Aprobado por el Comité Directivo en la sesión 138-17 del 25 de enero de 2017

Departamento de Física

PROPUESTA DE REFORMA CURRICULAR PARA EL PROGRAMA DE PREGRADO EN FÍSICA

Juan Carlos Sanabria

Coordinador de Pregrado

En representación del Comité de Pregrado del Departamento de Física

Aprobado por el Comité Directivo en la sesión 138-17 del 25 de enero de 2017

CONTENIDO

Pág.

1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………. 1

2. OBJETIVOS Y METAS DEL PROGRAMA DE PREGRADO EN FÍSICA…........................................................................................................

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3. ESTRUCTURA DEL ACTUAL PENSUM DEL PREGRADO EN

FÍSICA……………………………………………………………………………... 11

4. PROBLEMAS IDENTIFICADOS EN EL PROGRAMA ACTUAL DE

PREGRADO EN FÍSICA………………………………………………………… 15

5. REFORMA A CURSOS MAGISTRALES DE FÍSICA……………………….. 18

6. REFORMA A OTROS CURSOS DE FORMACIÓN BÁSICA…………….. 31

7. REFORMA A LOS CURSOS FUNDAMENTALES DEL PROGRAMA DE

PREGRADO EN FÍSICA………………………………………………………… 37

8. FORMACIÓN EXPERIMENTAL………………………………………………... 46

9. CURSOS AVANZADOS…………………………………………………………. 48

10. DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUTOEVALUACIÓN ACADÉMICA…….. 51

11. MECANISMOS PARA INTRODUCIR LA REFORMA CURRICULAR…… 52

12. CONCLUSIONES………………………………………………………………… 53

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1. INTRODUCCIÓN El Departamento de Física de la Universidad de los Andes cuenta con programas académicos de pregrado, maestría y doctorado en Física. El programa de pregrado posee una tradición de progreso sostenido de más de treinta años. Actualmente este programa se ha consolidado como uno de los mejores del país y es muy competitivo a nivel internacional como lo demuestran múltiples indicadores, en particular aquellos asociados al éxito de nuestros egresados en sus estudios de posgrado en algunas de las más importantes universidades del mundo. Éste nivel de éxito no debe llevar a concluir que no se puede continuar mejorando; por ejemplo, el pensum del programa de pregrado no había sido revisado a fondo desde hace más de diez años. Durante semestres recientes varios profesores y alumnos del Departamento de Física han expresado sus comentarios y quejas sobre varios aspectos del actual pensum que podrían ser sujetos a un cambio o una mejoría, planteando la necesidad de una revisión curricular de fondo. Durante los más de diez años que han transcurrido desde la última reforma curricular, el Departamento de Física ha experimentado importantes transformaciones en su planta profesoral, su infraestructura y sus actividades de investigación; cambios que han ido de la mano con transformaciones similares experimentadas por la Universidad. Todo esto llevó al Departamento de Física a concluir que era conveniente llevar a cabo un ejercicio de revisión curricular. A partir del primer semestre del año 2011 el Departamento inició una revisión general a los programas académicos, tanto de pregrado como de posgrado. El trabajo de llevar a cabo esta revisión curricular ha recaído en un comienzo, en los Comités de Pregrado y Posgrado. Durante el año 2010 y el primer semestre del año 2011 el Comité de Pregrado desarrolló la tarea de estandarizar los programas de los cursos de pregrado en física, para así tener una referencia más concreta sobre los contenidos de los cursos. A partir de agosto de 2011 el Comité inicio una serie de discusiones detalladas sobre todos los aspectos relevantes del pensum: su estructura, sus virtudes, defectos, carencias, etc. En las primeras reuniones del Comité se estudió la estructura del pensum actual en términos de número de créditos, cursos de formación básica, cursos de formación integral, cursos electivos de otras áreas, cursos fundamentales de la carrera, cursos electivos avanzados de la carrera, etc. También se trató de identificar los problemas principales que posee este pensum. Para esto se llevaron a cabo encuestas entre los profesores y estudiantes del Departamento; también se encuestó a egresados de la carera de los últimos años. Esta información se analizó identificándose algunos temas, cursos, enfoques y énfasis que habían generado críticas recientemente. A partir de esta información se elaboró un plan para adelantar las discusiones sobre revisión curricular al interior del Comité de Pregrado. El cronograma a seguir fue:

1) Discusiones abiertas entre los miembros del Comité: Se llevaron a cabo discusiones preliminares para analizar los problemas que fueron identificados previamente y para presentar propuestas iniciales de reforma al pensum.

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2) Análisis de la estructura del pensum: Se estudió el pensum en términos de

créditos, cursos, contenidos y restricciones impuestas por los reglamentos de la Universidad. El pensum se dividió en los siguientes grupos: cursos de formación básica, cursos de formación integral, cursos fundamentales de física, cursos electivos de física.

3) Análisis de los cursos y contenidos del ciclo de formación básica: Este ciclo

incluye los cursos magistrales de física, que además de ser cursos de nuestro programa de pregrado, son cursos de servicio para los programas de pregrado en ingeniería y matemáticas; por tanto requieren la participación de esas unidades académicas. Otro tema importante de discusión fue el ciclo básico en matemáticas, ya que es de la mayor importancia para la formación de un físico a nivel de pregrado.

4) Análisis de los cursos fundamentales de física: En esta discusión una de las

preguntas importantes fue: ¿cuáles cursos se consideran fundamentales? Es decir, ¿cuáles son los cursos y temas que deben estar presentes en la formación de todo egresado del pregrado en física?

5) Análisis de los cursos de formación computacional: Una formación computacional

más solida fue considerada como una de las mejoras necesarias de la reforma al currículo de pregrado.

6) Oferta de cursos electivos en física: Esta discusión estuvo muy ligada a la del

punto anterior, ya que para cada curso había que determinar si éste debía ser un curso obligatorio o electivo. Pero más allá de esto, el tema fundamental fue definir cuál iba a ser el énfasis al momento de estructurar la oferta completa de cursos electivos del pensum. Un posible enfoque que se planteó fue el de darle un mayor peso a la oferta de cursos electivos por sobre la de los cursos obligatorios, para así permitir un cierto grado de “especialización” en nuestros egresados. Esta oferta podría reflejar las actividades de los diferentes grupos de investigación que actualmente posee el departamento. Otro enfoque fue el de asumir una posición más conservadora en cuanto a la oferta de cursos electivos considerando que hay cursos que, si bien podrían ser considerados como electivos, en muchas universidades a nivel internacional son considerados como cursos obligatorios y por tanto se espera que los aspirantes a ingresar a programas de posgrado en estas instituciones posean ese nivel de formación. Por último se consideraron aspectos asociados al tamaño del Departamento y a la carga académica que cada profesor debe asumir, de tal forma que una oferta muy amplia de cursos electivos podría ser irrealista al momento de llevarla a la práctica.

7) Análisis de cursos asociados a la formación profesional: Se discutieron en detalle

los programas de cursos como: Introducción a la Física, Práctica Docente, Clínica de Problemas, Coloquio de Física y Proyecto de Grado.

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8) Estrategias de auto-evaluación del programa académico: La continua necesidad de evaluar los programas académicos, hacer diagnósticos de los aspectos positivos y negativos de los mismos e implementar mejoras, exige estrategias concretas y bien diseñadas para establecer indicadores confiables que permitan hacer un diagnóstico lo más imparcial posible del estatus de los programas.

9) Estrategias para introducir el nuevo pensum: Se discutieron mecanismos

concretos para hacer efectiva la reforma curricular. Una posibilidad es ir introduciendo el nuevo pensum en forma paulatina, semestre a semestre, lo cual tomaría cuatro años en completarse. Otra posibilidad es introducirlo de forma más rápida, por medio de una concertación con cada estudiante en la que se adapte el programa de estudios del estudiante al nuevo pensum; este último mecanismo permitiría introducir la reforma en un periodo de un año.

Después de tres semestres de discusiones quincenales en el Comité de Pregrado, se llevó una propuesta de reforma curricular al Consejo del Departamento, donde fue discutida en varias reuniones y finalmente se aprobó a nivel de Departamento de Física. Los cambios al currículo vigente y los aspectos más importantes de la reforma, aprobados por el Consejo del Departamento de Física, se pueden resumir en los siguientes puntos:

1) El número de créditos del programa se mantuvo en 135.

2) El curso de Introducción a la Física pasó de ser un curso de ½ crédito a ser un curso de un crédito.

3) Se eliminaron los dos Cursos Electivos de Área Menor, los cuales no son

contemplados en el reglamento de pregrado de la Universidad de los Andes como parte obligatoria de los programas académicos.

4) Los cursos magistrales de física: Física 1, Física 2, Ondas y Fluidos, al igual que

sus respectivos cursos experimentales, se mantuvieron sin cambios de fondo.

5) Los cursos de formación básica en matemáticas se mantuvieron sin ningún cambio, incluyendo el curso de Algebra Lineal 2.

6) Se modificó el énfasis del curso Física Moderna para que cumpla dos propósitos:

servir como introducción al tema de la mecánica cuántica y ser un curso alternativo al curso de Materiales y Semiconductores de Ingeniería Eléctrica, tales que los dos cursos sean homologables para estudiantes de programa doble.

7) Se promovió el curso Laboratorio de Física Moderna a un curso de tres créditos

en el que se harán experimentos importantes para la formación de un físico y se aprenderán herramientas de análisis de datos básicas, sirviendo a la vez de introducción al tema de la mecánica cuántica.

8) Se eliminó el curso de Física Atómica y Molecular como curso obligatorio y pre-

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requisito del curso Mecánica Cuántica 1, permitiendo pasar éste último al sexto semestre de la carrera.

9) Se amplió la oferta de Cursos Electivos de Ciencias para incluir la posibilidad de

que los estudiantes tomen un curso introductorio de Geociencias, y en un futuro cursos de cualquier otro nuevo programa académico de la Facultad de Ciencias.

10) Se incluyó un nuevo curso de un crédito en el segundo semestre, Herramientas

Computacionales para las Ciencias, con prerrequisito Algorítmica y Programación de Objetos 1, que sirva como comalgunas herramientas computacionales básicas de mucho uso en ciencias y en particular en física.

11) Se mantuvo el curso Métodos Computacionales hacia el 6º semestre, pero se

complementó con un curso de Laboratorio de Métodos Computacionales de un crédito, que sirva para reforzar los conocimientos adquiridos en el primero.

12) Se incluyó un segundo curso de Electromagnetismo para cubrir este tema tan

importante en la formación de un físico con mayor profundidad y a la vez incluir el tema de relatividad especial con un nivel más avanzado que el del curso magistral Física Moderna.

13) Se le dio un nuevo énfasis al curso de Laboratorio Intermedio, dado que en el

nuevo curso de Laboratorio de Física Moderna de tres créditos, se desarrollarán muchos de los temas que se cubrían en el Laboratorio Intermedio. Por tanto, en éste último curso se puede ser más ambicioso en los objetivos. Se desarrollarán experimentos cuyo nivel de complejidad demande creatividad, recursividad y un análisis de datos elaborado.

14) Se procuró que tanto Mecánica Cuántica 1 como Mecánica Cuántica 2 no sean

prerrequisito directo de demasiados cursos, para que pierdan su carácter de cursos “cuello de botella” en el pensum. Con el mismo propósito se pasaron a 6º y 7º semestre al eliminar el curso Física Atómica y Molecular como prerrequisito de los mismos.

15) Se eliminaron las figuras de Curso Electivo Intermedio y Curso Electivo

Avanzado por considerarlas superfluas. El nivel del curso electivo lo dictarán los prerrequisitos del mismo.

16) Se mantuvieron tres Cursos Electivos de Física, al igual que los cursos

obligatorios: Física del Estado Sólido y Física de Partículas.

17) Los cursos Coloquio 1 y Coloquio 2 se convirtieron en cursos de un crédito y se pasaron a los semestres 5º y 7º, con el fin de que cumplan un papel más importante en la formación de los estudiantes como investigadores, además de reorganizarlos.

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18) Se eliminó el curso Clínica de Problemas ya que se consideró que tal y como estaba concebido no jugaba un papel importante en la formación de los estudiantes.

19) Se rediseñó el curso Práctica Docente para que esté enfocado en las

actividades de la Clínica de Problemas, donde los estudiantes harán sus prácticas dirigidos por el coordinador de la clínica, quien estará a cargo del curso. Se incluyó un modulo teórico en docencia. El curso continuará siendo de tres créditos.

20) Se incluyó el curso Seminario de Investigación de un crédito, y prerrequisito del

curso Monografía. En éste curso los estudiantes deberán vincularse al seminario de alguno de los grupos de investigación del Departamento.

21) Se cambió el nombre del curso Proyecto de Grado al de Monografía, con el fin

de hacer aún más explícito el hecho de que se trata de un trabajo final de una carrera de 4 años y por tanto no debe ser demasiado ambicioso en cuanto a objetivos y aportes científicos.

Los cambios propuestos son resultado del ejercicio de revisión curricular llevado a cabo por el Comité de Pregrado desde 2011 hasta 2013. Las discusiones se desarrollaron en un ambiente amplio y sin presiones de tiempo o de ningún otro tipo, con el fin de llegar a decisiones consensuadas y muy bien meditadas. La conclusión fundamental fue que el currículo actual, si bien es adecuado, admite varias mejoras y cambios, por tanto la reforma que se propone, si bien no es profunda sí incluye cambios importantes en el programa. Se fortalece la formación experimental, computacional, en relatividad especial y en electromagnetismo. También se formalizan cursos como Introducción a la Física, Coloquio 1 y 2, Práctica Docente, Seminario de Investigación y Monografía. Se identificaron objetivos y metas concretas de programa y se diseñaron mecanismos de auto-evaluación académica. El número de créditos se mantuvo en 135.

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2. OBJETIVOS Y METAS DEL PROGRAMA DE PREGRADO EN FÍSICA

Un aspecto fundamental de un programa académico es su capacidad de auto-evaluación. Para este propósito es necesario establecer claramente los Objetivos Fundamentales del programa e implementar mecanismos para evaluar que tan bien se están cumpliendo. Cualquier reforma curricular debe incluir objetivos concretos y mecanismos para evaluar que tan bien se están alcanzando. Para implementar un esquema de auto-evaluación más detallado que aquel que se puede obtener a partir de los Objetivos Fundamentales del programa, que suelen ser pocos, generales abstractos, es necesario establecer niveles extra de detalle en la descripción del programa. Una forma de lograr éste nivel de detalle es definir Metas, y tipos de metas, que sean más concretas, muchas más, y están asociadas a los “Objetivos Fundamentales” del programa académico. La idea es entonces definir una lista de Metas y establecer una asociación con la lista de Objetivos Fundamentales. Como parte de las discusiones sobre reforma curricular llevadas a cabo en el Comité de Pregrado, se identificaron los Objetivos y Metas del programa y se diseñaron mecanismos de evaluación de los mismos. Los Cursos del programa, y en general cualquier otro tipo de proceso académico, van a estar asociados a un conjunto de Metas particular. Estas Metas a su vez van a estar asociadas a diferentes Objetivos Fundamentales. De esta forma los Cursos van a estar asociados, en forma indirecta, a los diversos Objetivos Fundamentales del programa. La implementación de mecanismos de evaluación y de indicadores apropiados en cada Curso va a permitir evaluar qué tanto se están logrando las metas y por ende qué tanto se están cumpliendo los objetivos del programa académico. El Departamento de Física está construyendo una base de datos académica que, entre sus varias aplicaciones, incluya la asociación entre Objetivos, Metas, Cursos, Estudiantes, Profesores, Semestres, etc. Con esta base de datos se pueden implementar Indicadores para las diferentes Metas y Objetivos Fundamentales y se pueden hacer todo tipo de estudios estadísticos. Con esta infraestructura de auto-evaluación académica se pueden lograr varios objetivos: el primero y más importante, es contar con métodos más sofisticados para auto-evaluarnos, algo en lo que el Departamento de Física y todos sus programas necesitan progresar; el segundo objetivo es establecer un nuevo currículo más concreto y estructurado; el tercer objetivo es contar con una herramienta expedita para llevar a cabo todo tipo de estudios de procesos académicos, que faciliten la tarea de preparar informes para las diferentes evaluaciones de pares como aquellas llevadas a cabo por entes como SACS, CNA, Ministerio de Educación, etc. A continuación se presentan las listas de Objetivos Fundamentales y de Metas del programa de pregrado en física, además de la lista de asociaciones entre ellos.

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Objetivos:

A) Desarrollar en los estudiantes la comprensión y aplicación de los conceptos, principios y teorías fundamentales de la física.

B) Fomentar en los estudiantes una forma de pensar crítica y analítica, acorde con el método científico.

C) Preparar a los estudiantes para identificar un problema científico, plantearlo y modelarlo en forma adecuada.

D) Capacitar a los estudiantes con herramientas teóricas, experimentales y computacionales para enfrentar problemas de carácter científico y tecnológico.

E) Preparar a los estudiantes para que puedan realizar estudios de posgrado e iniciarse en la investigación científica.

F) Capacitar a los estudiantes para que continúen sus estudios o actividad profesional en otras disciplinas.

G) Formar profesionales responsables, honestos y comprometidos con la solución a los problemas de la sociedad del siglo XXI

Metas: Las metas asociadas a los objetivos fundamentales del programa las podemos clasificar en:

- Conocimientos y habilidades a nivel fenomenológico - Conocimientos y habilidades a nivel teórico - Conocimientos y habilidades a nivel experimental - Conocimientos y habilidades a nivel matemático - Conocimientos y habilidades a nivel computacional - Actitud científica - Actitud profesional - Actitud ética

Conocimientos y habilidades a nivel fenomenológico:

1) Adquirir un conocimiento global de los fenómenos naturales a todo nivel. 2) Conocer los resultados experimentales más relevantes asociados a los diversos

fenómenos naturales. 3) Conocer los modelos teóricos existentes que describen en forma adecuada los

diversos fenómenos naturales. 4) Estar al tanto de las virtudes y defectos que posee un modelo teórico particular al

describir un fenómeno de la naturaleza. 5) Estar al tanto del rango de validez de un modelo teórico al describir un fenómeno

de la naturaleza.

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Conocimientos y habilidades a nivel teórico:

6) Adquirir un entendimiento profundo de los conceptos y cantidades fundamentales que se usan en física.

7) Adquirir un conocimiento adecuado de las leyes fundamentales de la física y saber aplicarlas en diversas circunstancias.

8) Adquirir un conocimiento adecuado sobre los métodos teóricos de la física clásica y saber usarlos en diversas circunstancias.

9) Adquirir un conocimiento adecuado sobre los métodos teóricos de la física estadística y saber usarlos en diversas circunstancias.

10) Adquirir un conocimiento adecuado sobre los métodos teóricos de la mecánica cuántica y saber usarlos en diversas circunstancias.

Conocimientos y habilidades a nivel experimental:

11) Adquirir habilidades adecuadas para diseñar experimentos que permitan estudiar en forma científica la naturaleza de un fenómeno particular.

12) Adquirir habilidades adecuadas para llevar a cabo un experimento en forma cuidadosa y presentar los resultados en forma científica.

13) Adquirir conocimientos y habilidades adecuadas para analizar los datos obtenidos en un experimento.

14) Adquirir habilidades para operar equipos experimentales y software de diversa índole entendiendo su funcionamiento.

15) Adquirir conocimientos suficientes de electrónica para poder desempeñarse en forma adecuada en las actividades experimentales actuales.

Conocimientos y habilidades a nivel matemático:

16) Adquirir un conocimiento profundo del cálculo infinitesimal y saber aplicarlo en la descripción de fenómenos naturales.

17) Adquirir un conocimiento profundo del algebra lineal y saber aplicarla en la descripción de fenómenos naturales.

18) Adquirir un conocimiento profundo del cálculo vectorial y saber aplicarlo en la descripción de fenómenos naturales.

19) Adquirir un conocimiento adecuado de ecuaciones diferenciales y saber aplicarlas en la descripción de fenómenos naturales.

20) Adquirir un conocimiento adecuado de métodos matemáticos avanzados usados en física y saber aplicarlos.

Conocimientos y habilidades a nivel computacional:

21) Adquirir conocimientos adecuados de algorítmica y programación de computadores.

22) Adquirir conocimientos adecuados del funcionamiento de sistemas operacionales para computadores muy usados en ciencia, en particular el sistema Unix.

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23) Adquirir conocimientos adecuados de lenguajes de programación muy usados en ciencia como Fortran, C y C++.

24) Adquirir habilidades en el uso de paquetes de software de uso científico. 25) Adquirir habilidades adecuadas en el uso de técnicas numéricas para resolver

problemas matemáticos y saber implementarlas a nivel computacional. Actitud científica:

26) Adquirir habilidades para llevar a cabo revisiones bibliográficas exhaustivas sobre un tema particular con el fin de hacerse a una idea del estado del arte del mismo.

27) Identificar preguntas y problemas relevantes, sin respuesta o solución satisfactoria actual, sobre un tema particular en física.

28) Estar en capacidad de plantear hipótesis sobre un problema particular, que permitan construir modelos teóricos para intentar dar una explicación científica al mismo.

29) Adquirir conocimientos y habilidades adecuadas para comparar datos experimentales en forma rigurosa y sistemática con modelos teóricos para poder obtener conclusiones de carácter científico.

30) Profundizar en uno o más temas de investigación de actualidad en física. 31) Adquirir un conocimiento panorámico del estado de la física en la actualidad. 32) Estar en capacidad de escribir reportes científicos de alto nivel.

Actitud profesional:

33) Adquirir habilidades para desempeñarse en forma adecuada como parte de un equipo de trabajo.

34) Ser capaz de trabajar en forma independiente. 35) Adquirir una actitud recursiva al momento de enfrentar un problema. 36) Adquirir una actitud persistente y tenaz al momento de buscar soluciones a un

problema. 37) Ser capaz de llevar a término en forma exitosa un proyecto.

Actitud ética:

38) Adquirir una actitud honesta hacia todas y cada una de las actividades profesionales.

39) Adquirir una actitud responsable hacia todas y cada una de las actividades profesionales.

40) Adquirir un compromiso firme en la búsqueda de soluciones a los problemas sociales, económicos y ambientales actuales, como parte integral de la actividad profesional.

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Metas asociadas a cada uno de los Objetivos Fundamentales de programa académico:

A) 1, 2, 3, 6, 7 B) 2, 3, 4, 5, 30, 31, 32 C) 3, 4, 5, 26, 27, 28, 29 D) 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 E) 6, 7, 8, 9, 10, 11, 16, 17, 18, 19, 20, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 F) 33, 34, 35, 36, 37 G) 38, 39, 40

Cada curso y actividad académica del programa va ha tener una asociación de énfasis con una lista de metas.

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3. ESTRUCTURA DEL ACTUAL PENSUM DEL PROGRAMA DE PREGRADO EN FÍSICA

El pensum actual del programa de pregrado tiene la siguiente estructura: Ciclo Socio-Humanístico: 6 cursos CBU; Constitución y Democracia; Requisito de Español. Son 8 cursos para un total de 24 créditos. Ciclo Profesional Complementario: Dos Cursos de Libre Elección (CLE); Dos Cursos Electivos de Área Menor; Clínica de Problemas; Práctica Docente; Requisito de Lectura en Inglés; Requisito de Grado en Lengua Extranjera. Los requisitos de idiomas no tienen créditos, el curso de Clínica de Problemas tiene ½ crédito. Entonces en total son 15 ½ créditos. Cursos de Formación en otras ciencias: Algorítmica y Programación de Objetos (APO); Química General y Laboratorio; Biología Celular. El curso de Química General y Laboratorio es de 4 créditos, entonces en total son 10 créditos. Ciclo Básico:

- Cursos de Formación en Matemáticas: Cálculo Diferencial, Álgebra Lineal 1, Cálculo Integral, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, Álgebra Lineal 2. En total son 6 cursos, entonces son 18 créditos.

- Cursos Básicos de Física: Introducción a la Física (½ crédito), Coloquio 1 de

Física (½ crédito), Coloquio 2 de Física (½ crédito), Física 1, Física Experimental 1, Física 2, Física Experimental 2, Ondas y Fluidos, Laboratorio de Ondas y Fluidos, Física Moderna, Electrónica. En total son 19 ½ créditos

Cursos Fundamentales de Física (obligatorios): Mecánica, Métodos Matemáticos, Física Computacional, Termodinámica, Electromagnetismo, Física Atómica y Molecular, Física Estadística, Mecánica Cuántica 1, Mecánica Cuántica 2, Laboratorio Intermedio, Física Subatómica, Física del Estado Solido. Proyecto de Grado, Son 13 cursos, para un total de 39 créditos.

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Cursos Electivos de Física: Un curso electivo intermedio y dos cursos electivos avanzados. En total son tres cursos, para un total de 9 créditos. En total el programa tiene 135 créditos. Vale la pena hacer énfasis en algunos aspectos de este pensum. Todos los cursos del ciclo humanístico, así como los cursos CLE y los cursos “requisitos de idiomas” son obligatorios, según lo dicta el Reglamento de Pregrado de la Universidad de los Andes. Sin embargo, los dos cursos electivos de área menor no lo son. Dada la gran cantidad de cursos electivos u obligatorios en otras áreas incluidos en el programa, se considera que los cursos electivos de área menor pueden ser eliminados del pensum, lo cual deja 6 créditos libres que pueden ser usados para una formación fundamental en física más completa.

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4. PROBLEMAS IDENTIFICADOS EN EL PROGRAMA ACTUAL DE PREGRADO EN FÍSICA

Como resultado de las encuestas impartidas a profesores y estudiantes del departamento, y de las discusiones en el Comité de Pregrado, se identificaron varios problemas y puntos de discusión. A continuación se presenta un resumen de los principales temas que emergieron en comienzo. Magistrales de física: Además de ser cursos de servicio, también son cursos de nuestro pregrado en física, por tanto hacen parte importante de la reforma curricular. El caso de estos cursos es especial por que también involucra a las carreras de Ingeniería y Matemáticas. Una de las quejas recurrentes concierne al curso Física 2, ya que en este curso se cubren los temas de termodinámica y electromagnetismo que son muy importantes y extensos, por lo que el programa del curso es muy denso. Una propuesta que se contempló en el comité fue pasar el tema de termodinámica al curso Ondas y Fluidos (cuyo nombre cambiaría a Calor y Ondas), de tal forma que en Física 2 solo se cubriría el tema de electromagnetismo, pero de una manera más profunda. Esta propuesta implicaba una concertación con los coordinadores académicos de los programas de Ingeniería, dado el impacto que tendría en los programas de pregrado de estas carreras. Electromagnetismo: Varios profesores y estudiantes expresaron sus quejas sobre este curso. El común denominador de éstas quejas fue que un solo curso dedicado al tema de electromagnetismo representa muy poco tiempo para cubrir electrostática, magnetostática y electrodinámica. En el curso actual típicamente no queda tiempo para temas relacionados con los aspectos relativistas del electromagnetismo y la formulación covariante de la electrodinámica, que son fundamentales en la física y en la formación de un estudiante a nivel de pregrado. Una propuesta fue dictar dos cursos de Electromagnetismo. Relatividad Especial: Este tema se cubre brevemente durante una semana en el curso Física Moderna, en las dos últimas semanas del curso de Mecánica y en la última semana del curso de

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Electromagnetismo. El comentario recurrente es que en los cursos de Mecánica y de Electromagnetismo los profesores típicamente no alcanzan a cubrir el último tema, que es justamente relatividad especial, o si lo logran cubrir, lo hacen muy rápido. El resultado al final es que cuando los estudiantes acceden a cursos más avanzados sus conocimientos de relatividad no son los esperados. Por ejemplo, en cursos como Física Subatómica hay que dedicar una fracción importante del semestre para nivelar a los estudiantes en este tema. Una propuesta fue que este tema sea cubierto, con toda la profundidad que su importancia amerita, en el curso Electromagnetismo 2. Formación Matemática: Algunos profesores consideran que la formación matemática de nuestros egresados de pregrado no es completamente satisfactoria. Las medidas y cambios sugeridos fueron:

- El programa del curso Métodos Matemáticos debe ser cubierto en su totalidad cumpliendo con los objetivos preestablecidos, ya que los conocimientos allí adquiridos van a ser esenciales en cursos más avanzados.

- Evaluar la pertinencia del curso Álgebra Lineal 2 en un pensum de Física de cuatro años.

La serie de cursos que llevan a la Mecánica Cuántica: Algunos profesores consideran que la secuencia de cursos:

- Física Moderna - Física Atómica y Molecular - Mecánica Cuántica 1 - Mecánica Cuántica 2

resulta en una repetición excesiva de los temas básicos de la mecánica cuántica para un pensum de Física de cuatro años. Se sugirió eliminar el curso Física Atómica y Molecular como curso obligatorio y prerrequisito de Mecánica Cuántica 1. Otros profesores consideraron que este curso es importante para poder dictar el curso Mecánica Cuántica 1 de forma más eficiente. Los cursos de Termodinámica y Mecánica Estadística: Algunos profesores opinaron que estos dos cursos se podrían fusionar en uno solo, ya que sus temas están naturalmente relacionados. Otros profesores opinaron que dada la formación muy superficial en termodinámica en los cursos magistrales, eliminar el curso Termodinámica podría ser contraproducente en la formación del estudiante. Electivas Intermedias: Típicamente es difícil encontrar profesores dispuestos a proponer uno de estos cursos. Profesores que han dictado estos cursos han manifestado que son difíciles de dictar ya

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que versan sobre temas avanzados, pero los estudiantes carecen de los conocimientos necesarios y en consecuencia el curso debe presentarse de manera muy superficial. Por el contrario, en las electivas avanzadas los estudiantes ya poseen una formación integral en física que les permite abordar áreas de investigación con mayor profundidad. Esto es importante por que dado el funcionamiento del departamento, típicamente estos cursos son compartidos con estudiantes de posgrado. Una propuesta fue eliminar las electivas intermedias. Electivas Avanzadas: Las electivas avanzadas podrían formularse para cubrir diferentes énfasis o “especializaciones”. Desde la última reforma curricular el departamento ha crecido no solo en tamaño sino en áreas de investigación, y esto debería reflejarse en el currículum. Formación computacional: Aún cuando el curso Física Computacional ha sido fuente de debate y de muchos estudios y reformas en el departamento, muchos profesores se quejaron de que cuando los estudiantes acceden a trabajo de investigación que involucra el uso intensivo de conocimientos computacionales, los resultados no son los mejores. Un comentario recurrente es que enseñar elementos de Unix, Fortran y C++, además de técnicas numéricas, es demasiado para un semestre y al final los resultados son precarios. Cursos Experimentales: Aun cuando el departamento ha progresado mucho en este aspecto en la última década, vale la pena evaluar la formación a nivel experimental de nuestros egresados. Es importante compararla con la de otros programas similares a nivel nacional e internacional. También es importante incluir en el currículum una formación suficiente en análisis de datos, probabilidad y estadística. El comité concluyó que es necesario fortalecer esta área en la formación de un estudiante de pregrado en física. Proyecto de Grado: En el pasado se ha cuestionado la importancia del proyecto de grado de nuestro programa de pregrado. Algunos profesores opinaron que el tiempo para desarrollar el proyecto es muy poco y en muchos casos termina siendo un ejercicio decepcionante y desgastante. Por otro lado, otros profesores opinaron que el proyecto de grado es fundamental en la formación de los estudiantes de pregrado, ya que ésta es la primera oportunidad que tienen los estudiantes de poner a prueba sus conocimientos y habilidades para la investigación y la presentación de reportes científicos.

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5. REFORMA A CURSOS MAGISTRALES DE FÍSICA Los cursos magistrales de Física: Física 1, Física 2, Ondas y Fluidos, Física Moderna y los cursos de Física Experimental que los complementan, hacen parte del programa de la carrera de Física, pero también son cursos de servicio que el departamento dicta para los programas de pregrado en Matemáticas, Geociencias e Ingeniería. Los cursos del ciclo básico son en su gran mayoría cursos de servicio, por tanto cualquier reforma afecta los pensum de los programas de pregrado de otras carreras, haciendo necesaria una discusión que involucre a estas unidades académicas. Ésta sección es el resultado de las discusiones que se dieron en el Comité de Pregrado y el Consejo del Departamento de Física, además de reuniones con el Comité de Pregrado de la Facultad de Ingeniería y en la Vicerrectoría Académica de la Universidad. Dado que los cursos magistrales de física son dictados a nueve programas de la Facultad de Ingeniería y a tres programas de la Facultad de Ciencias, las restricciones resultantes de la gran diversidad de pensums involucrados no permiten cambios muy profundos al momento de reorganizar estos cursos. La Propuesta de Reforma a los Cursos Magistrales El ciclo completo de cursos magistrales de física cubre un conjunto de temas que son fundamentales y además es muy extenso. Estos temas son: mecánica clásica, termodinámica, electromagnetismo, ondas, fluidos y física moderna. En la física moderna se presentan a nivel introductorio, temas de mucha relevancia como: mecánica cuántica, estructura microscópica de la materia, física subatómica y relatividad especial. La gran mayoría de estos temas son de gran importancia para estudiantes de ingeniería, y por supuesto, son absolutamente fundamentales para estudiantes de física. Los actuales programas de pregrado de la Universidad de los Andes son programas de 4 años, que hacen inevitable la reducción en la cantidad de créditos disponibles para el ciclo básico de las diferentes carreras. En el caso de la enseñanza de la física para los programas de ingeniería, ésta se ha reducido en la mayoría de los casos a dos cursos: Física 1 y Física 2, con sus respectivos cursos de Física Experimental. En estos dos cursos se cubren los temas de mecánica clásica, termodinámica y electromagnetismo. Estos temas son distribuidos de la siguiente forma: En Física 1 el tema de mecánica clásica y en Física 2 los temas de termodinámica y electromagnetismo. La mecánica clásica es un tema muy extenso e importante, que inevitablemente toma todo un semestre; por tanto el curso de Física 1 es un curso que en sus contenidos no admite grandes modificaciones, más aún si se tiene en cuenta que la mecánica es a nivel conceptual, fundamental para poder adquirir cualquier otro conocimiento de física. El principal problema se detectó en el curso de Física 2, ya que la electricidad y el magnetismo, que son temas igualmente fundamentales, son además complejos y extensos. Si a estos dos temas se les suma la termodinámica, que es otro tema de gran importancia, tenemos un curso en el cual el tiempo disponible es corto.

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El estatus de los pensum vigentes para los programas de ingeniería, en lo que respecta a cursos magistrales de física es el siguiente: Ingeniería Mecánica: Segundo Semestre: Física1, Física Exp. 1; Tercer

Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Química: Segundo Semestre: Fisica1, Física Exp. 1; Tercer Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Ambiental: Segundo Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Tercer Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Civil: Segundo Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Tercer Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Industrial: Segundo Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Tercer Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería de Sistemas: Segundo Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Tercer Semestre: Física 2, Física Exp 2.

Ingeniería Biomédica: Primer Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Segundo Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Eléctrica: Primer Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Segundo Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Ingeniería Electrónica: Primer Semestre: Física 1, Física Exp. 1; Segundo Semestre: Física 2, Física Exp. 2.

Todas las carreras incluyen los cursos Física 1 y 2 con sus respectivos cursos experimentales. Algunas lo hacen a partir de primer semestre, aunque la mayoría lo hacen a partir del segundo semestre. El Departamento de Física actualmente también ofrece el curso de Ondas y Fluidos (que correspondería a lo que antaño se llamó “Física 3”). Este curso solo es obligatorio para estudiantes de Física, aunque varios estudiantes de ingeniería lo toman como curso electivo. Mejoras en la calidad de la docencia en los cursos magistrales. Los cursos magistrales de física tradicionalmente han representado un reto para los estudiantes. Esto se debe a que la física es una disciplina de difícil aprendizaje, ya que exige una forma de pensar para la cual muchos de los estudiantes de primeros

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semestres no están bien preparados: el familiarizarse con los fenómenos que ocurren en la naturaleza y el uso del lenguaje matemático en conexión con aspectos tangibles de la realidad. Es por esto que se hace necesario un esfuerzo continuo para mejorar la docencia en estos cursos, de tal forma que el proceso de aprendizaje sea el mejor posible. El Departamento de Física, consiente de ésta necesidad, lleva a cabo múltiples actividades enfocadas a mejorar la docencia. Desde hace varios años el departamento ha colaborado con el CIFE para identificar problemas en el proceso de aprendizaje de la física por parte de los estudiantes y ha implementado metodologías tendientes a mitigar estos problemas. Los profesores de los cursos magistrales y los instructores de las secciones complementarias a estos cursos, al igual que los profesores de los laboratorios, han asistido a talleres de docencia impartidos por el CIFE. También se han introducido ayudas tecnológicas como lo son el uso cada vez más intenso de SICUA, Respondus y otros paquetes de Software. El salón B-202, que es el salón donde se imparten la gran mayoría de los cursos magistrales, ha sido equipado con un sistema de tarjetas electrónicas de respuesta (clickers) que permiten que los profesores sondeen sobre la marcha qué tanto han entendido los estudiantes algún concepto, ya sea con preguntas hechas al auditorio o con quices preparados de antemano. Desde hace varios años el Departamento de Física cuenta con un centro de acompañamiento a los estudiantes en su proceso de aprendizaje, La Clínica de Problemas, que cada vez posee una mejor infraestructura, tanto a nivel de sus instalaciones, como de sus recursos humanos. Hoy en día contamos con una amplia sala en el sótano del edificio Ip, a cargo de un profesional de la física, empleado de planta del departamento (típicamente un egresado de nuestro pregrado o nuestra maestría), quien hace presencia continua en la clínica y dirige las actividades de los monitores, que son estudiantes avanzados de nuestros programas académicos. La Clínica de Problemas es un espacio muy concurrido y apreciado por los estudiantes. El departamento también cuenta con instructores dedicados a la preparación y presentación de experimentos demostrativos semanales en las clases magistrales. Por último, en los cursos experimentales estamos incluyendo en algunas prácticas el uso de sensores conectados a sistemas automáticos de adquisición de datos, como por ejemplo LabView, con el objetivo de familiarizar a los estudiantes con este tipo de sistemas. En estas prácticas los estudiantes obtienen archivos de datos que deberán analizar en computador, para también adquirir mayores destrezas en el análisis de datos y propagación de errores usando herramientas computacionales. Todo esto como parte de un esfuerzo por lograr que la actitud de los estudiantes hacia las prácticas en los cursos de Física Experimental sea más creativa. En resumen, el Departamento de Física ha realizado y continuará realizando un esfuerzo sostenido para mejorar la docencia en los cursos magistrales de física, con el fin de mejorar la enseñanza de la física. Contamos con la experiencia, la infraestructura, la formación y la motivación para hacer la mejor labor posible. A continuación se presentan en detalle los programas de los cursos magistrales de física, a los cuales se les hicieron algunas modificaciones menores en sus contenidos, como resultado de las discusiones que se dieron en el Comité de Pregrado.

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Física 1 Créditos: 3 Prerrequisitos: Ninguno. Correquisitos: Calculo Diferencial; Física Experimental 1. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico y ayudarlos a adquirir una forma de pensar crítica y analítica que les permita encontrar la solución a problemas científicos, tecnológicos y prácticos. Presentar a un nivel introductorio los temas de la mecánica clásica: la descripción del movimiento de los cuerpos; la leyes de Newton; los conceptos de energía, momento lineal, momento angular; dinámica rotacional; movimiento armónico simple; gravitación. Evaluación:

− Dos exámenes parciales (25% cada uno): 50% − Un examen final: 30% − Sección de problemas: 20%

Se realizarán dos exámenes parciales conjuntos, los mismos para todas las secciones, impartidos en forma simultánea en días sábados. El primer examen al finalizar la sexta semana de clases y el segundo al finalizar la duodécima semana de clases. Programa del curso:

− Semana 1: Repaso de vectores − Semana 2: Cinemática. − Semanas 3, 4, 5: Leyes de Newton. − Semanas 6, 7: Energía. − Semanas 8, 9: Momento lineal. − Semanas 10, 11: Momento angular y dinámica rotacional. − Semanas 12, 13: Movimiento armónico simple. − Semanas 14, 15: Gravitación.

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Física 2 Créditos: 3 Prerrequisitos: Física 1; Cálculo Diferencial Correquisitos: Física Experimental 2; Cálculo Integral; Álgebra Lineal 1. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico y ayudarlos a adquirir una forma de pensar crítica y analítica que les permita encontrar la solución a problemas científicos, tecnológicos y prácticos. Presentar a nivel introductorio los temas de la termodinámica y el electromagnetismo. Evaluación:

− Dos exámenes parciales (25% cada uno): 50% − Un examen final: 30% − Sección de problemas: 20%

Se realizarán dos exámenes parciales conjuntos, los mismos para todas las secciones, impartidos en forma simultánea en días sábados. El primer examen al finalizar la sexta semana de clases y el segundo al finalizar la duodécima semana de clases. Programa del curso: Termodinámica: Temperatura, ley cero, dilatación térmica, calorimetría, calor latente, etc. (1

semana). Primera ley de la termodinámica (½ semana) Gas ideal (½ semana) Teoría cinética de gases (½ semana) Segunda ley de la termodinámica (1 semana) Maquinas térmicas (½ semana) Entropía (1 semana)

Electromagnetismo: Cargas eléctricas. Ley de Coulomb. Principio de superposición. (1 semana) Campo eléctrico. Flujo eléctrico. Ley de Gauss. (1 ½ semanas) Energía electrostática. Potencial electrostático. (1 ½ semanas) Condensadores y dieléctricos. (½ semana) Corriente eléctrica. Ley de Ohm. Circuitos R y RC. (1 semana) Campo magnético. (1 semana) Ley de Biot-Savart. Ley de Ampere. Circulación magnética. (1 ½ semanas)

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Inducción electromagnética. (1 semana) Inductancia. Circuitos RL y RLC. (1 semana)

Ondas y Fluidos Créditos: 3 Prerrequisitos: Física 2; Cálculo Integral; Algebra Lineal 1 Correquisitos: Laboratorio de Ondas y Fluidos. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico y ayudarlos a adquirir una forma de pensar crítica y analítica que les permita encontrar la solución a problemas científicos, tecnológicos y prácticos. Presentar a los estudiantes una descripción básica de los fenómenos oscilatorios y ondulatorios, al igual que la física de los fluidos estáticos y dinámicos. Evaluación:

− Dos exámenes parciales (25% cada uno): 50% − Un examen final: 30% − Sección de problemas: 20%

Se realizarán dos exámenes parciales conjuntos, los mismos para todas las secciones, impartidos en forma simultánea en días sábados. El primer examen al finalizar la sexta semana de clases y el segundo al finalizar la duodécima semana de clases. Programa del curso: Movimiento armónico simple, oscilaciones libres en sistemas con pocos grados

de libertad. (1 semana) Representación a través de vectores rotativos y el empleo del exponente crítico.

(1 semana) Linealidad y el principio de superposición. Oscilador armónico unidimensional

amortiguado. Oscilaciones forzadas, resonancia. (1 semana) Osciladores acoplados y modos normales de sistemas discretos. (1 semana) Movimiento general de una cuerda continua y modos normales de sistemas

continuos. (1 semana) La ecuación de onda. (1 semana) Ondas sonoras. Efecto Doppler. (1 semana) Análisis de Fourier. (1 semana) Ondas progresivas armónicas y velocidad de fase. (1 semana) Reflexión y transmisión. (1 semana) Pulsaciones y paquetes de onda. (1 semana) Definición de un fluido, presión y viscosidad. (1 semana) Variación de presión con profundidad y flotación. (1 semana)

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Continuidad y ecuación de Bernoulli. (1 semana) Fuerza de arrastre y fluido Newtoniano. (1 semana)

Física Moderna Créditos: 3 Prerrequisitos: Física 2, Cálculo Vectorial. Correquisitos: Laboratorio de Física Moderna. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico y ayudarlos a adquirir una forma de pensar crítica y analítica que les permita encontrar la solución a problemas científicos, tecnológicos y prácticos. Presentar a nivel introductorio conceptos básicos de mecánica cuántica; estructura atómica; propiedades microscópicas de conductores, aislantes, semiconductores, superconductores; propiedades magnéticas de la materia a nivel microscópico; relatividad especial; física nuclear y de partículas elementales. Evaluación:

− Dos exámenes parciales (25% cada uno): 50% − Un examen final: 30% − Sección de problemas: 20%

Se realizarán dos exámenes parciales conjuntos, los mismos para todas las secciones, impartidos en forma simultánea en días sábados. El primer examen al finalizar la sexta semana de clases y el segundo al finalizar la duodécima semana de clases. Programa del curso: Mecánica Cuántica:

Radiación de cuerpo negro. La hipótesis de Plank. Einstein y la explicación del efecto fotoeléctrico (1 semana)

Dispersión de Compton y el fotón. Dualidad onda-partícula (1 semana). Función de onda cuántica y ecuación de Schrödinger (1 semana). Aplicaciones de la ecuación de Schrödinger (1 semana). Momento angular cuántico y spin (1 semana).

Estructura de la materia:

Modelos atómicos: Bohr, Shrödinger, átomo de Hidrógeno. (2 semanas) Efecto Zeeman. Principio de exclusión de Pauli. Configuración electrónica de

los átomos. Tabla periódica de los elementos químicos (1 semana).

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Estadísticas de Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein, Fermi-Dirac (1 semana) Teoría de bandas. Conductores y aislantes (1 semana). Semiconductores (1 semana). Superconductividad (1 semana). Magnetismo en la materia (1 semana).

Relatividad especial:

Cinemática relativista (1 semana). Dinámica relativista (1 semana).

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Cursos de Física Experimental Básicos. Los cursos magistrales de física son complementados por cursos experimentales, que son correquisitos de los primeros. El curso Laboratorio de Física Moderna, que ha sido un curso de un crédito, complementario al curso Física Moderna, se convierte en un curso de tres créditos y pasa a ser uno de los cursos fundamentales en la formación de los estudiantes de física a nivel intermedio. Este curso será discutido en detalle en una sección posterior. 1) Física Experimental 1 2) Física Experimental 2 3) Laboratorio de Ondas y Fluidos Los programas de Física Experimental han sido ajustados para concordar con los temarios de los cursos magistrales. Como primera etapa para la automatización de toma de datos en los cursos experimentales se implementará el uso de sensores en varias prácticas que aparecen en los programas. Con asteriscos indicamos las prácticas que serán reformadas para incluir el uso de sensores. Estas modificaciones permitirán que los estudiantes se familiaricen con el uso de sensores acoplados a Labview®, y que visualicen en tiempo real gráficas que representen el fenómeno físico que se esta explorando. El uso de sensores permitirá que las prácticas tengan mayor flexibilidad y eficiencia en el proceso de toma de datos, permitiendo a los estudiantes explorar diversos comportamientos físicos a su discreción. Consideramos que esta flexibilidad ayudará a generar en los estudiantes más independencia y más compromiso con la práctica, lo cual tendrá un valor pedagógico adicional al adquirido en las prácticas tradicionales. Adicionalmente, el tiempo ganado con el uso de sensores y el uso de computadores en los laboratorios permitirá implementar prácticas de análisis y procesamiento de datos, ajuste de datos a modelos teóricos y análisis de error más robusto. En los exámenes finales de estos cursos se busca verificar el grado de aprendizaje de los estudiantes, a la vez que se quiere evaluar qué tanto han logrado desarrollar una actitud creativa y unas habilidades experimentales. Estas habilidades deberían permitirles enfrentarse a un problema físico de carácter experimental y encontrarle una solución en términos del diseño de un experimento y su realización. Una forma de lograr esto es planteando a los estudiantes un problema y proveyéndoles un conjunto de equipos experimentales para que ellos diseñen y lleven a cabo el experimento que de respuesta al problema planteado. La otra posibilidad es pedir a los estudiantes que busquen posibles experimentos relacionados con el tema del curso (consultando, por ejemplo, revistas como American Journal of Physics). El examen será presentado en grupos de dos estudiantes. A continuación presentamos los programas de los cursos experimentales propuestos.

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Física Experimental 1 Créditos: 1 Prerrequisitos: Ninguno. Correquisitos: Física 1. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico desde el punto de vista experimental incluyendo diseño de experimentos, control de condiciones experimentales, toma de datos, y análisis de datos (estadística, análisis de error, regresiones y modelamiento). Presentar a un nivel introductorio experimentos relacionados con temas de mecánica, incluyendo movimiento de los cuerpos; las leyes de Newton; los conceptos de energía, momento lineal, momento angular; dinámica rotacional; movimiento armónico simple; gravitación. Evaluación: Los estudiantes trabajan en equipos de dos personas manteniendo un cuaderno de laboratorio donde se desarrolla una práctica por semana. El cuaderno incluye diseño experimental, toma de datos, presentación de resultados y discusiones. Cada práctica se evalúa sobre 5 puntos y todas las prácticas tienen el mismo valor de nota.

Un examen final en la última semana de clases en equipos de dos personas en donde se desarrolla una práctica y se generan de manera individual reportes. Adicionalmente, una serie de preguntas conceptuales sobre las prácticas del semestre. Programa del curso:

Semana Practica 1 Presentación. 2 Medidas y Cálculo de Error. 3 Regresiones Lineales. 4 *Cinemática en Una Dimensión. 5 Cinemática en Dos Dimensiones. 6 Fuerzas. 7 *Fuerza de Fricción (Ultrasonido). 8 Movimiento Circular Uniforme. 9 Conservación de Energía.

10 Energía potencial (Lanzamiento Vertical de una Masa). 11 Colisiones en Dos Dimensiones. 12 *Cuerpos Rodando sin Deslizar (Ultrasonido). 13 Dinámica Rotacional. 14 *Péndulo Simple para Medir Gravedad (Encoders) 15 Examen Final.

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*Prácticas en donde se implementará, en una primera etapa, adquisición de datos automatizada utilizando un aplicativo de Labview® y sensores electrónicos. Debido a la agilidad en la adquisición de datos generado por el uso de sensores, dentro de las prácticas se podrá incluir una sección en donde los estudiantes generen gráficas y procesen datos, y realicen análisis de error de datos, modelamiento, y medición estadística de confiabilidad de ajustes. Física Experimental 2 Créditos: 1 Prerrequisitos: Física Experimental 1 Correquisitos: Física 2. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico desde el punto de vista experimental incluyendo diseño de experimentos, control de condiciones experimentales, toma de datos, y análisis de datos (estadística, análisis de error, regresiones y modelamiento). Presentar a un nivel introductorio experimentos relacionados con la termodinámica y el electromagnetismo. Evaluación: Los estudiantes trabajan en equipos de dos personas manteniendo un cuaderno de laboratorio donde se desarrolla una práctica por semana. El cuaderno incluye diseño experimental, toma de datos, presentación de resultados y discusiones. Cada práctica se evalúa sobre 5 puntos y todas las prácticas tienen el mismo valor de nota. Un examen final en la última semana de clases en equipos de dos personas en donde se desarrolla una práctica y se generan de manera individual reportes. Adicionalmente, una serie de preguntas conceptuales sobre las prácticas del semestre. Programa del curso:

Semana Práctica 1 Presentación. Medidas y Cálculo de Error. 2 Calor Latente del Agua 3 Calor Específico de un Sólido. 4 Dilatación Térmica del Agua. 5 Dilatación Térmica de un Sólido. 6 *Comportamiento de un Gas a Volumen Constante. 7 Líneas de Campo y Líneas Equipotenciales. 8 Instrumentación y Modos de Medición (Multímetro,

Protoboard, Fuente de Poder, Osciloscopio).

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9 *Resistencias Equivalentes y Ley de Ohm. 10 *Circuitos DC y Puente de Wheatstone. 11 *Carga y descarga de un Condensador. 12 Circuitos RC con Corriente Alterna. 13 *Ley de Ampere (Sensor y Brújula). 14 Inductancia. Circuitos RCL Resonantes. 15 Examen Final (Inducción Electromagnética).

*Prácticas en donde se implementará, en una primera etapa, adquisición de datos automatizada utilizando un aplicativo de Labview® y sensores electrónicos. Debido a la agilidad en la adquisición de datos generados por el uso de sensores, dentro de las prácticas se podrá incluir una sección en donde los estudiantes generen gráficas y procesen datos, y realicen análisis de error de datos, modelamiento y medición estadística de confiabilidad de ajustes. Laboratorio De Ondas y Fluidos Créditos: 1 Prerrequisitos: Física Experimental 2 Correquisitos: Ondas y Fluidos. Objetivos: Presentar a los estudiantes el método científico desde el punto de vista experimental incluyendo diseño de experimentos, control de condiciones experimentales, toma de datos, y análisis de datos (estadística, análisis de error, regresiones y modelamiento). Presentar a un nivel introductorio experimentos e instrumentación relacionados con los fenómenos oscilatorios, ondulatorios y de fluidos. Evaluación: Los estudiantes trabajan en equipos de dos personas manteniendo un cuaderno de laboratorio donde se desarrolla una práctica por semana. El cuaderno incluye diseño experimental, toma de datos, presentación de resultados y discusiones. Cada práctica se evalúa sobre 5 puntos y todas las prácticas tienen el mismo valor de nota. Un examen final en la última semana de clases en equipos de dos personas en donde se desarrolla una práctica y se generan reportes de manera individual. Adicionalmente, una serie de preguntas conceptuales sobre las prácticas del semestre.

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Programa del curso:

Semana Practica 1 Presentación. Medidas y Cálculo de Error. 2 Instrumentación: el Osciloscopio 3 Oscilaciones Amortiguadas y Forzadas. 4 Resonancia Mecánica. 5 Péndulos Acoplados. 6 Ondas Estacionarias en una Cuerda 7 Ondas Estacionarias en un Tubo. 8 Cubeta de Ondas: Velocidad de Onda y Reflexión. 9 Cubeta de Ondas: Refracción e Interferencia.

10 Microondas. 11 Interferencia y Difracción con Microondas. 12 Polarización. 13 Principio de Arquímedes. 14 Hidrodinámica. 15 Examen Final.

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6. REFORMA A OTROS CURSOS DE FORMACIÓN BÁSICA Los cursos del ciclo de formación básica, con la excepción de los cursos magistrales de física, y sus respectivos cursos experimentales, fueron analizados en detalle en el Comité de Pregrado. Estos cursos los podemos dividir en tres grupos:

- Cursos de física: Introducción a la Física, Coloquio 1 y 2 de Física, Clínica de Problemas, Práctica Docente.

- Cursos de matemáticas: Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Álgebra Lineal 1, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, Álgebra Lineal 2.

- Cursos de otras ciencias: Algorítmica y Programación de Objetos y Cursos Electivos en Ciencias.

Introducción a la Física En este curso se solía hacer en un primer módulo una presentación de la Universidad, sus reglamentos, su infraestructura y su funcionamiento. Esto ya no se esta haciendo ya que se realiza en los dos dias de inducción a estudiantes de primer semestre que lleva a cabo la universidad. Ahora se están haciendo cuatro módulos de física impartidos por profesores diferentes. El curso es de ½ crédito, se propone pasarlo a 1 crédito. Se consideró que el curso continúa jugando un papel importante al ser el único curso de la carrera que ven los estudiantes en los primeros semestres y que les hace sentir parte del Departamento de Física. El curso actualmente consta de dos clases de una hora por semana. La propuesta es que el curso se mantenga y quede con un formato abierto en el cual los diversos grupos de investigación pueden presentar módulos, como se está haciendo actualmente, o un profesor se encargue del mismo y le de un enfoque divulgativo, invitando ocasionalmente conferencistas de la universidad o de otras instituciones. Coloquio 1 y 2 de Física El curso Coloquio hoy en día está dividido en dos “cursos” de ½ crédito. Los cursos se toman en 3º y 5º semestre. El curso es prerrequisito al proyecto de Grado. La propuesta es que el curso se mantenga, pero buscando una forma de evaluación mas rigurosa, por ejemplo realizando quices sobre los temas de las conferencias, impartidos en formato electrónico. Se mantendrán dos cursos de 1 crédito, pero los dos cursos se programarán en semestres más avanzados, por ejemplo 5º y 7º semestre. El segundo curso debe ser prerrequisito del Proyecto de Grado. Los cursos estarán a cargo del

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Coordinador del Coloquio del Departamento de Física, quien deberá encargarse de la evaluación de los estudiantes inscritos. Práctica Docente Hasta hace poco este curso consistía en dictar una sección complementaria de un curso magistral de física. El profesor a cargo del curso magistral asignaba una nota al estudiante al final del semestre. Las críticas a este esquema son: no hay un profesor a cargo del curso; el criterio de evaluación del mismo no es claro; no se le da ninguna formación al estudiante en técnicas de docencia. La propuesta es que el curso se mantenga, pero las prácticas se realicen en la Clínica de Problemas con una intensidad horaria adecuada a un curso de 3 créditos. El curso estará a cargo del Coordinador de la Clínica de Problemas, el cual supervisará y evaluará el trabajo de los estudiantes. Estas prácticas serán complementadas con talleres de docencia impartidos con la colaboración del CIFE. Clínica de Problemas Como resultado de la reforma al curso Práctica Docente, el curso Clínica de Problemas se elimina del pensum. Las actividades de apoyo en la Clínica de Problemas serán asumidas por los estudiantes del curso Práctica de Docencia o por monitores. Cursos de Formación Básica en Matemáticas Los cursos de formación básica en matemáticas que hacen parte del pensum de pregrado en Física, son: Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Álgebra Lineal 1, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales y Álgebra Lineal 2. Estos cursos son ofrecidos por el Departamento de Matemáticas. Los primeros cinco cursos son fundamentales en la formación de un físico y por tanto se mantienen sin ninguna modificación. Por el contrario, el curso Álgebra Lineal 2 ha sido fuente de controversia durante muchos años, involucrando profesores y estudiantes. Se ha cuestionado su pertinencia y se ha propuesto reemplazarlo por un curso más enfocado a las necesidades concretas de un estudiante de física; un curso dictado por un profesor de física. A continuación se presenta un resumen de los resultados de las discusiones al interior del Comité de Pregrado y la propuesta para este curso. Álgebra Lineal 2 En las encuestas realizadas a profesores y estudiantes al comienzo del proceso de revisión curricular se evidenció cierto grado de insatisfacción con este curso, especialmente de parte de los estudiantes. El programa del curso es muy similar al de Álgebra Lineal 1, por tanto algunos consideran que es redundante y podría ser reemplazado por otro curso en el que se presenten herramientas matemáticas muy

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importantes en física como son geometría diferencial y teoría de grupos. El argumento presentado por profesores del Departamento de Matemáticas con respecto a la similitud de los cursos Álgebra Lineal 1 y 2 es que el primer curso es un curso de servicios para los programas de ingeniería y física, que también toman los estudiantes de matemáticas, mientras que el segundo curso es mucho más formal y riguroso en su presentación. Una de las propuestas era remplazarlo por un segundo curso de Métodos Matemáticos. Esta propuesta se descartó a partir de dos argumentos. El primer argumento es que en un segundo curso de Métodos Matemáticos se enseñarían herramientas matemáticas avanzadas como geometría diferencial y teoría de grupos, que no hacen parte de la formación básica en matemáticas de un estudiante de un programa de pregrado en física de cuatro años; estos temas son más adecuados para cursos electivos que tomarían estudiantes con orientación teórica. El segundo argumento es que Álgebra Lineal 2 es el único curso en todo el programa donde los estudiantes reciben una formación rigurosa a nivel matemático, ya que los otros cinco cursos, dado su carácter de cursos de servicio, son enseñados con un rigor matemático mucho menor. Para un estudiante de física de pregrado, sin importar su orientación teórica o experimental, es fundamental poseer un buen nivel en el manejo del lenguaje matemático. Por tanto, la propuesta es que el curso se mantenga. Una de las razones que se esbozaron para explicar la respuesta negativa de muchos estudiantes de física a este curso, es que los temas son abstractos y su utilidad no se hace patente en el momento en el que lo toman, ya que está puesto muy temprano en el pensum actual (tercer semestre). La importancia y las aplicaciones de éste curso vienen más tarde, alrededor del sexto semestre, cuando se inicia el ciclo de cursos de Mecánica Cuántica. Por tanto la propuesta es mantener el curso Álgebra Lineal 2, poniéndolo en sexto semestre y no introducir un segundo curso de Métodos Matemáticos. El programa del curso se discutirá con profesores del Departamento de Matemáticas, para adaptarlo mejor a las expectativas del Departamento de Física. El Departamento de Matemáticas ofrece dos cursos de Álgebra Lineal 1, uno que sirve como curso “de servicio” para múltiples programas de pregrado en la universidad y otro más riguroso en su presentación, un curso “de honores”, que es el que toman los estudiantes de matemáticas. En reuniones entre miembros de los comités de pregrado de los dos departamentos se acordó que los estudiantes de física tomen el curso “de honores” de Álgebra Lineal 1, el cual es prerrequisito de Álgebra Lineal 2. Estudiantes de doble programa, que vengan de carreras como Ingeniería por ejemplo, tomarían el curso Álgebra Lineal 1 “de servicio”. Para que estos últimos estudiantes no tengan problemas al momento de tomar Álgebra Lineal 2, se acordó agregar como prerrequisito el curso Métodos Matemáticos en éste caso. Esta propuesta cumple además con otro de los puntos de la reforma curricular, el de mover el curso Álgebra Lineal 2 al 6º semestre para que los estudiantes lo tomen junto con Mecánica Cuántica 1, y después de Métodos Matemáticos (5º semestre).

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Cursos de Formación Básica en otras Ciencias Actualmente se incluyen dos cursos de formación básica en ciencias naturales, que son Química General y su Laboratorio y Biología Celular. Sin embargo la Facultad de Ciencias ahora cuenta con un nuevo programa, Geociencias. La propuesta es mantener los dos cursos de ciencias pero darles un carácter electivo. Los estudiantes escogerían entre cursos de Química, Biología y Geociencias. Cursos de Formación Computacional Uno de los puntos a mejorar en el programa de pregrado en física, según se hizo patente como resultado de las encuestas a profesores y estudiantes durante las discusiones preliminares, es la formación computacional. En el pensum actual se incluyen los cursos Algorítmica y Programación de Objetos 1 (APO 1) y Métodos Computacionales. Como resultado de las discusiones en el Comité de Pregrado y en el Consejo del Departamento se concluyó que estos dos cursos no son suficientes. El curso APO 1 es un curso introductorio a la programación de computadores, impartido por el Departamento de Ingeniería de Sistemas; éste es un curso básico, fundamental en la formación de un estudiante de física. Se contempló la idea de incluir el curso APO 2 en el pensum, pero sus contenidos no fueron considerados muy pertinentes para un estudiante de física, por tanto se propuso incluir en el segundo semestre un nuevo curso de un crédito, Herramientas Computacionales para las Ciencias, en el cual se enseñen algunas herramientas computacionales básicas a los estudiantes:

- Elementos de Unix - Elementos de LaTeX - Introducción al uso de paquetes de software muy comunes en física. - Elaboración de gráficas - Etc.

En cuanto al curso Métodos Computacionales, se incluirá un curso de un crédito (Laboratorio de Métodos Computacionales), correquisito del anterior, en el cual se reforzarán las habilidades computacionales con un enfoque netamente práctico. El programa del curso Métodos Computacionales fue revisado en detalle; a continuación se presenta el nuevo programa Física Computacional Este curso también hace parte del pensum del programa de pregrado en Geociencias, por tanto sus contenidos deben ser tales que le aporten a los estudiantes herramientas computacionales básicas para el trabajo de investigación en ciencias. Los contenidos establecidos durante el ejercicio de estandarización de cursos de pregrado cumplen con estos requisitos, por tanto se propone mantenerlo.

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Prerrequisitos

- Algorítmica y Programación de Objetos. - Ecuaciones Diferenciales.

Objetivos Dar al estudiante las herramientas conceptuales y computacionales para que se pueda desenvolver en la solución de problemas numéricos en Física. Enseñar al estudiante el manejo de los sistemas operativos Unix/Linux. Enseñar los lenguajes de programación Fortran90 y C/C++, los más utilizados por los científicos actualmente. Desarrollar en el estudiante una adecuada actitud computacional, con la capacidad de discernir sobre los métodos adecuados para solucionar cualquier problema y entender sus limitaciones. Habilidades y destrezas Al finalizar el curso, se espera que el estudiante esté en capacidad de:

- Poder manejar de manera básica cualquier sistema operativo. - Entender y poder realizar compilación de programas en F90/C de su propiedad o

de cualquier fuente. - Poder analizar una serie de datos con los métodos aprendidos en clase. - Realizar simulaciones numéricas simples con aplicación en Física.

Programa del curso El contenido del curso es el siguiente: Unix. Fortran y C (C++). Integración numérica. Métodos de Fourier. Álgebra lineal. Mínimos cuadrados. Ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales. El programa del curso, por semanas, es el siguiente:

- Semana 1 (Unix) : Manejo de la Terminal en Unix/Linux. Comandos básicos (ls, cd, etc). Copiar archivos, copiar carpetas, editar archivos. Conexión remota con SSH, copiar archivos con scp. ftp. Compresión de archivos, tar, gzip. Unix avanzado grep, sed, etc.

- Semanas 2 - 3 (Fortran y C): Introducción a la programación. Compilación básica.

Números, vectores y matrices. Funciones básicas. IF y DO. Subrutinas y funciones del usuario. Precisión doble, variable compleja, módulos, memoria dinámica. Lectura y almacenamiento de archivos.

- Semana 4 (Integración numérica): Introducción a “Quadrature”. Reglas

trapezoidal y de Simpson. Integración de Monte Carlo. Cuadratura Gaussiana.

- Semanas 5 - 6 (Métodos de Fourier): Transformada de Fourier. Espectro de

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Fourier. Periodograma y ventanas (Hanning). Convolución, deconvolución.

- Semanas 7 - 8 - 9 (Álgebra lineal, mínimos cuadrados): Introducción al problema inverso y paramétrico. Derivación de ecuaciones normales. Mínimos cuadrados. Interpolación. Descomposiciones QR y SVD. Propagación de errores y varianza. Métodos Monte Carlo.

- Semanas 10 - 11 - 12 (Ecuaciones diferenciales ordinarias): Introducción a

simulación numérica. Solución de ecuaciones diferenciales ordinarias. Métodos de Euler y Runge-Kutte. Comparación de métodos. Ecuaciones acopladas y de segundo orden. Problemas con condiciones de frontera (búsqueda por Newton-Rhapson).

- Semanas 13 - 14 - 15 (Ecuaciones diferenciales parciales): Introducción a

ecuaciones diferenciales parciales y simulación numérica. Introducción a métodos explícitos e implícitos. Condiciones de estabilidad. Ecuación de difusión, ecuación de onda.

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7. REFORMA A LOS CURSOS FUNDAMENTALES DEL PROGRAMA DE PREGRADO EN FÍSICA

De los cursos “fundamentales” del programa de Pregrado en Física, algunos de ellos han sido puestos en tela de juicio ya sea por su pertinencia o por considerarse que deben convertirse en cursos electivos. Los cursos que se siguen considerando fundamentales en el programa de pregrado en Física son: Cursos Teóricos:

- Mecánica - Métodos Matemáticos - Electromagnetismo - Termodinámica - Física Estadística - Mecánica Cuántica 1 - Mecánica Cuántica 2

Cursos Experimentales:

- Laboratorio de Física Moderna - Laboratorio Intermedio

El curso Física Atómica y Molecular ha sido considerado por varios profesores y también por estudiantes, como prescindible ya que en el ciclo compuesto por Física Moderna, Laboratorio de Física Moderna, Física Atómica y Molecular, Mecánica Cuántica 1 y Mecánica Cuántica 2 se podría eliminar un curso, y éste sería el más apropiado. Por otro lado, el tema del electromagnetismo pasa a ser cubierto en un ciclo de dos cursos: Electromagnetismo 1 y Electromagnetismo 2. En cuanto a la formación experimental, el curso Laboratorio de Física Moderna se ha convertido en un curso de tres créditos de tal forma que junto con Laboratorio Intermedio completen una formación experimental adecuada. Mecánica Este es el primer curso fundamental del programa de pregrado en Física. Se considera que la estructura actual del curso es apropiada y se adopta el programa que se estableció en el ejercicio de estandarización de cursos de pregrado en 2011. Prerrequisitos: Mecánica Newtoniana elemental: conservación de energía y momento, fuerzas conservativas. Cálculo vectorial.

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Cá lculo Vectorial. Fís ica – Calor y Ondas. Habilidades y destrezas: Al finalizar el curso, se espera que el estudiante esté en capacidad de:

- Aplicar las leyes de Newton a diversos problemas de dinámica de partículas y cuerpos rígidos.

- Dominar las herramientas básicas del cálculo de variaciones y aplicarlas a problemas de extremización.

- Comprender los fundamentos de la mecánica Lagrangiana y poder aplicar ésta al estudio de sistemas mecánicos y sus simetrías.

- Comprender los fundamentos de la mecánica Hamiltoniana y sus principales aplicaciones físicas, así como su relación con la mecánica Lagrangiana.

- Aplicar la Relatividad Especial al estudio de colisiones relativistas. Programa del curso; El contenido del curso es el siguiente: Mecánica Newtoniana. Formulaciones Lagrangiana y Hamiltoniana de la Mecánica Clásica. Simetrías y leyes de conservación. Rotaciones y mecánica de cuerpos rígidos. Mecánica relativista. El programa del curso por semanas, es el siguiente:

- Semanas 1 - 2: Revisión de la mecánica Newtoniana. Momento lineal. Trabajo y energía. Colisiones. El problema de Kepler.

- Semanas 3 - 4: Principio de D’Alembert y ecuaciones de Lagrange. Elementos de cálculo variacional. El principio variacional de Hamilton y las ecuaciones de Euler-Lagrange.

- Semanas 4 - 5: Aplicaciones de la mecánica Lagrangiana. El espacio de configuración, coordenadas generalizadas y la noción de variedad.

- Semana 6: La transformada de Legendre y la función Hamiltoniana. - Semanas 7 - 8: Sistemas canónicos. El espacio de fase. Mecánica Hamiltoniana.

Corchetes de Poisson. El teorema de Liouville. - Semanas 9 - 10: Simetrías continuas y leyes de conservación. Teorema de

Noether. El grupo de rotaciones y sus generadores infinitesimales. Ángulos de Euler.

- Semana 11: Sistemas no inerciales. - Semanas 12 - 13: Mecánica de cuerpos rígidos. Tensor de inercia. Teorema de

Steiner. Momento angular. Ecuaciones de Euler. - Semana 14 - 15: Mecánica relativista. Transformaciones de Lorentz. Tiempo

propio. Momento y energía relativistas. 4-vectores. Colisiones.

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Métodos Matemáticos Dado que el curso de Álgebra Lineal 2 se mantiene en el pensum, el curso de Métodos Matemáticos se mantiene sin mayores modificaciones. También es importante tener en cuenta que este curso hace parte del programa de pregrado en Geociencias, por tanto sus contenidos deben ser de un carácter general y enfocados a aportar herramientas matemáticas fundamentales para estudiantes de ciencias. Prerrequisitos: Ecuaciones Diferenciales. Álgebra Lineal 1. Habilidades y destrezas: Al finalizar el curso, se espera que el estudiante esté en capacidad de:

- Saber calcular ciertas integrales definidas usando métodos de variable compleja (método de residuos).

- Manejar el concepto de distribuciones, en particular la distribución de Dirac. - Saber calcular series de Fourier, transformadas de Fourier y de Laplace de

funciones y distribuciones. Saber usar estas herramientas en problemas tales como resolución de ecuaciones diferenciales lineales o más generalmente ecuaciones de convolución.

- Saber resolver la ecuación de Laplace y la ecuación de Helmoltz en el espacio libre de fronteras, en problemas con simetría esférica y problemas con simetría cilíndrica.

- Saber calcular las funciones de Green correspondientes a estas ecuaciones. Estar familiarizado con las funciones especiales asociadas a estos problemas: funciones de Legendre, funciones esféricas armónicas, funciones de Bessel.

Programa del curso:

- Semanas 1: Funciones analíticas. Integral de Cauchy. - Semana 2: Series de Taylor y Laurent. - Semana 3: Teorema del residuo. - Semana 4: La distribución de Dirac. - Semana 5: Series de Fourier. - Semanas 6 - 7: Transformada de Fourier. - Semana 8: Transformada de Laplace. - Semana 9: Ecuaciones de Laplace, Poisson y Helmoltz. Resolución en el

espacio libre de fronteras. - Semanas 10 - 11: Resolución en geometría esférica, funciones de Legendre y

funciones esféricas armónicas. - Semanas 12 - 13: Resolución en geometría cilíndrica, funciones de Bessel.

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Electromagnetismo Las encuestas realizadas a profesores y estudiantes antes de comenzar las discusiones sobre reforma curricular dejaron claro que en la opinión de la gran mayoría, los temas a cubrir y la importancia de los mismos en la formación de un físico, son demasiados para un solo curso. Además, la otra crítica al pensum existente tenía que ver con el tema de relatividad especial, que no se enseña con suficiente profundidad en ningún curso. Al incluir un curso adicional de electromagnetismo se pueden cubrir los temas con mayor detalle e incluir el tema de relatividad especial como una consecuencia directa de las ecuaciones de Maxwell, presentándolo de una forma suficientemente rigurosa. La propuesta para los dos cursos de Electromagnetismo es:

7.1.1. Electromagnetismo 1

− Electrostática (4 semanas) − Magnetostática (4 semanas) − Electrodinámica (3 semanas) − Leyes de Conservación (3 semanas)

7.1.2. Electromagnetismo 2

− Ondas Electromagnéticas (3 semanas) − Potenciales y Campos (3 semanas) − Radiación (3 semanas) − Relatividad Especial (2 semanas) − Formulación Covariante del Electromagnetismo (3 semanas)

El énfasis en estos cursos de pregrado debe ser más en los fenómenos electromagnéticos y no tanto en el formalismo de la teoría electromagnética y en el uso de herramientas matemáticas sofisticadas para resolver problemas complejos en este tema. Termodinámica Una de las propuestas iniciales con respecto a este curso fue la de fusionarlo con el curso Física Estadística. Se determinó que el curso de termodinámica es muy importante en la formación de un físico a nivel de pregrado, siendo fundamental en diversas áreas de investigación. Por tanto se propone mantenerlo, pero modernizando sus contenidos.

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Prerrequisitos:

• Ecuaciones Diferenciales. • Física – Calor y Ondas

Objetivos: Familiarizar al estudiante con los conceptos básicos de la termodinámica clásica y estimular el desarrollo de habilidades para la aplicación de estos en el análisis e interpretación de situaciones físicas. Habilidades y destrezas. Al finalizar el curso, se espera que el estudiante esté en capacidad de:

• Comprender a cabalidad los conceptos de calor, temperatura y el significado físico de las dos primeras leyes de la Termodinámica.

• Usar y comprender los diferentes potenciales termodinámicos y las relaciones entre ellos.

• Comprender las condiciones de estabilidad termodinámica. Programa del curso

- Semana 1: Calor y temperatura. Ley Cero de la Termodinámica. - Semana 2: Condiciones del equilibrio termodinámico. - Semana 3: Trabajo - Semana 4: Primera Ley de la Termodinámica: Conservación de la energía. - Semana 5: Gas ideal y gases reales. - Semana 6: Procesos termodinámicos. Eficiencia. - Semana 7: Segunda Ley de la Termodinámica. Teorema de Clausius. - Semana 8: Entropía. Tercera Ley de la Termodinámica. - Semana 9 : Potenciales termodinámicos - Semana 10: Relaciones de Maxwell, ecuaciones TdS. - Semana 11: Efecto Joule-Thomson. Condiciones de estabilidad termodinámica:

Principio de Le Chatelier. - Semana 12: Fenómenos críticos y transiciones de fase. - Semana 13: Exponentes críticos y desigualdades de Rushbrooke. - Semana 14: Tópicos especiales opcionales: Teoría y/o Experimentos. - Semana 15: Tópicos especiales opcionales: Teoría y/o Experimentos.

Se sugieren como tópicos especiales opcionales (entre muchos otros posibles), los siguientes: termodinámica de reacciones químicas, termodinámica de la radiación, sistemas biológicos, fenómenos de transporte, variabilidad estelar, estructura estelar, aspectos termodinámicos de sistemas eléctricos, magnéticos, elásticos, etc.

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Existe una gran variedad de experimentos sencillos de termodinámica descritos en The American Journal of Physics, de donde se pueden adaptar algunos de ellos para terminar el curso con una eventual componente experimental. Física Estadística El programa de éste curso también fue revisado, aunque los cambios al mismo son muy pocos. Prerrequisitos.

- Termodinámica. - Mecánica. - Métodos Matemáticos.

Habilidades y destrezas. Al finalizar el curso, se espera que el estudiante esté en capacidad de:

- Comprender el significado de la función de partición tanto en Física Estadística Clásica como Cuántica.

- Evaluar la función de partición en sistemas sencillos como gases ideales clásicos y cuánticos.

- Evaluar exponentes críticos en transiciones de fase dentro de la aproximación de campo medio.

- Realizar simulaciones sencillas tipo Monte-Carlo y dinámica molecular. Programa del curso

- Semana 1: Conceptos básicos de Probabilidad. Caminatas aleatorias. - Semana 2: Espacio de fase clásico, sistemas en equilibrio y Teorema de

Liouville. - Semana 3: Conjuntos estadísticos: Micro-canónico y Canónico. Funciones de

partición. - Semana 4: Conjuntos estadísticos: Gran-canónico e Isobárico. Funciones de

partición. - Semana 5: Aplicaciones a sistemas clásicos: teoría cinética de gases ideales,

expansión del virial. - Semana 6: Estadísticas cuánticas. Matriz densidad. Funciones de partición

cuánticas. - Semana 7: Estadísticas cuánticos: Bose-Einstein y Fermi-Dirac. - Semana 8: Aplicaciones a sistemas cuánticos: Gas ideal de bosones y

condensación de Bose-Einstein.

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- Semana 9: Aplicaciones a sistemas cuánticos: Radiación (fotones) y vibraciones cristalinas (fonónes).

- Semana 10: Aplicaciones a sistemas cuánticos: Gas ideal de fermiones y electrones en metales.

- Semana 11: Introducción a la teoría microscópica de las transiciones de fase. - Semana 12: Aproximación de campo medio, clases de universalidad y

exponentes críticos. - Semana 13: Introducción a métodos numéricos: Monte-Carlo. - Semana 14: Tópicos especiales opcionales: Teoría-Simulaciones y/o

Experimentos. - Semana 15: Tópicos especiales opcionales: Teoría-Simulaciones y/o

Experimentos. Se sugieren como tópicos especiales (entre muchos otros posibles): Transiciones de fase en sistemas magnéticos: modelos de Ising y Heisenberg, Simulaciones de fenómenos críticos y percolación, Evolución hacia el equilibrio, Fenómenos cuánticos macroscópicos: superfluidez y superconductividad, etc. En The American Journal of Physics se pueden encontrar artículos donde se describen experimentos y simulaciones sencillas que ayudan a ilustrar aspectos básicos de la Física Estadística. Mecánica Cuántica Al eliminar el curso Física Atómica y Molecular como prerrequisito de Mecánica Cuántica 1, este curso se programó en sexto semestre y Mecánica Cuántica 2 en séptimo semestre. Mecánica Cuántica 1 o 2 suelen ser prerrequisito de varios cursos electivos que se ofrecen en el Departamento de Física. Al ser tomados más temprano en la carrera dan una mayor flexibilidad a los estudiantes al momento de seleccionar cursos para los últimos semestres de su programa. Los programas de estos dos cursos sufrieron modificaciones menores relacionadas con la necesidad de tener una introducción un poco más prolongada, y el orden en el cual se imparten algunos de los temas. Se procuró que tanto Mecánica Cuántica 1 como Mecánica Cuántica 2 no sean prerrequisito directo de demasiados cursos, para que pierdan su carácter de cursos “cuello de botella” en el pensum.

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Mecánica Cuántica 1 Créditos: 3 Prerrequisitos:

- Mecánica - Electromagnetismo 1 - Métodos Matemáticos - Laboratorio de Física Moderna

Correquisitos:

- Algebra Lineal 2 Objetivo del curso: Familiarizar al estudiante con los conceptos fundamentales asociados a la ecuación de Schrödinger y al formalismo de Dirac para tratar fenómenos cuánticos básicos como los presentados por sistemas de dos niveles, oscilador armónico, momento angular (orbital y de espín) y el átomo de hidrógeno. Habilidades y destrezas: Al finalizar el curso, se espera que el estudiante conozca el formalismo de la Mecánica Cuántica, sus herramientas matemáticas básicas y su interpretación física. Se espera que el estudiante sea capaz de aplicar dicho formalismo al estudio de sistemas cuánticos básicos, como el oscilador armónico, sistemas de dos niveles y el átomo de hidrógeno. Programa del curso El programa del curso, por semanas, es el siguiente:

- Semana 1: Teoría de Schrödinger de la Mecánica Cuántica - Semana 2: Soluciones estacionarias a la ecuación de Schrödinger. - Semana 3: Potenciales unidimensionales (transmisión y reflexión por una barrera,

efecto túnel). - Semanas 4 y 5: Formalismo de la Mecánica Cuántica, espacio de Hilbert y

formalismo de Dirac. - Semanas 6 y 7: Sistemas de dos niveles. - Semanas 8 y 9: Oscilador armónico cuántico unidimensional. Operadores

escalera. - Semanas 10 y 11: Momento angular y de espín. - Semana 12: Potenciales con simetría esférica. - Semanas 13 y 14: Átomo de hidrógeno. - Semana 15: Tópicos adicionales.

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Mecánica Cuántica 2 Créditos: 3 Prerrequisitos:

- Mecánica Cuántica 1 Objetivo del curso: Desarrollar en el estudiante la capacidad de aplicar el formalismo de la Mecánica Cuántica a diversas situaciones de interés físico, tales como dispersión cuántica, adición de momento angular, métodos de aproximación (incluyendo teoría de perturbaciones independiente y dependiente del tiempo y método variacional) y sistemas de partículas idénticas. Habilidades y destrezas: Al finalizar el curso, se espera que el estudiante tenga un amplio dominio del formalismo de la Mecánica Cuántica, sus principios y sus métodos de aproximación más usuales. El estudiante deberá estar en capacidad de aplicar los métodos de aproximación a sistemas cuánticos de relativa complejidad, deberá conocer los aspectos básicos de la teoría general de momento angular (incluyendo espín y adición de momento angular) y de la teoría de dispersión cuántica. Deberá también estar familiarizado con la descripción cuántica de sistemas de N partículas idénticas. Programa del curso: El programa del curso, por semanas, es el siguiente:

- Semanas 1 y 2: Adición de momento angular. - Semana 3: Métodos de aproximación: método variacional y la aproximación WKB. - Semana 4: Métodos de aproximación: teoría de perturbaciones independientes

del tiempo. - Semanas 5 y 6: Aplicaciones, incluyendo el efecto Zeeman y el efecto Stark. - Semana 7: Métodos de aproximación: teoría de perturbaciones dependientes del

tiempo. - Semanas 8 y 9: Aplicaciones, incluyendo absorción y emisión de radiación. - Semanas 10 y 11: Dispersión cuántica. - Semanas 12 y 13: Sistemas de partículas idénticas: fermiones y bosones. - Semanas 14 y 15: Tópicos adicionales.

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8. FORMACIÓN EXPERIMENTAL Además de los cursos de laboratorio asociados a los cursos magistrales Física 1, Física 2 y Ondas y Fluidos, la formación a nivel experimental de los estudiantes de pregrado se concentrará en dos cursos: Laboratorio de Física Moderna y Laboratorio Intermedio. En la reforma propuesta el curso Laboratorio de Física Moderna pasa a ser un curso de tres créditos, dejando su papel de “complemento” del curso Física Moderna y pasando a ser uno de los cursos fundamentales de la carrera; mucho del trabajo que se realizará en este curso solía ser parte del curso Laboratorio Intermedio, por tanto, ésta reforma permite un programa más ambicioso para el segundo curso, alcanzando de esta forma un nivel satisfactorio de formación experimental. Laboratorio de Física Moderna El comité recomendó convertir el curso Laboratorio de Física Moderna en un curso obligatorio de tres créditos, cumpliendo dos objetivos importantes:

- Mejorar la formación experimental de los estudiantes (junto con el curso Laboratorio Intermedio).

- Familiarizar a los estudiantes con fenómenos asociados a la naturaleza cuántica del mundo microscópico, en preparación para los cursos de Mecánica Cuántica.

Temas a cubrir a nivel “teórico”:

• Reporte de errores experimentales • Propagación de error • Análisis estadístico de errores • Distribución normal • Tipos de ruido

La idea es hacer que los estudiantes cubran estos temas por su cuenta, asignando tareas, quices y un parcial sobre análisis de error y estadística. Posibles prácticas:

• Experimento de doble rendija de Young y difracción en rendija sencilla. • Ley de Stefan-Boltzmann • Ley de Wien • Efecto fotoeléctrico • Carga especifica del electrón (e/m) • Espectro del Hidrógeno • Velocidad de la luz • Interferómetro de Michelson

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• Espectrografía • Ley de Bragg • Difracción de electrones en red de grafito • Efecto Zeeman • Experimento de Millikan

Laboratorio Intermedio Dado que el curso de Laboratorio de Física Moderna se convierte en un curso obligatorio de 3 créditos en el cual se desarrollan algunos de los experimentos que se suelen realizar en el actual curso Laboratorio Intermedio, esto abre las puertas para que este último curso tenga un programa más ambicioso. En este curso se debe hacer énfasis en desarrollar habilidades propias de un físico experimental, más que en ejecutar experimentos pre-diseñados que expongan a los estudiantes a fenómenos de la naturaleza, ya que ese es el énfasis del curso Laboratorio de Física Moderna. La propuesta es que en la primera mitad del semestre los estudiantes desarrollen cuatro experimentos cuyo nivel de complejidad demande creatividad, recursividad y un análisis de datos elaborado. Por ejemplo:

- Efecto Hall - Torque Magnético - Fenómenos radioactivos - Etc.

En la segunda mitad del semestre los estudiantes desarrollarán un proyecto final que puede estar asociado a las actividades de investigación experimental del Departamento de Física o no. El proyecto debe ser de una complejidad apropiada para el tiempo disponible y el nivel del curso.

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9. CURSOS AVANZADOS Con un pensum de unos 135 créditos y con las reformas propuestas a los cursos del ciclo básico y del ciclo fundamental, queda lugar para cinco cursos avanzados. Estos cinco cursos podrían ser electivos y/o obligatorios. Este tema se discutió ampliamente en el comité, llegando a las siguientes conclusiones:

- Si se establecen muchos cursos obligatorios entonces la oferta de cursos electivos es muy pequeña, lo cual no es deseable.

- Un curso avanzado de carácter obligatorio debe ser dictado semestralmente, por tanto debe haber suficientes profesores en capacidad y disponibilidad para dictarlo.

- En un departamento no muy grande como el nuestro, una oferta semestral de muchos cursos electivos no es realista. La oferta típica de cursos electivos no sería suficiente para satisfacer la alta demanda impuesta por el nuevo pensum.

- La falta de cursos electivos se hace aún más crítica si se tiene en cuenta la necesidad de dictar cursos electivos para maestría, y sobre todo para doctorado, un programa para el cual la oferta de este tipo de cursos es muy escasa.

- Se debe buscar un punto medio. Cursos Avanzados Obligatorios Con respecto a cursos avanzados obligatorios también se tuvo una discusión muy amplia. Teniendo en cuenta los argumentos relacionados con establecer un balance entre el número de cursos electivos y cursos obligatorios, se llegó a la siguiente propuesta: mantener los cursos de Física del Estado Sólido y Física Subatómica como cursos obligatorios dejando tres cursos electivos en el programa. El curso de Física Subatómica se transforma en un curso de Física de Partículas, al no cubrir el tema de física nuclear, ya que se consideró que en términos realistas, es demasiado tema para un solo curso. Física Nuclear podría ser un curso electivo (como ya lo ha sido). Las razones que se dieron para esta propuesta fueron:

- Los temas de física del estado sólido y física de partículas son muy amplios y tienen implicaciones muy importantes en múltiples áreas de la física.

- Son temas fundamentales que deben hacer parte de la formación básica de un estudiante de pregrado en física.

- Involucran una amplia gama de conceptos y métodos a nivel teórico, fenomenológico y experimental importantes en la formación de un físico a nivel de pregrado.

- El departamento cuenta con un grupo grande de profesores que están en capacidad de dictar estos dos cursos semestralmente (minimizando cualquier riesgo de déficit en la oferta semestral de cursos).

- El pensum propuesto cuenta con un nivel de electividad suficiente.

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- Internacionalmente se espera que un estudiante graduado de un pregrado en física posea conocimientos sobre estas dos áreas. Por ejemplo, en el examen GRE de física que se imparte en Norteamérica para ingresar a doctorado se evalúan estos temas.

Cursos Electivos En cuanto a cursos electivos la propuesta del comité es incluir tres cursos, eliminar las figuras de curso electivo intermedio y curso electivo avanzado por considerarlas superfluas. El nivel del curso electivo lo dictarán los prerrequisitos del mismo. Los cursos electivos están programados en el pensum para 7º y 8º semestre, pero esto no impide que un estudiante registre uno de estos cursos en un semestre anterior, si los prerrequisitos del mismo así lo permiten (lo que actualmente constituye un “curso electivo intermedio”). En este último caso el estudiante puede ajustar su horario “moviendo” cursos CLE y/o CBU por ejemplo. El nivel de electividad y de “especialización” o profundización disponible para un estudiante según el nuevo pensum esta dado por:

- Dos Coloquios - Tres cursos electivos - Un Seminario de Investigación (que será presentado enseguida) - Una Monografía (que será presentada en seguida).

Tanto el Comité de Pregrado como el Consejo del Departamento consideraron que este nivel de electividad es suficiente para un programa de pregrado de 4 años, el cual es un programa formativo más que profesionalizante. Seminario de Investigación Uno de los temas que surgió como resultado de las encuestas y las discusiones preliminares fue el de incluir o no un curso preparatorio para el Proyecto de Grado. Algunos propusieron un Seminario de Investigación de 3 créditos en 7º semestre en el que el estudiante se vincularía al seminario de algún grupo de investigación y se familiarizaría con el tema de su proyecto de grado, además de presentar la propuesta del mismo al final del semestre. Después de varias discusiones se llegó a la conclusión de que un Seminario de Investigación de 3 créditos y un Proyecto de Grado son, en términos prácticos, equivalentes a tener “Tesis 1” y “Tesis 2”, lo cual es excesivo en un programa de pregrado de 4 años. Sin embargo, se consideró que la idea de tener un Seminario de Investigación previo a la Monografía de Grado es buena, pero entonces debería ser un curso de un crédito. En éste curso el estudiante se debe vincular a uno de los seminarios de los grupos de investigación del departamento. La evaluación del estudiante será responsabilidad del coordinador del seminario. El curso será

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prerrequisito de Monografía. El tema de la monografía de grado del estudiante podrá estar relacionado o no con el tema del seminario. Monografía Se propuso cambiar el nombre del curso “Proyecto de Grado” a “Monografía”, con el fin de hacer aun más explicito el hecho de que se trata de un trabajo final de una carrera de 4 años y por tanto no debe ser demasiado ambicioso en cuanto a aportes científicos y etc. El curso debe tener como prerrequisitos Seminario de Investigación y Requisito de Lengua Extranjera; se debe ser muy estricto con estos prerrequisitos. Por lo demás, el curso mantiene un formato muy similar al del actual curso “Proyecto de Grado”.

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10. DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUTOEVALUACIÓN ACADÉMICA

Cualquier proceso de auto-evaluación involucra la toma de datos, su procesamiento para obtener indicadores y la toma de decisiones a partir de estos indicadores. Este proceso debe estar acompañado por un sistema de manejo de datos profesional. En Junio de 2012 el Departamento de Física comisionó al Ing. Javier Darío Orjuela para que diseñara una base de datos para evaluación académica. La base de datos fue implementada en PostgreSQL. A partir del segundo semestre de 2012 esta base de datos ha comenzado a ser poblada con la información disponible. Con esta infraestructura de auto-evaluación académica se pueden lograr varios objetivos:

- Contar con métodos más sofisticados para auto-evaluarnos y mejorar. - Establecer un nuevo currículo más concreto y estructurado. - Contar con una herramienta expedita para llevar a cabo todo tipo de estudios de

procesos académicos que faciliten la tarea de preparar informes para las diferentes evaluaciones de pares (SACS, CNA, Ministerio de Educación, Universidad de los Andes, etc.).

El diseño de la base de datos esta orientada a capturar de forma genérica los datos relevantes del departamento y las relaciones entre ellos. Posteriormente, se traduce tal modelo en un conjunto concreto de tablas y restricciones, listas para ser creadas y pobladas en un sistema manejador de bases datos relacionales. El modelo captura el hecho de que cada programa académico del Departamento (pregrado, maestría y doctorado) tiene una serie de objetivos que se concretan en un conjunto de metas relacionadas con habilidades que se desarrollan en los estudiantes a través de los cursos del Departamento. Por lo tanto, cada curso debe apuntar a un subconjunto particular de metas del programa, y debe contar con una serie de evaluaciones (e.g. exámenes, tareas, talleres) también consistentes con las metas que se desean alcanzar. Por otro lado, el diseño conceptual también comprende la oferta semestral de cursos del Departamento, a través de la entidad Sección, que representa una instancia particular de un curso en un semestre dado, con un profesor concreto y un grupo de estudiantes que obtienen una calificación. Dado que para propósitos de evaluación es importante conocer el desempeño de los estudiantes de Física en cursos ofrecidos por otros departamentos (e.g. Matemáticas, Química, Ciencias Biológicas, Geociencias), se incluye también la entidad Cursos de Otros Departamentos, con menos nivel de detalle que los cursos de Física (que sí incluyen información específica de Secciones y Profesores). Para poder evaluar los aspectos deseados en cada Sección, bien sea a nivel de Curso o a nivel de Profesor, se dispone de una serie de encuestas (de Banner, de entrada y finalización de cursos, y de egresados, entre otras posibilidades). Finalmente, existe la entidad Tesis para dar cuenta de las tesis de pregrado y postgrado, los estudiantes que las realizan, y los profesores que las asesoran.

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11. MECANISMOS PARA INTRODUCIR LA REFORMA CURRICULAR

Al momento de hacer efectiva una reforma curricular de fondo a un programa de pregrado como el de Física, hay que pensar en que se va a hacer en el caso de los estudiantes que queden en el periodo de transición entre el antiguo pensum y el nuevo. Lo más sencillo es adoptar un esquema de “ola”, donde el nuevo pensum se va introduciendo semestre a semestre. Este esquema no tiene problemas, excepto que tardaría cuatro años en ejecutarse. Otra posibilidad es la de hacer una “concertación” a nivel individual. Es decir, revisar con cada estudiante su carpeta y decidir como adaptar su caso al nuevo pensum. Con este esquema el nuevo pensum entraría en vigencia plenamente en menos de un año.

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12. CONCLUSIONES

- Durante tres semestres (2011-2, 2012-1 y 2012-2) el Comité de Pregrado del Departamento de Física se reunió quincenalmente para discutir en profundidad el estado del actual currículo de Pregrado en Física y para proponer una reforma al mismo.

- Las discusiones se llevaron a cabo en un ambiente amplio y sin presiones de tiempo o de ningún otro tipo, con el fin de llegar a decisiones consensuadas y muy bien meditadas.

- Se llegó a la conclusión de que el currículo actual, si bien es adecuado, admite varias mejoras y cambios.

- Por tanto la reforma que se propone, si bien no es profunda, sí incluye cambios importantes en el programa.

- Un aspecto fundamental de una reforma como estas, que tiene múltiples repercusiones es que sea realista, es decir, que se pueda ejecutar en la práctica. Es necesario tener en cuenta todo tipo de restricciones provenientes del reglamento de la Universidad, de la capacidad del departamento, de aspectos logísticos, etc. No queremos aprobar una reforma que después no podamos ejecutar y nos obligue a retroceder.

- Los cambios más importantes propuestos apuntan a mejorar la formación computacional y experimental de los estudiantes, además de fortalecer algunos aspectos fundamentales a nivel teórico como lo son el electromagnetismo y la relatividad especial.

- Se revisaron y formalizaron los contenidos de cursos como: Introducción a la Física, Coloquio de Física, Practica Docente, Seminario de Investigación y Monografía.

- El número de créditos del programa permaneció en 135.