.. Estrategias metodológicas para

potenciar la comprensión de la Física Una propuesta didáctica para los

programas de Ingeniería • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Fecha de recepción: Junio 19 de 2008. Fecho de aceptación: Julio 31 de 2008.

Profesor: Ciencias Básicas-Área de Física . Facultad de Ingeniería Universidad Libre.

PHD Isidro Urbina Rodríguez I

RESUMEN

Las ciencias básicas constituyen una base fundamental en la formación de los estudiantes de ingeniería, ya que son una base científica sólida que sirve de soporte a las innovaciones, y también una posibilidad de generar beneficios económicos, para ofrecer las mejores soluciones a las necesidades humanas básicas y posibilita la solución eficiente de problemas concretos . Así mismo tienen la misión de contribuir a la formación integral de talento humano en ciencia y tecnología, mediante el uso de las tecnologías de la información y comunicación , capaz de investigar y transformar su entorno regional haciendo uso racional de los recursos disponibles.

Las condiciones en que se da el conocimiento humano mejoran fundamentalmente cuando se logra la conciencia colectiva de que la naturaleza es susceptible de ser analizada y descrita mediante relaciones funcionales que conllevan posteriormente a la formulación de leyes que la rigen. La aplicación del método científico establece los parámetros básicos de una actividad científica, sin embargo el éxito de la ciencia tiene que ver más con una actitud científica que con un método particular. Esta es esencialmente el espíritu de indagación, de búsqueda de respuestas a los múltiples interrogantes que le plantea la naturaleza al hombre.

La comprensión de la física requiere de la integración entre saber disciplinar y saber pedagógico, en relación con la didáctica general y la didáctica específica, mediante la aplicación de estrategias metodolágicas que promuevan el desarrollo de

F:+ Académico / =------~

habilidades para aplicar los conceptos fundamentales en la vida diaria como parte del perfil profesional y ocupacional del futuro ingeniero, y contribui r así al desarrollo sostenible de una determinada región en particular y del país en general.

INTRODUCCiÓN

Para potenciar la comprensión de la física se propone aquí aplicar las siguientes estrategias metodológ icas :

• La elaboración de mapas conceptuales mediante la utilización del CmapTools.

• El uso de applets interactivos (fislets), como actividad preliminar de las prácticas experimentales.

• La solución Ordenada , Lógica y Argumentada (OLA) de problemas.

Con el desarrollo sistemático de las estrategias mencionadas, como sistema y método práctico de enseñanza y aprendizaje, se pretende plasmar en la realidad las directrices de las teorías pedagóg icas al proceso educativo de la física en la educación superior. Además, desde el punto de vista organizaciona l de la institución educativa, es posible la coherencia con la política de créditos académicos, ya que es posible distinguir entre las horas presenciales como

parte del trabajo guiado por el maestro, y las horas de trabajo independiente del estudiante.

La propuesta implica el desarrollo de un proceso de investigación educativa, alrededor de la física como disciplina, la definición de una teoría de aprendizaje, e l currículo, la consulta bibliográfica, la selección y actualización de los Applets interactivos, así como el diseño, aplicación y evaluación de guías didácticas apropiadas que garanticen la eficiencia en las prácticas de aprendizaje de los estudiantes. Desd e luego dentro del contexto de su aplicación se supone que la institución educativa promueve y facilita la actualización de los docentes sobre software educativo y de los diferentes entornos de programación.

Un resultado esperado de la aplicación de las estrategias serí a la modif icaci ón de la cultura de la copia y la fotocopia, tan común en este momento histórico, social y cultural académico actual por una actitud de construcción y participación activa, mediante:

• La elaboración de mapas conceptuales, como recurso, método y estrategia de aprendizaje.

• La realización de Applets interactivo s (fislets) en física, como parte integral

del trabaja guiado por el docente, o como actividad individual del alumno, justif icando así la aplicación concreta de los créd itos académicos.

• La solución de problemas con el procedimiento "O LA", para que el estudia nte adquiera, desde la formación de la física como ciencia básica, una estructura de pensamiento que le fac il ite la sol ución efici ente de los problemas propios de su perfil profesional y ocupacional.

1. LAS ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS

1.1 EL MAPA CONCEPTUAL

"El un/co aprendizaie que puede influir significativamente sobre la conducta es el que la persona descubre e Incorpora por sí mismo"!.

El mapa conceptual , dentro de la propuesta se considera como:

a) Un recurso para representa r un conjunto de sign ificados conceptuales en una estructura de proposiciones; b) Como estrateg ia para ayudar al estudiante a aprender y al docente a organizar los materiales didácticos, y c) Como método para captar el significado de los materiales de aprendizaje.

Figura l. Mapa conceptual sobre el efecto túnel.

( POSICIQN V MOMENTO)

La elaboroción de mapas conceptuales en física tiene como antecedente un proyecto de investigación desarrollado en la Universidad de La Salle de Bogotá, que puede ser consultado en la página Web:

http:// www. I a s a II e. e d u . col ~ a ud i ovi s/textos_ o n I i ne/su plemento _rev _i nvestl memorias _ i nvestigaciones_ sup_revista.pdf y el desarrollo de la tesis Doctoral: "Methodological strategies for potencialize the understanding of the modern physics in the programs of engineering", donde se presenta una

experiencia en física moderna en las universidades Piloto de Colombia y Católica de Colombia, durante los años de 2006 y 2007, con estudiantes de los programasde ingeniería. Como ejemplo se muestran tres mapas conceptuales hechos en CmapTools

Este software tiene una característica muy atractiva y es que es de distribución gratuita . Los mapas elaborados con esta herramienta tienen la posibilidad de incluir hipervínculos, a otros documentos de Microsoft Office o a otros mapas.

La figura 2 muestra el mapa conceptual sobre moléculas y sólidos.

En la figura 3 se muestra el mapa sobre física nuclear.

El proceso de elaboración de los mapas conceptuales implica el uso de los recursos informáticos y el uso de las nuevas tecnologías. Desde el pu nto de vista disciplinar la construcción de los mapas permite hacer análisis sobre la fundamentación teórica y la validez de las relaciones establecidas.

, C. Rogers. Atlantic Internacional University. Manual del estudiante, Programa de Doctorado. Página 15.

Académico

Figura 2. Mapa conceptua l sobre Moléculas y só lidos.

enl{lce$ moleculares ( superconductlvldiKI )

debidos a ~s

conducclOO eléctriu en

\ /'~~

metales ~ aislantes

considera la

,---'-----. ~""I. d. ~ ~Ié<u" ) semiconductores

Covalente

Van Der Wa"ls

debido

I Momentos dlpol.res eléctrllcos

del6tomo

Este es un proceso de complejo, si se tiene en cuento que cada estudiante elabora su propio mapa, y que de acuerdo con la sustentación de los mismos en la clase y con la s observaciones hechas por el docente y los compañeros de estud io , es susceptible de mejorarse a partir de los siguientes indicadores:

i) La va lidez,

ii) La jerarquizac ión ,

iii) EI uso adecuado de conectores y

'" 7~-1 ( elktric.l )'-===

rroUlclonlll ( de vitx-;,ciones )

iv) Las relaciones entre los conceptos.

v) Los criterios de valoración (hipervíncu los a otros mapas, a ejemplos del texto, a la solución de ejercicios propuestos, a fislets interactivos, a videos, a documentos relacionados, etc.) .

1.2 LOS FISLTES (APPLETS) EN FíSICA

educadores "Los han

grandes sa bido siempre que

el aprendizaje no es algo que se limite a las aulas, o

que tenga que efectuarse bajo la supervisión de los profesores">'

Los a pplets ofislets son diferentes animaciones o las que los estudiantes pueden Acceder, que están disponibles en Internet y se pueden descargar libremente. Para su aplicación se debe estructurar un plan de trabajo que considere :

i) La selección de las páginas Web de acuerdo con el programa establecido, y

i i) El diseño de guías de trabajo, como uno de los

2 Bill Gafes. Atlontic Internacional University. Manua l del estudiante, Programa de Doctorado, página 7.

Figura 3. Mapa conceptual sobre la física nuclear. Lo aplicación de los estrategias permite establecer uno

dinómica entre lo físico como disciplino, los procesos de actualización de los docentes tonto en lo aplicación de las nuevas tecnologías como en el manejo de los diferentes recursos informáticos institucionales y de los entornos de programación en Flash, Java y lenguaje Html, entre otros.

lA energlli! de .mllrre r"x:!ur

instrumentos que facilitan la puesta en práctica de la estrategia.

El diseño de las guías supone considerar los siguientes aspectos:

i) laformulacióndelproblema, los tópicos generadores, metas de comprensión, los desempeños de comprensión y la valoración continua, los materiales utilizados y el procedimiento para el desarrollo de la práctica experimental.

Esta estrategia metodológica involucra la investigación sobre:

• Consulta,análisisyselección de los fislets .

• Los principios pedagógicos que orienten la actividad académica.

• Establecer la conexión entre la tecnología moderna

La , .. dloactlvldad

la ~sonanC:¡lI magn"tlca nuclear

y el proceso educativo de la física como ciencia

La figura presentación llamado el

4 muestra la sobre el applet constructor de

básica, para estudiantes de Iones. ingeniería.

• Elegir la(s) teorías de aprendizaje que faciliten la comprensión de los contenidos físicos y destacar los log ros de la física en la actividad humana.

La figura 5 muestra la construcción de uno de los iones que se proponen en la applet interactivo.

Para cada curso de la física universitaria se encuentran

Figura 4. Fislet sobre el constructor de iones.

'7 M.scromed d f IdSh Pldy'Cf H g§~

ELECTROI\IES

000000000

OOOOQOOOO

Puntuación:

-P.ota: , ... ...w.: liil ..... ,

IJ]IJ]IJ]

~ EMPEZAR

Académico

en la red numerosos applets interactivos que permiten motivar y dinami.zar el proceso de aprendizaje de los fenómenos físicos.

1.3 LA SOLUCiÓN "OLA" DE PROBLEMAS

En el proceso de enseñanza y aprendizaje de la física existe el convencimiento de que alguien sabe algo cuando lo puede aplicar a la resolución de una situación problemótica . A esta situación, en el caso particulor de la física, se le denomina problema. La solución de un problema requiere como mínimo de los siguientes pasos:

1. Enunciado.

2 . Diseño.

3 . Planteamiento.

4 . Solución "OLA".

La estrategia denominada solución "OLA" de problemas hace referencia a la formación de una estructura definida que permita tonto al estudiante lo solución correcta y eficiente de un problema, como al docente la evaluación del mismo con un criterio definido. Esta estructura se define osí:

O ... es la letra inicial de la palabra Orden

L .. . Inicial de la palabra Lógica

A ... inicial de la palabra Argumentos

A continuación se presento un ejemplo de solución de un problema por parte de un grupo de estudiantes sobre el tema: Propiedades de los núcleos.

Figura 5 . Construcción del Ion ~g Ca2+

., Maclomcdlcl f IdSh Ptdycr 8 ~lQ)rg) Archivo Ver Control Ayuda

Puntu~clón:

IOn a comir ..... :

40

C 2+

20 a Nombre: Ion calcio

PIDa.: N.vta.: Ellets.:

~~@]

~ SIGUENTE

l. ENUNCIADO

¿Cuóntos protones y cuóntos neutrones hay en un núcleo del isótopo mós común del: a) silicio, 1428S¡ b) rubidio, 8537Rb

c) Talio, 81 205TI?

11. DISEÑO

''''@-f.'\e_. ( h ) U (lb)

e e

Rb .......

111. PLANTEAMIENTO

• Si28

14

• Rb85 37

• 205T1

81

IV. SOLUCiÓN "OLA"

1. N ~ A - Z N - Número de neutrones A= Número de maso Z= Número atómico

2 N - 28 14 Poro 1,2851 (silicio) N ~ 14 Número de neutrones Z ~ 14

3. N - 85 - 37 Po ro 8s37Rb N~ 48 Número de neutrones Z ~ 37 Número de protones

4. N - 205 81 Para 2058]Ti N~ 124 Número de neutrones Z ~ 8 1 Número de protones

CONCLUSIONES

La aplicación sistemática de las estrategias descritas permitiría:

• Hacer una valoración de la práctica docente y la reflexión sobre la misma.

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• Prapiciar el trabajo de participación rea l y efectiva de los estudiantes en el proceso educativo.

• Optimizar el uso de los recursos institucionales disponibles.

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• Destacarlaimportanciadela planeación educativa como producto en permanente construcción .

• Relacionar las estrategias de formación docente con los proceso de evaluación.

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