe realizar,
elaboran un repartido con los objetivos, fundamento teórico, descripción de la
experiencia y otros materiales, tales como el uso de los instrumentos de medida, la
explicación del funcionamiento de los sensores de adquisición de datos, la descripción
de los programas de análisis de datos, etc. El material es entregado a los estudiantes
en forma previa a su concurrencia a clase.
No obstante a estas cualidades, las clases de laboratorio son raramente aprovechadas,
pues en varias instituciones los cursos de Física experimental se limitan a la ejecución
de prácticas improvisadas, que apenas llegan al nivel de experimentos de
demostración cualitativa, o bien se adoptan métodos como el de proporcionar al
estudiante un recetario con los pasos que debe ejecutar aun sin entender por qué y sin
saber a dónde le conducirán finalmente.
10 Laboratorios de Enseñanza en Física de Facultad de Ingeniería. Ricardo Marotti, 2002
36
Otro error que se comete frecuentemente es el considerar al laboratorio solamente
como un apoyo didáctico de las clases teóricas; tal concepción, además de olvidar que
la Física es una ciencia fundamentalmente experimental, también desaprovecha las
cualidades antes mencionadas y sobre todo, aquella sobre la cual queremos hacer
más énfasis aquí: la del desarrollo de la capacidad de aplicar los conocimientos para
entender lo que pasa en el mundo que nos rodea.
2.4.2 Metodología Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS)
En las sociedades contemporáneas, impregnadas de ciencia y tecnología (CyT), las
personas manejan saberes científicos y técnicos que les permiten responder a sus
necesidades cotidianas, sean éstas personales, profesionales, prácticas, culturales,
lúdicas o para la participación democrática. Ciencia, tecnología y sociedad (CTS)
designa un campo de estudios académicos e investigación. En la educación científica
representa una innovación de la enseñanza de las ciencias, cuyo objetivo es la
comprensión de la CyT en un contexto social que muestre sus conexiones con diversos
ámbitos: económico, histórico, sociológico, filosófico, ambiental y cultural (Acevedo,
1996; Aikenhead, 1994a; González-García, López-Cerezo y Luján, 1996; Vázquez,
1999).
La educación CTS tiene múltiples objetivos y puede realizarse de diversas formas,
aunque hoy en día todas ellas tienden a confluir en la finalidad de alfabetización
científica y tecnológica para todas las personas, que es esencial en la enseñanza de
las ciencias (Acevedo, 2004; Acevedo, Manassero y Vázquez, 2002, 2005; Acevedo,
Vázquez y Manassero, 2003). Aunque no hay unanimidad entre los especialistas a la
hora de precisar su significado (Acevedo, Vázquez y Manassero, 2003; Martín-Díaz,
Gutiérrez-Julián y Gómez-Crespo, 2005), puede afirmarse que esta alfabetización va
más allá de los objetivos de conocimientos básicos. Promueve más formación en
procedimientos y, sobre todo, en actitudes; esto es, mayor interés y conciencia hacia el
papel de la CyT en el mundo actual.
37
Durante los últimos años, diversas organizaciones internacionales y numerosos
expertos en educación científica convergen en el objetivo de que los estudiantes
consigan desarrollar concepciones más informadas y apropiadas sobre CyT y sus
relaciones con la sociedad, como parte esencial de la alfabetización científica y
tecnológica para todas las personas. Sin embargo, la investigación empírica muestra
de manera reiterada y consistente que los estudiantes no alcanzan la comprensión
deseada en CTS (Acevedo, 1992, 2001; Acevedo, Vázquez y Manassero, 2002;
Acevedo, Vázquez, Manassero y Acevedo, 2002; Scharmann y Noh, 2005).
2.4.3 Metodología Activa
De modo sintético, los rasgos principales del modelo educativo hacia el que nos
dirigimos y que le convierten en un modelo más eficaz para los desafíos a los que hay
que responder son:
• Centrado en el aprendizaje, que exige el giro del enseñar al aprender, y
principalmente, enseñar a aprender a aprender y aprender a lo largo de la vida.
• Centrado en el aprendizaje autónomo del estudiante asistido por los profesores.
• Centrado en los resultados de aprendizaje, expresadas en términos de competencias
genéricas y específicas.
• Que enfoca el proceso de aprendizaje-enseñanza como trabajo cooperativo entre
profesores y alumnos.
• Que exige una nueva definición de las actividades de aprendizaje-enseñanza.
38
• Que propone una nueva organización del aprendizaje: modularidad y espacios
curriculares multi y transdisciplinares, al servicio del proyecto educativo global (plan de
estudios).
• Que utiliza la evaluación estratégicamente y de modo integrado con las actividades
de aprendizaje y enseñanza y, en él, se debe producir una revaloración de la
evaluación formativa-continua y una revisión de la evaluación final-certificativa.
• Que mide el trabajo del estudiante, utilizando el ECTS como herramienta de
construcción del currículo, teniendo como telón de fondo las competencias o resultados
de aprendizaje, y que al mismo tiempo va a servir de herramienta para la transparencia
de los diferentes sistemas de educación superior.
• Modelo educativo en el que adquieren importancia las TIC y sus posibilidades para
desarrollar nuevos modos de aprender.
Los rasgos característicos de este nuevo modelo educativo exigen el desarrollo de un
perfil profesional, de unos roles y unas actividades diferentes a las tradicionales en los
estudiantes y los profesores. El perfil apropiado del estudiante viene caracterizado por
los siguientes elementos: aprendiz activo, autónomo, estratégico, reflexivo,
cooperativo, responsable. Sin duda, esto exige un gran cambio de mentalidad en la
cultura dominante del estudiantado universitario y una atención especial. En el caso de
los profesores, tal y como se afirma en el informe de la investigación realizada por el
equipo de Varcárcel (2003), un requisito básico para el logro de algunos de los
objetivos del proceso de convergencia es la profesionalización del profesor
universitario. Esta afirmación se traduce en la exigencia de una formación pedagógica
institucionalizada y sistemática, cuya finalidad sea la de facilitar el aprendizaje de sus
nuevas competencias docentes (Fernández, 2003).
Un aprendizaje de estas características demanda metodologías que propicien la
reflexión sobre lo que hace, cómo lo hace y qué resultados logra, para ser capaz de
39
utilizarlo como estrategia de mejora de su propio desempeño, desarrollando con ello la
competencia más compleja de todas: la de aprender a aprender con sentido crítico
sobre su actuación. En este marco las dos grandes tareas de los profesores en el
terreno metodológico se pueden resumir del modo siguiente:
• Planificar y diseñar experiencias y actividades de aprendizaje coherentes con los
resultados esperados, teniendo en cuenta los espacios y recursos necesarios.
• Facilitar, guiar, motivar y ayudar a los estudiantes en su proceso de aprendizaje.
Su implementación se ve frenada debido a los altos costos de económicos que esta
metodología posee.
2.4.4 Metodología Indagatoria: Enseñanza de las Ciencias Basada en la
Indagación (ECBI)
La metodología ECBI busca, mediante un experimento sencillo, rescatar bastante
información en poco tiempo. Probablemente, estos mismos objetivos trabajados de
manera tradicional, requeriría bastante tiempo. Los niños y jóvenes emplean todos sus
sentidos para observar la situación que se les plantea. Es importante también ponerse
a nivel del alumno para dar explicaciones. Se debe hacer lo complejo lo más simple
posible. Ello requiere capacidad para profundizar en el tema, así como de regresar a
explicaciones simples.
Diversas son las iniciativas que se han desarrollado en torno a la enseñanza de las
ciencias basada en la indagación. La iniciativa chilena ECBI tiene una fuerte influencia
de la iniciativa francesa denominada “La main à la pâte” (LAMAP).
40
“La main à la pâte” es un procedimiento de exploración científica, fundado sobre la
observación de lo real, la manipulación, la investigación (experimentación
acompañada) cuyo objetivo es una aproximación progresiva a las nociones y
conceptos científicos (La main à la pâte, stage d’ecole, 28 febrero al 3 de marzo, 2000,
Liceo Francés, Bogotá).
La metodología LAMAP consiste en que los niños, divididos en grupos pequeños
(2 a 4 estudiantes), realizan actividades progresivas y secuenciales en las cuales
intentan explicar fenómenos sencillos, accesibles a su entendimiento, por medio de sus
experimentos, intercambiando sus interpretaciones, argumentando y comprobando sus
hipótesis. Cada alumno cumple un rol al interior del grupo, el cual se va rotando, y
mantiene un cuaderno de registro en el cual anota, con sus propias palabras, lo que
hace, ve, opina, supone y considera. De esta forma, confronta su manera de pensar
con lo que ha sido validado por el profesor o el resto de sus compañeros, conserva una
huella de sus ideas, resultados y conclusiones y puede ver sus progresos, tanto en la
práctica del lenguaje como en la calidad del raciocinio y los conocimientos científicos
adquiridos.
El rol del profesor es acompañar y mediar el proceso de aprendizaje desarrollado por
los alumnos, promover la discusión y la reflexión. En los casos donde los alumnos no
lleguen a la conclusión correcta, es el profesor el encargado de exponerla.
“La main à la pâte desearía relanzar la enseñanza de las ciencias, a menudo olvidada
a nivel de primaria y raramente practicada en la forma de experimentación científica.
Permitirles a todos los niños adquirir una cultura científica elemental, según un
procedimiento experimental que respeta la naturaleza propia de las ciencias, es darle a
todos los niños algunas claves para poder comprender y desenvolverse en el mundo
moderno. Es reconstruir la escuela de la democracia en un gran proyecto
universalista.” Documento sitio Internet http://www.inrp.fr/lamap, elaborado por Sophie
Ernst, 1997.
41
Principios
Los 10 principios de “La main à la pâte” son:
Trabajo con objetos significativos: En el curso de sus investigaciones los niños y
jóvenes observan y manipulan un objeto o fenómeno del mundo real, próximo y
significativo para ellos. Esta actividad se realiza en un ambiente seguro,
interesante, retador, adecuadamente preparado para ellos.
Reflexión: En el curso de sus investigaciones, los niños y jóvenes argumentan,
discuten y razonan sus ideas y resultados, se ponen de acuerdo, construyen su
conocimiento, concluyen; una actividad puramente manual no es suficiente.
Trabajo grupal, autonomía: En el transcurso de las actividades de indagación
guiada los niños y jóvenes trabajan en grupos de 2 a 4 estudiantes, cada uno
con un rol definido, el cual va cambiando. Cada uno de los grupos trabaja con
gran autonomía en el desarrollo de las investigaciones, enmarcada en un
ambiente de trabajo cooperativo. Esta aproximación además de ayudar al
aprendizaje de los niños debe estimular el desarrollo de su propia autonomía.
Actividades secuenciales: Las actividades propuestas por el profesor a los
alumnos son organizadas en secuencias o unidades de aprendizaje, las cuales
están interconectadas y estructuradas en torno a una problemática, siguiendo
una progresión en el aprendizaje que incluye varias unidades. Cada secuencia
o unidad de aprendizaje puede tomar una o varias sesiones en su desarrollo.
sesiones a la semana por tema tratado: Debe dedicarse un mínimo de dos
sesiones por semana a cada tema tratado durante las semanas que dure su
enseñanza. Debe asegurarse continuidad en las actividades y en los métodos
pedagógicos sobre el conjunto de la formación.
42
Alfabetización científica: El objetivo central de la práctica es la apropiación
progresiva, por parte de los estudiantes, de conceptos científicos y de técnicas
de operación, acompañado de la consolidación de la expresión escrita y oral.
Bitácora; desarrollo expresión oral y escrita: Cada niño y joven lleva un
cuaderno de experiencia en el cual registra con sus propias palabras,
esquemas y dibujos, en forma rigurosa y sistemática los procedimientos
realizados, las explicaciones e hipótesis sugeridas y los resultados y
conclusiones obtenidos. Este cuaderno le servirá en el transcurso de prácticas
posteriores, ayudándolo a desarrollar las competencias de toma de notas y la
comunicación escrita.
Aplicabilidad y contexto: La práctica propone a menudo actividades a ser
realizadas en el contexto de la familia, de modo que el niño y el joven puedan
comprender que los conocimientos y habilidades científicas no solamente
tienen vigencia y utilidad en el aula de clases, sino también en su vida
cotidiana.
Redes de trabajo: Los maestros que participan en la práctica pedagógica
propuesta en cada escuela conforman equipos de trabajo y estudio en un
ambiente de trabajo colaborativo.
Interdisciplinariedad: En el transcurso de la investigación los niños y jóvenes
construyen conocimientos en otras áreas que también son abordadas desde el
aprendizaje de las ciencias, como matemáticas, lenguaje, música, entre otras,
por lo que es indispensable que el maestro diseñe explícitamente conexiones
entre estas áreas para potenciar sus aprendizajes.
43
Otros componentes interesantes de LAMAP son la capacitación profesores, el material
de trabajo y los recursos tecnológicos utilizados.
No deja de ser importante que dentro de esta propuesta metodológica se contemplen
los recursos tecnológicos como componentes activos dentro del desempeño
profesional por parte de los profesores, por ende dentro del contexto ECBI también
este será un componente interesante de la metodología, es decir, la metodología
indagatoria contempla dentro de sus componentes de desarrollo en uso de TIC, lo cual
sin duda es un elemento que favorece el proceso de aprendizaje por parte de los
estudiantes como ya se ha señalado anteriormente.
El aprendizaje mediante la indagación es un proceso cíclico que comprende cuatro
etapas: focalización, exploración, reflexión y aplicación. Conforme se avanza en cada
ciclo, se puede profundizar más en los temas y niveles de preguntas.
En principio, el proceso nunca acaba. El objetivo es crear en el niño las habilidades
mentales, actitudes y conceptos para que más allá de su ámbito escolar, y
posteriormente en su vida adulta, pueda proseguir con el proceso de indagación.
La primera etapa del ciclo de indagación consiste en la focalización o planteamiento de
un problema, a través de un desafío o preguntas. Las preguntas pueden provenir de
una clase anterior, y se busca centrar la atención del alumno en una situación. En esta
etapa se le puede pedir al estudiante que prediga qué puede suceder en determinado
experimento o situación, puede ser en función de sus conocimientos previos, o
simplemente según su imaginación. En esta primera etapa, es importante darle libertad
al alumnado para predecir o imaginar lo que sucederá. Se debe evitar imponer una
respuesta previa al experimento.
En la segunda etapa del ciclo indagatorio, el alumno podrá explorar la situación
planteada (experimento). Debe registrar por escrito sus observaciones así como las
preguntas que tengan en mente. Lo interesante de esta etapa es que el estudiante
pueda plantear preguntas de mayor profundidad en cuanto a la temática que las
presentadas inicialmente, y hasta se puede rediseñar el experimento para explorar
44
nuevas situaciones. Las preguntas indagatorias tienen como objeto mantener el interés
en el tema, formular nuevas interpretaciones y vincular su aprendizaje con otros
conocimientos.
La tercera etapa consiste en la reflexión por parte del estudiantado. Realmente ésta no
es una etapa secuencial (entre una segunda y cuarta etapa) sino que ocurre
paralelamente a lo largo de todo el ciclo. En la primera etapa, cuando el niño hizo el
intento de predecir o imaginar qué sucedería, ha hecho el esfuerzo de plantearse
alguna hipótesis, y ha reflexionado al respecto. Conforme avanza con el experimento y
explora, va constatando si su hipótesis es válida o no, y la va perfeccionando dentro de
una estructura que para él mismo tiene lógica.
La última etapa del ciclo, representada por la aplicación de lo aprendido, se busca que
el estudiante utilice lo aprendido ante nuevas situaciones. Puede plantearse preguntas
de aplicación que rescatan lo aprendido, explican e interpretan nuevas situaciones y
organizan el aprendizaje. Con ello se volvería a repetir el ciclo de aprendizaje
indagatorio, con la diferencia que el alumno ya incorporó un conocimiento nuevo, va
reconociendo patrones, desarrollando habilidades y adquiere más confianza en sí
mismo para proseguir.
45
CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO
En el presente capitulo se describen los lineamientos que se utilizaron para llevar a
cabo la presente investigación, describiendo de forma estructurada y precisa, las
técnicas, procedimiento y metodologías de trabajo.
La investigación pretende diseñar una propuesta didáctica de enseñanza para
reforzar contenidos de física en la formación inicial docente, basados en la
incorporación de videos como recurso digital que favorece el aprendizaje si se
enmarca en una metodología de enseñanza basada en investigación. Para lograr el
diseño de dicha propuesta se realizaron diversas instancias que permitieron evidenciar
aspectos relevantes dentro del presente trabajo.
3.1 Revisión de Recursos TIC Disponibles (Galería Galileo)
“La Galería de Galileo” consiste en una galería de videos de experimentos de física
que pueden ser usados para la enseñanza de conceptos de física en la enseñanza
básica, media y universitaria. Los experimentos son generalmente simples y de corta
duración, enfocados en mostrar un concepto y permiten visualizar y medir variables
físicas directamente.
El proyecto Fondef de Tecnologías para la Educación, La Galería de Galileo:
experimentos interactivos de física para la Enseñanza Media, adjudicado por la
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso en conjunto con la Corporación de
Educación de Viña del Mar y la Corporación de Educación de Valparaíso en el V
Concurso “Tecnologías de Información y Comunicación Efectivas para la Educación”
(TIC-EDU) del Programa Fondef de CONICYT es un proyecto de dos años (2011-2012)
46
para desarrollar material curricular en la forma de videos y guías de carácter
indagatorio para la enseñanza de la física para enseñanza media.
La metodología indagatoria para el aprendizaje de las ciencias se fundamenta en el
nuevo conocimiento sobre el proceso de aprendizaje que emerge de la investigación.
Cuando los niños y niñas aprenden a través de la metodología indagatoria se
involucran en procesos similares a los que usan los científicos en la búsqueda de
conocimiento. En la metodología ECBI, los profesores y las profesoras juegan un rol
fundamental como guías y facilitadores de la indagación y para ello cuentan con el
apoyo de recursos didácticos de calidad y con un programa de desarrollo profesional
asociado a esos recursos. Los distintos contenidos se organizan en unidades
didácticas o módulos. Abordando los principios, componentes y etapas descritas en el
capítulo anterior.
“La Galería de Galileo” presenta diferentes videos de los cuales se puede reafirmar un
contenido específico de física o el cual puede ser un apoyo en la enseñanza-
aprendizaje de los estudiantes. Generalmente, hay contenidos específicos en el área
de la física que resultan muy poco comprensibles para algunos estudiantes, por lo que
se busca con estos videos indagar más en dichos contenidos y que los estudiantes
tengan un pensamiento más amplio y crítico con respecto a las ciencias. Para ello,
debemos tener presente el material que la galería de Galileo nos presenta, para ellos
se enlistó los videos en los módulos de Mecánica y Termodinámica, divididos en temas
y subtemas y también asignándoles un código para diferenciarlos. De esta lista saldrán
dos videos a utilizar para efectos de esta investigación y que serán ocupados
posteriormente en un taller.
De la revisión de los videos se encontró bastante material en mecánica y
termodinámica y es por esta razón que utilizaremos estas dos áreas ya que la posterior
selección de videos a utilizar se poseerá una mayor cantidad de material la cual
permitirá tener un filtro mayor en la elaboración de objetivos para la propuesta
didáctica.
47
3.2 Revisión de los Estándares Orientadores.
Acorde a la revisión de los estándares del MINEDUC para la enseñanza de la Física,
nos enfocaremos a estándares específicos que fueron señalados anteriormente. Estos
estándares para mecánica y termodinámica son los estándares que utilizaremos para
la posterior realización de las guías que se aplicaran en los talleres. Dichos estándares
fueron escogidos debido a la entrevista con los profesores lo cuales declararon cuales
eran los contenidos que se encuentran con mayor déficit en los estudiantes de la
carrera de pedagogía en física y matemáticas y en los cuales que hay que realizar un
mayor énfasis para la realización de dicho taller.
Los estándares se subdividen en distintos indicadores de los cuales utilizaremos solo
algunos. Los indicadores a utilizar son los siguientes:
Para Mecánica:
1. Utiliza modelos para describir cualitativa y cuantitativamente diversos tipos de
movimientos, estableciendo relaciones entre conceptos como posición, tiempo,
desplazamiento, velocidad y aceleración y comprendiendo las limitaciones y
estableciendo la pertinencia del uso de estos modelos.
2. Analiza cualitativa y cuantitativamente movimientos que pueden modelarse
como rectilíneos con aceleración constante, parabólicos, y circunferencialmente
uniformes, extrayendo y procesando información por medio de herramientas
mencionadas
Para Termodinámica:
1. Relaciona cuantitativa y cualitativamente la transferencia de energía con la
variación de temperatura, cambio de fase y/o dilatación de una sustancia
48
2. Diferencia los conceptos de calor, energía interna, energía térmica y
temperatura, y caracteriza las diversas formas en que se transfiere energía
térmica de un cuerpo a otro (convección, conducción, radiación)
3. Explica la evolución que ha tenido el concepto de calor desde la teórica del
calórico hasta la definición actual, valorando los posibles aportes y limitaciones
de cada modelo.
Estos indicadores permitirán que en el desarrollo de las guías y los talleres, se
encuentren enfocados para apuntar a dichos conceptos a tratar.
3.3 Revisión de Programas de estudio de la carrera Pedagogía en Física y
Matemática dictada en la Universidad de Santiago de Chile
Antes de utilizar los videos y una vez revisados cuales son los estándares específicos
propuestos por el MINEDUC, es necesario tener en claro que es lo que sucede con los
programas de estudio de la carrera para los módulos a tratar. Los programas de
estudio son la red de contenidos abordada en cada asignatura y cuáles serán las
estrategias para lograr esto.
Parte de lo que se realizó en la investigación apunta a buscar una relación entre los
programas de estudio junto a los estándares específicos y los contenidos de la prueba
inicia. Es decir, una vez revisados los estándares a utilizar nos podemos dar cuenta de
que los contenidos de la prueba inicia están completamente enfocados al cumplimiento
de dichos estándares y que el programa de estudio debe cubrir dicha cantidad de
contenidos.
En el Anexo 1 y 2 se ilustran las asignaturas y módulos pertenecientes a la carrera de
Pedagogía en Física y Matemática.
49
3.4 Triangulación de Variables
Una vez realizada las revisiones correspondientes a los apartados anteriores,
específicamente a los apartados 3.1, 3.2, 3.3 del presente capitulo se realiza una
triangulación entre las variables involucradas (Anexo 5 y 6)
De la triangulación de las variables anteriormente descritas es posible decir que este
procedimiento permitió discriminar las aristas comunes que existían entre estas tres
variables para de esta manera poder dar los lineamientos acerca del tipo de propuesta
didáctica se pensaba realizar y también los objetivos específicos que están iban a
poseer.
Ilustración 6: Triangulación de datos 11
3.5 Entrevistas a Profesores de Física Universitarios
Una vez decidido el marco en el cual desarrollaríamos la presente investigación se ha
considerado necesario conocer la opinión de los profesores que imparten las
asignaturas de Mecánica y Termodinámica, respecto de los contenidos “críticos” que
presentan los estudiantes cuando cursan dichas asignaturas.
Para ello, se realizó una entrevista semi estructurada, individual a nueve profesores del
Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.
11
Imagen creación propia
Ilustración 6: Triangulación de datos11
50
La entrevista contempló tres preguntas que están dirigidas principalmente a conocer la
percepción de los profesores respecto a los contenidos más deficientes que
presentan los estudiantes al cursar asignaturas de física. Estas preguntas son:
1. Según su criterio y experiencia como profesor, ¿cuál cree usted que es el
contenido que a los alumnos les cuesta más aprender dentro de la asignatura o
modulo que enseña?
2. Dada la respuesta anterior, ¿a qué cree usted que se debe esta situación?
3. ¿Qué metodología o que recurso utiliza para reforzar este contenido?
La validación de la entrevista se realizó por juicio de expertos.
Su aplicación implicó grabaciones de audio y se aseguró el anonimato de los
participantes, siendo borradas dichas grabaciones luego de su transcripción
Las transcripciones de las entrevistas se exhiben en el Anexo 7.
3.6 Resultados de las Entrevistas
De los resultados obtenidos en las entrevistas con los distintos académicos, fue posible
evidenciar que existían apreciaciones comunes acerca de los contenidos que
consideraban “críticos” en las asignaturas específicamente señaladas (Mecánica y
Termodinámica). En resumen las ideas de las/os entrevistados se presentan en la
siguiente tabla
51
Tabla 1: Resultados Entrevistas Profesores
Asignatura Resultados entrevista
Mecánica
(acerca de las principales
debilidades que considera para la
asignatura)
1. Problemas con el concepto de vector
2. Problemas con lenguaje matemático
3. Problemas con la maduración de los
conceptos
4. Problemas con los conceptos básicos de
cinemática (rapidez, velocidad,
desplazamiento, trayectoria)
Termodinámica
(acerca de las principales
debilidades que considera para la
asignatura)
1. No relacionan el concepto de calor con el
de temperatura
2. No hay coherencia entre la matemática y
la literatura
3. Problemas con lenguaje matemático
4. Problemas con la maduración de los
conceptos
3.7 Focus Group
La validación de estos resultados fue realizada mediante la socialización de los mismos
en una jornada de reflexión sostenida con los mismos entrevistados y otros
académicos invitados para que debatieran alrededor de estas ideas.
52
En esta ocasión se presentó además una primera propuesta didáctica para reforzar
conceptos de velocidad en mecánica, calor y temperatura para termodinámica,
utilizando los videos previamente seleccionados.
La discusión generada en esta instancia permitió modificar y mejorar las propuestas
para una futura validación.
La transcripción de las principales ideas comentadas en dicha reunión se ubica en el
Anexo 8 del presente escrito.
Como conclusión de esta actividad fue posible determina que efectivamente existen
aristas comunes en las debilidades de los contenidos independientemente de la
asignatura, lo cual es sumamente relevante ya que es posible hablar en términos
consensuados respecto a contenidos críticos y el problema que suponen en la
enseñanza de la física.
También quedó en evidencia a través de los testimonios recopilados la necesidad de
innovar en las metodologías utilizadas para la enseñanza de la física y la formación de
los futuros docentes.
Además han coincido en que es pertinente relacionar el contenido conceptual con el
contenido matemático inherente dentro de una unidad.
3.8 Selección de Videos a Utilizar
Para realizar los talleres dentro de la formación inicial docente dentro de la carrera,
debemos seleccionar dos videos de la Galería de Galileo en las distintas áreas a
utilizar, en este caso un video correspondiente a Mecánica y otro a Termodinámica.
La selección de los videos estuvo fundamentada principalmente en base a las
respuestas de los profesores en cada entrevista individual. Para ello, se seleccionaron
videos que permitieran un desarrollo y comprensión eficaz de cada concepto que se
quiere trabajar.
53
A continuación se presentará la lista de videos utilizados en mecánica y termodinámica
con el propósito de su uso.
Tabla 2: Videos Utilizados en las propuestas
Mecánica
Video Nombre Video Propósito en la guía
54
Ilustración 7: Video Mecánica 112
Autos que
revientan huevos
Se utiliza para que los alumnos
puedan describir que sucede cuando
uno de los huevos se revienta y el
otro no.
Ilustración 8: Video Mecánica 213
Autos que
revientan huevos
para dar una
idea intuitiva de
rapidez, toma
amplia
A diferencia del video anterior, en
este video se puede apreciar las
distintas velocidades de los autos,
es importante destacar que en esta
etapa los alumnos puedan reconocer
el concepto de velocidad
Ilustración 9: Video Mecánica 314
Autos
moviéndose a
diferentes
velocidades con
velocidades en
dirección
contraria
Una vez conocido el concepto de
velocidad, los estudiantes lo
interpretan como una magnitud
vectorial, por lo tanto, pueden
reconocer que sucede con la
dirección y sentido de ambos autos
Auto capturado
en órbita circular
Después de manejar el concepto de
vector, los alumnos pueden
reconocer que sucede con el cambio
de dirección y sentido en un
12 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
13 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
14 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
55
Ilustración 10: Video Mecánica
415
movimiento de trayectoria circular.
Termodinámica
Video Nombre Video Propósito en la guía
Ilustración 11: Video
Termodinámica 116
Dilatación térmica Argolla
Bola
El propósito de este video
es analizar que sucede con
la bola al estar expuesta a
cambios de temperatura.
Posteriormente analizar lo
que sucede con la argolla.
Ilustración 12: Video
Termodinámica 217
Dilatación térmica Argolla
Bola nitrógeno
A diferencia del video
anterior, el propósito de
este video es analizar lo
que sucede con la argolla
cuando se enfría y
experimenta cambios de
temperatura.
Todos los videos serán utilizados en respectivas guías (acorde a la asignatura), para
diferentes talleres a realizar en los módulos indicados anteriormente. Las guías
15 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
16 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
17 Imagen adaptada del sitio www.galeriagalileo.cl consultado el 20-03-2014
56
deberán reflejar un nivel de exigencia afín para universidad en donde el principal
objetivo sea desarrollar un pensamiento crítico en sus estudiantes al momento de
enfrentarse a preguntas de tipo conceptual que pueden ser extraídas de dichos videos.
3.9 Construcción de la Propuesta Didáctica
Si bien en el focus group se presentó una primera versión de las propuestas didácticas
desarrolladas, fue a partir de las reflexiones realizadas por los docentes que se
perfeccionaron dichas guías, las cuales se presentan en el siguiente apartado.
Cada guía tiene una rúbrica que fue hecha en base a tres criterios, y una guía de
orientaciones al docente, con el objetivo de indicar los aspectos a evaluar en el
estudiante y como el docente debe utilizar dichas guías, los momentos de la clase en
los cuales debe emplearla, respectivamente.
57
CAPÍTULO 4: PROPUESTAS DIDÁCTICAS
En el presente capitulo se mostrarán las propuestas realizadas para la comprensión de
los conceptos de velocidad y de calor y temperatura. Ambas propuestas pasaron a
través de un proceso de elaboración el cual fue mencionado en el marco metodológico
y en donde se presentará la validación realizada a las guías. Cabe destacar que las
guías pasaron por un proceso de validación en el cual se analizó el material y se le dio
validez para ser utilizado, no obstante, las guías no fueron evaluadas por los docentes
en ejercicio ya que parte de la evaluación implica la implementación de las mismas, lo
cual no es el objetivo de este seminario.
4.1 Guía Mecánica
A continuación se presenta la propuesta didáctica para mecánica, la cual fue elaborada
para que los docentes puedan aplicarla en la clase con el objetivo de reforzar el
concepto de velocidad. Esta guía presenta una guía didáctica de orientaciones al
docente (Anexo 9) y una rúbrica (Anexo 11) en la cual el docente puede analizar las
posibles respuestas de los estudiantes frente a cada pregunta
58
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Guía de Cinemática
Nombre: ____________________________ Fecha: ______________
1. El actual record mundial en 100 metros planos de atletismo fue de 9.58 segundos
realizado por el jamaicano Usain Bolt en 2009. Debido
a esto, Bolt se autodenomina como “El Rayo”.
a. ¿Estás de acuerdo con el apodo mencionado?, ¿Por
qué crees que se ha autodenominado así?
b. Considerando los datos entregados por el record,
¿qué información o conclusión puedes extraer
respecto a su movimiento?
Imagina la siguiente situación:
Dos autos de juguete en movimiento,
que viajan en línea recta, impactan al
mismo tiempo a dos huevos crudos
que se encuentran al final del
camino, como muestra la fotografía
2.1 ¿Qué crees que sucederá con los huevos,
cuando sean alcanzados por los dos autos?
Actividad N°2: Los Huevos
N°1: Motivación
59
Observa a continuación el video titulado “Autos que revientan huevos, toma amplia” que
puedes encontrar en www.galeriagalileo.cl, ingresando a la sección de mecánica y
posteriormente en el apartado de movimiento en una dimensión. En el video se muestra
la situación real planteada anteriormente.
2.2 ¿Fue asertiva tu respuesta dada anteriormente? Explica
Si ahora en vez del video, observamos 6 fotografías de la misma situación tomadas en
instantes consecutivos
60
2.3 Describa lo que se observa en cada una de las fotografías ¿En qué se basa usted para
describir el movimiento de los autos?
2.4 A partir de tu respuesta anterior, ¿qué relación existe entre el movimiento de los autos y el
resultado final ocurrido con los huevos?
2.5 A partir de la explicación entregada por el profesor en este punto ¿Cuál es el motivo por el
que uno de los huevos se rompe y el otro no?
3.1.1 Observa el video que será mostrado por el profesor en la clase titulado “Autos
moviéndose a diferentes velocidades con velocidades en dirección contraria” que puedes
encontrar en www.galeriagalileo.cl, ingresando a la sección de mecánica y
posteriormente en el apartado de “Movimiento en una dimensión”. Una vez visto,
realiza las siguientes actividades.
Actividad N°3.1: ¿Hacia dónde se mueve el auto?
61
3.1.1.a Describe brevemente lo observado en el video.
A partir de la secuencia de imágenes obtenidas del video:
3.1.1.b ¿Cómo calcularías la velocidad de cada auto?
3.1.1.c Con la ayuda de un cronómetro y una regla, pon a prueba tu estrategia y calcula la
velocidad de cada auto.
3.1.1.d ¿Cómo son estos resultados? Compáralos.
3.1.1.e A partir de lo observado y de los resultados obtenidos ¿Existe alguna diferencia en el
movimiento entre el auto amarillo y el auto verde?
3.1.1.f Discute con tu profesor las respuestas y responde ¿Tienen ambos autos la misma
velocidad?
3.1.1.g Realiza un dibujo donde representes las velocidades de cada auto.
62
3.1.2 A continuación, observa el video titulado “Auto capturado en órbita circular” que puedes
encontrar en www.galeriagalileo.cl, ingresando a la sección de mecánica y posteriormente en el
apartado de “Dinámica de rotación”, donde se muestra un auto que está atado a un eje central por
lo que describe una trayectoria circular.
Del video se han obtenido la siguiente secuencia de imágenes, que muestran al auto en 4
instantes distintos de su recorrido:
A partir de estas imágenes
3.1.2.a Mide la distancia que hay desde el auto hacia el eje de rotación en cada imagen. Este
valor corresponde al Radio de la circunferencia descrita.
3.1.2.b Utilizando un cronómetro, mide el tiempo que tarda el auto en dar una vuelta completa.
63
3.1.2.c Posteriormente, mide el tiempo que tarda el auto en llegar del punto A al C y del B al D
3.1.2.d ¿Qué puedes deducir a partir de tus mediciones, respecto a la velocidad del automóvil?
3.1.2.e Dibuja una representación del vector velocidad en cada uno de los puntos señalados.
3.1.2.f A modo de conclusión ¿qué puedes decir respecto a la velocidad del automóvil a lo largo
del movimiento?
3.2.1 Análisis gráfico del movimiento
Reúnete para trabajar junto a tus compañeros.
Observa los siguientes videos que puedes encontrar en www.galeriagalileo.cl,
ingresando a la sección de mecánica y posteriormente en el apartado de “Movimiento en
una dimensión” y con la ayuda de una regla y un cronometro realiza mediciones
respecto a la distancia recorrida en distintos intervalos de tiempo, considerando como
origen del sistema de referencia el borde izquierdo de la imagen. Organiza tus datos en
una tabla.
Actividad N° 3.2: ¿Profundicemos lo aprendido?
64
Caso 1: Auto que se mueve a baja velocidad en trayectoria rectilínea
Link del video:
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDE
Z-auto_lento/movimiento.html
Caso 2: Auto que se mueve a alta velocidad en trayectoria rectilínea
Link del video:
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDE
Z-auto_rapido/movimiento.html
Caso 3:
Auto en reposo
3.2.1.a Con los datos obtenidos, construye un gráfico “desplazamiento v/s tiempo” para cada
uno de los casos. Traza una línea que muestre la tendencia de los puntos.
3.2.1.b ¿Cómo es la tendencia de los puntos en cada caso?
3.2.1.c ¿Qué diferencia existe entre las rectas obtenidas y como se relaciona esa diferencia con lo
observado en los videos?
3.2.1.d A partir de la respuesta anterior ¿Qué representa la pendiente de la recta?
3.2.1.e A partir de los gráficos obtenidos, ¿qué podemos decir de la dirección y el sentido de la
velocidad del auto?
3.2.1.f Si el gráfico obtenido para el movimiento de un auto es el siguiente:
65
¿Qué podemos decir respecto a la velocidad del auto?
3.2.1.g Discuta con sus compañeros que casos representarían cada uno de los siguientes gráficos
3.2.2 Movimiento vertical
Tome una moneda u otro objeto pequeño y láncelo verticalmente hacia arriba.
3.2.2.a Describa brevemente cómo es el movimiento realizado por el objeto. ¿Qué ocurre con el
objeto en el punto más alto de su trayectoria?
66
3.2.2.b Represente mediante flechas como es la velocidad del objeto durante el trayecto en 5
posiciones distintas, indicadas en la figura, considera que en las posiciones 1 y 2 la
moneda sube y en la posición 4 y 5 la moneda baja:
3.2.2.c Dibuje la representación gráfica del movimiento del objeto considerando como varía su
desplazamiento a medida que transcurre el tiempo.
3.2.2.d Según la curva obtenida ¿Qué podemos decir del desplazamiento y la velocidad del
objeto en el punto medio de su trayectoria? Coincide su respuesta con lo expresado en la
pregunta a)? Discuta con sus compañeros
67
3.2.2.e ¿Cómo calcularía la velocidad del objeto en los 5 puntos determinados anteriormente?
Justifique su respuesta
3.2.2.f ¿Es igual la velocidad del objeto en todo el trayecto? Explica.
4. A partir de lo aprendido en esta unidad y retomando los datos mencionados en la
focalización, ¿Es correcto decir que la velocidad de Usain Bolt es de aproximadamente
10m/s?, ¿Qué significa el record obtenido por Usain Bolt? Argumenta tu respuesta.
4.2 Guía Termodinámica
A continuación se presenta la propuesta didáctica para termodinámica, la cual fue
elaborada para que los docentes puedan aplicarla en la clase con el objetivo de
reforzar el concepto de calor y temperatura a través de dilatación. Esta guía presenta
una guía didáctica de orientaciones al docente (Anexo 10) y una rúbrica (Anexo 12) en
la cual el docente puede analizar las posibles respuestas de los estudiantes frente a
cada pregunta.
Actividad N° 4: ¿Cómo aplicamos lo aprendido?
68
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Guía de Termodinámica
Nombre: ________________________________ Fecha: _____________
Dos estudiantes se encuentran realizando un
trabajo para la universidad en la casa de uno
de ellos. Antonio quiere prepararse algo para
comer y se dirige a la cocina por un pan con
mermelada. Cuando se dispone a preparar el
pan e intenta abrir el frasco de la mermelada,
se encuentra con la dificultad de no poder
hacerlo fácilmente.
Su amigo Esteban aparece en la cocina y
observa la dificultad de Antonio con el frasco
de mermelada, por lo cual le aconseja que debe aplicarle calor a la tapa para que se abra.
Antonio duda de las palabras de Esteban y no le cree, por lo que decide seguir aplicándole fuerza
al frasco.
Con respecto a la situación ¿Qué opinas acerca del consejo de Esteban? ¿Es útil aplicar calor al
frasco para poder abrirlo? Fundamenta tu respuesta.
Motivación
69
1. S
Se tiene una esfera metálica de
diámetro d y un aro con un
diámetro levemente mayor al de la
esfera, lo que permite que la esfera
pueda atravesarlo. Si ahora la esfera
se calienta ¿Qué crees que sucederá
entre ella y el aro?
2. Observa el video titulado “Dilatación térmica Argolla Bola” que puedes encontrar en
www.galeriagalileo.cl, ingresando a la sección de termodinámica y posteriormente en el
apartado de “Temperatura y Calor”. Describe qué es lo que sucede con la esfera y el aro.
3. ¿Cómo explicarías lo sucedido en este caso?
4. ¿Logras identificar algún cambio de temperatura en el video? Describe y explica como
son esos procesos.
70
En el siguiente experimento se tiene un recipiente con
nitrógeno líquido que se encuentra a una temperatura
cercana a los -196°C, y un vaso con agua a
temperatura ambiente.
1. Considerando la misma esfera y el mismo aro de la
situación anterior en condiciones normales ¿qué crees que
sucederá si ahora se enfría el anillo?
2. Observa el video titulado “Dilatación térmica Argolla Bola nitrógeno” que puedes
encontrar en www.galeriagalileo.cl, ingresando a la sección de termodinámica y
posteriormente en el apartado de “Temperatura y Calor”. y describe que es lo que sucede
con la esfera y el aro.
3. Identifica que procesos térmicos ocurren en esta situación
Actividad 2: El Aro
71
4. ¿Cómo se presentan los cambios de temperatura en cada uno de los procesos
identificados?
5. ¿Qué cambios físicos presentó el aro? ¿Y la esfera?
6. ¿Qué relación existe entre los cambios físicos observados en los materiales y los
procesos térmicos asociados en cada caso?
7. ¿Sería correcto decir en el segundo video que “el anillo se calienta” al aplicarle el agua?
1. Anteriormente, pudimos observar lo que sucede cuando una esfera de metal está
expuesta a variaciones de temperatura cuando se le aplica calor, pero
Actividad 3: Profundicemos lo aprendido
72
a. ¿Qué crees que sucedería si la esfera fuera de madera? ¿Sucederían los mismos
cambios físicos que a la esfera de metal? Fundamenta.
b. ¿Bajo qué condiciones la esfera de madera no podría atravesar el aro?
2. Supongamos ahora que utilizamos la misma esfera y aro en la situación de la actividad 1.
Ambos están hechas de aluminio y la esfera se encuentra inicialmente a una temperatura
de 5°C. Considerando las explicaciones entregadas por el profesor, responda:
a. Si el diámetro de la esfera es de 5,2 cm y se le aplica calor variando su temperatura
elevándola hasta los 96 °C. ¿Cuál es la variación de volumen que sufre la esfera si el
coeficiente de dilatación del aluminio es 2,4 x 10-5
1/°C?
b. Si el radio del aro es 2,603 cm ¿podrá la esfera atravesar el aro después de que varíe
su temperatura?
Actividad 4: Aplicando lo aprendido
73
1. Ahora que ya hemos realizado diferentes actividades con relación al tema, volvamos al
caso del frasco de mermelada ¿Aplicarías calor a la tapa para poder abrirlo? Fundamenta
tu respuesta.
2. En base a lo aprendido, ¿Podrías explicar por qué
las cerámicas se colocan con un espacio entre sí?
74
4.3 Validación de Propuestas Didácticas
La validación de las propuestas didáctica constará desde el proceso de elaboración
hasta el producto final, incluyendo todas las etapas con las cuales se validó el
instrumento. Crewell y Miller (2000) y Anfara et al (2002) hacen referencia a los
siguientes procedimientos para validar instrumentos en investigación cualitativa:
Una persistente y prolongada observación
Triangulación
Revisión por pares
Análisis de casos negativos
Clarificar la fundamentación del investigador
Comprobación por los miembros de la investigación
Audiencias externas18
Es decir, a través de cada una de estas etapas la validación del instrumento se hace
efectiva y posteriormente puede pasar a la evaluación del mismo por expertos.
Con respecto a la validación de las propuestas realizadas, queda plasmada en la
siguiente ilustración
18 Moral C. , Criterios De Validez En La Investigación Cualitativa Actual. Revista de Investigación
Educativa, 2006, Vol. 24, n.º 1, págs. 147-164
75
Ilustración 13: Esprial representativo validación propuestas didacticas19
En La ilustración 13 queda en evidencia el proceso en el cual las guías fueron
validadas, desde la construcción de las guías, todo inicia con el contexto en el cual se
construyen, posteriormente pasamos a la triangulación de datos en donde se
relacionan las variables en estudio, de esto, nace la primera propuesta de las guías
que es presentada a los profesores en el primer avance. Posteriormente, con las
correcciones realizadas, tenemos el focus group realizado con los profesores del
Departamento de Física.
De esta discusión se obtiene una tercera propuesta con la cual se llega a un resultado
final. Si analizamos cada una de las etapas en las cuales se menciona la validación de
un instrumento en investigación cualitativa, podemos señalar que se cumplen a
19 Imagen creación propia
Ilustración 13: Espiral representativo validación propuestas didácticas19
76
cabalidad cada una de ellas en el proceso que llevó a estas propuestas a ser
validadas. Primero, a que se realizó un proceso de observación en base al contexto en
el cual se comenzó la investigación, luego, la triangulación de los datos nos permitió
detectar las necesidades que fueron la base para la construcción de las propuestas.
Posteriormente, cada propuesta fue analizada y revisada por pares, en donde
miembros de la comisión investigadora (refiérase a profesores correctores y guías)
participaron activamente en las correcciones y sugerencias de la propuesta.
Finalmente las audiencias externas tuvieron una principal importancia en cuanto a la
opinión de los profesores del departamento de física, ya que en este punto el material
fue aceptado por ellos y en donde también se hicieron participes en cuanto a la
corrección y sugerencias para mejorar las propuestas, es decir, que a través de estas
etapas podemos concluir de que las propuestas presentadas sí fueron validadas.
Por otro lado, una vez que las propuestas pasaron por un proceso de validación, se
llegó a la determinación de que podrían ser evaluadas posteriormente, aunque no fuera
el propósito de esta investigación. De todos modos, se construyó un instrumento con el
cual se podrían evaluar las guías en cuanto a la viabilidad y pertinencia de las mismas.
La evaluación se realizaría mediante un cuestionario tipo Likert construido por los
autores de esta investigación, el cual se exhibe en el Anexo 13 y 14.
77
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES
En el presente capítulo se presentarán las conclusiones obtenidas acerca de la
investigación realizada, en donde se hablará acerca de los ejes centrales que guiaron
el desarrollo del trabajo propuesto. Dichos ejes centrales son la FID20, el Proceso de
Triangulación de Videos de la “Galería Galileo”, Programas de la carrera de Pedagogía
en Física y Matemática de la Universidad de Santiago de Chile y los Estándares
Específicos de Física particularmente en los Módulos de Mecánica y Termodinámica
diseñados por el MINEDUC y finalmente los Desafíos que presenta la construcción de
Material Didáctico dentro del contexto de la propuesta elaborada.
Un aspecto a considerar dentro del primer eje anteriormente señalado es como se
presenta la FID, ya que generalmente se plantean dos dimensiones en la cual se
desarrolla el futuro Profesor, la primera es la dimensión disciplinar y la segunda es la
dimensión didáctica.
La dimensión disciplinar es la dimensión en la cual se centra el desarrollo teórico que
debe poseer el futuro docente, en el caso de las ciencias se podría hablar del “Saber
Sabio” que menciona Ausubel (1983), es decir es la apropiación de conocimientos
netamente de carácter científico.
La dimensión didáctica es la dimensión en la cual el futuro docente desarrolla el uso de
recursos y metodologías de enseñanza que propicien y mejoren procesos de
aprendizaje por parte de los estudiantes.
Un recurso que ha sido validado dentro de diversas investigaciones a lo largo de los
últimos años el uso de herramientas de Tecnologías de la Información y de la
Comunicación (TIC). Si bien dentro del contexto nacional se requiere que dentro de la
FID exista el desarrollo de dicha competencia, no existe un marco que defina lo que se
20 Formación Inicial Docente
78
entenderá por competencia y/o habilidades en el uso de TIC. Es por esta razón que se
utilizaron las competencias y/o habilidades en el uso de TIC propuestas por organismo
internacionales como UNESCO, la que básicamente describe el uso de herramientas
TIC como parte del desarrollo pedagógico para la resolución de problemas complejos
en el proceso de aprendizaje de los estudiantes., es decir, como parte de una
herramienta didáctica.
Dentro de las metodologías que benefician los entornos y procesos de aprendizajes se
considera que la metodología indagatoria es una buena propuesta ya que como se ha
detallado en el marco teórico de la investigación busca a través de una experimento u
observación sencilla, rescatar bastante información y en poco tiempo, para
posteriormente poder trabajar en sus diversas etapas y finalizar con la apropiación
conceptual por parte del estudiante.
Por lo tanto las TIC como recursos tecnológicos y la metodología indagatoria serán los
elementos seleccionados como aspectos didácticos de la propuesta final, entonces es
pertinente mencionar que efectivamente bajo la metodología y los recursos empleados
en la construcción de la propuesta se incorporan los elementos mencionados en el
objetivo general.
El segundo eje que guió el desarrollo de la investigación fue el proceso de la
triangulación de elementos que se consideraron claves ya que generaron el contexto
en el cual surge la investigación, ya que como se menciona en el marco metodológico
al triangular las variables Videos de la “Galería Galileo”, Programas de la carrera de
Pedagogía en Física y Matemática de la Universidad de Santiago de Chile y los
Estándares Específicos de Física , centrando la atención en los Módulos de Mecánica
y Termodinámica para la asignatura de Física diseñados por el MINEDUC, se logró
identificar las aristas comunes que existían entre las variables anteriormente descritas,
es decir, se permite evidenciar la correlación conceptual que poseen dichas variables.
Reconociendo de esta manera los videos de la “Galería Galileo” poseían una amplia
convergencia en los módulos de Mecánica y Termodinámica en los Estándares
Específicos diseñados por el MINEDUC y estos a su vez con los Programas de Física
79
de la Carrera de Pedagogía en Física y Matemática de la Universidad de Santiago de
Chile. A raíz de este proceso surge entonces la identificación de los módulos con los
que se trabajaría en la elaboración de la propuesta.
Una vez identificados los módulos con los que se trabajará, para determinar los
contenidos particulares en los que se centrará, fue la construcción de la propuesta se
elaboró una entrevista, la cual en el análisis de las respuestas obtenidas se
identificaron los contenidos a trabajar posteriormente. Por tanto una vez determinada la
estrategia de enseñanza-aprendizaje y los recursos a utilizar, junto con claridad de los
contenidos a abordar se procede a la construcción de las propuestas Metodológicas.
En base a la construcción de dichas propuestas podemos indicar que en tal proceso,
surgieron diversos factores que favorecieron y dificultaron su elaboración. Primero,
como fue mencionado anteriormente, el primer desafío ocurre en la definición de los
contenidos a tratar, cada módulo presenta diversos contenidos que pueden ser
abordados, pero en este punto fue relevante la opinión de los académicos
universitarios ya que en con ello, se seleccionaron los contenidos de velocidad y calor
y temperatura. En consecuencia de esto, surge otro desafío en la selección de los
videos. Existe una variedad de 170 videos en el módulo de mecánica y 36 videos en
termodinámica (anexos 3 y 4), por lo que la selección de videos fue realizada a raíz del
objetivo de las guías y los contenidos específicos indicados por los profesores, a través
de las entrevistas realizadas para cumplir dichos objetivos. Por lo tanto, en un principio
la dificultad fue seleccionar los 6 videos que se utilizarían en las 2 guías y que
posteriormente en el Focus Group realizado con los profesores del Departamento de
Física fueron validados. Como ventaja podemos mencionar que la utilización de videos
como recursos tecnológicos que aportan en la comprensión de conceptos y así el
proceso de enseñanza-aprendizaje, y es aquí en donde mismo podemos apreciar una
segunda dificultad, ¿son factibles las actividades propuestas en la utilización de cada
video para la comprensión del concepto especifico a abordar?
Efectivamente, una de las mayores dificultades en la construcción de la propuesta
metodológica fue la elaboración de las actividades y la secuencia didáctica que
80
presentan. Es decir, después de varias propuestas previas, las cuales fueron
sometidas a sugerencias y/o modificaciones de los mismos profesores del
Departamento de Física, las guías fueron construidas en base a la comprensión de
cada video por separado, es decir, se inicia a desarrollar la guía de velocidad con un
movimiento rectilíneo uniforme para el concepto de velocidad y en donde luego
podemos estudiar vectorialmente la velocidad a través de los videos con un
movimiento circunferencial, por lo cual, se comienza con la noción más sencilla acerca
del concepto de velocidad trabajando con actividades que hicieran factible el análisis
por parte de los estudiantes fomentando la discusión y la reflexión del contenido para
una posterior profundización por parte del profesor del módulo en estudio.
Otra dificultad que se presentó fue la utilización del video como recurso digital en sí, es
decir, la utilización del video no solo contempló la observación del fenómeno en estudio
sino que también consideraba a los estudiantes como participantes de la experiencia
ya que era posible obtener mediciones. En ese aspecto la guía para el estudiante
indica al alumnado hacerse partícipe de las mediciones que es posible recabar en
relación a la información que ofrece el video, lo cual desarrolla en aspectos más
amplios el proceso de enseñanza-aprendizaje y también el docente debe fomentar la
participación del estudiante para que el video además de ser un recurso digital, sino
que puede poseer indicaciones y utilizaciones didácticas. Todo esto hace referencia a
una ventaja en la construcción de las guías, es decir, no solo se puede observar el
video, sino que cada video nos da amplia gama de utilizaciones, por ejemplo, extraer
información, datos, análisis de conceptos, etc. Por lo que podemos señalar que en las
guías específicamente nos enfocamos a que el concepto pueda ser aprendido a través
de la discusión y reflexión de situaciones planteadas en dichos recursos digitales y
complementados con la extracción de datos e incluso el análisis de gráficos
acompañada de la profundización conceptual por parte del académico universitario.
De la identificación de los contenidos a abordar y de la construcción de la propuesta
metodológica y en contraste con los objetivos específicos de la investigación es
posible mencionar que se han cumplido, siguiendo pasos rigurosos en la validación de
cada proceso explicitado en el marco metodológico del presente documento.
81
De las conclusiones acerca del proceso de construcción y el producto final elaborado
en esta investigación es posible decir que la propuesta busca romper con la disociación
que ocurre en la FID entre los aspectos disciplinares y los aspectos metodológicos
(pertinentes a la formación profesional) ya que se enmarca en la enseñanza de
contenidos pero integrando aspectos metodológicos innovadores provenientes de las
corrientes de investigaciones didácticas propuestas en los últimos años, es decir,
busca el desarrollo disciplinar cohesionándolo con el desarrollo metodológico en la
misma formación inicial del futuro docente, ya que de esta manera el nuevo docente
aprenderá desde la “trasposición didáctica” (Chevallard, 1983) desde un nivel
introductorio el cual se irá profundizando según los requerimientos de los programas
disciplinares y del académico a cargo del módulo, es importante mencionar que la
profundización queda a cargo del académico ya que es él quien aporta el sustento
teórico-científico del concepto.
Resulta importante hacer hincapié de que la propuesta metodológica como producto
final propicia la reflexión y discusión en torno a los conceptos desarrollados en ella,
ayudando a la construcción de nociones básicas del concepto en estudio, y desde la
dicha discusión y reflexión el académico profundiza con el sustento teorico-cientifico
que considere pertinente de acuerdo a los programas de formación afines. Dicha
manera en el tratamiento de contenidos es poco frecuente en la educación superior,
donde la física, y las ciencias en general, se enseñan como un producto cerrado e
incuestionable.
La dificultad que suscita la elaboración de la transposición didáctica en la educación
superior generalmente fomenta el no desarrollo de propuestas como las que se han
diseñado en el presente documento.
La metodología indagatoria generalmente se ha visto vinculada a procesos de
enseñanza-aprendizaje en contextos de enseñanza media (para el caso de Chile), por
lo que la adaptación a la enseñanza superior conlleva dificultades en la aceptación del
potencial que estas poseen cuando se desea utilizar en el desarrollo de contenidos
desde los aspectos y enfoque disciplinares como tales.
82
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86
6. ANEXOS
Anexo 1: Programa de Mecánica Pedagogía en Física y Matemáticas
UNIDAD II: Cinemática de la partícula. La cinemática ayuda a describir el movimiento de los cuerpos a nivel
macroscópico
Semana Competencia Nº Contenidos
- Postulados básicos de la Mecánica Clásica Posición, velocidad y aceleración
- Movimiento rectilíneo
- Movimiento curvilíneo
- Movimiento de traslación relativo
cognitivo procedimental actitudinal
2 1-2-3-4-5-6 Asocia a un cuerpo el
Modelo de la partícula.
Identifica su dominio de
validez. Identifica los
Postulados básicos dela
mecánica clásica.
Descubre los conceptos
asociados al movimiento
de una
partícula: posición,
desplazamiento,
trayectoria, velocidad,
rapidez, aceleración.
- Usa adecuadamente el
modelo de la partícula
en distintas situaciones
de movimiento.
- Utiliza con propiedad
sistemas de referencia
adecuados a situaciones
de movimiento. Utiliza
el método de
indagación en el
estudio del movimiento
de una hormiga.
Representa variables
gráficamente.
- Demuestra disposición
para trabajar en equipo.
Expone ideas ante los
demás. Escucha a los
demás.
- Presenta
organizadamente la
información recopilada en
el laboratorio.
2 – 3 1 - 2 – 3 –
4 – 5 - 6
Da ejemplos claros sobre
las diferentes clases de
movimiento en una
dimensión. Identifica los
gráficos correspondientes
a un movimiento
rectilíneo. Analiza
Movimientos
unidimensionales,
utilizando Gráficos y
Ecuaciones de Velocidad
y de Itinerario.
Utiliza sistemas de
referencia adecuados
para facilitar la
interpretación del
movimiento de un
cuerpo. Construye
gráficos Posición-
tiempo
Velocidad –tiempo y
Aceleración tiempo.
Demuestra destreza en
la solución de
problemas relacionados
con movimientos en
una dimensión.
Resuelve situaciones
que involucran
interpretación de
gráficos.
Identifica y controla
variables en el trabajo
experimental.
Construye base de
datos y gráfica.
Resuelve ejercicios
relacionados con
Trabaja en equipo.
Demuestra disposición
para enfrentar nuevas
Situaciones
problemáticas.
Entrega talleres e
informes de laboratorio
dentro del plazo
establecido.
87
movimientos en una
dimensión.
- Resuelve problemas
relacionados con:
Movimientos
desfasados en el
espacio.
- Resuelve problemas
relacionados con:
Movimientos
desfasados en el
tiempo.
4 – 5 1 - 2 – 3 –
4 – 5 - 6
Identifica la
independencia de los
Movimientos horizontal
y vertical
en el lanzamiento de
proyectiles.
Reconoce las
características de un
Movimiento parabólico
bajo la
influencia de una
aceleración constante.
Identifica la
independencia de los
Movimientos horizontal
y vertical
en el movimiento
circunferencial.
Identifica la
independencia de los
Movimientos tangente y
radial en el
Movimiento
circunferencial.
Distingue claramente las
variables lineales de las
variables angulares al
describir el movimiento
circunferencial.
Reconoce la formulación
vectorial del movimiento
circunferencial.
Da ejemplos claros sobre
las diferentes clases de
movimientos en el plano.
Analiza Movimientos
en el plano : Movimiento
Utiliza sistemas de
referencia adecuados
para facilitar la
interpretación del
movimiento de un
cuerpo en el plano.
Construye gráficos
Posición- tiempo
Velocidad –tiempo y
aceleración tiempo.
Construye ecuaciones
de itinerario, de
trayectoria y de
velocidad.
Demuestra destreza en
la solución de
problemas relacionados
con movimientos en el
plano.
Resuelve situaciones
relacionadas con el
movimiento de
proyectiles.
Resuelve problemas
relacionados con
movimiento
circunferencial.
Demuestra cuidado al
representar las
variables gráficamente.
Presenta
organizadamente las
variables para facilitar la
interpretación del
movimiento.
88
Anexo 2: Programa de Termodinámica Pedagogía en Física y Matemáticas
de
proyectiles Movimiento
circunferencial.
UNIDAD VII Calorimetría
Semana Competencia Nº Contenidos
-Temperatura. Principio cero de la termodinámica. Ecuación de estado gases
ideales. Ley Boyle. Ley Gay Lussac.
- Primer Principio de la Termodinámica.
- Calorimetría
cognitivo procedimental actitudinal
11-12 1,2,3 Identifica la diferencia
entre temperatura,
energía interna, calor
absorbido, calor cedido,
calor específico, para
resolver problemas de
transferencia de calor en
ambientes adiabáticos.
Utiliza y transforma
adecuadamente
temperatura en escalas
Celsius y Kelvin,
Fahrenheit, otras.
Desarrolla destrezas
experimentales en el
laboratorio.
13 1,2,3
Resuelve problemas de
transferencia de calor.
Desarrolla una
experiencia
en el laboratorio
relacionada
con radiación.
Es cuidadoso con los
instrumentos de
medición
89
Anexo 3: Lista de Videos Módulo de Mecánica “Galería de Galileo”
Videos Mecánica
Tema Subtema N° Códi
go Título del video
Movimien
to en una
dimensió
n
Marco de
referencia
1 V1.1 Alumnos haciendo barras 1
2 V2.1 Alumnos haciendo barras 2
3 V3.1 Auto moviéndose sobre un riel que cae, visto
desde 2 marcos de referencia distintos
4 V4.1
Auto moviéndose sobre un riel que cae, visto
desde 2 marcos de referencia distintos, toma
amplia
5 V5.1 Paracaídas visto desde dos marcos de
referencia distintos, corto
6 V6.1 Paracaídas visto desde dos marcos de
referencia distintos
7 V7.1 Paracaídas visto desde dos marcos de
referencia distintos, toma amplia
8 V8.1 Auto moviéndose a diferentes velocidades, auto
de abajo moviéndose más rápido.
9 V9.1 Caída de un carro por un plano inclinado de 30º
Rapidez
10 V10.
1 Auto que revientan huevos
11 V11.
1
Autos que revientan huevos para dar una idea
intuitiva de rapidez, toma amplia
12 V12.
1 Auto que se mueve lento
13 V13.
1 Auto que se mueve rápido
Representació
n gráfica del
movimiento
14 V14.
1
Auto que viaja en línea recta con rapidez
constante y sube por la pared
15 V15.
1
Construcción automática del grafico posición
versus tiempo, usando el video del movimiento
de un automóvil
16 V16.
1 Auto moviéndose sobre el riel con forma de U
90
17 V17.
1
Autos moviéndose a diferentes velocidades con
el auto de abajo moviéndose rápido
18 V18.
1
Autos moviéndose a diferentes velocidades con
el auto de arriba moviéndose rápido
19 V19.
1
Autos moviéndose a diferentes velocidades con
velocidades en dirección contraria
20 V20.
1 Auto moviéndose con la misma velocidad
Movimien
tos con
aceleraci
ón
constante
Aceleración
21 V21.
1
Auto moviéndose con velocidad constante y
aceleración constante, corto
22 V22.
1
Auto moviéndose con velocidad constante y
aceleración constante
23 V23.
1
Autos que parten del reposo con aceleraciones
distintas I
24 V24.
1
Autos que parten del reposo con aceleraciones
distintas II
25 V25.
1 Caída de un carro por un plano inclinado de 15º
26 V26.
1 Caída de un carro por un plano inclinado de 30º
27 V27.
1 Caída de un carro por un plano inclinado de 45º
28 V28.
1 Caída de un carro por un plano inclinado de 60º
29 V29.
1 Caída libre de un zapato y una moneda
30 V30.
1
Caída simultanea de bolas por distintas
pendientes
31 V31.
1 Plano inclinado de Galileo I.
32 V32.
1 Plano inclinado de Galileo II.
33 V33.
1 Torre de Pisa
Lanzamie
nto de
proyectile
s
Lanzamiento
de proyectiles
34 V34.
1 Independencia de movimientos de dos bolas
35 V35.
1 Independencia de movimiento de dos autos
36 V36. Independencia de movimiento, regla y monedas
91
1
37 V37.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 15°
38 V38.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 30°
39 V39.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 45°
40 V40.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 60°
41 V41.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 75°
42 V42.
1
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez
inicial y distintos ángulos, 90°
43 V43.
1 Tiro al “mono”, horizontal
44 V44.
1 Tiro al “mono”, diagonal
45 V45.
1 Auto que sube y baja por una pared
Movimiento
relativo
46 V46.
1
Auto que se mueve en dirección contraria de la
pista sobre la que anda
47 V47.
1
Auto que se mueve en la misma dirección de la
pista sobre la que anda
48 V48.
1 Auto quieto sobre una pista que se mueve
49 V49.
1
Auto sobre una pista quieta que luego empieza
a moverse en dirección contraria a la que se
mueve el auto
50 V50.
1
Auto sobre una pista quieta que luego empieza
a moverse en la misma dirección que se mueve
el auto
51 V51.
1
Personas en movimiento sobre una escalera
mecánica, una de las personas sube por la
escalera y la otra retrocede sobre ésta
52 V52.
1
Personas en movimiento sobre una escalera
mecánica, una de las personas sube por la
escalera, la otra no se mueve respecto a la
escalera.
Leyes de
Newton
Primera Ley
de Newton 53
V53.
1 Globo de Mickey Mouse que se revienta
92
54 V54.
1
Auto que continúa moviéndose con rapidez
constante
55 V55.
1 Choque Frontal
56 V56.
1 Choque Lateral
57 V57.
1 El huevo feliz y el huevo triste
58 V58.
1 El mantel (actividad)
59 V59.
1 Moneda sobre tarjeta (actividad)
60 V60.
1
Aro que soporta un objeto y que se saca
repentinamente
61 V61.
1
Aro que soporta un objeto y que se saca
repentinamente
62 V62.
1 Auto que da una curva rápidamente
63 V63.
1 Globo como péndulo que se revienta
64 V64.
1 Globo que se revienta cayendo
65 V65.
1 Globo que se revienta en reposo
66 V66.
1
Masa que cuelga de un hilo y se le da un tirón
rápido
67 V67.
1
Masa que cuelga de un hilo y se le da un tirón
lento
Segunda Ley
de Newton
68 V68.
1 Caída libre de un zapato y una moneda
69 V69.
1 Torre de Pisa
70 V70.
1 Pelota que rebota en una membrana elástica
71 V71.
1 Carros con ventiladores
72 V72.
1 Carros con ventiladores
73 V73. Carros con ventiladores
93
1
74 V74.
1 Fuerza sobre alumnos en patineta, 2 a 1
75 V75.
1 Fuerza sobre alumnos en patineta, 4 a 1
76 V76.
1 Fuerza sobre alumnos en patineta, 2 a 2
77 V77.
1 Máquina de Atwood, masas 20 y 22 gr
78 V78.
1 Máquina de Atwood, masas 20 y 25 gr
79 V79.
1 Máquina de Atwood, masas 20 y 30 gr
80 V80.
1 Máquina de Atwood, masas 40 y 42 gr
81 V81.
1 Máquina de Atwood, masas iguales v lento
82 V82.
1 Máquina de Atwood, masas iguales v grande
Tercera Ley
de Newton
83 V83.
1 Cohete propulsado con agua y aire a presión
84 V84.
1
Alumnos que se empujan sobre patinetas (1 a
1)
85 V85.
1
Alumnos que se empujan sobre patinetas (1 a
2)
86 V86.
1 Animación del corazón
87 V87.
1 Cardiógrafo, grabado en alta definición
88 V88.
1 Cardiógrafo, grabado en alta velocidad
89 V89.
1 Globo que expulsa agua
90 V90.
1 Globo que expulsa aire
Roce
91 V91.
1
Autos estacionados en una plataforma que se
mueve
92 V92.
1 La moneda y la botella, HD
94
93 V93.
1 La moneda y la botella, HS
94 V94.
1 Coeficientes de Roce para distintos materiales
95 V95.
1
Medición del coeficiente de Roce, distintos
materiales (vidrio-lija)
96 V96.
1
Medición del coeficiente de Roce, distintas
normales (vidrio-lija)
97 V97.
1
Medición del coeficiente de Roce, distintos
materiales (vidrio-madera)
Ley de Hooke
98 V98.
1 Ley de Hooke
99 V99.
1
Masa unida a resorte en plano inclinado con
distintos ángulos
Momentu
m, trabajo
y energía
Momentum
Lineal y
Conservación
del
Momentum
Lineal
10
0
V100
.1 Auto que se mueve sobre plataforma flotante
10
1
V101
.1 Auto que se mueve sobre plataforma flotante
10
2
V102
.1 Autos que se empujan mutuamente 66 y 66 gr
10
3
V103
.1 Autos que se empujan mutuamente 66 y 99 gr
10
4
V104
.1 Autos que se empujan mutuamente 66 y 132 gr
10
5
V105
.1 Autos que se empujan mutuamente 66 y 566 gr
10
6
V106
.1 Bola que choca contra un muro
10
7
V107
.1 Bola que choca a otra de igual masa en reposo
10
8
V108
.1 Dos bolas de igual masa que chocan de frente
10
9
V109
.1
Choque bidimensional de una bola que choca a
otra en reposo
11
0
V110
.1 Péndulo sobre carro
11
1
V111
.1
Martillo que se lanza rotando en trayectoria
parabólica
Trabajo 11 V112 Caída libre de un zapato y una moneda
95
Mecánico 2 .1
11
3
V113
.1 Cohete propulsado con agua y aire a presión
11
4
V114
.1 Sistemas de poleas
Energía
Cinética y
Potencial
11
5
V115
.1
Auto propulsado por la energía potencial
gravitacional
11
6
V116
.1 Bola rellena con agua que choca sobre el piso
11
7
V117
.1 Cuna de Newton
11
8
V118
.1 El Cilindro Porfiado I
11
9
V119
.1 El Cilindro Porfiado II
12
0
V120
.1 Goma saltarina I
12
1
V121
.1 Goma saltarina II
12
2
V122
.1 Goma saltarina III
12
3
V123
.1
Masas con clavos que caen desde distintas
alturas y se entierran I
12
4
V124
.1
Masas con clavos que caen desde distintas
alturas y se entierran II
12
5
V125
.1 Potencia Mecánica
Conserva
ción de
energía y
momentu
m
Conservación
de energía y
momentum
12
6
V126
.1
Auto propulsado por la energía potencial
gravitacional
12
7
V127
.1 Ballesta Balística
12
8
V128
.1 Choques de monedas 1 1
12
9
V129
.1 Choques de monedas 1 2
13
0
V130
.1 Choques de monedas 2 1
13
1
V131
.1 Choques de monedas 2 2
96
13
2
V132
.1 Choques de monedas 2 3
13
3
V133
.1 Choques de monedas 3 2
13
4
V134
.1 Cuna de Newton 1
13
5
V135
.1 Cuna de Newton 2
13
6
V136
.1 Cuna de Newton 3
13
7
V137
.1 Cuna de Newton 4
13
8
V138
.1 Péndulo de largo variable
13
9
V139
.1 Péndulo balístico
14
0
V140
.1 Astro blaster
14
1
V141
.1 Sistema de péndulos de Berg visto de frente
14
2
V142
.1 Sistema de péndulos de Berg visto de lado
Dinámica
de
rotación
Movimiento
circular
14
3
V143
.1 Rueda
14
4
V144
.1 Rueda con cinta
14
5
V145
.1 Auto capturado en órbita circular
14
6
V146
.1
Pelotas que giran atadas a un cordel que se
corta
Torque y
rotación
14
7
V147
.1 Auto subiendo por un balancín
14
8
V148
.1 Bandejas equilibradas
14
9
V149
.1 Masa suspendida del extremo de una regla
15
0
V150
.1
Regla equilibrada por dos elásticos en distinto
ángulo
15 V151 Pelota que rebota en paredes paralelas
97
1 .1
15
2
V152
.1 La pelota que rebota en el agua (waboba)
15
3
V153
.1 Remolinos
15
4
V154
.1 Pelota que cambia de riel
15
5
V155
.1
Hélice de papel accionada por hilo enrollado en
carrete (actividad)
15
6
V156
.1 Inercia de rotación en un plato de sopa
15
7
V157
.1
Inercia de dos bolas dispuestas cerca del eje de
rotación
15
8
V158
.1
Inercia de dos bolas dispuestas lejos del eje de
rotación
15
9
V159
.1 Torre de latas de bebida
16
0
V160
.1
Regla cuyo extremo cae con aceleración mayor
a g
16
1
V161
.1
Regla con pelotas que cae con aceleración
mayor a g
16
2
V162
.1
Martillo que se lanza rotando en trayectoria
parabólica
16
3
V163
.1 Centro de masa de una escoba
Conserva
ción de
momento
angular
Momento
angular
16
4
V164
.1 Silla giratoria
16
5
V165
.1 Bailarina de imanes
16
6
V166
.1 Bolas cayendo en embudo
16
7
V167
.1 Bolas cayendo en embudo sin girar
16
8
V168
.1 Bola en órbita circular unida a masa que cuelga
16
9
V169
.1 Caja de Herón
17
0
V170
.1 Momentum angular residual
98
Anexo 4: Lista de Videos Módulo de Termodinámica “Galería de Galileo”
Videos Termodinámica
Tema Subtema N° Cód
igo Título del video
Temperat
ura y
calor
Temperat
ura y
calor
1 V1 Termoscopio de Galileo
2 V2 Pájaro bebedor
3 V3 Dilatación de barras visualizado con haz láser
4 V4 Dilatación térmica Argolla Bola
5 V5 Dilatación térmica Argolla Bola nitrógeno
6 V6 Calibración de termómetros
7 V7 Cero absoluto
Presión,
Volumen,
Temperat
ura
Presión,
volumen
y
temperatu
ra
8 V8 Jeringa de fuego
9 V9 Temperatura como energía cinética promedio
10 V10 Presión en un globo sobre uno y varios clavos
11 V11 Presión en un globo sobre uno y varios clavos
12 V12 Inflando un globo
13 V13 Inflando un globo trucado
14 V14 Globo que se infla por temperatura
15 V15 Frasco tapado en agua caliente
16 V16 Cero absoluto
17 V17 Empujando un émbolo lentamente
18 V18 Motor Stirling
19 V19 Formación de una nube en un jarro
Conducci
ón,
Convecci
Conducci
ón
20 V20 Fósforos sujetos a un alambre que se calienta
21 V21 Conducción térmica, hielos que se derriten sobre
bases distintas
99
ón y
Radiación 22 V22
Conducción térmica en un globo con agua en su
interior
23 V23 Rejilla que mantiene la llama bajo ella
24 V24 Rejilla que mantiene la llama sobre ella
25 V25 Rejilla que separa la llama en dos partes
26 V26 Gota que levita sobre un disco caliente
27 V27 Gota que levita sobre un disco caliente vista de
cerca
28 V28 Gota grande que se evapora sobre un disco caliente
29 V29 Gota grande que se evapora sobre un disco caliente
vista de cerca
Convecci
ón
30 V30 Convección en un líquido
31 V31 Convección en un gas
32 V32 Vela en una corriente convectiva
33 V33 Vela en una corriente convectiva que se apaga
Radiación
34 V34 Radiación en espejo parabólico
35 V35 Termómetros blanco y negro
36 V36 Radiómetro de Crookes
Anexo 5: Cuadro Comparativo Contenidos Del Programa, Videos y Prueba Inicia,
Mecánica
CUADRO COMPARATIVO CONTENIDOS DEL PROGRAMA, VIDEOS Y PRUEBA
INICIA: MECÁNICA
Unidad
Contenidos
Cognitivos
Programa LEFM
Videos
relacionados
para cada
contenido del
programa
Contenidos de la Prueba
Inicia
Unidad I:
Vectores y
Escalas longitud,
masa y tiempo
100
Escalares características de las
magnitudes
vectoriales
Métodos de solución
con vectores.
componentes de un
vector con ayuda de
la geometría y de la
trigonometría.
Análisis Dimensional
Unidad II:
Cinemática de la
partícula. La
cinemática
ayuda a
describir el
movimiento de
los cuerpos a
nivel
macroscópico
Conceptos
asociados al
movimiento de una
partícula: posición,
desplazamiento,
trayectoria, velocidad,
rapidez, aceleración
V10.1 - V11.1-
V12.1 - V13.1
Utiliza modelos para
describir cualitativa y
cuantitativamente diversos
tipos de movimientos,
estableciendo relaciones
entre conceptos como
posición, tiempo,
desplazamiento, velocidad y
aceleración, y
comprendiendo las
limitaciones y estableciendo
la pertinencia del uso de
estos modelos
Gráficos
correspondientes a
un movimiento
rectilíneo
V14.1 -V15.1 -
V16.1-V17.1-
V18.1 - V19.1-
V20.1
Analiza Movimientos
unidimensionales
V10.1 - V11.1-
V12.1 - V13.1
- V14.1 -V15.1
-V16.1-V17.1-
V18.1 - V19.1-
V20.1
Movimientos
horizontal y vertical
en el lanzamiento de
proyectiles
V34.1-V35.1-
V36.1-V37.1-
V38.1-V39.1-
V40.1-V41.1-
V42.1-V43.1-
V44,1-V45.1
Movimiento
parabólico
V34.1-V35.1-
V36.1-V37.1-
V38.1-V39.1-
V40.1-V41.1-
V42.1-V43.1-
V44,1-V45.1
101
Movimientos
horizontal y vertical
en el movimiento
circunferencial
Del video
V143.1 al
V170.1
Analiza cualitativa y
cuantitativamente
movimientos de rotación
relacionando los conceptos
de torque, momento de
inercia, energía cinética de
rotación y momento angular.
; Analiza las características
del movimiento de cuerpos
en presencia de una fuerza
centrípeta y tangencial,
relacionando la existencia
de una fuerza central con la
conservación de la cantidad
de momento angular.
Movimientos tangente
y radial en el
movimiento
circunferencial
Del video
V143.1 al
V170.1
UNIDAD III:
Dinámica de la
partícula: La
dinámica ayuda
a interpretar el
movimiento de
los cuerpos a
nivel
macroscópico
Fuerza como medida
de interacción entre
cuerpos.
Del video
V68.1 al V62.1
Aplica los principios de
Newton para analizar y
determinar las condiciones
de equilibrio de un cuerpo o
sistema de cuerpos, así
como situaciones estáticas y
dinámicas donde actué la
fuerza de roce,
estableciendo las
consecuencias de la acción
del roce en el movimiento de
un cuerpo
Situaciones de
equilibrio y
movimiento
Del video
V53.1 al V99.1
Principios de Newton Del video
V53.1 al V90.1
Aplicar los Principios
de Newton
Del video
V53.1 al V90.1
Asocia los Principios
de Newton con la Ley
de Gravitación
Universal
Relaciona las leyes de
Kepler y la ley de
Gravitación Universal para
explicar el movimiento de
diversos cuerpos celestes,
estableciendo relaciones
pertinentes entre los
parámetros de la órbita y las
magnitudes dinámicas y
cinemáticas en el
movimiento de planetas y
satélite
Asocia la Ley de
Gravitación Universal
con las Leyes de
Kepler.
UNIDAD IV: Concepto de Centro
102
Dinámica de un
Sistema de
Partículas. La
dinámica de un
sistema de
partículas ayuda
a interpretar el
movimiento de
un sistema
compuesto por
varios cuerpos
de Masa
Impulso de una
fuerza, medida de la
transferencia de la
cantidad de
movimiento
Del video
V100.1 al
V111.1
Relaciona los conceptos de
fuerza, impulso y cantidad
de movimiento lineal para
analizar los cambios en el
movimiento de un cuerpo o
un sistema de cuerpos
Trabajo de una
fuerza mecánica,
medida de la
transferencia de
Energía
Del video
V112.1 al
V114.1
Establece relaciones entre
los conceptos de trabajo,
fuerza, potencia y energía
mecánica, y utiliza dichas
relaciones para analizar y
comprender situaciones
concretas
Trabajo de las
fuerzas conservativas
como medida de la
transferencia de
energía potencial
Del video
V115.1 al
V125.1
Trabajo de las
fuerzas no
conservativas como
medida de la
transferencia de
energía mecánica
Del video
V126.1 al
V142.1
UNIDAD V:
Dinámica del
Cuerpo Rígido.
La dinámica del
cuerpo rígido
ayuda a
interpretar el
movimiento de
cuerpos no
deformables
macroscópicam
ente
Estática del cuerpo
rígido
103
Anexo 6: Cuadro Comparativo Contenidos Del Programa, Videos y Prueba Inicia,
Termodinámica
CUADRO COMPARATIVO CONTENIDOS DEL PROGRAMA, VIDEOS Y PRUEBA
INICIA: TERMODINÁMICA
Unidad
Contenidos
Cognitivos
Programa LEFM
Videos
relacionados
para cada
contenido
del programa
Contenidos de la Prueba
Inicia
Unidad VII:
Calorimetría
Temperatura
V1- V2-V3-
V4- V5- V6-
V7- V8- V9 -
V14- V15-V
16-V17- V18
Diferencia los conceptos de
calor, energía interna,
energía térmica y
temperatura, y caracteriza las
diversas formas en que se
transfiere energía térmica de
un cuerpo a otro (convección,
conducción, radiación);
Relaciona cuantitativa y
cualitativamente la
transferencia de energía con
la variación de temperatura,
cambio de fase y/o dilatación
de una sustancia
Analiza las relaciones entre
presión, volumen y
temperatura a partir de las
representaciones de un gas
ideal y la teoría cinético-
molecular de la materia, así
como diversos ciclos de
transferencia de energía
térmica en un gas a través de
las coordenadas: presión,
volumen y temperatura
Energía interna
Calor absorbido y
cedido V1- V2
Calor especifico
Resuelve
problemas de
transferencia de
calor.
104
Anexo 7: Transcripción Entrevistas Profesores
Se indica al entrevistador Pablo Vargas (PV) y el profesor entrevistado (P)
Entrevista Profesor
PV: ya entonces ahora yo le pregunto más formalmente, ¿cuál cree usted que son los
contenidos que a los estudiantes les cuesta más aprender o con lo que vienen mayor
déficit en mecánica y en termodinámica?
P: a ver, desde la…, de mecánica: yo creo que el problema fundamental es la
cinemática, tienen mucho mayor problema para entender la conceptualización de la
cinemática, normalmente, o sea por experiencia, cuando entran a dinámica se les hace
mucho más fácil o sea no entienden los conceptos “MRU”, para que decir movimiento
circunferencial, o sea, uno ya les habla de circunferencial y eso ya es como lo peor, les
cuesta mucho relacionar algunos conceptos de la parte cinemática, de la dinámica yo
diría que no, fundamentalmente se las arreglan bastante bien con energía, de ahí
sacan, trabajan sacan la parte.
Y en la parte de termodinámica yo creo que todo lo que tiene que ver con calor, o sea,
no entienden los conceptos de calor latente, no son capaces de plantear ecuaciones de
mezcla, no son capaces de pasar de hielo a vapor sin pasos intermedios y no, no son
capaces de resolver ese tipo de problemas. También les cuesta mucho la parte de
termodinámica, todo lo que son los ciclos, o sea cuando uno tiene, aparentemente
tienen que aplicar el “pv=nrt” que es como una expresión asa, pero si uno ya se los
involucra con el primer principio de la termodinámica, cantidad de calor absorbido,
quien hace el trabajo, quien recibe el trabajo, eh, es un poco complicado. Yo creo que
esa es la parte más complicada.
PV: y en la parte de cinemática, específicamente?
P: en cinemática todo lo que es movimiento circunferencial, de hecho, aquí, en el
tecnológico, que nosotros le hemos hecho le hacemos una mecánica así muy general,
normalmente piden que quitemos la parte de movimiento circunferencial que además
105
es casi ridículo porque yo siempre digo no hay nada que ande en línea recta, todos los
procesos, los motores, todos giran, entonces como eso que es tan cercano como (PV:
al área de ellos) , y da lo mismos una rueda gira, pero la gente no es capaz de
trasladar un movimiento circunferencial a las ecuaciones básicas de movimiento.
PV: una última pregunta. Nosotros con este material estamos diseñando unas guías,
pero resulta que el problema que tenemos nosotros es cuando diseñamos esta guía,
como nosotros estamos, yo y mi compañero estamos ligados, por ejemplo a ya a
trabajar en un colegio y todo eso, quedan como de un nivel muy elemental, entonces
yo le quería preguntar a usted si nos podría dar así como un consejo, o que opinión
tendría usted al respecto para elevar el, el nivel un poquito , como no sé, si trabajamos
el concepto velocidad y cosas así
P: es que yo ahí también tengo mis trancas respecto a, a elevar niveles, o sea, yo creo
que si el niño no maneja el concepto, no hay forma de subir el nivel, (PV: aunque sea
de universidad) claro, si el problema es la conceptualización de los, de los contenidos
porque en el fondo, eh, yo siempre digo, es mucho más fácil hacer una mecánica con
integrales o con derivadas, pero la, todo lo que es discreto, cuesta mucho y a nivel de
colegio tú lo tienes que hacer discreto, si el niño tuviese que buen nivel en el nivel del
colegio no deberíamos tener problemas acá. El problema es que no está bien la base,
entonces yo no sé si está bien si al idea es elevar el nivel, porque a veces el pensar
elevar el nivel significa meterle más matemáticas y no pos, si aquí necesitamos es
conceptos claros, porque si la matemática es una herramientas y si tiene el concepto
claro sabe que matemática va a usar, en caso contrario, no te sirve de nada tener
integrales si no sabe cuándo tiene que aplicar las integrales.
PV: ya profesora, muchas, muchas gracias
Entrevista Profesor
PV: yo soy seminarista de la profesora Carla, nosotros estamos trabajando en un
proyecto de formación inicial docente, entones, ¿en que se basa este proyecto?
106
Estamos tratando de diseñar un material en base a una metodología indagatoria para
las asignaturas de mecánica y termodinámica de acá de la carrera, entonces yo estoy
haciendo una encuesta a varios profesores de física, y quería saber, acorde su opinión
y la experiencia que ud tiene, eh, ¿cuál cree usted que son los contenidos en mecánica
y termodinámica que le cuestan más a los estudiantes cuando ingresan a la
universidad?, si ha hecho esa asignatura o, cuál es su opinión con respecto a eso a lo
largo de su carrera.
P: a ver, de termodinámica te puedo dar mi experiencia hace mucho tiempo, que hace
muchos años que no hago clases, pero cuando lo hice, ehh, tenía que ver con la
aplicación práctica de los conceptos sea, como si yo veo por ejemplo lo que es calor
específico, que significa en el material, una representación que significa el calor
especifico en el agua por ejemplo, que sea alto, o sea su contenido experimental, su
contenido práctico en el fondo, yo creo que esa es una parte muy débil. Entonces todo
se hacía a nivel académico y quedaba siempre esa sensación de que además tu no
habías entendido plenamente, me entiendes?, que son conceptos que tú los aplicas a
los fenómenos. En mecánica, ehh, yo creo que lo más complicado para mí son la parte
conceptual de las leyes de newton, el alumno cree, porque todas las leyes de newton
son chiquititas, F=m a, el producto de las masas partido por la distancia al cuadrado es
la ley de gravitación universal y tú te das cuenta que el desarrollo de esos contenidos y
su aplicación, lo que significan, toda la conceptualidad que hay detrás es lo que más
les cuesta.
PV: entonces es eso en mecánica y termodinámica
P: si
PV: Profe, y una última pregunta, nosotros estamos tratando de hacer este material en
base indagatoria pero, lo queremos adaptar al nivel universitario, pero cuando
hacemos, por ejemplo, algo en cinemática y mecánica, como estamos tan ligados a la
parte del colegio, termina siendo muy elemental, no tiene nivel universitario. Yo le
quería preguntar a usted, así como algún consejo o alguna cosa que podamos hacer
de forma indagatoria para llevarlo al nivel universitario, por ejemplo algo de mecánica o
107
de termodinámica ¿cómo piensa usted que se podría hacer algo así?, que no termine
siendo tan elemental al fin y al cabo para los muchachos.
P: ¿a qué le llama usted indagatorio?
PV: o sea, por ejemplo con las etapas del “ECBI” por ejemplo específicamente, una
focalización, un contraste, una exploración, una aplicación, cosas así. El método
indagatorio plantea una situación, y después se valla, a través de preguntas, viendo el
conocimiento.
P: y que eso sea suficientemente elevado dices tú…
PV: o sea, claro, que se pueda trasladar a algo más, de nivel más, para los chiquillos
que entran acá a la carrera porque terminábamos haciendo una guía de enseñanza
media, es el problema, entonces la profe decía que hay que elevarla un poco más para
la situación acá, para nivel universitario.
P: mira yo creo que la elevación va por la parte matemática, o sea, un dominio
bastante más completa en los vectores, eh, de la representación cartesiana.
PV: o sea, aplicar más matemática diferencial.
P: Claro. Y dejar en claro que esa matemática, que es más complicada porque
representa el movimiento en el eje cartesiano, que esa representación matemática
tiene que interpretarse físicamente, o sea que significa una velocidad negativa,
significa una velocidad que viene en el sentido contrario en el eje, es decir toda esa
significación matemática a su vez tiene que llevarla a lo que representa físicamente. Yo
creo que ese es un punto muy importante porque la cinemática en profundidad ya de
por si, debería ser un muy buen elemento para que el alumno aprendiera física y no
quedara siempre con un pie medio cojo
PV: ya profesor, muchas muchas gracias
Entrevista Profesor
108
P: ya entonces, a ver, cuéntame un poco más de esto, de la grabación
PV: ehh bueno, lo que se trata de nosotros es crear un material, unas guías de
aplicación para los alumnos de primero y tercero, eh, de tercer año de la universidad
en mecánica y termodinámica (P: ¿para la universidad?) sí, para la universidad porque
es aplicación para la formación inicial docente este, esto está dentro del marco de un
proyecto, entonces todo es para formación inicial docente el material que estamos
creando nosotros
P: ya, a pesar de que ustedes van a ser profesores de enseñanza media.
PV: claro, claro entonces ehh, bueno la pregunta principal que yo le quería hacer a
usted es ¿cuál, bajo su percepción, cree usted que son los contenidos más críticos de
los estudiantes en esas asignaturas?
Si tiene alguna opinión con respecto a eso
P: eh, claro que la tengo, o sea en, a ver, cuando ustedes están en primer año tienen
un curso que se llama (PV: Física de lo cotidiano) Física de lo cotidiano y ahí hay una
parte de ondas y acústica que es muy débil, muy muy débil, yo siempre hice resaltar
eso cuando me ha tocado hacer práctica profesional II, que los alumnos no tenían
mayor idea de eso, y era más o menos lógico porque con cuatro semanas imposible
que uno pueda aprender los contenidos como para aplicarlos, o sea yo les sugería a
los alumnos que el curso que vieran electivo, lo tomaran porque es una deficiencia de
que, eh, la carrera, o sea el programa esta de tal manera que no tiene los contenidos y
si tuviera física, ehh, para cuando ustedes van a hacer clase en primero medio a los
colegios, esta es la primera unidad: ondas (P: claro), acústica. Entonces yo le decía a
los alumnos: “mira, mañana tienen, me pidieron un reemplazo, ¿usted puede ir a hacer
la clase?, salga, expóngame”, porque como hacíamos práctica, la verdad es que no
tenían los contenidos, salvo uno que otro por ahí, pero que era de estudios particulares
que tenían ellos, propios, porque estaban estudiando música, por ejemplo había un
chico que tocaba música y entonces, claro!, se las sabia todas, pero uno en todos los
que pasó por mi curso, no (PV: profe..) ehh, la parte de fluidos, a ver tú dices en…
109
PV: Termodinámica
P: Termodinámica, la verdad es que yo no he hecho calor y termodinámica, no tuve
esa posibilidad de visualizarlo, porque no veía tercero medio, nosotros veíamos los
planes y programas de primero y segundo, entonces mi clase de practica con ustedes
era viendo los contenidos de primero y segundo
PV: Profesora, y en cinemática por ejemplo, la parte de cinemática que vea que..
P: yo creo que eso es lo que más está más o menos bien, más o menos bien, ehh, no
está fuerte los conocimientos de mecánica, los segundo principio de Newton, eh, ( no
se entiende), el segundo principio eh, nunca me dijeron que el principio era en función
del momentum lineal y que bajo la consideración de partículas llegábamos a la
ecuación de “F=m·a”, por ejemplo, o sea yo creo que ahí falta un poquito más del
primer año., ahora he conversado con otros colegas del curso de mecánica de más
arriba, y la verdad es que hay que hacer la mecánica básica porque la que traen es
muy débil, o sea todos los profesores que les toca hacer la mecánica clásica, donde
debieran entender las ecuaciones las sofisticadas, hasta la ecuación del trompo se la
llevan, o sea no lo saben , no lo ven, no lo ven, o sea es un poquitito débil.
La otra cosa que yo echo de menos en los programas de ustedes es física moderna,
laboratorios (PV: laboratorios de física moderna) no hay, no hay nada, no hay, no hay
y la parte de fluidos yo creo que esa es la que más auge tiene pero falta laboratorio de
física moderna, yo creo que la carrera de ustedes, ehh, le falta eso, justo que le falta,
ehh, física moderna y tomar el curso de mecánica, ehh, con un poquito más de
profundidad en primer año, primer año de carrera de ustedes, para que realmente
estén fortalecidos, porque gran parte de eso es la base digamos.
PV: profe, y nosotros por ejemplo, ehh, bueno estamos trabajando con unas guías que
son de índole indagatorio, para los muchachos de acá de la universidad, y la verdad es
que los intentos que hemos hecho, resulta que como nosotros estamos ligados
también a la enseñanza media, resulta que son de nivel muy elemental, yo le quería
preguntara usted si, ¿de qué forma cree usted que nosotros podríamos, no sé, abarcar
110
eso para que sea un material útil para los niños de universidad? Porque por ejemplo
los contenidos que vemos en enseñanza media, acá debería ser un poco más profundo
en la parte de la universidad, entonces siempre nosotros cuando los hacemos
terminamos como haciéndolo muy elemental, entonces eso yo le quería preguntar
como usted…
P: ehh, como preparar guías para
PV: o sea, como podría así, nosotros abarcar eso, por ejemplo, no sé, un concepto de
velocidad como poder abarcarlo más, con un poco más de profundidad acá en la
universidad si hacemos una guía indagatoria
P: ehhh, bueno, si tu estas pasando el concepto de velocidad obviamente que la parte
vectorial tiene que estar muy, muy bien formada, porque la verdad es que si tu miras,
eh, la parte de mecánica, básicamente la mayoría de los conceptos tienen una parte
vectorial, o sea si tú no tienes una formación vectorial, eh, que la manejes bien,
obviamente que te, eh, los conceptos, eh, se te complican. (PV: o sea a partir de eso).
El concepto de torque por ejemplo, un concepto que es netamente vectorial y que
cuesta aplicarlo si no se tienen los elementos adecuados.
PV: perfecto, muchas gracias profesora.
Entrevista Profesor
PV: ¿Cuál cree usted que son los contenidos que presentan más dificultad para los
estudiantes en las asignaturas de termodinámica y mecánica?
P: Bueno… si bien no he hecho los cursos antes para pedagogía, sin embargo tengo la
experiencia de ingeniería, y los temas que yo encuentro complicados para los
estudiantes son la cinemática en mecánica porque se introduce en conjunto con la
cinemática la parte vectorial y los vectores son abstractos y difíciles de compaginar con
la cinemática entonces no es solo decir cuestión de dar tal dirección y tal sentido una
magnitud, los vectores aportan mucha más información y por lo tanto considero que
111
ese tópico de la cinemática se vuelve complicado por un elemento matemático que
requiere comprensión y madurez por parte de los alumnos.
Otro tema que considero relevante es trabajo y energía porque es transversal a la
carrera y a las asignaturas entonces a mi modo de ver los estudiantes actúan de
manera “estanca”, es decir, aprenden un contenido en una asignatura luego la
aprueban y se olvidan de dicho contenido. Y el futuro docente cuando haga clases o
sea cuando ejerza su profesión también va a requerir esas situaciones de
transversalidad.
Otro tema que considero que surge dificultad es en sistema de partículas
específicamente con problemas de masa variable, choques laterales, lo cual no quiere
decir que sean difíciles sino que requieren bastante concentración y apoyo del cálculo
integral y diferencial y eso es lo que hace complicado para los alumnos esos temas.
Después en termodinámica tengo la vivencia esencialmente de la ingeniería y es una
asignatura compleja ya que nuevamente el estudiante se enfrenta a que la literatura
tiene que acoplarla con los enunciados matemáticos, mucha literatura después se
vuelve matemática casi bruscamente y se requiere mucho tiempo para madurar esas
ideas por lo cual no basta solo con un semestre de la asignatura.
A los estudiantes básicamente les cuesta encajar conceptos y llevarlos a la
matemática, lo cual se complica y se vuelve muy difícil, esto a mi modo de ver.
PV: ¿Qué consejo nos podría dar para abordar estos contenidos en una guía de
carácter indagatorio y que no se vuelva elemental?
P: Bueno… si te quedas a nivel de colegio el álgebra es tu herramienta matemática
máxima (hablando de la cinemática) en cambio en la universidad ya puedes hablarle a
los estudiantes de las ideas de límites, derivadas e integrales entonces naturalmente
en la universidad el bagaje matemático es muy superior al que pueda tener un alumno
de colegio, sin embargo, uno puede hacer bastantes cosas a nivel colegio y que se
asemejan mucho a lo que se hace en la universidad. Hablando básicamente de
“deltas”, diferencia y restas, y si en algún momento esas diferencias las vuelves
112
pequeñitas estas inmediatamente en el concepto de derivada entonces por ejemplo si
tú dices la velocidad es desplazamiento partido por tiempo pero ¿Qué es un
desplazamiento? Es un “delta r” por el tiempo que empleo, o sea “delta t” entonces eso
no es más que una resta y cuando tú haces esos deltas muy pequeños no es más que
las diferenciales de las matemáticas. Entonces como abordar y hacerlo de buen nivel
es mirándolo desde ese punto de vista y que así el alumno entienda que esos deltas no
son más que la situación inicial y final y así poder hacer una tendencia a cero del
tiempo principalmente y posteriormente pasar de esos.
Entrevista Profesor
PV: Usted que ha realizado la asignatura de mecánica clásica, ¿Cuál cree que son los
contenidos en los que los estudiantes poseen mayor déficit una vez que llegan a la
universidad?
P: De los cursos que he tenido me doy cuenta que uno de los déficits es en
matemáticas, serios déficit en matemáticas, la mecánica newtoniana, es decir, vectores
y esas cosas.
En general en cultura física, en saber ciertas cosas de física que uno supone que
saben pero eso es perdonable. Lo peor es matemático tanto para los que están
saliendo del colegio y los que ya están en la universidad.
PV: ¿Cuál sería su consejo en la construcción de guías que están orientadas a
estudiantes de primer año de universidad por ejemplo en los tópicos de cinemática?
P: La idea de la guía debería ser para tratar de detectar que tan “deformados” vienen
los conocimientos desde la enseñanza media por ejemplo en el concepto de velocidad,
viene con una cantidad de velocidades (media, promedio, instantánea, etc) siendo que
la velocidad es una sola, he ahí un déficit, vienen con contenidos muy parcelados
acerca de muchas cosas y no saben dar una estructura coherente para eso
entendiendo que son ideas que es necesario madurar y son muy jóvenes para eso aun.
113
Lo primero que uno nota es que no saben hablar en lenguaje matemático ya que sin
eso la física se transforma en una mera conversación.
Anexo 8: Transcripción de reunión Profesores en jornada de reflexión. Validación
guías 1
Reunión con Profesores del Departamento de Física:
La idea de la reunión fue básicamente pedir opiniones diversas acerca de la
construcción de material para la implementación de la propuesta metodológica que se
ha trabajado a lo largo de esta investigación, previamente se presentó la idea del
presente trabajo y se presentaron tanto los videos como las guías orientadas para
estos.
Posteriormente se invita a una discusión por parte de los docentes para encontrar
aspectos deficientes del trabajo y así corregirlos
Transcripción de la discusión
P1: ¿Por qué sube el auto? (refiriéndose a al video 2 de cinemática)
Discusión: se había hablado de enseñar física contextualizada y ver que en el video el
auto va hacia arriba desvía un poco esta idea. La idea de “ilusión”, es decir, todo lo
que hace pensar al observador cosas que no son hay que tratarlo aparte. Da la
impresión de que está ocurriendo un fenómeno que no es físico sino mágico.
En otras palabras el estudiante se fijara más en como el auto sube en vez de observar
el contenido físico pertinente a la clase.
Ya que la pregunta no será ¿hacia dónde se movió el auto? sino que será ¿Cómo
hicieron para que el auto se moviera hacia arriba? Claramente es un distractor.
¿Applets o videos reales? Sopesar lo divertido y lo instructivo
Video 3 de cinemática
114
Es necesario dejar muy claras las contextualizaciones e indicaciones para trabajar con
los videos. Para este caso vector y específicamente el tema de la dirección.
Hacer el contraste entre la realidad virtual y la realidad física, es decir, dar más énfasis
a la materialidad física real.
Hay que hacer clara la diferencia entre la realidad virtual y la real ya que la virtual los
niños saben que no posee límites y justamente la idea es mostrar que la física impone
límites en la real.
Video Termodinámica
P1: el video dura 30 segundos ¿Qué sucede con el resto de la clase?
¿Cómo se enseña tradicionalmente el concepto de dilatación térmica? Entonces la idea
es ahora mostrar esa situación y haces preguntas para saber que pasa ahí.
La idea es manejar bien el concepto y el contenido para lograr sacar el mayor provecho
posible del video y así potenciar los aprendizajes obtenidos.
Anexo 9: Guía de Orientaciones Didácticas al Docente para la Guía de
Cinemática.
115
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Orientaciones Didácticas para el Docente
Guía de Cinemática
Introducción
En esta guía el docente podrá encontrar algunas indicaciones o sugerencias para realizar la clase
con la guía didáctica de cinemática para el contenido de velocidad específicamente. En cada
actividad, se realizará una sugerencia de cómo abordar la actividad y las posibles respuestas con
las cuales deberá enfrentarse por parte de los estudiantes.
Conceptos Previos: Movimiento, Trayectoria y Desplazamiento.
Cada video ha sido extraído desde la Galería de Galileo, enmarcada dentro del proyecto
Proyecto de Innovación Docente n°34-2012, titulado Incorporación y evaluación de recursos
interactivos en las asignaturas de física de la Pedagogía en Física como refuerzo a la Formación
Inicial Docente con el uso de TIC’s y en donde los videos de la galería están para el uso y
disposición de cada docente.
Los videos pueden ser encontrados en la página web www.galeriagalileo.cl.
Objetivos
Mejorar la comprensión de la noción científica de VELOCIDAD como una magnitud vectorial.
Organización
En el lado izquierdo de la guía de orientaciones para el docente encontraras las preguntas y los
contenidos de la guía. Por otro lado, también encontrarás cada una de las orientaciones para el
docente en cada pregunta por separado, posibles respuestas (las principales) y cómo abordar
cada una de ellas. Por ejemplo:
116
Imagen 1 Organización Guías Orientaciones al Docente21
1. Etapa de Indagación: Es la etapa del ECBI en la cual se encuentra esa actividad
específica de la guía.
2. Videos Utilizados: Videos utilizados para abordar la actividad.
3. Respuestas esperadas: Posibles respuestas que provienen de los estudiantes al momento
de realizar la guía junto con el docente. Estas corresponden a la principal respuesta
esperada ya que se consideraran otro tipo de respuestas en una rúbrica de evaluación
para cada pregunta.
4. Indicaciones al docente: Hay preguntas en las cuales se necesita una orientación en
especial, por lo tanto, se sugieren posibles procedimientos para dichas preguntas.
5. Contenidos de la guía: Son las preguntas extraídas directamente de la guía de trabajo.
A continuación se presentan las orientaciones al docente para cada actividad.
21
Imagen creación propia
117
Etapa 1: Focalización
En esta etapa el docente debe introducir el tema a trabajar con un ejemplo que
represente el objetivo a abordar. En este caso, será un tema de cinemática que trate
principalmente el concepto de fondo que en este caso es la velocidad.
1. El actual record mundial en 100 metros planos de
atletismo fue de 9.58 segundos realizado por el
jamaicano Usain Bolt en 2009. Debido a esto, Bolt
se autodenomina como “El Rayo”.
2. ¿Estás de acuerdo con el apodo mencionado?, ¿Por
qué crees que se ha autodenominado así?
3. Considerando los datos entregados por el record,
¿qué información o conclusión puedes extraer respecto a su movimiento?
Imagen 2 Record 100 metros planos
Usain Bolt22
22 Adaptación imagen obtenida en el sitio http://historiadelosdeportesdelmundo.blogspot.com/ consultado
el 14-05-2014
INDICACIONES AL DOCENTE El profesor debe contextualizar al alumno a través de esta
situación o algún otro ejemplo en el que se presente un movimiento rectilíneo uniforme,
potenciando el debate en torno a las ideas “previas” de los estudiantes.
En la primera pregunta, es posible que los estudiantes respondan haciendo alusión a que Bolt
“posee mayor velocidad”, “mayor rapidez”, “que es el hombre más rápido del mundo” o que logra
“desplazarse más en un determinado intervalo de tiempo” y pueden estar de acuerdo o no con
ese apodo. El profesor puede cuestionar “¿Un rayo es veloz”? En esta etapa todas las
respuestas son válidas ya que buscamos que el estudiante cuestione sus ideas con respecto a lo
que se les está preguntando, por lo tanto, es importante que el docente acoja las respuestas de
los alumnos y puedan discutirlas.
En la segunda pregunta es importante que el docente genere la discusión con respecto al record
en sí e induzca a que los estudiantes realicen cálculos numéricos simples. Es posible que los
estudiantes mencionen que “la velocidad de Bolt es 10m/s”, que ese dato significa que Bolt
efectivamente “es rápido” o que es un resultado “humanamente imposible porque significa que
avanza 10 metros en 1 segundo”. Permitir que los estudiantes se cuestionen respecto a esta
información, sin necesidad de llegar a una conclusión científicamente adecuada.
N°1: Motivación
118
Etapa 2: Exploración
En esta etapa el docente dará paso a la experimentación en la clase. En este caso los
estudiantes no experimentarán directamente los fenómenos sino que utilizaran los
videos propuestos en las guías para el desarrollo y la comprensión del concepto.
Imagina la siguiente situación:
Dos autos de juguete en movimiento, que
viajan en línea recta, impactan al mismo
tiempo a dos huevos crudos que se
encuentran al final del camino, como
muestra la fotografía
.
Imagen 3 Autos antes de colisionar a los
huevos23
2.1 ¿Qué crees que sucederá con los huevos, cuando sean alcanzados por los dos autos?
23 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo/movimiento.html consultado el 05-04-2014
Respuestas esperadas:
Los estudiantes pueden realizar las siguientes predicciones:
1. Ambos huevos se rompen
2. Se rompe un huevo y el otro no
3. No se rompe ningún huevo.
El docente debe pedirle al estudiante que justifique la predicción que está realizando, ya que posteriormente
podrá contrastar y analizar su respuesta.
Actividad N°2: Los Huevos
119
Observa a continuación el video “Autos que revientan huevos, toma amplia”, en el
que se muestra la situación real planteada anteriormente.
2.2 ¿Fue asertiva tu respuesta dada anteriormente? Explica
Si ahora en vez del video, observamos 6 fotografías tomadas en instantes
consecutivos, ¿qué puedes decir respecto al movimiento de los autos siguiendo la
secuencia?
Imagen 4 Auto verde
aparece en la pantalla24
Imagen 5 Auto verde
primero, aparece auto
rojo25
Imagen 6 Ambos
autos aparecen en la
pantalla26
Imagen 7
Auto rojo alcanzando al
auto verde27
Imagen 8
Auto rojo alcanza al
auto verde28
Imagen 9
Autos colisionan a los
huevos29
24 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
25 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
26 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
27 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
28 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
29 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_revientan_huevo_lejos/movimiento.html consultado el 30-04-2014
VIDEO 1: “Autos que revientan
huevos para dar una idea intuitiva de
rapidez, toma amplia”
En la etapa de exploración se
comienza con el video en el cual uno
de los huevos se rompe. Es
importante destacar que a través del
video, el docente puede distinguir
varias etapas que claramente están
explicitas en la guía, para realizar un
mejor estudio del fenómeno.
Este video puede ser visto en
www.galeriagalileo.cl en la sección de
Mecánica, en el apartado de
“movimiento en una dimensión”
INDICACIONES AL DOCENTE
En esta pregunta el docente debe indicarle al estudiante que compare resultados. El alumno se dará cuenta
de cuan errada o correcta fue su respuesta.
120
2.3 Describa lo que se observa en cada una de las fotografías ¿En qué se basa usted para
describir el movimiento de los autos?
2.4 A partir de tu respuesta anterior, ¿qué relación existe entre el movimiento de los autos y el
resultado final ocurrido con los huevos?
Respuestas esperadas:
1. El estudiante puede señalar que un auto se mueve “más rápido” que el otro.
2. También puede responder que un auto aparece primero en la pantalla y que el otro auto aparece después y
llega al mismo tiempo que el primer auto.
3. Otra posible respuesta es que utilizó la barra con cuadros en el fondo de la pantalla para comparar los
movimientos de los autos.
INDICACIONES AL DOCENTE Hacer énfasis en que cada uno de los recuadros señala los puntos más
favorables para el estudio del video.
Respuestas esperadas:
En esta pregunta se debe tener especial cuidado con las respuestas de los estudiantes. Pueden surgir
distintas respuestas relacionadas con energía y cantidad de movimiento (momentum lineal) o incluso de
fuerza. El docente debe dirección y aclarar que todas esas magnitudes físicas si involucran de cierto modo la
velocidad, pero no es el objetivo de esta guía indagatoria, por lo tanto bastarán con señalar que debido a que
un auto se mueve más “rápido” que es el otro, es precisamente aquel, el que rompe el huevo.
121
2.5 A partir de la explicación entregada por el profesor en este punto ¿Cuál es el motivo por el
que uno de los huevos se rompe y el otro no?
Etapa 3: Comparación y Contraste
En esta etapa el docente deberá afianzar los conocimientos del estudiantes, ya sea
reafirmando los conocimientos previos o modificando los mismos. En esta ocasión
el docente deberá formalizar el concepto de velocidad, el cual, tendrá que
profundizar y estudiar como una magnitud vectorial.
INDICACIONES AL DOCENTE: En el inicio de esta etapa el docente debe formalizar el
concepto que fue estudiado en la exploración, este caso se debe indicar que es la velocidad.
Como estamos trabajando en un nivel mayor superior, se debe contrastar los conocimientos
previos de los estudiantes con las expresiones que nos permitan determinar la velocidad de un
cuerpo que realice un movimiento rectilíneo uniforme. De esta forma los estudiantes enuncian
que la velocidad de una partícula es:
t
xv
Donde v
es la velocidad de la partícula, x
es el desplazamiento y t es el tiempo
transcurrido en el que se desplaza. Como es un movimiento rectilíneo uniforme, el docente
debe dejar en claro que el objeto o partícula avanza distancias iguales en tiempos iguales para
mantener una velocidad constante.
3.1.1 Observa el video titulado “Autos moviéndose a diferentes velocidades con
velocidades en dirección contraria” que será mostrado por el profesor en la clase. Una
Respuestas esperadas:
1. En base a los videos anteriores el alumno puede contestar que el concepto utilizado es velocidad.
2. El alumno puede contestar que corresponde al concepto de fuerza. En este caso el docente debe señalar
que la fuerza depende de la masa del auto y de la aceleración y que a su vez la aceleración depende de
variaciones velocidad.
3. Si el estudiante contesta que es energía el concepto, el docente debe preguntarle al estudiante que a qué
tipo de energía se asocia el movimiento del auto. En este caso indicar que la energía cinética del auto
depende de la velocidad que este lleva.
4. Si el estudiante no logra asimilar ninguno de estos conceptos, se le recomienda al docente revisar
nuevamente el video y estudiar cuadro por cuadro la situación planteada.
Actividad N°3.1: ¿Hacia dónde se mueve el auto?
122
vez visto, realiza las siguientes actividades.
3.1.1.a Describe brevemente lo observado en el video.
A partir de la secuencia de imágenes obtenidas del video:
Imagen 10
30
Imagen 11
31
Imagen 12 32
Imagen 1333
30 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
31 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
32 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
33 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
VIDEO 2: “Autos moviéndose a
diferentes velocidades con
velocidades en dirección contraria”
En esta etapa el concepto de
velocidad ya fue formalizado por el
docente y por los estudiantes. Por lo
tanto, en esta etapa se estudiará la
velocidad como magnitud vectorial.
Por lo cual se utilizará un video en el
que se pueden distinguir las
características de un vector como
dirección y sentido.
Este video puede ser visto en
www.galeriagalileo.cl en la sección de
Mecánica, en el apartado de
“Movimiento en una dimensión”
Respuesta esperada
Los estudiantes deben distinguir lo que sucede en el video comparando el movimiento que tiene cada uno de
los autos, es decir, logran diferenciar que el auto verde se mueve hacia la derecha y el auto amarillo se
mueve a la izquierda.
123
3.1.1.b ¿Cómo calcularías la velocidad de cada auto?
3.1.1.c Con la ayuda de un cronómetro y una regla, pon a prueba tu estrategia y calcula la
velocidad de cada auto.
3.1.1.d ¿Cómo son estos resultados? Compáralos.
3.1.1.e A partir de lo observado y de los resultados obtenidos ¿Existe alguna diferencia en el
movimiento entre el auto amarillo y el auto verde?
Respuesta esperada
A raíz de la respuesta anterior, el docente debe ayudar al estudiante a que la medición de los datos sea la
más precisa posible para que los resultados de la velocidad que mida puedan ser los más exactos por parte
del estudiante.
Respuesta esperada
Los estudiantes podrán calcular la velocidad de cada auto con la relación distancia-tiempo de cada auto.
Se mide a través de los datos obtenidos por cada estudiante. El docente puede ayudar al estudiante
indicándoles que puede utilizar un marco de referencia para cada auto y fijar un sistema de coordenadas.
Con esa información y el tiempo que tardan en recorren dichas distancias podrán obtener la velocidad para
cada auto.
Respuesta esperada
Aquí el docente debe realizar principal énfasis en cómo cada estudiante midió la velocidad de cada auto.
Primero, el módulo de la velocidad medido puede ser igual debido a que ambos llevan la misma velocidad
constante.
Segundo, el módulo de la velocidad puede ser diferente dependiendo de las mediciones realizadas. En este
caso el valor de las velocidades no debería presentar grandes diferencias.
Respuesta esperada
En esta pregunta los estudiantes contestarán principalmente que si bien los valores del módulo de la
velocidad pueden ser igual, efectivamente los autos se mueven en sentidos contrarios. Por lo que sí existen
diferencias a primera vista en el video, incluso antes de que los estudiantes realicen cálculos pertinentes.
124
3.1.1.f Discute con tu profesor las respuestas y responde ¿Tienen ambos autos la misma
velocidad?
3.1.1.g Realiza un dibujo donde representes las velocidades de cada auto.
Respuesta esperada
Después de discutir la pregunta anterior, la respuesta más esperada es que efectivamente los estudiantes
contesten que los autos NO poseen la misma velocidad debido a que se mueven en sentido contrario. Por
lo tanto, el docente debe concretar el concepto de velocidad como una magnitud vectorial y que los
estudiantes lo representen como tal, identificando en este caso la magnitud, dirección y sentido de ambos
autos.
Respuesta esperada
En esta pregunta se debe tener principal cuidado en el dibujo que se realizará. Los estudiantes tenderán a
dibujar una flecha pero sin considerar la magnitud de dicho vector. El docente debe hacer hincapié en que
el tamaño del vector que realice representará el módulo o valor de la velocidad obtenida.
125
Imagen 14
34
Imagen 1535
Imagen 1636
Imagen 1737
34 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
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35 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
36 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
37 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
autos_moviendose_a_diferentes_velocidades_con_velocidades_en_direccion_contraria/movimiento.html
consultado el 30-04-2014
INDICACIONES AL
DOCENTE
El dibujo realizado debe
corresponder a un
vector considerando la
magnitud de la
velocidad calculada
anteriormente.
126
Figura 1
3.1.2 A continuación, observa el video titulado “Auto capturado en órbita circular”, donde
se muestra un auto que está atado a un eje central por lo que describe una trayectoria
circular
Del video se han obtenido la siguiente secuencia de imágenes, que muestran al auto en
4 instantes distintos de su recorrido:
Imagen 18 Trayectoria circular de un auto38
A partir de estas imágenes
3.1.2.a Mide la distancia que hay desde el auto hacia el eje de rotación en cada imagen. Este
valor corresponde al Radio de la circunferencia descrita.
38 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/MOVIMIENTO_CIRCULAR-
auto_capturado_en_orbita_circular/movimiento.html consultado el 30-04-2014
INDICACIONES AL DOCENTE
Ya que es una trayectoria circular, la distancia que hay desde el punto indicado al eje de rotación
corresponde a la circunferencia de la misma.
La distancia medida corresponde al largo del hilo con el que se amarra el auto con el eje de giro.
VIDEO 3: “Auto capturado en órbita
circular”
En este video se muestra un
automóvil con velocidad constante en
una trayectoria circular.
El docente debe señalar que se
estudiará lo que sucede con la
velocidad lineal en el video y que el
objetivo de esta actividad no es
estudiar las características del
movimiento circular.
Este video puede ser visto en
www.galeriagalileo.cl en la sección de
Mecánica, en el apartado de
“Dinámica de rotación”
127
3.1.2.b Mide el tiempo que tarda el auto en dar una vuelta completa.
3.1.2.c Posteriormente, mide el tiempo que tarda el auto en llegar del punto A al C y del B al
D
3.1.2.d ¿Qué puedes deducir a partir de tus mediciones, respecto a la velocidad del automóvil?
3.1.2.e Dibuja una representación del vector velocidad en cada uno de los puntos señalados.
Respuestas esperadas
En esta pregunta es bueno que los estudiantes hagan más de un intento, ya que debe ser lo más preciso
posible, el tiempo medido aproximado debe estar comprendido entre 7 y 8 segundos aproximadamente.
Respuestas Esperadas
El tiempo medido en ambos trayectos debe ser similar debido a que el módulo de la velocidad del auto es
constante.
Es importante que los estudiantes realicen una buena medición y marquen bien los puntos en los cuales
debe ser medido aquel tiempo.
Respuestas Esperadas
En esta pregunta los estudiantes contestaran que la velocidad del auto es igual en todo el trayecto, el docente
debe dejar en claro y realizar la discusión con el curso de que la velocidad NO es constante debido a que su
dirección y sentido cambia en cada punto del trayecto del auto.
INDICACIONES AL DOCENTE
Lo que se espera es que los estudiantes se den cuenta que las velocidades en cada punto tienen direcciones
distintas.
El docente debe reflexionar acerca de la dificultad que supone dibujar la velocidad en cada punto dado ya que
el movimiento no es unidimensional. Sin embargo, puede partir por dibujar la velocidad en cada punto como se
indica en la figura 2.
128
Imagen 19 Representación vectorial del movimiento del auto39
3.1.2.f A modo de conclusión ¿qué puedes decir respecto a la velocidad del automóvil a lo
largo del movimiento?
3.2.1 Análisis gráfico del movimiento
Reúnete para trabajar junto a tus compañeros.
Observa los siguientes videos y con la ayuda de una regla y un cronometro realiza
mediciones respecto a la distancia recorrida en distintos intervalos de tiempo,
considerando como origen del sistema de referencia el borde izquierdo de la imagen.
Organiza tus datos en una tabla.
39 Adaptación imagen obtenida del sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/MOVIMIENTO_CIRCULAR-
auto_capturado_en_orbita_circular/movimiento.html consultado el 30-04-2014
Respuestas Esperadas
A lo largo de la trayectoria del movimiento del automóvil, los estudiantes pueden afirmar que la velocidad del
auto no es contante debido a que cambia su dirección y sentido en cada uno de los puntos. Si bien, el módulo
de la velocidad debe ser igual al ser un movimiento uniforme sus componentes vectoriales cambian en todo el
trayecto. El docente debe orientar a sus estudiantes a que lleguen a estas conclusiones con respecto al
movimiento del objeto.
Actividad N° 3.2: ¿Profundicemos lo aprendido?
129
Imagen 20 40
Caso 1: Auto que se mueve a baja velocidad en trayectoria
rectilínea
Link del video:
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPI
DEZ-auto_lento/movimiento.html
Imagen 2141
Caso 2: Auto que se mueve a alta velocidad en trayectoria
rectilínea
Link del video:
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPI
DEZ-auto_rapido/movimiento.html
Imagen 2242
Caso 3:
Auto en reposo
3.2.1.a Con los datos obtenidos, construye un gráfico “desplazamiento v/s tiempo” para cada
uno de los casos. Traza una línea que muestre la tendencia de los puntos.
40 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
auto_lento/movimiento.html consultado el 30-04-2014
41 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
auto_rapido/movimiento.htmlconsultado el 30-04-2014
42 Imagen obtenida del sitio http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Mecanica/RAPIDEZ-
auto_lento/movimiento.html consultado el 30-04-2014
INDICACIÓN AL DOCENTE
Se sugiere que los estudiantes realicen una tabla de posición versus tiempo.
Se puede establecer un sistema de coordenadas para medir la posición del auto en cada instante de
tiempo. Lo mismo para los 3 casos (caso 3: auto en reposo)
En esta pregunta los alumnos deben ser capaces de realizar gráficos como los que se muestran en la
figura 2.
130
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Figura 2
3.2.1.b ¿Cómo es la tendencia de los puntos en cada caso?
3.2.1.c ¿Qué diferencia existe entre las rectas obtenidas y como se relaciona esa diferencia con
lo observado en los videos?
INDICACIONES AL DOCENTE
En esta pregunta el docente debe orientar y supervisar de que sus alumnos logren rectas en sus gráficos, no
debe presentarse otra opción ya que acorde a lo visto en el video, los autos se presentan con velocidad
constante.
Respuestas esperadas
Aquí los estudiantes relacionaran lo que vieron en el video con las rectas obtenidas. Es bueno que el docente
repita el video después de que los videos realizaron sus gráficos para comparar respuestas. En este punto,
los estudiantes comprenderán que el gráfico que presente una recta con mayor inclinación corresponde al
auto que se mueve con mayor velocidad.
131
3.2.1.d A partir de la respuesta anterior ¿Qué representa la pendiente de la recta?
3.2.1.e A partir de los gráficos obtenidos, ¿qué podemos decir de la dirección y el sentido de
la velocidad del auto?
3.2.1.f Si el gráfico obtenido para el movimiento de un auto es el siguiente:
¿Qué podemos decir respecto a la velocidad del auto?
Respuestas esperadas
Los estudiantes diferencian que el auto con una pendiente positiva es el que posee mayor velocidad. Por otro
lado, comprenden que la dirección por la cual se está moviendo el auto no puede graficarse. El alumno
también debe justificar que implica que un auto tenga mayor o menor inclinación en un gráfico posición
versus tiempo.
Respuestas esperadas
Es importante que los estudiantes indiquen que la dirección del auto no queda representada en el gráfico ya
que solo indica el desplazamiento que tiene el auto en un tiempo determinado. En cuanto al sentido, el gráfico
si puede darnos la información respectiva ya que el signo negativo en una velocidad nos indica que hubo un
cambio en la dirección del objeto. El docente debe discutir estos puntos con sus estudiantes.
INDICACIONES AL DOCENTE
Al igual que la pregunta anterior, en ese gráfico el docente puede discutir que el desplazamiento del objeto es
negativo en su movimiento, es decir, el módulo de la velocidad será el mismo, sino que lo que cambia con
respecto a los otros gráficos es su sentido y claramente el desplazamiento con respecto al sistema de
referencia.
132
3.2.1.g Discuta con sus compañeros que casos representarían cada uno de los siguientes
gráficos
1. 2.
3.2.2 Movimiento vertical
Tome una moneda u otro objeto pequeño y láncelo verticalmente hacia arriba.
3.2.2.a Describa brevemente cómo es el movimiento realizado por el objeto. ¿Qué ocurre con
el objeto en el punto más alto de su trayectoria?
INDICACIONES AL DOCENTE
El docente debe realizar una discusión con sus estudiantes que sucede con la velocidad en cada trayecto del
movimiento del auto.
Hablar en términos del módulo de la velocidad y cuál es la información que se puede obtener en cada gráfico.
Respuestas esperadas
El estudiante debe describir lo que sucede con la situación cuando lanza la moneda, explicitar lo que sucede
desde que parte la moneda saliendo de su mano, hasta que llega a su altura máxima y finalmente vuelve a
caer.
133
3.2.2.b Represente mediante flechas como es la velocidad del objeto durante el trayecto en 5
posiciones distintas, indicadas en la figura, considera que en las posiciones 1
y 2 la moneda sube y en la posición 4 y 5 la moneda baja:
Figura 4
INDICACIONES AL DOCENTE
El docente debe analizar y estudiar la pregunta. Si bien cada alumno realizará una flecha señalando el
movimiento de la moneda, la velocidad en cada punto no será igual teniendo mayor velocidad en los puntos 1
y 5, menor en 2 y 4 y cero en la posición 3. Los dibujos realizados por los estudiantes pueden quedar
representados como en la figura 4, que sería una representación más idónea.
134
3.2.2.c Dibuje la representación gráfica del movimiento del objeto considerando como varía
su desplazamiento a medida que transcurre el tiempo.
3.2.2.d Según la curva obtenida ¿Qué podemos decir del desplazamiento y la velocidad del
objeto en el punto medio de su trayectoria? Coincide su respuesta con lo expresado en
la pregunta a? Discuta con sus compañeros
Figura 6
Acorde a los análisis realizados por el
estudiante, este debe ser capaz de realizar
un gráfico en el cual se destaque una
parábola y que represente el movimiento de
lanzamiento vertical, indicando que es un
gráfico de posición v/s tiempo. Identificar el
marco de referencia, ya que si consideramos
la mano como su posición inicial el gráfico se
presenta de esta forma.
Respuestas esperadas
Es importante destacar que el docente debe ser participe activo de la situación junto a los estudiantes, es
decir, debe hacerles hincapié en cómo se desarrolla un gráfico de desplazamiento v/s tiempo y que sucede
con el desplazamiento en cada instante de tiempo.
También es bueno considerar los marcos de referencia que se presentan en la situación, ya que si el
estudiante considera el origen desde su mano, el gráfico que se presenta es como el de la figura 6. En caso
contrario la posición inicial es mayor que cero.
Respuesta esperada
A través de la información entregada por el gráfico se puede determinar que en el punto medio de la
trayectoria, el objeto presenta una velocidad igual a cero ya que en ese punto su desplazamiento (altura) es
máximo.
135
3.2.2.e ¿Cómo calcularía la velocidad del objeto en los 5 puntos determinados anteriormente?
Justifique su respuesta
3.2.2.f ¿Es igual la velocidad del objeto en todo el trayecto? Explica.
4. A partir de lo aprendido en esta unidad y retomando los datos mencionados en la
focalización, ¿Es correcto decir que la velocidad de Usain Bolt es de aproximadamente
10m/s?, ¿Qué significa el record obtenido por Usain Bolt? Argumenta tu respuesta.
Etapa 4: Aplicación
En esta fase el docente deberá transferir lo aprendido a situaciones que no
necesariamente están en la guía planteada para el desarrollo del concepto. La idea
es que el estudiante pueda aplicar lo aprendido a diferentes situaciones
relacionadas con el tema.
Respuesta esperada
En esta pregunta el docente puede retomar lo visto en preguntas anteriores, analizar lo que sucede con la
pendiente en cada uno de los puntos del gráfico, hacer énfasis de que puede obtenerse la velocidad en ese
punto a través de las mismas herramientas o utilizar las ecuaciones vistas con el profesor en la etapa de
contraste.
El docente debe orientar al alumno a lo que sucede con la velocidad en cada punto, ya que en términos
vectoriales la velocidad del objeto cambiará acorde a la altura, es decir, cuando llegue a su máxima altura, su
velocidad será la mínima (cero) y la magnitud del vector disminuye hasta anularse.
Por otro lado, se puede determinar la velocidad en cada uno de los puntos. El docente debe indicar que para
estudiar este fenómeno es necesario analizar la velocidad en cada uno de los puntos de la trayectoria que el
objeto realiza. Es decir, velocidad instantánea.
De todas formas, el estudiante puede formalizar ese concepto analizando (a través de la ecuación de
velocidad) lo que sucede en cada instante de tiempo desde que el objeto comienza a moverse.
Respuesta esperada
El docente debe analizar bien la situación con estudiante, identificar la velocidad en todo punto, su magnitud
su dirección y sentido. Posteriormente, el alumno podrá contestar de que la velocidad en todo el trayecto no
es la mismo igual, debido que, a que a medida de que el objeto sube, la magnitud cambia (disminuye) y
después cuando cae cambia su magnitud (aumenta), dirección y sentido.
Actividad N° 4: ¿Cómo aplicamos lo aprendido?
136
Consideraciones finales
Las actividades propuestas apuntan a la comprensión y buen desarrollo del concepto de
velocidad, lo cual NO implica que el docente no pueda disponer de dicho material y abordar
otros conceptos relacionados con cinemática y mecánica.
Presentamos aquí algunas sugerencias para que el docente pueda utilizar los mismos recursos
entregados en estas guías y estudiar diferentes conceptos asociados en cada video.
1. En el video utilizado en la actividad de “Los Huevos”, el docente puede disponer del
mismo para abordar conceptos como momentum lineal y energía cinética.
2. En el video utilizado en la pregunta B de la actividad 2, el docente puede utilizar el
video para estudiar los componentes de un movimiento circunferencial, la energía
cinética de rotación, momento de inercia y momentum angular, por citar algunos
ejemplos
3. También se puede introducir el concepto Aceleración, analizando algunos videos desde
el punto de vista de las variaciones de velocidad.
Respuestas esperadas
En esta pregunta los estudiantes ya son capaces de aplicar lo que han aprendido con respecto al concepto
Velocidad, por lo tanto las respuestas deberían hacer hincapié en la necesidad de considerar la dirección y
sentido para hablar de un concepto acabado, y distinguir el uso de la palabra rapidez y velocidad.
Con los valores numéricos del récord, el estudiante puede justificar por qué el valor 10m/s no es la “velocidad
de Bolt” sino un resultado promedio dado el intervalo de tiempo considerado y medido, y puede elaborar una
respuesta haciendo distinción entre conceptos como velocidad media, promedio o instantánea.
Es importante en esta última etapa que el docente fomente la discusión en torno al uso arbitrario que
hacemos habitualmente del concepto Velocidad.
137
Anexo 10: Guía de Orientaciones Didácticas para el Docente. Guía de
Termodinámica
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Orientaciones Didácticas para el Docente
Guía de Termodinámica
Introducción
En esta guía el docente podrá encontrar algunas indicaciones o sugerencias para realizar la clase
con la guía didáctica de termodinámica para el contenido de dilatación específicamente. En cada
actividad, se realizará una sugerencia de cómo abordar la actividad y las posibles respuestas con
las cuales deberá enfrentarse por parte de los estudiantes.
Conceptos Previos: Calor y Temperatura
Cada video ha sido extraído desde la Galería de Galileo, enmarcada dentro del proyecto de
Innovación Docente n°34-2012, titulado Incorporación y evaluación de recursos interactivos en
las asignaturas de física de la Pedagogía en Física como refuerzo a la Formación Inicial Docente
con el uso de TIC’s y en donde los videos de la galería están para el uso y disposición de cada
docente.
Los videos pueden ser encontrados en la página web www.galeriagalileo.cl
Objetivos
Objetivo guía de termodinámica: Mejorar la comprensión de la noción científica de CALOR
Y TEMPERATURA a través de su implicancia en procesos de dilatación térmica.
Organización
En el lado izquierdo de la guía de orientaciones para el docente encontraras las preguntas y los
contenidos de la guía. Por otro lado, también encontrarás cada una de las orientaciones para el
docente en cada pregunta por separado, posibles respuestas (las principales) y cómo abordar
cada una de ellas. Por ejemplo:
138
Imagen 1 Organización Guía Orientaciones al Docente43
6. Etapa de Indagación: Es la etapa del ECBI en la cual se encuentra esa actividad
específica de la guía.
7. Videos Utilizados: Videos utilizados para esa actividad.
8. Respuestas esperadas: Posibles respuestas que provienen de los estudiantes al momento
de realizar la guía junto con el docente. Estas corresponden a la principal respuesta
esperada ya que se consideraran otro tipo de respuestas en una rúbrica de evaluación
para cada pregunta.
9. Indicaciones al docente: Hay preguntas en las cuales se necesita una orientación en
especial, por lo tanto, se sugieren posibles procedimientos para dichas preguntas.
10. Contenidos de la guía: Son las preguntas extraídas directamente de la guía de trabajo.
43
Imagen de creación propia
139
A continuación se presentan las orientaciones al docente para cada actividad.
Etapa 1: Focalización
En esta etapa el docente debe introducir el tema a trabajar con un ejemplo que
represente el objetivo a abordar. En este caso, será un tema de termodinámica que
trate principalmente el concepto de fondo que en este caso es la dilatación térmica.
Dos estudiantes se encuentran realizando un trabajo para la
universidad en la
casa de uno de
ellos. Antonio
quiere prepararse
algo para comer y
se dirige a la cocina
por un pan con
mermelada. Cuando
se dispone a
preparar el pan e intenta abrir el frasco de la mermelada, se
encuentra con la dificultad de no poder hacerlo fácilmente.
Su amigo Esteban aparece en la cocina y observa la
dificultad de Antonio con el frasco de mermelada, por lo cual
le aconseja que debe aplicarle calor a la tapa para que se
abra. Antonio duda de las palabras de Esteban y no le cree,
por lo que decide seguir aplicándole fuerza al frasco.
Con respecto a la situación ¿Qué opinas acerca del consejo
de Esteban? ¿Es útil aplicar calor al frasco para poder
abrirlo? Fundamenta tu respuesta.
Imagen 2 Persona abriendo tapa de un frasco44
44
Imagen obtenida en el sitio http://espanol.glam.com/consejo-de-cocina-como-abrir-frascos-apretados/ ,
consultado el 13-05-2014
INDICACIONES AL
DOCENTE El profesor
debe contextualizar al
alumno a través de esta
situación o algún otro
ejemplo en el que se
presente dilatación
térmica y que pueda ser
abordado en la
focalización.
PREGUNTA 0
En esta pregunta es
importante que se
genere una discusión
por parte de los
estudiantes. Pueden
discutir con otros
compañeros y defender
una postura con
respecto a la situación.
Deben fundamentar
cada una de las
respuestas elaboradas.
140
Etapa 2: Exploración
En esta etapa el docente dará paso a la experimentación en la clase. En este caso los
estudiantes no experimentarán directamente los fenómenos sino que utilizaran los
videos propuestos en las guías para el desarrollo y la comprensión del concepto.
1. Se tiene una esfera de metálica de diámetro d y un aro con un diámetro levemente
mayor al de la esfera, lo que permite que la esfera pueda atravesarlo. Si ahora la esfera
se calienta ¿Qué crees que sucederá entre ella y el aro?
Imagen 3 Esfera y aro metálicos45
45
Imagen obtenida en el sitio
http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/termodinamica/html/termodinamica.html consultado el 13-
05-2014
VIDEO 1: “Dilatación térmica Argolla
Bola”
Video en el cual se calienta la esfera y
posteriormente se enfría. Se pueden
apreciar los cambios de temperatura
que presenta la esfera y que sucede
con ella en esas distintas etapas.
Este video se puede obtener
ingresando a www.galeriagalielo.cl
ingresando en la sección de
termodinámica y luego en temperatura
y calor
INDICACIONES AL DOCENTE Es importante que el estudiante vea al menos tres veces el video para una
mejor comprensión del fenómeno y de la situación planteada.
141
2. Observa el video. Describe qué es lo que sucede con la esfera y el aro.
3. ¿Cómo explicarías lo sucedido en este caso?
PREGUNTA 1.1
Respuestas esperadas:
En esta pregunta se pueden esperar distintas respuestas, principalmente se espera que el estudiante analice
la situación desde el punto de vista de la dilatación que experimenta la esfera y que sucede con ella al variar
su temperatura. El docente puede preguntarle a los estudiantes que sucede con el diámetro de la esfera y
así analizar la dilatación y compresión que ella experimenta.
Por otro lado el estudiante puede responder en función del aro. En ese caso el docente debe orientar la
pregunta y enfatizar que se está preguntando por la esfera.
La respuesta más acertada será que la bola no podrá atravesar el aro.
PREGUNTA 1.2
Respuestas esperadas:
En el video, el estudiante podrá visualizar claramente que la esfera atraviesa el aro y posteriormente
después de calentarlo, la esfera NO lo atraviesa. Esto se debe a que si efectivamente, el diámetro del aro es
mayor que el de la esfera, ella podrá atravesarlo y al ser calentado experimentará un fenómeno d dilatación,
modificando su diámetro y posteriormente su volumen.
El estudiante puede contestar que al calentarse la esfera el diámetro de ella aumentará y que luego se
contrae al agregarle agua fría. (Hacer hincapié en que el agua que se le agrega a la esfera está fría)
PREGUNTA 1.3
El docente debe orientar la respuesta del alumno hacia la dilatación ya que es el concepto principal de la
guía. En base a eso, el alumno podrá fundamentar cada una de las respuestas en la pregunta anterior.
Es decir, cuando se le aplica calor a un cuerpo (en este caso la esfera) varia su temperatura, lo que produce
un cambio en su volumen, esto se debe a la dilatación térmica que sufre la esfera al estar expuesta a
cambios de temperatura.
Posteriormente, cuando la esfera ya sufrió la dilatación producto del calor, se le aplica agua helada, lo que la
contrae, y con lo cual puede volver a modificar su diámetro de forma que la esfera pueda pasar por el aro
otra vez.
142
4. ¿Logras identificar algún cambio de temperatura en el video? Describe y explica
como son esos procesos.
En el siguiente experimento se tiene un recipiente con nitrógeno líquido que se
encuentra a una temperatura de -196°C y un vaso con agua a temperatura ambiente.
Imagen 4 Bola y aro metálicos antes
de los cambios de temperatura46
46 Imagen obtenida en el sitio
http://laplace.ucv.cl/GaleriaGalileoDVD/Galeria/Termodinamica_y_fluidos/Termodinamica_temperatura_
dilatacion_argolla_bola_nitrogeno/movimiento.html consultado el 20-04-2014
VIDEO 2: “Dilatación térmica Argolla Bola nitrógeno”
Video en el cual se muestra una situación contraria al video anterior, se
introduce la esfera en el aro y posteriormente el aro en el nitrógeno.
Se aprecia en el video que después de introducir el aro en el nitrógeno la
esfera no puede pasar a través de él.
Este video se puede obtener ingresando a www.galeriagalielo.cl ingresando
en la sección de termodinámica y luego en temperatura y calor
PREGUNTA 1.4
Respuesta esperada
Efectivamente si se pueden apreciar cambios de temperatura en el video, para esto es importante que el
estudiante conozca el concepto de calor y lo que produce cuando se le aplica a un cuerpo. En este caso, el
estudiante debe identificar los cambios que se producen cuando se calienta la esfera con el soplete, en ese
caso, se produce una dilatación térmica, es decir, la esfera absorbe calor.
Por otro lado cuando se le aplica agua helada a la esfera, está cediendo calor y disminuyendo su temperatura
dando como producto final una contracción y una disminución en su volumen.
INDICACIONES AL DOCENTE
El docente debe indicar que en el video se utiliza nitrógeno líquido para
enfriar el aro. El cual se utiliza debido a que en estado líquido se puede
encontrar a una temperatura igual o menor a su temperatura de ebullición
que es de -195,8 °C
143
8. Considerando la misma esfera y el mismo aro de la situación anterior en condiciones
normales ¿qué crees que sucederá si ahora se enfría el anillo?
9. Observa el video y describe que es lo que sucede con la esfera y el aro.
10. Identifica que procesos térmicos ocurren en esta situación
PREGUNTA 2.2
Respuesta esperada
En el primer instante del video el estudiante debe indicar que el aro se contrae al disminuir considerablemente
su temperatura. En esta etapa el alumno debe comenzar a diferenciar lo que sucede con la temperatura en el
fenómeno observado.
Por otro lado, en el segundo instante del video el alumno debe considerar el agua que se vierte sobre la esfera y
también afecta al aro, el estudiante tenderá a decir que como es agua fría, la esfera y el aro se contraerán
nuevamente. Esa situación debe ser discutida por el docente con los estudiantes en el transcurso de la actividad
debido a las variaciones de temperatura que presentaran ambos y el concepto de equilibrio térmico.
PREGUNTA 2.3
Respuesta esperada
En la primera etapa del video, el aro experimenta una contracción debido a que es introducido en el
nitrógeno líquido.
En la segunda etapa, la esfera y el aro se ven afectadas por la acción de agua fría, en este punto los
docentes deben tener un especial cuidado con las respuestas de sus estudiantes, ya que, como el aro se
encuentra a una baja temperatura y se le aplica agua helada, contestarán automáticamente que el anillo
se contrae nuevamente. Como las transferencias de calor son del cuerpo de mayor a menor temperatura,
en este caso podríamos decir que el aro está absorbiendo calor y finalmente está pasando por un proceso
de dilatación.
En cambio la esfera, se ve afectada por el agua fría sufriendo una contracción de su volumen y pudiendo
pasar nuevamente por el aro. Es esta pregunta es fundamental la discusión que se forme por parte los
estudiantes en relación a lo ocurrido con el video, ya que pueden surgir muchas respuestas erróneas por
parte de los estudiantes.
PREGUNTA 2.1
Respuesta esperada
En esta pregunta se espera que los estudiantes logren diferenciar que si se enfría el aro posteriormente sufrirá
una contracción. Si esto sucede la esfera que posee un diámetro levemente menor que el del aro, no podrá
atravesarlo si lo intenta.
144
11. ¿Cómo se presentan los cambios de temperatura en cada uno de los procesos
identificados?
12. ¿Qué cambios físicos presentó el aro? ¿Y la esfera?
13. ¿Qué relación existe entre los cambios físicos observados en los materiales y los
procesos térmicos asociados en cada caso?
PREGUNTA 2.4
Respuesta esperada
La respuesta a esta pregunta nace del análisis hecho en la pegunta anterior. La principal respuesta por
parte de los estudiantes será cuando identifiquen dilatación y contracción en cada uno de las partes
identificadas.
Es decir, cuando el aro entra en el nitrógeno, disminuye su temperatura. Cuando se les aplica agua fría, el
aro aumenta su temperatura y la esfera la disminuye.
PREGUNTA 2.5
Respuesta esperada
Como fue mencionado anteriormente, aquí el estudiante puede ir validando y reafirmando sus respuestas.
En este caso el cambio físico que sufre el aro es disminuir sus radios (interno y externo) al momento de
tener contacto con el nitrógeno. Y luego aumentarlo cuando se le aplica agua helada.
Por otro lado, la esfera disminuye su diámetro por efectos de la contracción que le produce el agua helada.
PREGUNTA 2.6
Respuesta esperada
En esta pregunta los estudiantes deben asociar lo que sucede con los cambios físicos y los respectivos
procesos térmicos, es decir, los estudiantes se encuentran en condiciones de diferenciar que cuando los
cuerpos aumentan el volumen es porque se produce una dilatación y un cambio de temperatura en el cual
se aumenta. Por otro lado cuando se disminuye la temperatura, hablamos de una contracción y como
resultado el cuerpo disminuye su volumen.
145
14. ¿Sería correcto decir en el segundo video que “el anillo se calienta” al aplicar el agua?
Etapa 3: Comparación y Contraste
En esta etapa el docente deberá afianzar los conocimientos del estudiantes, ya sea
reafirmando los conocimientos previos o modificando los mismos. En esta ocasión
el docente deberá formalizar el concepto de dilatación, el cual, tendrá que
profundizar y reafirmar en sus estudiantes.
INDICACIONES AL DOCENTE: En el inicio de esta etapa el docente debe formalizar el
concepto que fue estudiado en la exploración, este caso se debe indicar que es la dilatación
térmica. Como estamos trabajando en un nivel mayor superior, se debe contrastar los
conocimientos previos de los estudiantes con las expresiones que nos permitan determinar la
dilatación de un cuerpo que está expuesto a diversos cambios de temperatura. De esta forma
los estudiantes enuncian que la dilatación que experimenta un cuerpo es:
TLL 0
Donde L es la dilatación que experimenta el cuerpo, 0L es la longitud inicial, es el
coeficiente de dilatación lineal y T es la variación de temperatura. Si se habla de dilatación
volumétrica o superficial el docente debe hacer énfasis en que el coeficiente de dilatación
cambia, es decir, podemos obtener la dilatación superficial a través de TSS 0 y la
dilatación volumétrica como TVV 0 siendo 2 para dilatación superficial y
3 para la dilatación volumétrica.
También cabe recordar a los estudiantes que el coeficiente de dilatación representa la cantidad
de unidad que aumenta el cuerpo al aumentar en 1°C su temperatura. Ya sea longitud,
superficie o volumen.
PREGUNTA 2.7 Respuesta esperada Respuestas posibles: “Si, porque el anillo absorbe energía del agua que está a mayor temperatura que él”. “El aro está a temperatura ambiente por lo tanto absorbe energía del medio y se dilata” El estudiante comprende que al haber dos cuerpos y/o sustancias en contacto, el proceso de transferencia de energía ocurre por las diferencias de temperatura, desde el cuerpo de mayor temperatura, en este caso el agua, hacia el cuerpo de menor temperatura, el anillo, o bien, el aire a mayor temperatura y el anillo a menor. En cualquier caso el anillo absorbe energía, o en términos coloquiales <<se calienta>> y por ende sufre
cambios físicos, específicamente una dilatación”
146
1. Anteriormente, pudimos observar lo que sucede cuando una esfera de metal está
expuesta a variaciones de temperatura cuando se le aplica calor, pero
a. ¿Qué crees que sucedería si la esfera fuera de madera? ¿Sucederían los
mismos cambios físicos que a la esfera de metal? Fundamenta.
b. ¿Bajo qué condiciones la esfera de madera no podría atravesar el aro?
2. Supongamos ahora que utilizamos la misma esfera y aro en la situación de la
actividad 1. Ambos están hechas de aluminio y la esfera se encuentra inicialmente
a una temperatura de 5°C. Considerando las explicaciones entregadas por el
profesor, responda:
a. Si el diámetro de la esfera es de 5,2 cm y se le aplica calor variando su
temperatura elevándola hasta los 96 °C. ¿Cuál es la variación de volumen que
sufre la esfera si el coeficiente de dilatación lineal del aluminio es 2,4 x 10-5
1/°C?
b. Si el radio del aro es 2,603 cm ¿podrá la esfera atravesar el aro después de que
PREGUNTA 3.1.a
Respuesta esperada
Luego de que el estudiante analiza lo que sucede con los videos en las actividades anteriores, y comprende
que se trata del fenómeno de dilatación, puede formular comprobar las hipótesis formuladas en la etapa de
focalización.
En esta pregunta el docente debe retomar lo que sucede con el coeficiente de dilatación y que representa la cantidad de unidad que aumenta el cuerpo al aumentar en 1°C su temperatura. Ya sea longitud, superficie o volumen y que es propio de cada material. Por lo tanto si la esfera fuese de madera, no presentaría la misma dilatación volumétrica que el metal.
PREGUNTA 3.1.b
Respuesta esperada
En esta pregunta el docente debe hacer énfasis en el coeficiente de dilatación volumétrica de la madera. Para
que la esfera de madera no pueda atravesar el aro, debería tener un coeficiente de dilatación mucho más
grande que el aro para que al momento de experimentar una variación de temperatura, pueda dilatarse
mucho más de lo que se dilataría el aro si es que experimenta la misma variación de temperatura.
PREGUNTA 3.2.a
Respuesta esperada
En esta pregunta el estudiante puede utilizar el contenido formalizado por el profesor, utilizando la expresión
que de dilatación volumétrica que nos permite ver la variación de volumen que presenta la esfera en este
caso. El docente debe indicarle al estudiante que utilice el valor de π como 3.14 para efecto de cálculo de
volumen. En esta pregunta el valor del volumen final debe ser aproximadamente 74,062 cm3, con ese
resultado, el radio final debe ser 2,605 cm
147
varíe su temperatura?
Etapa 4: Aplicación
En esta fase el docente deberá transferir lo aprendido a situaciones que no
necesariamente están en la guía planteada para el desarrollo del concepto. La idea
es que el estudiante pueda aplicar lo aprendido a diferentes situaciones
relacionadas con el tema.
Cabe destacar que en esta etapa ya se pueden presentar diversos problemas
relacionados con el tema y el estudiante puede platear hipótesis que a través del
desarrollo del ejercicio puede comprobar.
1. 2.
1. Ahora que ya hemos realizado diferentes actividades con relación al tema, volvamos
al caso del frasco de mermelada ¿Aplicarías calor a la tapa para poder abrirlo?
Fundamenta tu respuesta
PREGUNTA 4.1
Respuesta esperada
Una forma de analizar la pregunta es a través de la dilatación térmica, si se le pide específicamente al
alumno que no utilice ninguna herramienta para abrir el frasco, puede plantearlo en función de la
temperatura. En este caso se puede variar la temperatura de la tapa para que se dilate pero de todos modos
el frasco también presentará un cambio de temperatura.
El docente debe hacer hincapié en que, como la tapa y el frasco con de materiales distintos, ambos
presentaran diferentes coeficientes de dilatación, por lo tanto es bueno indagar en los valores de los
coeficientes de dilatación. En el caso de que la tapa fuera de aluminio, su coeficiente de dilatación lineal es
2,3 x 10-5 y el del vidrio es 0,9 x 10
-5, por lo tanto podemos ver que el vidrio presentará una menor dilatación
si se varía su temperatura.
En este caso es factible que la tapa del frasco se dilate más si se le aplica calor para variar su temperatura,
por lo tanto sería más fácil desprender la tapa del frasco.
PREGUNTA 3.2.b
Respuesta esperada
Efectivamente, con el cálculo realizado anteriormente, la esfera no puede atravesar el aro, ya que el radio
después de la dilatación aumenta levemente. Es fundamental que los estudiantes sean rigurosos con el
cálculo de la dilatación volumétrica, ya que el aro y la esfera presentan leves diferencias en su radio por lo
tanto, si el cálculo está bien realizado, el estudiante podrá observar que después de variar la temperatura de
la esfera, esta no podrá atravesar nuevamente el aro.
148
2. En base a lo aprendido, ¿Podrías explicar por qué las
cerámicas se colocan con un espacio entre sí?
Imagen 5 Dilatación térmica
en materiales47
47 Imagen obtenida en el sitio http://pisosdeceramica.blogspot.com/2011/03/pisos-ceramica.html
consultado el 13-05-2014
PREGUNTA 4.1
Respuestas esperadas
El estudiante puede responder en base a lo discutido en el transcurso de la
clase, principalmente relacionará esta pregunta con el concepto de dilatación,
pero ¿cómo?, podrá decir que en verano el material experimentara una
dilatación superficial, por lo tanto necesitan de ese espacio para que las
cerámicas no se quiebren.
149
Anexo 11: Rubrica Guía de Cinemática
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Rubrica N°1: Guía de Cinemática
El objetivo principal de la rúbrica es que el docente pueda utilizarla en conjunto con la guía de
orientaciones al docente, ya que en ella se puede apreciar las diversas respuestas que se esperan
de los estudiantes y clasificar las respuestas excelentes, suficientes y deficientes, lo cual indicará
cual es el grado de satisfacción que se tiene frente a dicha respuesta.
Cabe recordar que cada guía posee un objetivo en particular. En el caso de mecánica, el objetivo
de la guía es: Mejorar la comprensión de la noción científica de VELOCIDAD como una
magnitud vectorial. Lo cual permitirá un completo desarrollo del concepto a través de
actividades didácticas basadas en indagación con recursos interactivos como videos en este caso.
Rubrica N°1: Guía de Cinemática
N° y Nombre
Actividad
Número
pregunta Pregunta
Respuesta
Deficiente Respuesta Suficiente
Respuesta
Excelente
Etapa 1: Focalización
Motivación 0
4. ¿Por qué crees
que se apoda de
este modo? 5. ¿Qué puedes
deducir a partir
de los datos conocidos de su
record?
Se debe hacer hincapié de que en esta etapa no hay respuestas
excelentes ni deficientes, solamente hay posibles hipótesis que
formen los estudiantes frente a los problemas planteados.
En la primera pregunta, los estudiantes responderán que se debe a
que en comparación de los otros competidores él posee mayor velocidad, mayor rapidez o alguna respuesta relacionada a su
desplazamiento. Se espera que los alumnos asocien la palabra rayo a
factores de rapidez y velocidad y el intervalo de tiempo tan pequeño
en el cual se desplaza.
En la segunda pregunta, los estudiantes pueden obtener la velocidad numéricamente, pero la atención debe estar puesta en la
interpretación de este resultado. Postularán que se desplaza o
avanza aproximadamente 10 metros en un segundo, posteriormente en la aplicación veremos si interpretamos este resultado como
rapidez o velocidad.
Etapa 2: Exploración
150
1° Los
Huevos 1.1
¿Qué crees que sucederá
con los huevos, cuando
sean alcanzados por los dos autos?
En esta pregunta no hay respuestas excelentes, suficientes ni
deficientes, ya que es la hipótesis con la que los estudiantes comenzaran sus análisis con respecto al video. Habrán 3 posibles
predicciones:
1. Ambos huevos se rompen
2. Se rompe un huevo y el otro no
3. No se rompe ningún huevo
1.2
¿Fue asertiva tu respuesta dada anteriormente?
Explica
Al igual que en la pregunta anterior, no tendremos una clasificación para las respuestas, sino que confirmaran las respuestas que los
estudiantes hicieron anteriormente
1.3
¿En qué se basa usted para
describir el movimiento de
los autos?
Ambos autos
aparecen al mismo
tiempo
Un auto aparece antes
que el otro en la
pantalla
Un auto aparece
antes que el otro en la pantalla y llegan
al mismo tiempo
1.4
¿A partir de tu respuesta
anterior, qué relación existe entre el movimiento de los
autos y el resultado final
ocurrido con los huevos?
Involucra otro
concepto sin
justificación pertinente
Un auto posee mayor velocidad, sin
justificar su respuesta
Un auto posee
mayor velocidad que el otro, lo cual
implica que el auto
que aparece de los primeros en la
pantalla es el que
rompe el huevo
1.5
A partir de la explicación entregada por el profesor en
este punto ¿Cuál es el
motivo por el que uno de los huevos se rompe y el
otro no?
Involucra otro concepto sin
justificación
pertinente
Se rompe porque
posee mayor
El huevo se rompe porque el auto que
lo colisiona posee
mayor velocidad ya que aparece
primero en la
pantalla
Etapa 3: Contraste
2° ¿Hacia
dónde se
mueve el
auto?
2.1
Describe brevemente lo observado en el video.
En esta pregunta no hay respuestas excelentes o deficientes, los
estudiantes deben distinguir lo que sucede en el video. Cada auto aparece en la pantalla moviéndose en el eje horizontal en cada uno
de los extremos. Se puede decir que los autos se mueven en sentido
contrario.
2.2
¿Cómo calcularías la velocidad de cada auto?
Los estudiantes podrán calcular la velocidad de cada auto con la relación distancia tiempo. Se sugiere que en este punto el
estudiante utilice un marco de referencia para cada auto y fijar un
sistema de coordenadas. Con esa información y el tiempo que tardan en recorren dichas distancias podrán obtener la velocidad
para cada auto.
2.3
Con la ayuda de un
cronómetro y una regla, pon a prueba tu estrategia y
calcula la velocidad de cada
auto.
No obtiene los
datos
correctamente. No puede calcular la
velocidad para cada
auto de forma efectiva.
Obtiene datos del
video, logra calcular
velocidad para cada auto.
Extrae datos del video, obteniendo
relación distancia-
tiempo para calcular la
velocidad y fijando
un sistema de referencia para
cada auto.
151
2.4 ¿Cómo son estos
resultados? Compáralos
No logra calcular la
velocidad de ambos
autos. Obtiene datos errados.
Logra realizar el
cálculo de la velocidad, realiza
comparaciones entre
ambos autos.
Las velocidades de
cada auto deben ser iguales en
cuanto a magnitud.
Realiza un cálculo efectivo con
respecto a la
velocidad del auto y los datos
extraídos del
video.
2.5
A partir de lo observado y de los resultados obtenidos
¿Existe alguna diferencia
en el movimiento entre el auto amarillo y el auto
verde?
Si, son iguales. No
considera la
velocidad como vector.
No son iguales. Para
ser una respuesta
excelente, debe justificar
Si bien los módulos de las
velocidades son
iguales, ambos se
mueven en sentido
contrario, por lo
tanto, las velocidades no son
iguales.
2.6
Discute con tu profesor las
respuestas y responde
¿Tienen ambos autos la misma velocidad?
Después de la
discusión grupal no distingue las
componentes
vectoriales de la velocidad.
Responde que los autos no tiene la
misma velocidad
después de la discusión grupal. No
da mayores
justificaciones.
Logra distinguir que los autos no
poseen la misma
velocidad. Considera las
componentes
vectoriales de la velocidad y como
se presentan en el
video.
2.7
Realiza un dibujo donde representes las velocidades
de cada auto.
En esta pregunta sólo hay respuestas excelentes o deficientes. El
docente debe hacer hincapié en el dibujo y la construcción del
mismo sobre todo en las características vectoriales de la velocidad.
Puedes encontrar una representación de este dibujo en la guía de
orientaciones para el docente.
Se considera como respuesta
deficiente los dibujos que no
tengan coherencia con la velocidad calculada y el tamaño
de los vectores dibujados.
No respeta dirección y sentido del movimiento de los autos.
Se considera como excelente el
dibujo que tenga las flechas dibujadas en la orientación de
cada auto, manteniendo su
tamaño (considerando la velocidad calculada de cada
auto) en los 4 cuadros y acorde
a cómo avanza el auto.
3.1
Mide la distancia que hay
desde el auto hacia el eje de
rotación en cada imagen. Este valor corresponde al
Radio de la circunferencia
descrita.
No distingue que la distancia del auto al
eje de giro es el
radio de la circunferencia
descrita.
Mide la distancia del
auto al eje de giro.
Logra medir la
distancia del auto
al eje de giro. Distingue que es el
radio de la
circunferencia descrita.
3.2
Mide el tiempo que tarda el
auto en dar una vuelta completa.
Después de
reiterados intentos no logra medir el
tiempo pedido.
Logra tomar el
tiempo que demora el auto en dar una
vuelta.
Logra tomar el
tiempo que demora el auto en dar una
vuelta, su tiempo
está comprendido entre 7 y 8
segundos.
3.3
Posteriormente, mide el
tiempo que tarda el auto en
llegar del punto A al C y del B al D
Obtiene tiempos
diferentes para cada trayecto señalado.
Los autos medidos
son iguales.
Los tiempos
medidos son iguales ya que el
auto lleva
velocidad constante.
152
3.4
¿Qué puedes deducir a
partir de tus mediciones,
respecto a la velocidad del automóvil?
La velocidad es igual en todo el
trayecto
La velocidad es
constante en cuanto a
modulo. No justifica su respuesta.
El automóvil
recorres distancias iguales en tiempos
iguales. Por lo
tanto el módulo de la velocidad es
constante pero la
velocidad no es igual considerando
sus componentes
vectoriales.
3.5
Dibuja una representación del vector velocidad en
cada uno de los puntos
señalados.
En esta pregunta sólo hay respuestas excelentes o deficientes. El docente debe hacer hincapié en el dibujo y la construcción del
mismo sobre todo en las características vectoriales de la velocidad.
Puedes encontrar una representación de este dibujo en la guía de
orientaciones para el docente.
Se considera como respuesta deficiente el dibujo que tenga
flechas dibujadas de diferentes
tamaños y que no sean tangentes a la trayectoria. Flechas dibujas
sin una dirección y sentido
coherentes con el movimiento del auto.
Se considera como respuesta
excelente la velocidad dibujada
con flechas de igual tamaño con la orientación que posee el
auto la 4 flechas son tangentes
a la trayectoria.
N°3: ¿Cómo
aplicamos lo
aprendido
hasta ahora?
4.1
Con los datos obtenidos,
construye un gráfico “desplazamiento v/s
tiempo” para cada uno de
los casos. Traza una línea
que muestre la tendencia de
los puntos.
En esta pregunta no hay 3 posibilidades, el docente debe verificar
que los estudiantes obtengan una recta con sus puntos. Insistir en la rigurosidad de las mediciones y en lo posible repetir el
procedimiento de medición en más de una oportunidad.
4.1.a
¿Cómo es la tendencia de
los puntos en cada caso?
Obtiene otro tipo de
gráfico que no es
una recta
Obtienen una recta
con los datos
obtenidos
Los estudiantes obtienen una recta
con los puntos
utilizados. Logran construir un
gráfico
desplazamiento v/s tiempo
4.1.b
¿Qué diferencia existe entre las rectas obtenidas y como
se relaciona esa diferencia
con lo observado en los videos?
No interpreta
gráficos correctamente
Identifica diferentes rectas e inclinaciones,
no justifica relación
con el video
El auto que posee
mayor velocidad
presenta un gráfico con una recta con
mayor inclinación
4.1.c
A partir de la respuesta anterior ¿Qué representa la
pendiente de la recta?
No logra identificar
a que corresponde.
Representa la
velocidad del auto.
Representa el
módulo de la velocidad.
Reconoce que el
sentido del movimiento no
puede obtenerse
del gráfico.
4.1.d
A partir de los gráficos
obtenidos, ¿qué podemos
decir de la dirección y el sentido de la velocidad del
No logra distinguir
que la dirección no puede obtenerse del
grafico.
No pueden obtenerse
del video. No
justifica al respecto.
Logra distinguir que esa
información no
puede extraerse del video.
153
auto?
4.1.e.
¿Qué podemos decir
respecto a la velocidad del
auto?
Indica que la
velocidad del auto es negativa y no
realiza mayor
análisis.
Identifica que
corresponde a un
cambio de sentido en la velocidad.
La pendiente del
grafico negativa representa un
cambio en el
sentido de la velocidad, pero el
modulo es
positivo.
4.1.f
Discuta con sus
compañeros que casos representarían cada uno de
los siguientes gráficos
No logran
diferenciar la
diferencia en las pendientes de la
recta, no identifica
lo que sucede cuando la velocidad
es positiva y
negativa.
No logra interpretar un gráfico.
Grafico 1: Reconoce que el grafico avanza
con velocidad
positiva, queda en reposo un tiempo
determinado y avanza
con velocidad negativa y finalmente
invierte su sentido
volviendo a la velocidad positiva.
Grafico 2: Reconoce una velocidad
positiva en el primer trayecto, donde
posteriormente
invierte su sentido y termina con una
velocidad negativa.
Grafico 1: Indican que el auto avanza
con velocidad
constante, se queda
un instante en
reposo y luego
invierte su sentido obteniendo una
velocidad negativa
y posteriormente volviendo a tener
una velocidad
positiva.
Grafico 2: Parte de
una posición inicial distinta de
cero y avanza con una velocidad
positiva. En un
punto determinado del trayecto
invierte su
trayectoria, devolviéndose y
pasando por un
punto cero con respecto al marco
de referencia.
4.2.a
Describa brevemente cómo
es el movimiento realizado por el objeto. ¿Qué ocurre
con el objeto en el punto
más alto de su trayectoria?
En esta pregunta no hay respuestas excelente ni deficientes. Los
estudiantes describen que la moneda sube y cuando llega al punto
más alto, la moneda se detiene y baja hasta llegar a su punto de partida (en este caso la mano)
4.2.b
Represente mediante flechas como es la
velocidad del objeto
durante el trayecto en 5 posiciones distintas,
indicadas en la figura,
considera que en las posiciones 1
y 2 la moneda sube y en la
posición 4 y 5 la moneda baja.
En esta pregunta sólo hay respuestas excelentes o deficientes. El
docente debe hacer hincapié en el dibujo y la construcción del
mismo sobre todo en las características vectoriales de la velocidad. Puedes encontrar una representación de este dibujo en la guía de
orientaciones para el docente.
Se considerara como respuesta
deficientes cualquiera de estos
casos: - Dibuja las flechas de
diferente tamaño y aleatoriamente.
- Dibuja las flechas
para cada posición de igual tamaño.
- Dibuja flecha en la
posición 3
Se considerará como respuesta
excelente, el dibujo que represente la velocidad con las
flechas iguales y más grandes
en los puntos 1 y 5. Luego, en los puntos 2 y 4 la velocidad
disminuye por lo tanto los vectores deben ser más
pequeños. En el punto 3 la
velocidad es cero por lo tanto no debe dibujar una flecha.
Finalmente en los puntos 1 y 2
la moneda sube así que el
154
- Une con una línea
cada uno de los puntos.
vector debe apuntar hacia el
norte y en los puntos 4 y 5 la moneda baja por lo tanto los
vectores deben apuntar hacia el
sur.
4.2.c
Dibuje la representación
gráfica del movimiento del
objeto considerando como varía su desplazamiento a
medida que transcurre el
tiempo.
Realiza otro tipo de gráfico e incluso
dos gráficos por
separado, uno para la subida de la
moneda y otro para
la bajada de la misma.
Reconoce una
parábola en el gráfico desplazamiento v/s
tiempo.
El estudiante dibuja una
parábola para
representar el movimiento y
distingue que en el
punto más alto de la parábola es
cuando el objeto se
detiene antes de cambiar su sentido.
4.2.d
Según la curva obtenida ¿Qué podemos decir del
desplazamiento y la
velocidad del objeto en el punto medio de su
trayectoria? Coincide su respuesta con lo expresado
en la pregunta a? Discuta
con sus compañeros
No distingue las
etapas del
movimiento, asimila una
velocidad constante en todo el
movimiento.
Señala que a la altura máxima que llega el
objeto este se detiene
con velocidad cero y comienza a
descender. No da mayores
justificaciones al
respecto
En este punto los
estudiantes discuten acerca de
lo ocurrido en este
movimiento. Los estudiantes
reconocen que en
la altura máxima del movimiento el
objeto tiene una
velocidad nula, es decir cero, con lo
cual comienza a devolverse. Es
importante que el
estudiante señale que a medida que
el objeto inicia su
movimiento lo hace con una
velocidad inicial y
la cual disminuye a medida que sube.
4.2.e
¿Cómo calcularía la velocidad del objeto en los
5 puntos determinados
anteriormente? Justifique su respuesta
No propone
ninguna forma para calcular la
velocidad, insiste
en que la velocidad en todos los puntos
señalados es igual.
Utiliza los puntos
específicos para
determinar la velocidad en cada
uno de ellos. Utiliza
las posiciones y determina una tabla
de datos para realizar
cálculos.
El alumno
distingue una
forma de utilizar el grafico para medir
la velocidad.
Busca una forma de involucrar las
pendientes para su
cálculo.
4.2.f
¿Es igual la velocidad del objeto en todo el trayecto?
Explica.
Indica que la velocidad es igual
en cada punto de la
trayectoria, no distingue que la
velocidad
disminuye a medida que el objeto sube.
No identifica
componentes vectoriales de la
velocidad.
Distingue que la
velocidad en cada instante de tiempo es
diferente, razona a
través de la ecuación de velocidad que en
la altura máxima su
velocidad es cero. No realiza mayores
justificaciones del
problema.
El alumno indica
que la velocidad de
la moneda no es la misma en toda su
trayectoria.
Distingue que el modulo y sentido
de la velocidad
cambian a medida que transcurre el
tiempo. Se refiere
a instantes de tiempo, lo que
155
implica que la
velocidad sea instantánea y el
concepto de
derivada explicada por el profesor en
la etapa de
contraste.
Etapa 4: Aplicación
4.3
A partir de lo aprendido en
esta unidad, ¿Puedes indicar que significa
realmente el record de
Usain Bolt?
Indica que no
importa si es
rapidez o velocidad, ya que
para este ejemplo,
es exactamente lo mismo.
Indica que nos
referimos a la velocidad de Usain
Bolt, asociando la
velocidad y sentido del movimiento. No
da mayores
justificaciones.
Logra distinguir que nos referimos
a la velocidad de
Usain Bolt ya que
al interpretarlo
com un MRU, la
carrera esta orientada hacia
adelante indicando
una dirección y sentido. Es decir
recorre
aproximadamente 10 metros en un
segundo.
Anexo 12: Rubrica Guía de Termodinámica
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Rubrica N°2: Guía de Termodinámica
El objetivo principal de la rúbrica es que el docente pueda utilizarla en conjunto con la guía de
orientaciones al docente, ya que en ella se puede apreciar las diversas respuestas que se esperan
de los estudiantes y clasificar las respuestas excelentes, suficientes y deficientes, lo cual indicará
cual es el grado de satisfacción que se tiene frente a dicha respuesta.
Cabe recordar que cada guía posee un objetivo en particular. En el caso de mecánica, el objetivo
de la guía es: Mejorar la comprensión de la noción científica de CALOR Y TEMPERATURA
a través de conceptos como dilatación térmica. Lo cual permitirá un completo desarrollo del
156
concepto a través de actividades didácticas basadas en indagación con recursos interactivos
como videos en este caso.
Rubrica N°2: Guía de Termodinámica
N° y Nombre
Actividad
Número
pregunta Pregunta
Respuesta
Deficiente
Respuesta
Suficiente
Respuesta
Excelente
Etapa de Focalización
Motivación 0
¿Qué opinas acerca del
consejo de Esteban? ¿Es
útil aplicar calor al frasco para poder abrirlo?
Fundamenta tu respuesta.
En esta etapa no encontraremos respuestas excelentes o deficientes, ya que el alumno formulará hipótesis e
identificará cual es el problema de la situación para después
poder resolverlo con el desarrollo de las actividades y la formalización del contenido.
Etapa de Exploración
N°1 La Esfera
1.1
Se tiene una esfera de
metálica de diámetro d y un
aro con un diámetro levemente mayor al de la
esfera, lo que permite que la
esfera pueda atravesarlo. Si ahora la esfera se calienta
¿Qué crees que sucederá
entre ella y el aro?
La esfera solamente se
calentará no
sufrirá cambio físico alguno
La esfera no
puede atravesar el aro, sin
justificación.
La esfera no puede
atravesar el aro debido a que
experimenta
cambios físicos cuando se le aplica
calor.
1.2
Observa el video. Describe qué es lo que sucede con la
esfera y el aro
Aquí no hay respuestas excelentes ni deficientes, solamente el
alumno debe describir lo que ve en el video:
Primero observa que la esfera atravesó el aro, luego la esfera
se calienta y después de haber sido calentada no puede volver
a atravesar el aro. Finalmente se le agrega agua helada a la esfera y puede volver a pasar por el aro.
1.3
¿Cómo explicarías lo
sucedido en este caso?
No relaciona los
cambios físicos
de los materiales del video a la
variaciones de
temperatura ni cuando se le
agrega o quita
calor al cuerpo.
Cuando la esfera se calienta ya no
puede atravesar
el aro. Cuando se le aplica agua
helada, puede
atravesar el aro nuevamente. No
da más
justificación al
respecto
Al calentar la esfera
la bola ya no puede
atravesar el aro, es decir el volumen de
la esfera aumenta y
ya no puede atravesar el aro. Por
otro lado, cuando se
le agrega el agua helada, la esfera
disminuye su
volumen lo que
permite que pueda
atravesar
nuevamente el aro.
1.4
¿Logras identificar algún cambio de temperatura en el
video? Describe y explica
como son esos procesos.
No se produce
algún cambio de
temperatura considerable.
El soplete y el agua helada
producen
variaciones de temperatura en la
esfera.
Cuando se le aplica
calor a la esfera se
presenta una variación de
temperatura,
aumentándola. En el caso contrario, el
agua helada
disminuye la temperatura de la
157
esfera.
N°2 El Aro
2.1
Considerando la misma esfera y el mismo aro de la
situación anterior en
condiciones normales ¿qué crees que sucederá si ahora
se enfría el anillo?
El anillo se
congela. No reconoce como
afecta la
variación de temperatura en
el cambio físico
que experimentará el
aro.
Se produce un cambo físico en
el aro,
disminuyendo su tamaño.
Como en la situación anterior, se le aplicó
agua helada a la
esfera y disminuyó su volumen, ahora,
el aro debería
disminuir en tamaño si se enfría ya que su
temperatura
disminuirá. Es decir se contrae
2.2
Observa el video y describe que es lo que sucede con la
esfera y el aro
En esta pregunta, los estudiantes deben describir lo que observan en el video, en donde ocurre la siguiente secuencia:
En el primer instante del video el estudiante debe indicar que
el aro se contrae al disminuir considerablemente su temperatura. En esta etapa el alumno debe comenzar a
diferenciar lo que sucede con la temperatura en el fenómeno
observado. Por otro lado, en el segundo instante del video el alumno debe
considerar el agua que se vierte sobre la esfera y también
afecta al aro, el estudiante tenderá a decir que como es agua fría, la esfera y el aro se contraerán nuevamente. Esa
situación debe ser discutida por el docente con los estudiantes
en el transcurso de la actividad debido a las variaciones de temperatura que presentaran ambos y el concepto de
equilibrio térmico.
2.3
Identifica que procesos
térmicos ocurren en esta
situación
No identifica los
procesos
térmicos que afectan a la
esfera y al aro.
Indica que el aro y la esfera están
expuestos a los
mismos cambios de temperatura
durante todo el
transcurso del video.
Primero el aro se
contrae por el nitrógeno, luego
la bola se contrae
por el agua fría.
En la primera etapa
del video, el aro
experimenta una contracción debido a
que es introducido
en el nitrógeno líquido En la
segunda etapa, la
esfera y el aro se ven afectadas por la
acción de agua fría.
Como las transferencias de
calor son del cuerpo
de mayor a menor temperatura, en este
caso podríamos
decir que el aro está absorbiendo calor y
finalmente está
pasando por un proceso de
dilatación.
En cambio la esfera, se ve afectada por el
agua fría sufriendo
una contracción de su volumen y
pudiendo pasar
nuevamente por el aro.
158
2.4
¿Cómo se presentan los cambios de temperatura en
cada uno de los procesos
identificados?
No logran
identificar los cambios de
temperatura
Se producen
cambios de
temperatura cuando la esfera
se encoge y
también cuando el aro se contrae
y dilata. Es decir,
cuando los cuerpos
experimentan
cambios físicos.
Los cambios de
temperatura se presentan cuando el
aro y la esfera
cambian físicamente. Primero
el aro se contrae lo
que indica que su temperatura
disminuyó. Luego la
bola también vario su temperatura
negativamente lo
cual implica que disminuya y
finalmente el aro se
dilata, cuando se aumenta su
temperatura.
2.5
¿Qué cambios físicos presentó el aro? ¿Y la
esfera?
No identifica
cambios físicos en los materiales
después de que
hayan variado su temperatura.
El aro se contrae
primero y luego
se dilata. En cambio la esfera
solo se contrae.
El aro se contrae
primero y luego se dilata. En cambio la
esfera solo se
contrae. Todo esto debido a los cambios
de temperatura presentados en la
situación.
2.6
¿Qué relación existe entre
los cambios físicos
observados en los materiales y los procesos
térmicos asociados en cada
caso?
No logra
relacionar
cambios físicos y los cambios de
temperatura que
están expuestos los cuerpos.
Cuando se aplica calor al cuerpo,
este aumenta de
tamaño, en cambio cuando
se enfría el
cuerpo, su tamaño
disminuye
El alumno reconoce
que cuando el cuerpo aumenta su
volumen, es porque
se ha dilatado y fue
producto de
aumentar su
temperatura. En el caso contrario,
cuando el cuerpo
disminuye su volumen es porque
se ha disminuido su
temperatura.
2.7
¿Sería correcto decir en el
segundo video que “el anillo se calienta” al aplicar
el agua?
Respuestas
posibles: “No se
calienta porque el agua está
fría”
“No se calienta, solo varia su
temperatura”
En términos
generales los
estudiantes no
identifican que “calentar” o
“enfriar” son
solo términos coloquiales
asignados para
describir procesos de
transmisión de
energía.
Respuesta
posible: “No,
AUNQUE el agua está a
mayor
temperatura que el anillo”
Reconoce que
existe una
diferencia de
temperatura entre
el anillo y el agua, pero no
relaciona esa
diferencia con la posibilidad de
una transferencia
de calor, comúnmente
llamada
“calentamiento”. Reconoce que el
Respuestas posibles:
“Si, porque el anillo
absorbe energía del agua que está a
mayor temperatura
que él”. “El aro está a
temperatura
ambiente por lo
tanto absorbe
energía del medio y
se dilata”
El estudiante
comprende que al
haber dos cuerpos y/o sustancias en
contacto, el proceso
de transferencia de energía ocurre por
las diferencias de
temperatura, desde el cuerpo de mayor
159
agua puede
afectar a la esfera y al anillo a la
vez, pero no se
maneja mayor información
respecto a las
condiciones de la esfera.
temperatura, en este
caso el agua, hacia el cuerpo de menor
temperatura, el
anillo, o bien, el aire a mayor temperatura
y el anillo a menor.
En cualquier caso el anillo absorbe
energía, o en
términos coloquiales <<se calienta>> y
por ende sufre
cambios físicos, específicamente una
dilatación”
Etapa de Contraste
N°3
Profundicemos
lo aprendido
3.1.a
¿Qué crees que sucedería si la esfera fuera de madera?
¿Sucederían los mismos cambios físicos que a la
esfera de metal?
Fundamenta.
Considera que si
se le aplica la misma cantidad
de calor a la esfera de
madera, sufriría
los mismos cambios físicos
que la esfera
metálica.
“Si la esfera es de madera no
sufriría los mismos cambios
físicos que la
esfera metálica”. No justifica
respuesta.
“No, si la esfera
fuera de madera tendría otra
capacidad para
absorber y ceder calor, por lo tanto
necesita otra
cantidad de energía para variar su
temperatura en un grado Celsius que no
es igual a la que
necesita la esfera metálica, por lo que
implica que su
coeficiente de dilatación es
diferente. Por lo
tanto no presentaría los mismos cambios
físicos que la esfera
de metal”
3.1.b
¿Bajo qué condiciones la
esfera de madera no podría
atravesar el aro?
No identifica
como influye el
coeficiente de dilatación
térmica en la
situación planteada
“Si su coeficiente
de dilatación
fuese mayor que el de la esfera
metálica”
No realiza mayor justificación.
“Su coeficiente de dilatación térmica
debería ser mayor
que el de la esfera metálica. De ser así,
si se aumenta su
temperatura en un grado Celsius, su
volumen debería
aumentar mucho
más que la esfera
metálica”.
3.2.a
Si el diámetro de la esfera es de 5,2 cm y se le aplica
calor variando su
temperatura elevándola hasta los 96 °C. ¿Cuál es la
variación de volumen que
sufre la esfera si el coeficiente de dilatación
lineal del aluminio es 2,3 x
10-5 1/°C?
No logra distinguir las
variables
involucradas en el problema.
Obtiene un
resultado erróneo.
Logra la resolución del
problema,
identifica cada una de las
variables.
Interpreta resultados.
Logra distinguir las variables
involucradas en la
resolución de problemas.
Construye hipótesis
con respecto a la situación del
problema. Calcula el
volumen final a través de la
160
expresión
TVV 0,
donde finalmente obtiene un volumen
mayor y así obtiene
también un mayor radio.
3.2.b
Si el radio del aro es 2,603 cm ¿podrá la esfera
atravesar el aro después de
que varíe su temperatura?
Indica que a
pesar de la
variación que sufre la esfera,
aun puede
atravesar el aro.
“No, la esfera no
puede atravesar
el aro después que es dilatada”.
No da mayores
justificaciones.
“Claramente no, ya
que en el cálculo realizado en la
pregunta anterior se
determinó que el radio de la esfera es
levemente mayor
que el del aro. Por lo tanto, no podrá
atravesar el aro”.
Etapa de Aplicación
N°4 Aplicando
lo aprendido
4.1
Ahora que ya hemos realizado diferentes
actividades con relación al
tema, volvamos al caso del frasco de mermelada
¿Aplicarías calor a la tapa
para poder abrirlo?
“No, el hecho de
que se le aplique
calor a la tapa
no influye que
se pueda abrir con menor
dificultad”.
“Si, aplicaría
calor para que la
tapa pueda
dilatarse y
desprenderse del
frasco”. No realiza
mayores
justificaciones.
“Si, acorde a lo visto en el transcurso de la
actividad podemos
afirmar que si aplicamos calor, la
tapa de del frasco y
el frasco mismo experimentaran una
dilatación lo cual
implica que aumentaran su
volumen. También
cabe destacar que la tapa del frasco ( si es
de aluminio) y el
frasco (de vidrio) poseen diferentes
coeficientes de
dilatación, lo cual implica que si se le
aplica calor a ambos,
la tapa se dilatará más que el frasco de
vidrio, lo que
permitiría que se pudiera abrir”.
4.2
En base a lo visto anteriormente, ¿Podrías
explicar por qué las
cerámicas se colocan con un espacio entre sí?
No identifica el
problema de la
situación. Por lo que no logra
formular una
respuesta ante dicho problema.
“Para que el
material no se
rompa cuando se dilate producto
de las altas
temperaturas del verano”.
No realiza
mayores justificaciones.
“Debido a los
cambios de temperatura a los
que están expuestos
los materiales en las distintas estaciones
del año, es
conveniente colocar las cerámicas con
una separación
debido a la dilatación térmica
que pueden llegar a
presentar en el verano y así, el
material no se
rompa”.
161
Anexo 13: Cuestionario de validación Guía de Cinemática
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Cuestionario de Validación
Propuesta para Cinemática
Objetivo del cuestionario:
Validar las secuencias didácticas construidas, a partir de la opinión que profesores de la
disciplina y de formación inicial docente poseen respecto a su coherencia, pertinencia y
viabilidad para trabajar el contenido sugerido.
Estas propuestas se enmarcan en el seminario de título “Desafíos de la construcción de una
propuesta metodológica indagatoria basada en el uso de recursos interactivos como refuerzo
para el aprendizaje disciplinar en la Pedagogía en Física” cuyo objetivo principal es el
desarrollo de una propuesta didáctica para incorporar en asignaturas disciplinares de la carrera
de pedagogía en física, el uso de videos como herramientas tic que propician el aprendizaje de
los contenidos.
Por otra parte, cada una de las guías tiene un objetivo específico que se debe tener en
consideración para esta evaluación.
Cuestionario sobre Cinemática
Objetivo guía de Cinemática: Mejorar la comprensión de la noción científica de
VELOCIDAD como una magnitud vectorial.
162
Indicaciones:
Con respecto a los Actividades y su Estructura indique su grado de acuerdo con cada ítem,
según la siguiente escala
1: Muy en DESACUERDO
2: En DESACUERDO
3: INDIFERENTE (Ni de acuerdo ni en desacuerdo)
4: De ACUERDO
5: Muy DE ACUERDO
N° Ítems 1 2 3 4 5
1 El diseño y contenido de la guía, ésta permite
lograr el objetivo planteado
2
El material presentado, se adecúa al nivel de
desarrollo conceptual que se busca para un
estudiante universitario en primeros cursos de
física
3 Las preguntas de la guía, ¿permiten una buena
comprensión del concepto asociado en base a cada
actividad
4 La implementación de la guía, podría mejorar la
comprensión del concepto en estudio
5 Existe coherencia en la secuencialidad de
actividades
6 Se percibe el rol de la indagación en el desarrollo
del contenido
7 Utilizaría la propuesta para trabajar en clases el
concepto involucrado
8 Sería interesante adaptar y aplicar este tipo de
propuesta a otros contenidos afines
Agradecemos desde ya cualquier comentario y/u observación que nos permita mejorar la
propuesta:
163
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Anexo 14: Cuestionario de validación Guía Termodinámica
Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Pedagogía en Física y Matemáticas
Cuestionario Validación
Propuesta para Termodinámica
Objetivo del cuestionario:
Validar las secuencias didácticas construidas, a partir de la opinión que profesores de la
disciplina y de formación inicial docente poseen respecto a su coherencia, pertinencia y
viabilidad para trabajar el contenido sugerido.
Estas propuestas se enmarcan en el seminario de título “Desafíos de la construcción de una
propuesta metodológica indagatoria basada en el uso de recursos interactivos como refuerzo
para el aprendizaje disciplinar en la Pedagogía en Física” cuyo objetivo principal es el
desarrollo de una propuesta didáctica para incorporar en asignaturas disciplinares de la carrera
de pedagogía en física, el uso de videos como herramientas tic que propician el aprendizaje de
los contenidos.
Por otra parte, cada una de las guías tiene un objetivo específico que se debe tener en
consideración para esta evaluación.
Cuestionario sobre Termodinámica
Objetivo guía de termodinámica: Mejorar la comprensión de la noción científica de CALOR
Y TEMPERATURA a través de su implicancia en procesos de dilatación térmica.
164
Indicaciones:
Con respecto a los Actividades y su Estructura indique su grado de acuerdo con cada ítem,
según la siguiente escala
1: Muy en DESACUERDO
2: En DESACUERDO
3: INDIFERENTE (Ni de acuerdo ni en desacuerdo)
4: De ACUERDO
5: Muy DE ACUERDO
N° Ítems
1 2 3 4 5
1 El diseño y contenido de la guía, ésta permite
lograr el objetivo planteado
2
El material presentado, se adecúa al nivel de
desarrollo conceptual que se busca para un
estudiante universitario en primeros cursos de
física
3 Las preguntas de la guía, ¿permiten una buena
comprensión del concepto asociado en base a cada
actividad
4 La implementación de la guía, podría mejorar la
comprensión del concepto en estudio
5 Existe coherencia en la secuencialidad de
actividades
6 Se percibe el rol de la indagación en el desarrollo
del contenido
7 Utilizaría la propuesta para trabajar en clases el
concepto involucrado
8 Sería interesante adaptar y aplicar este tipo de
propuesta a otros contenidos afines
Agradecemos desde ya cualquier comentario y/u observación que nos permita mejorar la
propuesta:
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