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Una propuesta didáctica para la enseñanza-aprendizaje en contextos de la disciplina física general en las carreras de ingeniería JUAN ANTONIO ALEJO DÍAZ Todas las universidades en una: EDUNIV
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Una propuesta didáctica para la enseñanza-aprendizaje en contextos de
la disciplina física general en las carreras de ingeniería
JUAN ANTONIO ALEJO DÍAZ
Todas las universidades en una: EDUNIV
Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría Departamento de Física General
Una Propuesta Didáctica para la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos de la disciplina Física General en las carreras de ingeniería.
Aplicación en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
Tesis en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Pedagógicas.
Autor: Lic. Juan Antonio Alejo Díaz. Tutor: Dr. Hilario Falcón Tanda.
Ciudad de la Habana
2006
378-Ale-P
Una propuesta didáctica para la enseñanza-aprendizaje en contextos de la disciplina física general en las carreras de ingeniería: aplicación en la carrera de ingeniería en telecomunicaciones y electrónica / Juan Antonio Alejo Díaz, Hilario Falcón Tanda, tutor. -- Tesis en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Pedagógicas (Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría). -- Ciudad de La Habana : Editorial Universitaria, 2008. – ISBN 978-959-16-0761-4. – 206 pág.
1. Alejo Díaz, Juan Antonio
2. Falcón Tanda, Hilario, tutor
3. Ciencias Pedagógicas - Física
Edición: Dr. C. Raúl G. Torricella Morales
Corrección: Luz María Rodríguez Cabral
Ministerio de Educación Superior de la República de Cuba, 2008
Editorial Universitaria, 2008
La Editorial Universitaria publica bajo licencia Creative Commons de tipo: Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada. Se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. La licencia completa puede consultarse en:
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Sitio Web: http://revistas.mes.edu.cu
Agradecimientos: A mis compañeros del Departamento de Física General del ISPJAE, a mi tutor, a mi
jefe, quien además fue un consultante siempre disponible, a mi decano, a la
vicedecana de investigaciones, al CREA y a todas las innumerables personas, que
de una forma u otra, me ayudaron.
Dedicatoria:
A mis padres, ya ausentes hace mucho pero presentes en esta tesis, graduados de
Doctores en Pedagogía en la Universidad de la Habana en 1948.
A mis hijos, que son mi inspiración.
SÍNTESIS Esta tesis es el resultado de la investigación desarrollada por su autor desde 1995
con la finalidad de lograr una mayor vinculación entre la Física General para
carreras de ingeniería y la profesión, con una mayor presencia de los enfoques
CTS y la interdisciplinaridad.
Con este propósito se presenta una propuesta didáctica para la Enseñanza-
Aprendizaje en Contextos cuya fundamentación teórica permitió revelar los nexos
entre un conjunto de regularidades, conceptos y principios, sistematizando este
enfoque de enseñanza en la Física General para la carrera de ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica.
La tesis consta de 3 capítulos y anexos. El primer capítulo trata sobre el estado del
arte, el segundo se refiere a la propuesta didáctica y sus dos elementos
constitutivos; la modelación del proceso de enseñanza.-aprendizaje en contextos y
la metodología para su aplicación, y el tercer capítulo trata de la aplicación de esta
propuesta a la carrera de ingeniería antes citada. Además, en este último capítulo
se realiza una validación de la propuesta utilizando el método de expertos y se
reseña una encuesta realizada a los estudiantes. El concepto fundamental que se revela en la modelación es el de Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje. Este se constituye en un marco motivacional y elemento
secuenciador para la estructuración de los conocimientos con fines de aprendizaje y
también es utilizado como un elemento de relación interdisciplinar. Su selección
adecuada permitió elevar la presencia de los enfoques CTS en la Física General.
La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos al posibilitar impartir esta disciplina básica
vinculándola a la profesión, propicia una relación cognitiva-afectiva más favorable en
los estudiantes con relación a los conocimientos físicos en exposición.
La aplicación de una encuesta a un conjunto de expertos evidenció una valoración
satisfactoria sobre la propuesta didáctica que se presenta en la tesis.
Los resultados de la encuesta aplicada a los estudiantes, mostraron sus altos niveles
de satisfacción.
La introducción de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en la disciplina Física
General contribuyó al perfeccionamiento continuo de la carrera de Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica en el ISPJAE.
ÍNDICE Pág. INTRODUCCIÓN����������������������.. ��. 1
1. UNA APROXIMACIÓN A LA EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA DISCIPLINA FÍSICA EN CARRERAS DE INGENIERÍA EN CUBA. 1.1 La enseñanza de la Física en carreras de ingeniería. Síntesis de los
antecedentes históricos y estado actual�������������10
1.2 Consideraciones sobre el insuficiente vínculo de la disciplina Física
General con las disciplinas de perfil ingeniero. La validación del
discurso en ciencias.��....���������.������..�......13
1.3 La educación CTS en la enseñanza de la Física para ingeniería��. 24
1.4 La interdisciplinariedad en la enseñanza de la Física para ingeniería...32
2. LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN CONTEXTOS DE LA DISCIPLINA FÍSICA GENERAL EN CARRERAS DE INGENIERÍA. 2.1 Modelación del proceso de la Enseñanza�Aprendizaje en
Contextos����������������������....���.36
2.1 1 Las dimensiones del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje..........38
2.1.2 Aristas Cognitivas y Clasificación del Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje��...�����.......................................................38
2.1.3 Principios Básicos para la selección del Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje.���������������������.....41
2.1.4 El Contexto de Enseñanza- Aprendizaje y sus relaciones
didácticas����������������������..�.43
2.1.5 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la estructuración de
los contenidos���������.....�����������.44
2.1.6 El CEA como medio de enseñanza- aprendizaje��.��...�..46
2.1.7 La educación CTS desde la Enseñanza-Aprendizaje en
Contextos����������������������..�50
2.1.8 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la
Interdisciplinariedad������������������.�54
2.1.9 La validación del discurso de la Física General a través del
Contexto de Enseñanza-Aprendizaje tecnológico������..64
2.1.10 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la relación cognitivo-
afectiva�����������������������.�70
2.2 Metodología para la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos�����75
3. IMPLEMENTACIÓN DE LA PROPUESTA DIDÁCTICA. APLICACIÓN EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA.
3.1 Aplicación de la Metodología para la EAC en la carrera de Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica����..�����������.78
3.1.1 Aplicación de la Metodología para la EAC en la asignatura
Mecánica y Física Molecular (Física I)����������..78
3.1.2 Aplicación de la Metodología para la EAC en la asignatura
Electromagnetismo y Óptica (Física II)�����������.95
3.2 Valoración de los resultados���������������.........105
3.2.1 Encuesta a expertos����������������...��105 3.2.2 Encuesta a estudiantes��������������..�.......109
Conclusiones������������������..��������...111
Recomendaciones�������������������.�����...113
Bibliografía del autor sobre el tema�����������������.114
Referencias Bibliográficas��������������������� .116
Bibliografía Consultada�����������������������126
Anexos������������������������������..135
1
Introducción La Revolución Científico Técnica (RCT) del siglo XX y su impacto en las relaciones
Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS), han originado la necesidad urgente en el caso
de las carreras de Ciencias Técnicas de buscar una mayor vinculación de las
Ciencias Básicas de la que no está exenta la Física con las ciencias específicas de
la profesión.
Las concepciones acerca de la ciencia y la tecnología, así como de sus relaciones y
diferencias, condicionan en buena medida los enfoques que se ponen en práctica en
la enseñanza de las ciencias. Un enfoque CTS en particular o en su defecto extremo,
una ausencia total de este, matiza de manera casi unívoca una forma de impartir la
Física universitaria.
Con alguna regularidad se encuentra en la docencia universitaria en ciencias,
visiones descontextualizadas y dogmáticas que ignoran la relación entre ciencia,
tecnología y sociedad, y que tampoco hacen referencia a los problemas que están en
el origen de los conocimientos científicos. Además, en contraste con esto sucede con
frecuencia creciente que los orígenes de ese conocimiento científico suelen estar
relacionados con imperativos de carácter tecnológico, lo que hace más estrecho el
vínculo entre ciencia y tecnología en cuanto a su potenciación mutua.
Desafortunadamente, los enfoques CTS que más presentes han estado en la
enseñanza universitaria de ingeniería en Cuba a través de las asignaturas de
Ciencias Sociales, son los que dan más énfasis a los aspectos sociales de la ciencia
y la tecnología contemporáneas, centrados casi exclusivamente en una enseñanza
sobre ambas y considerándolas preferentemente como procesos sociales.
Otro aspecto del devenir universitario que tiene un espacio propio en las reflexiones
pedagógicas es la formación interdisciplinar. Sin embargo alrededor de este aspecto
trascendente en la pedagogía actual hay más aspectos reflexivos que aplicativos, y
si, en general, hay claridad en lo que quiere lograrse no hay suficientes alternativas
viables hacia la práctica en el caso de las carreras de ingeniería.
De esta forma se reconoce que el problema no radica en aceptar la necesidad y la
importancia de la interdisciplinariedad, que es algo que de alguna manera se puede
decir que tiene aceptación universal, sino en cómo concretarla en la práctica.
2
El perfeccionamiento que llegó a finales de los ochenta y que derivó en los planes de
estudios �C�, se caracterizó en la disciplina Física General en las carreras de
Ingeniería, por dos tendencias esenciales: la fundamentalización y la
profesionalización.
Dada la necesidad de imprimirle un carácter más armónico al proceso de enseñanza-
aprendizaje, y que las disciplinas básicas -dentro de las que se encuentra la Física
General-, contribuyeran de una manera más efectiva a la formación del profesional,
se desarrolló la segunda tendencia mencionada, o sea, la profesionalización. Esta
tendió a acercar los contenidos de la disciplina Física General a temas de interés de
las especialidades en cuestión, lo cual dio lugar a una nueva concepción de la
misma llamada Física General Aplicada. (1)
Esta nueva concepción contempló un núcleo de contenidos relacionados con las
teorías Físicas fundamentales y una llamada envoltura alrededor de ese núcleo, en la
que estaban otros temas cercanos a la especialidad. Si bien esto representó en su
momento un cambio importante en la forma de pensar en cuanto al diseño de esta
disciplina, la profesionalización de la misma en el sentido entendido por su autor, no
implicó nuevas reflexiones en torno a métodos de enseñanza, ni la profesionalizó a
partir de los modos de actuación que puede proporcionar la Física a partir de su
objeto de estudio, su lógica y métodos, y se limitó solo a una nueva estrategia en el
diseño curricular. Estos aspectos fueron desarrollados en otros trabajos posteriores.
(2)Sin embargo no se erradicó la visión de que la Física General para Ingenierías a
partir de su condición de disciplina de carácter básico, ha sido concebida
tradicionalmente dentro de los planes de estudio de Ciencias Técnicas como una
materia, que focaliza su estudio con frecuencia en objetos que son abstracciones de
la realidad, propiciando que el alumno experimente la sensación de que el
aprendizaje de dicha materia no se relaciona directamente con su profesión y esto
por tanto provoca una disminución de la motivación para su aprendizaje. Esta
desmotivación se puede relacionar en gran medida por una débil presencia de los
enfoques CTS.
Adicionalmente la ausencia frecuente de un pensamiento y una praxis interdisciplinar
propician la segmentación entre los diferentes campos del saber debido a una visión
3
compartimentada (disciplinar) que se constituyó históricamente en un momento muy
diferente en el que se encuentra la ciencia hoy.
Los aspectos antes señalados influyen negativamente y conducen a una reducción
de la relación cognitivo-afectiva acerca del contenido por parte del estudiante.
Por todo lo referido a pesar de los trabajos realizados, existen aún, entre otras, tres
importantes insuficiencias en la enseñanza de la Física en Ciencias Técnicas:
1.-Insuficiente vinculación entre la Física que se imparte y la especialidad de
ingeniería en cuestión. Este hecho se entiende no sólo como un insuficiente
acercamiento entre los temas de esta disciplina básica y los temas de las
ciencias de ingeniería sino también el no usar enfoques particulares para
validar el discurso en ciencias en una carrera de ingeniería.
2.-Insuficiente presencia de enfoques CTS que propician una visión de la
Física descontextualizada y ajena a los problemas de la tecnología y la
sociedad.
3.-Insuficiente interdisciplinariedad que provoca un enfoque
predominantemente disciplinar en el estudio de los fenómenos, sobre la
base del objeto de estudio de la Física. Esto produce un saber
diferenciado, compartimentado y fragmentado de los conocimientos.
A continuación se analizará cada una de ellas por separado.
Una primera carencia de la enseñanza de la Física General en carreras de
ingeniería se debe a la insuficiente vinculación entre la Física que se imparte y la
especialidad. Esto contempla en primer lugar el hecho que la Física se aborda
predominantemente �desde dentro de si misma� y sus contenidos no se recrean a
través de los temas de la especialidad de ingeniería en cuestión, lo que repercute en
un débil nexo entre la teoría y la práctica en la formación académica de los
estudiantes. Esto está determinado por la escasa estructuración y la no inmediatez
entre los contenidos teóricos fundamentales tratados en la Física y sus aplicaciones,
impartidas dentro de los contenidos de las asignaturas de la especialidad, distantes
en el tiempo y con diferentes enfoques a los utilizados en la disciplina básica
mencionada.
4
El Principio Didáctico relacionado con la unidad de la teoría con la práctica deberá
comprender, al aplicarse en el marco de la enseñanza de la Física en carreras de
ingeniería, no sólo lo planteado por L, Zankov (3) en cuanto a la forma en que
debían impartirse lo conocimientos teóricos: � Conocimientos teóricos no sólo
acerca de los fenómenos como tales y de las leyes dominantes en la naturaleza,
sino también de sus interrelaciones esenciales en la vida social, en la existencia de
la persona�. Esta interrelación según la comprende el autor de esta tesis en el caso
de la Física General para carreras de Ciencias Técnicas, debe explicitarse además a
lo profesional, a la especialidad de ingeniería.
Esta complementación a lo planteado por Zankov puede comprenderse por el hecho
de que los principios didácticos en cada época histórica deberán ir teniendo
modificaciones para que el proceso de enseñanza-aprendizaje que estos rigen,
respondan a las exigencias que la sociedad actual, inmersa en la RCT, le impone a
la escuela como institución social.
Otro aspecto dentro de esta primera insuficiencia es la perspectiva muy generalizada
en la enseñanza de las ciencias y en particular en la enseñanza de la Física, relativa
a que los diferentes conceptos y teorías deben ser enseñados a los alumnos de
manera completamente estructurada y en íntima relación con la estructura lógica del
concepto en estudio, dando mínima importancia a aspectos vivénciales de los
alumnos, a sus conocimientos previos y a su relación, cuando se trasforma en
ciencia aplicada, con tecnologías afines, siendo este último aspecto muy importante
en el caso de carreras tecnológicas.
En este sentido, aún en la actualidad, muchos parten del supuesto que para enseñar
una ciencia es necesario y suficiente conocer dicha ciencia, lo cual condiciona una
visión simplista sobre la enseñanza y el aprendizaje. Sin embargo, la enseñanza de
la Física en ingeniería exige tanto del conocimiento específico a enseñar y a
aprender como de un conjunto de conocimientos de orden epistemológico, contextual
y aplicativo. Y dentro de esta reflexión es comprensible que se consideren y se
fundamenten alternativas para validar el discurso de esta disciplina básica en ese
entorno académico enmarcado en el currículo de ingeniería
5
Una segunda insuficiencia es la ausencia o la débil presencia de enfoques CTS. En
este sentido se puede decir que la enseñanza de la ciencia en un mundo matizado
por la RCT impone hacer visible de manera explícita y expedita la interdependencia
entre ciencia y tecnología y muy en particular esta situación es incomprensible que
no aparezca reflejada así en el caso de la enseñanza de la Física en carreras de
ingeniería.
La tercera insuficiencia que se señaló es la escasa presencia de elementos
ínterdisciplinares, los cuales en general se comprenden y en ese sentido, se
estructuran, como las simples relaciones de precedencia de los contenidos de
diferentes asignaturas o disciplinas y como acuerdan entre ellas su impartición en el
tiempo.
La búsqueda de alternativas de solución a esta insuficiencia no puede ser, siendo
consecuente con la crítica al enfoque cientificista de la interdisciplinariedad, extender
los contenidos de las disciplinas ya establecidas con nuevos elementos. Estas
alternativas deben estar encaminadas a relacionar los contenidos ya conformados
de diversas disciplinas a través de algún enfoque de enseñanza-aprendizaje
apropiado y de esta forma flexibilizar las fronteras, hasta ahora rígidas entre las
disciplinas, que además de fragmentar los conocimientos propicia la
descontextualización de los contenidos.
En el sentido de lograr un perfeccionamiento del proceso docente educativo
relacionado con la disciplina Física General para carreras de ingeniería, han sido
desarrollados en Cuba importantes trabajos de investigación, entre los que
sobresalen las tesis doctorales de autores como: G. Vega, P. Horruitiner, H. Fuentes,
E. Moltó, A. García, A. Ferrat, A. Patiño, R. Ortiz, M. Legañoa, H. Falcón, M.
Carnero y R. Serra.
No obstante estos destacados trabajos, las tres insuficiencias que se han enmarcado
anteriormente existen en la formación de ingenieros.
Teniendo en cuenta las anteriores consideraciones como parte inicial de la
investigación, fue realizado un sondeo para evaluar en qué medida resultaba
satisfactorio o no, la contribución que venía haciendo la disciplina Física General que
se imparte dentro del currículo de ingeniería, al desarrollo de las disciplinas de la
6
especialidad y al carácter integrador logrado en los alumnos, con relación a las
mismas. La información fue recopilada a través de la consulta a los miembros de la
Comisión Nacional de la Carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica
a la cual pertenece el autor de esta tesis, a través de su experiencia personal
durante los 11 años que estuvo en la dirección del Dpto. de Física del ISPJAE, y
durante las discusiones en las sesiones de trabajo de la Comisión Nacional de Física
para Ciencias Técnicas a la cual también pertenece.
A partir del análisis y la observación del proceso se pudo constatar la siguiente
situación problémica: En la disciplina Física General en las carreras de ingeniería
no se ha logrado integrar las relaciones CTS lo que no ha permitido a su vez revelar
de manera sistémica la interdisciplinaridad y con ello, el vínculo de la Física con la
profesión. Es por lo anterior que el Problema que se consideró como punto de partida de la
presente investigación quedó formulado de la siguiente forma:
¿Cómo lograr un proceso de enseñanza-aprendizaje de la disciplina Física General
en ingeniería en el que pudieran articularse las relaciones CTS y las
ínterdisciplinares, de forma tal que permita una vinculación sistémica de la Física
como ciencia básica con la profesión?
Consecuentemente y por constituir el portador general de la problemática asumida, el Objeto de Estudio de la presente investigación está determinado por el proceso
de enseñanza-aprendizaje (PEA) de la disciplina Física General que forma parte de
la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
Considerando lo anterior, se identificó como Campo de acción al contenido de
enseñanza y dentro de este se incidirá directamente en la reestructuración del
sistema de conocimientos de la disciplina Física General para la carrera de
Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
Antes de proseguir con el resto de los aspectos que conforman el diseño de la
investigación, resulta oportuno definir dos conceptos que se utilizaran en esta tesis
para la mejor comprensión del resto del diseño.
A partir de una idea original de Addine y otros (4), se definen los conceptos
siguientes:
7
La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos (EAC) es un enfoque de enseñanza
caracterizado por una forma sistémica de organizar los conocimientos que parte de
presentar un objeto de asimilación, que es el Contexto de Enseñanza- Aprendizaje
(CEA), el cual es utilizado como hilo conductor para la presentación y el desarrollo de
los núcleos temáticos con fines de aprendizaje.
Entendiéndose además por Contexto de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) a un
objeto de asimilación de relevancia y/o actualidad en la asignatura, disciplina,
especialidad o en la sociedad, que es usado en la EAC como marco motivacional y
elemento secuenciador para la estructuración de los .núcleos temáticos con fines de
aprendizaje.
La Idea a defender quedó formulada de la siguiente forma:
La aplicación de una propuesta didáctica basada en la Enseñanza-Aprendizaje en
Contextos de la disciplina Física General para carreras de Ingeniería que articule
armónicamente las relaciones CTS y la interdisciplinariedad puede contribuir a
vincular sistémicamente la Física como ciencia básica y la profesión.
El Objetivo fundamental de la investigación es: Elaborar una propuesta didáctica
para la introducción de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en la disciplina
Física General en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
Con relación a esto se desarrollaron las siguientes tareas de investigación:
• Realizar un estudio de la evolución de la enseñanza de la Física para carreras
de ingeniería a través de los planes de estudio y las investigaciones realizadas
tanto en Cuba como en el extranjero en cuanto a la presencia de los enfoques
ínterdisciplinares y CTS, y la vinculación de la Física con la especialidad.
• Determinar los fundamentos teóricos y metodológicos en los que se sustenta la
EAC modelando el proceso de enseñanza-aprendizaje en contextos.
• Elaborar una metodología para la inclusión de la EAC en la disciplina
Física General en carreras de ingeniería.
• Diseñar del Programa Analítico de las Asignaturas de la Disciplina Física
General para la carrera de Telecomunicaciones y Electrónica en el ISPJAE a
partir de la metodología propuesta.
• Aplicar la propuesta didáctica a la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones
8
y Electrónica en el ISPJAE.
• Diseñar encuestas para el uso de técnicas de expertos y para su aplicación a
estudiantes.
• Analizar y procesar los datos que por vía empírica fueron obtenidos.
Para desarrollar estas tareas son utilizados los métodos teóricos siguientes:
• Histórico-lógico para determinar las tendencias en la evolución del objeto y del
campo de acción.
• Sistémico con enfoque estructural funcional para la determinación de las
regularidades generales de los procesos y métodos en estudio.
• Modelación para la conformación de la propuesta didáctica que se realiza.
Además, a lo largo de toda la investigación se hace uso de procedimientos básicos
del trabajo de tipo teórico, entre los cuales se encuentran los pares: análisis-síntesis,
abstracción-concreción y la inducción-deducción.
El uso del materialismo-dialéctico como método de investigación constituyó un
recurso teórico fundamental para la elaboración de esta tesis.
Como métodos empíricos están presentes: la consulta documental, las entrevistas,
las sesiones de profundidad con grupos de especialistas y las encuestas, estando
estas últimas apoyadas por algunas técnicas derivadas del método de consulta a
expertos.
La novedad científica de esta investigación radica en que por primera vez se
fundamenta una propuesta didáctica y dentro de esta se desarrolla una metodología,
para la introducción sistémica de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en la
disciplina Física General para la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y
Electrónica en el ISPJAE.
La actualidad se encuentra en que la propuesta se dirige a la búsqueda de una
integración armónica de los intereses de la Física como ciencia con los intereses de
la especialidad tecnológica en cuestión, aspecto éste que se encuentra en el foco de
atención de su proceso de perfeccionamiento orientado por el MES para carreras de
ingeniería.
La contribución a la teoría lo constituye la fundamentación teórica de la propuesta
didáctica que permitió revelar los nexos entre un conjunto de regularidades,
9
conceptos y principios, sistematizando la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en
la disciplina Física General para la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y
Electrónica.
El aporte práctico lo constituye la metodología para instrumentar la propuesta en el
diseño del programa analítico de las asignaturas de la disciplina Física General en
las carreras de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica del ISPJAE.
La significación práctica está en que la introducción de la Enseñanza-Aprendizaje
en Contextos en la disciplina Física General que se derivó de la propuesta didáctica
que presenta esta tesis, contribuyó al perfeccionamiento continuo de la carrera de
Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica en el ISPJAE en el marco de la
confección de los planes de estudio C� y D.
10
Capítulo 1. Una aproximación a la evolución histórica de la disciplina Física General en carreras de ingeniería en Cuba. 1.1 La enseñanza de la Física en carreras de ingeniería. Síntesis de los antecedentes históricos y estado actual. La enseñanza de la Física General para carreras de ingeniería en nuestro país es un
evento que aparece vinculado con el propio inicio de los estudios de ingeniería en
Cuba.
En el núcleo de la reforma educacional conocida como �Plan Varona� estaba la
aspiración de su autor porque la enseñanza fuera científica y moderna, y que la
misma se basara en la observación y la experimentación; por lo que se impulsó en
esta época la creación, entre otras, de cátedras de Física y Astronomía. (5)
Es imprescindible destacar dentro del campo de la enseñanza de la Física, el trabajo
realizado entre las décadas del 40 y del 50 del siglo XX por el destacado profesor
habanero Manuel F. Gran. Su libro, una obra casi enciclopédica, (6), fue casi durante
un cuarto de siglo el libro de texto de esta disciplina en la universidad cubana de
entonces.
Por los aportes que realizó el profesor Gran es considerado como �el fundador de la
Metodología de la Enseñanza de la Física en Cuba� (7)
En estudios sobre el trabajo de perfeccionamiento de los programas de Física
realizados en el período que se extiende desde la promulgación de la Reforma
Universitaria en 1962 hasta los últimos años de la década de los ochenta (8) se
señalan entre otras las siguientes regularidades:
• La delimitación y organización del contenido de enseñanza conforme a la
estructuración de conceptos según teorías físicas muy bien corroboradas y de gran
significado práctico.
• Actualización de los contenidos. En los Planes B se incluyen los temas de
Semiconductores y la Teoría de la Relatividad Especial.
• Se establecen programas únicos para todo el país, llegando este proceso en la
etapa de los Planes B (cursos del 82-83 al 89-90) hasta virtualmente unificar
nacionalmente cada una de las clases.
11
En 1990 se realizaron un conjunto de actividades de superación impartidas por un
prestigioso grupo de profesores con vistas a preparar a los docentes que trabajaban
en la confección de los nuevos planes de estudio (9). Muchas de las cuestiones que
se concretaron después en dichos planes se gestaron y orientaron en esas
actividades.
Posteriormente fueron confeccionados los denominados Planes de Estudio C, cuya
aplicación comenzó en el curso 90-91 y tenían el elemento novedoso que
establecían programas diferentes de Física para carreras distintas. En estos se
fijaban núcleos invariantes que debían estar presentes en todos los programas de
Física para ingeniería en Cuba, independientemente que dichos programas debían
incluir determinados elementos que atendían las particularidades de las diferentes
carreras a las cuales ellos estaban destinados. Este Plan de Estudio C estuvo
vigente del curso 90-91 al 95-96.
Según otro estudio (10) el período comprendido en la década de los años noventa
puede ser dividido de acuerdo a sus principales rasgos en dos etapas
fundamentales:
• Del curso 90-91 al 95-96 rige la aplicación de los denominados Planes de estudio
de generación C.
• Posteriormente del curso 96-97 en adelante entran en vigencia en los diferentes
centros de educación superior (CES) los denominados Planes C perfeccionados o
Planes de Estudio C� .Estos se realizaron a partir de los propios Planes de Estudio C
bajo una directriz al llamado perfeccionamiento continuo.
Debe destacarse también que este perfeccionamiento ha estado determinado en
buena medida por lo que se ha denominado estrategia general de perfeccionamiento
de la enseñanza de la Física para carreras de ciencias técnicas y que ha constituido
un campo de investigación que han desarrollado fundamentalmente profesores del
Departamento de Física del ISPJAE.
Las investigaciones relacionadas con estos trabajos han estado dirigidas hacia la
relación dialéctica existente entre las concepciones de fundamentalización y
profesionalización, las estrategias para la actualización de los contenidos, el
12
holograma como medio de enseñanza y las estrategias en la solución de problemas
en la Física General para carreras de ingeniería.(11,12. 13, 14, 15).
El autor de esta tesis también ha seguido con atención otros trabajos que en fecha
reciente se han desarrollado en otros lugares del país pero que están cercanos a la
problemática que aborda esta tesis en relación a esta estrategia de
perfeccionamiento. (16)
La confección de los Planes de Estudio D, momento en el que nos encontramos
ahora, implica un reto importante, pues en los mismos se ha demandado por el MES
la unificación de los diversos programas de Física que existen en la actualidad en
programas que respondan a los intereses de determinados perfiles de carreras.
Las tendencias que se han revelado en la confección de los planes de estudio de
ingeniería en Cuba han estado influidas por las tendencias que en esta dirección se
revelan a escala internacional. (17)
Las tendencias de la enseñanza de la ingeniería a escala internacional y de forma
creciente esas mismas tendencias en Cuba, han estado matizadas desde la década
de los 80 por un documento, ya emblemático al respecto, llamado Engineering
Education 2001, más conocido como Informe Technion (18).
Este informe que se refiere a la enseñanza de la ingeniería en general y no
especifica nada sobre las disciplinas, realiza demandas a las que sin embargo estas
deben dar respuestas.
Citemos y comentemos algunas de sus partes en relación a la temática de esta
tesis.
En este informe se establece que "el tránsito hacia los fundamentos constituye la
tendencia dominante en la educación de ingeniería a lo largo de este siglo y que este
movimiento hacia las ciencias naturales debe continuar en el próximo siglo debido al
peso acentuado que han tomado las mismas en los planes de ingeniería como
consecuencia de la Revolución de la Ciencia." Cuestión que sostiene el autor de
esta tesis, realza no sólo la importancia de discriminar cuales son esos fundamentos
de las ciencias e ir hacia su enseñanza, sino que además debido al hecho que esa
enseñanza se enmarca en la RCT debemos adicionalmente vincularlos a la
tecnología, en especial en una carrera de ingeniería.
13
En otra de sus partes señala que "la tecnología ha emergido como un factor
determinante en la determinación de la naturaleza de la sociedad. El humanista
debe, por lo tanto, estudiar tecnología para comprender el cambio social, y los
ingenieros deben estudiar humanidades para comprender la compleja situación entre
la sociedad y la tecnología que ellos ayudan a crear. Una base fuerte en
humanidades y en ciencias sociales también ayuda a los ingenieros a un mejor
enfrentamiento con las cambiantes condiciones sociales, económicas y políticas."
Cuestión que ha cobrado cada vez más actualidad desde entonces y que se concreta
en los reclamos para incluir los enfoques CTS, bastantes ausentes aún en los
estudios de ciencias.
En otras de sus partes se refiere a que: "Las nuevas tecnologías están haciendo
difusas las fronteras entre las funciones ingenieriles (diseño, producción, dirección,
marketing). Ellas son multidisciplinarias por naturaleza (biotecnología, robótica,
oceanografía, exploración cósmica), como lo son todos los grandes proyectos en
ingeniería. La operación satisfactoria dentro de las nuevas tecnologías requiere, por
lo tanto de enfoques interdisciplinarios y estudios multidisciplinarios por los
estudiantes."
Enfoques ínterdisciplinares también en relativa ausencia en los cursos de Física
para ingenieros.
Este informe y otros basados en estudios semejantes, como el resumen de la
conferencia de la S.E.F.I (19) contienen muchos elementos comunes en cuanto al
perfil del ingeniero del futuro que redundan en reclamos hacia la enseñanza de la
ingeniería.
Veamos las implicaciones que para la enseñanza de la Física en las carreras de
Ingeniería se derivan de estas tendencias.
1.2 Consideraciones sobre el insuficiente vínculo de la disciplina Física General con las disciplinas de perfil ingeniero. La ineficacia de la enseñanza de las ciencias en lo que se refiere a la adquisición
significativa de conocimientos no es exclusiva de la enseñanza de la Física en
carreras de ingeniería sino que se extiende también a otras áreas y niveles donde se
14
enseña esta ciencia e inclusive es lamentablemente un atributo bastante general en
la Enseñanza de las Ciencias (20).
El hecho de impartirlas en forma no contextualizada, no vinculándolas o
vinculándolas insuficientemente con aspectos de interés para los estudiantes
contribuye a exacerbar las actitudes negativas de los alumnos hacia las ciencias y
su enseñanza. Esto ocurre particularmente en la enseñanza de la Física en Carreras
de Ingeniería, ocasionando que el interés de los estudiantes por esta disciplina
disminuya.
Esta situación está en general presente en carreras universitarias de perfil no físico
pero que no obstante reciben esta disciplina.
Dentro de estas carreras se encuentran las de ingeniería, las que en los planes de
estudio A y B no tenían dentro los programas de Física General ninguna
intencionalidad en cuento a la vinculación de la misma con el perfil ingeniero. Sólo en
los planes de estudio C y C� se concretó esta intencionalidad pero sólo en el sentido
de agregar temas a esta disciplina básica que pudieran ser de interés a la
especialidad. Esto propendió a un enfoque enciclopedista en el diseño de la Física
General y a un cierto relegar a un segundo plano los fundamentos de esta ciencia al
impartirla.
Esta situación evidencia que esta vía para la vinculación de la Física General con las
ciencias de ingeniería no puede ser utilizada de forma exclusiva. Una alternativa a la
misma está constituida por la contextualización de la enseñanza, ya que esta
posibilita al permitir recrear los conocimientos físicos sobre objetos de estudio de la
especialidad, realizar esta vinculación sin caer en el enciclopedismo antes
mencionado.
Adicionalmente, en la experiencia acumulada durante el trabajo de investigación
relacionado con esta tesis se ha constatado que los Contextos de Enseñanza-
Aprendizaje cercanos a la experiencia cotidiana del estudiante y que tienen sentido
para él, favorecen una disposición positiva hacia el aprendizaje. Se pueden
mencionar en esta dirección aspectos relacionados a la naturaleza y el medio
ambiente pero en particular para un estudiante de ingeniería tienen significados
especiales aspectos relacionados a su profesión.
15
Conclusiones semejantes se reafirman en la investigación realizada por M. M.
Andrés en relación con los niveles de motivación que produce en los estudiantes
contextualizar la enseñanza de la Física con tecnologías de uso en la vida cotidiana y
su impacto sobre la misma. En este sentido se expresa: "En lo que respecta al
contexto, se encontró un alto interés por los temas de Física relacionados con el
desarrollo tecnológico y las implicaciones de éste en la preservación de la sociedad".
(21)
Teniendo en cuenta estas motivaciones de tipo personal es que se debe al enseñar
la Física en Carreras de Ingeniería, considerar no sólo el objeto científico que está
relacionado a los conocimientos seleccionados. La idea es entonces encontrar
alternativas de enseñanza que permitan estructurar entornos instruccionales,
considerando diversas presentaciones de núcleos temáticos de la Física y
contextualizando los nuevos conocimientos a partir de los intereses del alumno, y de
esta forma vincular el sistema de conocimientos de esta disciplina básica a las
ciencias de ingeniería.
Sin embargo, como se planteó en la introducción no debe comprenderse la
vinculación de la disciplina Física con las Ciencias de Ingeniería sólo cómo el acercar
los conocimientos de la primera hacia la especialidad. Deben también utilizarse
enfoques de ingeniería en la impartición de esta ciencia, en particular la forma de
validar la física en el discurso del profesor.
En el estudio de la naturaleza de la ciencia se distingue entre el "contexto de
descubrimiento" y el "contexto de justificación" (22) o entre Ciencia Privada y Ciencia
Pública (23). Lo que se pretende explicitar en estas definiciones es diferenciar la
ciencia en desarrollo y de las ideas científicas que ella conlleva, y la ciencia ya
constituida apta para ser trasmitida. Los aspectos que involucran una u otra faceta de
la ciencia, o sea, su constitución y su transmisión son por supuesto diferentes.
El desplazamiento de los conocimientos científicos para convertirlos en
conocimientos escolares es un complicado proceso de traslación de saberes.
Algunos estudiosos suponen que debido a que los conocimientos científicos se han
construido socialmente en ámbitos no escolares, su introducción al sistema de
enseñanza obliga a una serie de modificaciones que afectan su estructura y su
16
funcionamiento. En este sentido se introduce el término de transposición didáctica
para llamar a este fenómeno y distinguirlo de la simple traslación de conocimientos
de la ciencia pública al aula escolar sin una reflexión que medie al respecto.
El concepto de transposición didáctica formulado por Chevallard, citado por
Bronckart y Schneuwly, se refiere al �proceso complejo de transformaciones
adaptativas por el cual el conocimiento erudito se constituye en conocimiento u
objeto a enseñar; y éste en objeto de enseñanza o conocimiento enseñado.� (24)
Este proceso de transposición didáctica conlleva implícitamente sucesivas
transformaciones del conocimiento original matizadas por rupturas, desplazamientos
del marco conceptual donde se originó y distorsiones, que se producen hasta su
institucionalización como conocimiento escolar.
Sin embargo la atención no se centrará en cómo la ciencia privada se hizo ciencia
pública, ni tampoco, en detalle, como después que esta allí se transpone
didácticamente a contenido escolar. La atención del autor de esta tesis se focaliza
en cómo se valida dicha ciencia a través del discurso que dentro del Proceso de
Enseñanza-Aprendizaje se hace en el aula de ingeniería y en cómo la transposición
didáctica lleva implícitamente un enfoque particular en este sentido, que
aparentemente los especialistas en el tema no han notado.
A decir de Tamayo:" Desde la perspectiva actual de la didáctica de las ciencias el
paso de una visión simplista de enseñanza, centrada en lo conceptual, a una visión
compleja, que integra en la realidad del aula aspectos conceptuales, individuales,
contextuales, epistemológicos y sociales, permite una mejor comprensión de los
procesos de enseñanza y aprendizaje." (25)
Por esta razón no es conveniente instrumentar el acceso a los conocimientos según
criterios estrictamente lógico-deductivos. La inducción y la deducción vistas
individualmente no permiten explicar la gestación ni la comprensión de los conceptos
debido a que reducen a criterios lógicos la adquisición del conocimiento.
En este sentido se pronuncia Toulmin, al decir que no hay ninguna lógica en el
descubrimiento de nuevos conceptos. (26)
Muy a tono con esto se pronuncia Cutrera al decir que: �La enseñanza sobre la
ciencia en el contexto escolar centrada en la referencia casi exclusiva a un
17
sacrosanto método científico, omite una presentación de la actividad científica que
enfatice las condiciones del nacimiento de las teorías científicas, las preguntas que
los científicos intentaron responderse en su contexto histórico y las funciones para
las cuales fueron creados los conceptos. La descontextualización histórica y la
pérdida del carácter inherentemente humano de la actividad científica son dos
consecuencias de tal presentación.� (27).
Un aspecto, que aparece con el objetivo de favorecer precisamente la presentación
de �las preguntas que los científicos intentaron responderse en su contexto histórico�,
es el afán en muchos profesores de ciencias de validar la misma en su discurso en el
aula pretendiendo reproducir en sus clases las situaciones históricas en las que se
gestó el conocimiento que se expone y presentando entonces la solución de la
contradicción que lo generó en ese marco. Sin embargo esto se convierte con
frecuencia en una caricatura de lo que fue una contradicción real dentro de la Ciencia
Privada. El punto de vista que sostiene en gran medida esta visión es que el acercar
al estudiante a la "realidad objetiva" o al "marco histórico del descubrimiento",
decisivamente esto repercutirá en la comprensión y validación del discurso en Física.
La hiperbolización de este aspecto específico, como estrategia de enseñanza es,
según la opinión del autor de esta tesis, un criterio cuanto más reduccionista.
Adicionalmente, en relación con esto, también existe otro sensible y recurrente
problema que analizaremos a continuación, que es la falta de veracidad en la
presentación de este marco histórico del descubrimiento.
En el análisis que se realizó acerca de este tema se pudo constatar que la estructura
conceptual de la Física que se enseña en los cursos para ingeniería posee una gran
uniformidad. Esta se hace evidente al analizar los textos más usados
internacionalmente para la impartición de la Física general en carreras universitarias
como el Halliday- Resnik-Kenneth (cuya edición de 1993 es nuestro libro de texto), el
Serway (28) y el Sears-Semasnki (29). En ellos la estructura conceptual, o sea, la
forma en la que se presentan y se relacionan los conceptos físicos fundamentales, es
casi la misma. Esta estructura conceptual se construye con frecuencia utilizando el
"marco histórico del descubrimiento".
18
Citemos por ejemplo a nuestro libro de texto actual. En relación con el
establecimiento del concepto de carga eléctrica se dice: "Los cuerpos cargados
ejercen entre sí fuerzas. Para demostrarlo, carguemos una varilla de vidrio
frotándola con seda. En el proceso de frotamiento se transfiere una pequeñísima
cantidad de carga de un cuerpo a otro, alterando así ligeramente la neutralidad
eléctrica de cada uno. Si suspendemos esta varilla cargada cerca de un cordón y
colocamos cerca una segunda varilla de vidrio cargada, las dos varillas se repelen
entre sí. Sin embargo si frotamos un trozo de piel contra una varilla de plástico, esta
se atrae al extremo de la varilla suspendida."
Todo esto se acompaña con unas figuras que no se representan en esta tesis por
considerarse innecesarias y obvias para conocedores-expertos a los que va
destinada esta reflexión.
Para explicar esto -continúa expresando Halliday- decimos entonces que existen dos
clases de carga, una de las cuales (la del vidrio frotado con la seda) se llama positiva
y la otra (la del plástico frotado con piel) la llamamos negativa. (30)
Lo que resulta importante resaltar aquí es que la ciencia pública que se presenta a
los estudiantes-lectores, al igual que la que se concreta en un artículo científico
resulta de una reformulación de la ciencia privada desde el contexto del
descubrimiento. La presentación del concepto de carga eléctrica, al que nos
referimos antes, a partir de los datos del experimento es un ejemplo de esta
reformulación. Al concepto de carga eléctrica positiva y negativa no se arribó
directamente de los fenómenos de atracción y repulsión. A esta verdad se arribo
después de un largo y tortuoso proceso de investigación. Los fenómenos
observados, que sirvieron de evidencia experimental y los cuales según nos lo
presenta hoy Halliday y otros autores con una única interpretación conceptual,
realmente fueron interpretados, en su momento de formas diversas.
Desde que Tales de Mileto, uno de los sabios más notables de la antigüedad, frotó
ámbar contra una piel y comprobó que la misma adquiría determinadas propiedades
atractivas hasta que Gilbert, investigador del magnetismo, recordando las
observaciones de Tales, sugirió que a esta fuerza se la denominara electricidad
pasaron casi 2000 años.
19
Posteriormente en el siglo XVIII, DuFay, propuso que existían dos tipos de
electricidad, una vítrea y otra resinosa.
También son destacados en este sentido los aportes de Von Guericke y Von Kleist.
Sólo después de todo este decursar del pensamiento científico en si mismo
contradictorio y frecuentemente divergente, Franklin expuso una teoría acerca de la
electricidad en la que consideraba que ésta era solamente un �fluido sutil� que podía
pasar de un cuerpo a otro e introdujo posteriormente los conceptos de carga eléctrica
positiva y negativa. (31)
El proceso contradictorio de gestación del conocimiento científico se le presenta a
los lectores-estudiantes escamoteando los elementos del pensamiento divergente y
de esta forma como si la conclusión que se presenta fuera la única posible, cuestión
que como hemos hecho notar en este caso no es así.
Este proceso que supuso la incorporación de la Electricidad al marco newtoniano
definido para la Mecánica, fue propiciado por el cambio ontológico y epistemológico
que se dio a finales del siglo XVIII. Ellos están presentes y se reproducen en la
mente de nuestros estudiantes cuando propendemos que arriben a conclusiones a
través de experimentos como los que estamos juzgando críticamente.
Furió coincide con está reflexión al advertir que: �los resultados parecen confirmar
que existe cierta similitud entre los problemas históricos del modelo pre-newtoniano
de fluido eléctrico a la hora de explicar algunos fenómenos eléctricos y las
dificultades de aprendizaje de los estudiantes.� (32)
Otro ejemplo muy interesante de este tránsito en la Física de la Ciencia Privada a la
Ciencia Pública es el caso de la Segunda Ley de la Termodinámica. El enunciado de
Kelvin de esta ley se presenta en los textos de Física general citado y en otros como
un "resultado experimental" o como una "generalización de la experiencia histórica"
sin embargo Kelvin no introdujo la Segunda Ley ni generalizando, ni utilizando la
experiencia histórica sino que la enunció como un principio que era necesario para
demostrar el Teorema de Carnot, una vez abandonada la teoría del calórico que
había utilizado este último erróneamente para su demostración.
20
Este ejemplo es tratado extensamente como el del caso anterior de la carga
eléctrica por Otero (33).
Por estas razones sobre la confiabilidad de la recreación histórica del desarrollo del
pensamiento científico en los libros de texto debemos hacernos algunas preguntas.
Entre otras coincidimos con la que se hace Gallego-Badillo (34) cuando pregunta:
�¿De qué manera la organización de los capítulos obedece o no a una reconstrucción
histórica? ¿Qué concepción didáctica y de la enseñanza impone a estudiantes y
profesores?�
Con relación a la primera pregunta se ha expresado la opinión en relación a que esta
reconstrucción histórica, que adicionalmente se utiliza con frecuencia para la
organización de los capítulos, no es siempre exacta.
En relación a la segunda pregunta el autor de esta tesis considera que la concepción
didáctica que impone es aquella que entre otros rasgos elude en la validación del
discurso en ciencias, el pensamiento divergente, relaciona unívocamente
conclusiones con hechos experimentales que realmente no se corresponden así, y
de esta forma distorsiona el objetivo por el que se presenta la contradicción que se
dio en el desarrollo de la ciencia. Sobre este último aspecto se volverá más adelante.
Otro punto de vista en relación a lo que se está debatiendo es expresado por George
Nelson, Director del Proyecto 2061, una iniciativa de reforma educacional a largo
plazo en ciencia, matemáticas y tecnología de la Asociación Americana para el
Avance de la Ciencia, al decir: �Nuestros estudiantes acarrean a casa pesados textos
llenos de hechos desconectados que ni los educan ni los motivan. Es un crédito para
los profesores de ciencia que sus alumnos aprendan siquiera algo. No importa cuán
�científicamente exacto� pueda ser un texto, si no proporciona ni a los profesores ni a
los estudiantes los tipos de ayuda necesaria para comprender y aplicar los conceptos
importantes, por lo tanto no cumple con su objetivo�. (35)
Donde el subrayado se realiza en esta tesis para resaltar cómo este autor vincula
claramente la comprensión con la aplicación. El autor de esta tesis relaciona ambas
cuestiones a la validación del discurso en ciencias en un aula universitaria donde se
forman ingenieros, ya que esta validación se refiere no sólo a la comprensión por el
estudiante de los conocimientos de ciencias en exposición sino que, dada su
21
condición de estudiante de ingeniería, de forma inmediata, estos deben de
relacionase con la aplicación del conocimiento físico que se expone. De esta forma,
alternativamente, puede la veracidad del mismo evidenciarse.
A tono a estas preguntas e insatisfacciones, relacionadas con la validación del
discurso en ciencias, se hacen a continuación tres reflexiones; una sobre la
credibilidad en la historicidad sobre la ciencia en los libros de texto, otra sobre la
enseñanza de la Física y finalmente una sobre el aprendizaje significativo.
1.- Sobre la credibilidad en la historicidad que acerca de la ciencia presentan los
libros de texto: Al trasladar el conocimiento de Física desde la Ciencia Pública al aula
universitaria se detectan presentaciones o acercamientos conceptuales, realizados
en busca de favorecer o propiciar "conclusiones lógicas" en los estudiantes, que
pretendidamente ciertos, realmente no se corresponden a la realidad histórica del
desarrollo de esta ciencia.
2.-Sobre la enseñanza de la Física: En los casos que se expusieron, al igual que en
muchos otros, se trata de enseñar la ciencia exponiendo en todo caso las
contradicciones que existieron en el desarrollo de la ciencia privada, pero en general
solo se puede exponer pobremente las mismas ya que estas requirieron un proceso
de reflexión durante varias etapas históricas alejadas de la etapa histórica actual, que
son tan diferentes en cuanto a pensamiento y dominio de la ciencia al presente, que
se convierten en su presentación, con frecuencia, en una caricatura de lo que fue
una contradicción real dentro de esta Ciencia Privada en el momento en que
determinado conocimiento se gestó.
3.-Sobre el aprendizaje significativo: Según Ausubel:�Un aprendizaje es significativo
cuando los conocimientos son relacionados de modo no arbitrario y literal (no al pie
de la letra) con lo que el alumno ya sabe. Por relación no arbitraria y literal se debe
entender que las ideas se relacionan con algún aspecto existente específicamente
relevante de la estructura cognoscitiva del alumno, como una imagen, un símbolo ya
significativo, un concepto o una proposición. A estos conocimientos relevantes se le
llaman inclusores y con los mismos pueden interactuar los nuevos conocimientos.
(36)
22
Entonces, cuando los problemas que le dieron origen a las respuestas que se le
dan a los estudiantes son sustraídos o cercenados de las contradicciones esenciales
que los provocaron al ser presentados con fines pedagógicos, desaparece al tratar
así el problema científico en el aula, uno de los conocimientos inclusores más
trascendentes en este discurso lógico-deductivo de enseñanza de la Física
Universitaria que en general se hace; la contradicción o la problemática científica en
si misma.
Estas situaciones, que se circunscriben aún más allá de la enseñanza de la Física,
están relacionadas al hecho de que el proceso de incorporación de saberes
científicos a saberes escolares plantea una serie de problemas teóricos y prácticos
fundamentales.
Estos problemas se hace difícil resolverlos debido, entre otras causas, a que los
profesores poseen visiones simplistas, muy alejadas de la forma en que realmente se
elaboran los conocimientos científicos, mostrando aceptación por concepciones
epistemológicamente ingenuas que obvian la trascendencia de las hipótesis y el
pensamiento divergente que siempre las acompaña al menos en los momentos
iniciales de creación de los nuevos conocimientos. (37)
A su vez estas concepciones epistemológicamente ingenuas propician el extendido
criterio que el conocimiento escolar es solo un compendio resumido y potabilizado
del conocimiento de los expertos y de ahí que inclusive el discurso de validación de
la misma se trate de inscribir en un �estricto espíritu científico de presentación y
solución de la contradicción� que generó el conocimiento en exposición.
Por ejemplo al decir de Cajas: "la física escolar era interpretada como una versión
simplificada de la mecánica clásica.... La versión de la mecánica clásica trasladada al
discurso escolar parece ser una mezcla de la física newtoniana con la euleriana
donde se introduce la noción de partícula y la idea de vectores con aplicaciones a
gravitación y a movimiento de objetos terrestres y celestiales."(38)
Otro problema también presente es que la transposición didáctica no puede ser
considerada solamente como la selección de los conocimientos que en ciencias se
impartirán en un currículo académico determinado; debe ser capaz de considerar
hacia qué tipo de currículo se traslada ese saber.
23
Para ilustrar esto, de manera concreta, veámoslo en relación al tema muy importante
en la Física que se imparte en la Carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y
Electrónica de OEM (Ondas Electromagnéticas) estacionarias pero vinculado este a
una antena Yagi.
Los enfoques en la comprensión del mismo serán diferentes de acuerdo con las
epistemologías de las distintas profesiones.
Para un físico, el problema fundamental consiste en que, dada la geometría de la
misma, debe determinar la estructura del campo electromagnético que se establece
sobre aquella. Todo el Electromagnetismo Clásico que en su formación recibió este,
tiende a encontrar el campo electromagnético de una distribución de carga espacial
ya explicitada. Por lo que la forma en la que los elementos de la antena (directores,
dipolos y reflectores) en cuestión funcionan en relación con estas OEM estacionarias
le resultará ajeno y muy difícil de comprender.
Por otro lado para un ingeniero, el problema fundamental consistirá en relacionar a la
antena con su uso y finalidad, y en este sentido irá directamente a comprender el
desempeño de los diferentes tipos de elementos con el funcionamiento de la antena
en su conjunto, el cual está vinculado a su capacidad como elemento de la ingeniería
en telecomunicaciones de radiar o recibir OEM viajeras.
Por esta razón dada una situación práctica a resolver en un ambiente tecnológico, el
ingeniero considerará directamente a aquellos componentes que son relevantes para
el diseño y/o implementación de la solución que resolverá el problema, sin pasar,
como lo haría el físico, por una teorización del problema que lo alejaría, al menos en
un principio, de esta solución.
Se ha reflexionado hasta aquí, en este epígrafe, en cómo con excesiva frecuencia la
presentación de determinados conceptos se realiza utilizando un supuesto estricto
marco histórico, que se presenta para una pretendida y en general infructuosa,
presentación del proceso de creación de los mismos en el marco de la ciencia
privada, para utilizando el método lógico-deductivo, presentar los nuevos
conocimientos en el Proceso de Enseñanza-Aprendizaje y validar así la exactitud de
las ideas y conceptos en exposición.
24
Además se ha mostrado cómo la transposición didáctica que se haga debe
considerar que ese saber en nuestro caso se traslada hacia un currículo de
ingeniería y tener en cuenta la epistemología de la misma, en particular en la forma
de validar el discurso en ciencias.
Y en este sentido, en el afán de vincular la enseñanza de la Física General con las
disciplinas de perfil ingeniero ¿ podrán proponerse otras formas y enfoques para
validar la ciencia en el discurso docente en el aula de ingeniería, en alternativa, al
generalmente utilizado enfoque lógico-deductivo, enmarcado con frecuencia en la
contradicción científica en la que históricamente se generó el conocimiento en
exposición, y paralelamente tener en cuenta el currículo de ingeniería hacia el cual
va destinada la transposición didáctica?
En la literatura especializada encontramos muy limitadamente respuestas a esta
pregunta. Sin embargo hay algunas de estas esclarecedoras, en el sentido que las
comprende el autor de esta tesis, las que veremos y desarrollaremos oportunamente.
1.3 La educación CTS en la enseñanza de la Física para ingeniería. La educación CTS (cuando se realiza en instituciones escolares) es una vía para
abordar el proceso de enseñanza-aprendizaje desde una perspectiva que promueva
un cambio en la imagen de la ciencia y la tecnología, haciéndose un giro en su
enfoque en cuento a factores históricos y externos, revisándose su tradicional y
enraizado culto internalista.
Además, la educación CTS es un cambio de percepción de la ciencia y la tecnología
en virtud de las modificaciones de sus funciones sociales y del impacto colosal de las
mismas en la cultura y la sociedad en la que tienen lugar.
La educación CTS ha sido trasladada a la enseñanza de las ciencias bajo la
perspectiva de enfoques CTS con la intención, en lo fundamental, de contextualizar
su enseñanza-aprendizaje.
No obstante el contenido social de la política y práctica científico-tecnológica de la
Revolución Cubana existen limitaciones conceptuales en la comprensión de la
educación CTS, enraizadas en el pensamiento y la acción de nuestros profesores en
cualquier nivel de enseñanza. La RCT llegó a Cuba después de los grandes cambios
educacionales ocurridos en el país en la década del 60; es por ello que tales
25
limitaciones conceptuales no se deben a deficiencias en programas o estrategias
educacionales, sino a necesarios cambios que aún no se han producido en
pensamientos anquilosados en enfoques tradicionales, ya rebasados en la praxis
social por los vertiginosos cambios que en la percepción de la ciencia ha hecho la
sociedad, cuyo ritmo no han podido seguir la mayoría de los educadores.
En esta dirección se pronuncia Clarke (39) al advertir: "Lo que sucede hoy, a todas
luces, es que la magnitud y la velocidad del crecimiento de los conocimientos, del
impacto de sus aplicaciones y la repercusión de sus efectos es tal, que implica una
situación cualitativamente nueva�.
El autor de esta tesis considera que tal situación cualitativamente nueva, constituye
especialmente para el caso de los educadores un doble desafío: no solo significa un
reto para su comprensión individual, sino que en los programas de estudio deben
explicitar esta educación CTS, lo cual es un reto aún mayor. Para perfeccionar los
currículos de ciencias urge solucionar este último problema, ya que lo realizado en
este sentido hasta ahora es insuficiente, opinión que coincide con la encontrada en la
literatura especializada.
A este particular se refiere Acevedo (40) cuando apunta: "Los esfuerzos que se
vienen haciendo, desde la década de los años ochenta, para dar una orientación
CTS a los contenidos temáticos de los currículos de ciencia y tecnología no han
contribuido, en general, a aclarar con cierto rigor las relaciones y diferencias entre
ciencia y tecnología, a pesar de que entre sus objetivos se encuentra la mejor
comprensión de la naturaleza de éstas."
Sin embargo debemos decir también que existen esfuerzos, algunos de ellos loables,
fundamentalmente en la Enseñanza Media, en contraposición a la situación señalada
en el párrafo anterior.
En esta dirección está la experiencia del reconocido pedagogo brasileño Marco A.
Moreira, quien, partiendo de la premisa de que es importante (y urgente) actualizar el
currículo de Física en la escuela secundaria y de la constatación de que todavía hay
mucho que hacer para alcanzar este objetivo, realizó en Brasil una investigación
durante 1997 y 1998 para introducir el estudio de la Física Moderna con un enfoque
CTS para ese nivel de enseñanza y preparar a los profesores que la impartirían. (41)
26
En este trabajo se argumenta que el marco teórico de sus autores, es el del
aprendizaje significativo de Ausubel. Según estos especialistas, las condiciones para
el aprendizaje significativo son que el alumno presente una predisposición para
aprender y que los materiales educativos sean potencialmente significativos. Esta
segunda condición implica que los materiales tengan significado lógico y que el
alumno tenga en su estructura cognoscitiva ideas inclusoras específicamente
relevantes o, en otras palabras, el conocimiento previo adecuado. En el caso del
trabajo que estamos citando, este conocimiento previo está constituido por
sugerentes referentes teóricos de gran divulgación en la literatura científica popular,
como son la superconductividad y las partículas elementales.
Esta forma de enseñar la Física vinculándola con el entorno existencial del
estudiante a partir de un enfoque CTS favorece un aprendizaje afectivo, aspecto
vinculado coherentemente con lo que se expuso en el epígrafe anterior de esta tesis.
Coinciden en esta reflexión, Solbes y Vilches (42), al plantear que según diversas
investigaciones, los propios estudiantes coinciden en señalar como principal causa
de su actitud desfavorable, de su desinterés hacia la ciencia y su aprendizaje, la
presencia en la enseñanza de una ciencia descontextualizada de la sociedad, de la
tecnología y del entorno, poco útil y sin temas de actualidad.
Sin embargo, los esfuerzos realizados para revertir esta situación y los resultados
alcanzados en esta dirección son muy limitados. Inclusive en niveles de enseñanza
básicos donde en ocasiones los cambios curriculares tienen una mayor dinámica,
estudiosos de estos temas se han pronunciado con escepticismo, ya que si bien se
han concretado modificaciones en los planes de estudio en el afán de introducir
enfoques CTS en la enseñanza de las ciencias, estos han adolecido de dificultades;
tal vez la más común sea que los temas incluidos se han presentado predominando
los enfoques éticos y los impactos sociales de la tecnología, sin embargo con
frecuencia se obvia un elemento fundamental: el impacto de los conocimientos de la
ciencia en cuestión sobre la tecnología que de ella se deriva.
En esta dirección se pronuncian Reid y Hodson al advertir: " Las cuestiones
sociales, morales y económicas son importantes, pero no se deben olvidar las
consideraciones centradas en la estructura de la disciplina. Necesitamos incluir tanto
27
las cuestiones de valores como los productos y proceso de la ciencia, en lugar de
sustituir unos por otros". (43)
En este sentido, los enfoques CTS que más presentes han estado en la enseñanza
universitaria de la ingeniería en Cuba se han realizado a través de las asignaturas de
Ciencias Sociales. Por esta razón han hecho énfasis exclusivo en los aspectos
sociales de la ciencia y la tecnología contemporáneas. Esto ha venido ocurriendo
especialmente después de la defensa de la tesis doctoral de Arana (44) y su
implementación en las universidades técnicas del país. No obstante consideramos
que la introducción de los resultados de esta tesis dio un giro muy favorable a la
presencia de los enfoques CTS en la enseñanza de las Ciencias Sociales, pero este
esfuerzo es aún insuficiente ya que los cambios se redujeron solo a esta disciplina.
Resulta incomprensible cómo en una carrera de ingeniería los enfoques CTS para la
enseñanza de la ciencia no están, están solo débilmente presentes o están
presentes exclusivamente con un enfoque socio-humanista. Es anticientífico y
reduccionista en la enseñanza de la ciencia no hacer visible de manera explícita y
expedita la interdependencia entre ciencia, tecnología y sociedad. Muy en particular
esta situación es inadecuada en el caso de la enseñanza de la Física en carreras de
ingeniería.
Siendo aún más concretos en estas reflexiones, Morales Calatayub y Rizo Ravelo
(45) plantean que la educación en ciencias y tecnología en el sistema de educación
cubana, exige hacer un análisis que particularice las especificidades de las ciencias
básicas y aplicadas a los diferentes sistemas de enseñanza y en aquellas que se
corresponden con los del tipo técnico profesional.
¿Cuales son los rasgos que distinguen en la actualidad a la enseñanza de las
ciencias en relación con este tema?
Se presentan, en este sentido, algunas regularidades de la enseñanza de la Ciencia
que se han encontrado en contraposición con un enfoque CTS correcto. Según
Acebedo y otros, (46) estas son:
• �La racionalidad científica o el método científico como algo infalible en el
conocimiento, de ahí la separación entre la ciencia pura o básica contra la
ciencia aplicada. Esto hiperboliza la demostración en la clase y no ve en la
28
ciencia aplicada, y posteriormente ya convertida en tecnología, una vía razonable
para validar esta ciencia pura.
• Enfoque predominantemente disciplinar en el estudio de los fenómenos, sobre la
base del objeto de estudio específico de cada ciencia o asignatura (saber
diferenciado, compartimentado y fragmentado).
• En nuestras aulas suele predominar, generalmente, el enfoque para la ciencia
basado en la estructura de la disciplina.�
El primer aspecto tiene para el autor de esta tesis una trascendencia relevante, tal es
así que le dedicaremos a este aspecto el epígrafe 2.1.9 de esta tesis. Reservaremos
hasta ese momento los comentarios al respecto.
El enfoque al que se hace referencia en el segundo aspecto está dado por la visión
internalista de la ciencia. Según la visión tradicional, la ciencia es una empresa
humana de carácter exclusivamente cognoscitivo y en este sentido la reflexión que
ella propende se realiza exclusivamente a partir de su lógica interna. Esto a su vez
propicia una primacía de lo teórico sobre lo práctico, y de esta forma la reflexión
tradicional ha tendido a obviar la tecnología al considerarla como algo secundario,
posterior a la propia ciencia y, reconociéndola solamente como la ciencia aplicada.
En el último tercio del siglo XX estos enfoques sobre la ciencia centrados únicamente
en su lógica interna entraron en crisis porque resultaban insuficientes para explicar
los procesos de cambio y evolución histórica de las ciencias. Así surgen nuevos
planteamientos en los que también se tienen en cuenta los factores aparentemente
externos a la ciencia y la tecnología, que al ser llevados a la enseñanza de las
ciencias propician una integración de los saberes necesarios para entender sus
contenidos.
Finalmente el tercer aspecto está relacionado con los enfoques lógico y/o histórico
que predominan y pautan la estructura de la disciplina y con ello la secuencia de los
contenidos de la misma.
Estos tres aspectos negativos de la enseñanza de las ciencias señalados con un
carácter general se sostiene que concurren también en los cursos de Física para
carreras de ingeniería.
29
A tono con estos análisis habría que considerar, insoslayablemente en el caso
particular de esta tesis, la impartición de una ciencia menos dogmática y vinculada
con otros factores y sectores del conocimiento humano, en especial con la
tecnología, por su condición de ser una disciplina de Física General para estudiantes
de ingeniería. Asimismo es necesario promover la sensibilización de los alumnos
hacia los problemas sociales y ambientales que propiciaría la formación de un
profesional responsable y comprometido ante esos problemas.
Un aspecto que ha influido decisivamente en que las soluciones necesarias en este
sentido se retarden son las actitudes de los docentes en su búsqueda eficaz.
Los profesores suelen justificar este retardo por problemas como la rigidez de los
currículos, lo extenso de los temas ya comprometidos y por ende la falta de tiempo
en los cursos. En su actitud también están presentes elementos de currículos ocultos
relacionados con sus concepciones sobre los objetivos de la enseñanza de las
ciencias y, en especial, el carácter propedéutico que nuestros profesores le dan a la
Física en carreras técnicas, para posibilitar la comprensión en años superiores de las
Ciencias de Ingeniería.
De esta forma, algunas de las dificultades para poner en práctica la educación CTS
en la enseñanza de las ciencias están relacionadas directamente con problemas del
profesorado. Según Manassero y otros (47) las causas son de diferente índole y
para los efectos de la reflexión que se hace, sólo se citará libremente algunas que se
avienen de manera más directa al objeto de esta tesis. Son ellas:
• Su formación básicamente disciplinar los limita para abordar algo que es
esencialmente interdisciplinar.
• Un cierto temor a perder su identidad profesional lo que en parte está relacionado
con la percepción que tienen de las finalidades de la enseñanza de las ciencias.
• El carácter más abierto, dialéctico y provisional de los materiales curriculares CTS
y la propia evaluación de las cuestiones CTS, lo que da lugar a cierta inseguridad
para parte del profesorado.
30
• Resistencia a lo nuevo.
Todas compartidas totalmente por el autor de esta tesis pero además se cree
oportuno la inclusión de una precisión adicional a la primera de estas causas, en el
caso particular de la enseñanza de la Física en carreras de ingeniería. Esta es:
• El insuficiente dominio de los profesores de Física acerca de las Ciencias de
Ingeniería, por lo que la inclusión de elementos de tecnologías y conocimientos
tecnológicos en las clases se convierte en un reto para el docente.
No obstante estas dificultades, el enfoque de enseñanza CTS es tal vez uno de los
de mayor fuerza en el ámbito de la educación en ciencias con la intención de
contextualizar la enseñanza de la misma. Caamaño y Vilches (48) se refieren a esto
al afirmar que: "El intento de enseñanza contextualizada de la ciencia con el enfoque
CTS es tal vez uno de los de mayor fuerza y originalidad en el ámbito de la
educación en ciencias y en el que se han puesto más esperanzas para aumentar la
calidad de su enseñanza."
Sin embargo una cosa es contextualizar la enseñanza de las ciencias y otra más
superior y más compleja es la de utilizar la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos con
estos fines, ya que si bien la contextualización de la enseñanza se viene usando
tempranamente desde la década de los 90 (49), el estudio de los preceptos teórico-
metodológico que rigen la EAC no habían sido desarrollados hasta el trabajo de
investigación realizado por el autor de esta tesis.
A tono con este comentario se hará a continuación un análisis en relación con cierta
bibliografía consultada: 1. En el artículo, Mezclas en la vida cotidiana. Una propuesta de enseñanza basada
en una orientación Ciencia, Tecnología y Sociedad y en la resolución de situaciones
problemáticas (50), Fátima Paixão expresa: "Entendiendo la orientación CTS como
una perspectiva actual y valiosa para la educación científica y tecnológica de todos
los ciudadanos, los aprendizajes en el aula tienen que relacionarse necesariamente
con la vida cotidiana en los contextos tecnológicos, sociales y culturales del entorno
de los alumnos.� (El subrayado es del autor de esta tesis).
31
La autora selecciona el tema de mezcla de sustancias para lograr la orientación CTS
y enmarca luego como el título del trabajo indica, en un enfoque de situaciones
problemáticas en contextos tecnológicos, sociales y culturales del entorno de los
alumnos, su hacer posterior. A juicio del autor de esta tesis en tal enfoque de
enseñanza problémica subyace una EAC que no es reconocida por la autora, como
tampoco lo ha hecho la literatura especializada. Tal enfoque de enseñanza en
contextos no ha sido identificado convenientemente ni conceptualizado
didácticamente hasta ahora, como es el objetivo de esta tesis. 2. Solbes y García (51) presentaron una propuesta de actividades, realizadas en
fecha tan distante como 1993, que agrupadas en bloques coherentes con una
estructura lógica disciplinar, permite relacionar ciertos temas de Física con
cuestiones tecnológicas. (El subrayado es del autor de esta tesis). Esta proposición
de cuestiones tecnológicas para afianzar los conocimientos científicos y motivar la
ciencia a través de la tecnología, se sostiene que es también una selección de CEA,
no declarada, para desarrollar a través de ellos elementos de EAC. 3. En igual línea, Yager, citado por Manassero Mas y otros (52), resaltaba que en los
años ochenta �todos los programas CTS importantes de educación secundaria de los
EE.UU. se estructuraban en torno a problemas científicos y tecnológicos de interés
social�. En este caso se identifica también por el autor de esta tesis, como CEA a
estos problemas científicos y tecnológicos de interés social, subrayados. Deseamos
resaltar que estos planteamientos de Yager se hacían en fecha tan temprana como
1986. 4. En su tesis doctoral Colado Pernas (53) plantea que el �análisis y reflexión
cualitativa de situaciones problemáticas cotidianas y experimentales crean desafíos
cognitivos significativos que estimulan la motivación por el aprendizaje de las
Ciencias Naturales, por lo que constituye un momento de partida importante en el
diseño y puesta en práctica de las actividades experimentales en el nivel
secundario." Creemos que estas situaciones problemáticas cotidianas y
experimentales, subrayadas, son en ocasiones CEA que hábilmente escoge ese
investigador para elevar, basadas en su potencialidad afectivo-motivacional, la
valoración sobre la utilización práctica y significación personal y social de los
32
diferentes contenidos de las Ciencias Naturales, estudiados a través de las
actividades experimentales, lo cual contribuye a desarrollar valores y actitudes de
responsabilidad y compromiso en los estudiantes ante las repercusiones de la
ciencia y tecnología en la sociedad.
5. De la misma forma que en el caso anterior, fuera del marco de la enseñanza de la
ciencias y de forma muy interesante en el propio marco de la ingeniería,
encontramos que la asignatura API (Asignatura Principal Integradora) de la carrera
de Ingeniería Civil en nuestro país utiliza como CEA no declarado, la construcción de
una vivienda, haciendo confluir sobre el mismo el hacer de varias asignaturas. (54)
O sea que no solo utiliza la EAC sino también el potencial interdisciplinar de la
misma.
Al resumir estos trabajos y comentarios �algunos de los cuales no hemos citado por
considerarlo innecesario-, el autor de esta tesis sostiene, sin pretender generalizar de
modo absoluto, que todos estos ejemplos encontrados contienen elementos de EAC
perfectamente identificables, pero en la casi totalidad de ellos no reconocidos por sus
autores. Lo que ellos identifican como situaciones problemáticas en contextos
tecnológicos, sociales y culturales del entorno de los alumnos; cuestiones
tecnológicas; problemas científicos y tecnológicos de interés social, situaciones
problemáticas cotidianas y experimentales; entre otros enunciados, constituyen de
hecho CEA relativos a Enseñanza�Aprendizaje en Contextos.
Se evidencia a través de estos análisis como la EAC se ha estado usando
profusamente sin saberse y por esta razón no se declara explícitamente su uso.
En resumen, consideramos que el uso de la contextualización con la finalidad de
darle un enfoque CTS a la enseñanza de las ciencias y en particular a la enseñanza
de la Física es una idea válida, pero es necesaria la utilización de una
fundamentación teórico-metodológica en ese sentido. Adicionalmente creemos que
esta fundamentación permitirá a los que usan la EAC sin reconocerla, identificarla
convenientemente y concretarla en forma adecuada.
1.4 La interdisciplinariedad en la enseñanza de la Física para ingeniería. La ciencia en su impetuoso desarrollo ha propiciado un cúmulo enorme de
conocimientos, cuyas fronteras establecidas por siglos tienden hoy a difuminarse a
33
partir de las influencias recíprocas y la mezcla entre una ciencia y otra. Por esta
razón, la interdisciplinariedad se ha convertido en una regularidad del quehacer
científico-técnico, que la educación debe tener insoslayablemente en cuenta.
De ahí que en el proceso de enseñanza-aprendizaje los conocimientos, habilidades y
valores no deben continuar enseñándose fragmentadamente, sino de forma
integrada y armónica, para que los estudiantes comprendan el carácter holístico del
conocimiento, que no es más que el reflejo en el sujeto del propio carácter holístico
del mundo real.
La interdisciplinariedad debe ser vista por tanto como una premisa para incrementar
la calidad de la educación y lograr la formación integral de los estudiantes
(conocimientos, habilidades, valores, actitudes y sentimientos). No es posible seguir
pensando con una concepción disciplinaria para el diseño de las asignaturas,
cuestión que ha estado de alguna manera presente en el diseño de la Física General
para carreras de ingeniería. En el diseño de esta disciplina básica, sólo a través de la
inclusión de algunos y determinados temas comunes con las disciplinas de
especialidad es que se ha pretendido establecer sus relaciones ínterdisciplinares,
utilizándose la concepción de la Física General Aplicada referida anteriormente. Al
usar esta única alternativa hacia la interdisciplinaridad se favorece, como ya se dijo,
el enciclopedismo en los programas, cuestión que se contrapone a la disminución en
horas que la Física General para ingeniería ha sufrido como tendencia en años
recientes.
El autor de esta tesis coincide con Fiallo cuando este plantea que: �El
establecimiento de fronteras rígidas entre las disciplinas, además de fragmentar en la
escuela los saberes en partes desconexas y sin sentido dentro del todo, es además
la descontextualización de los contenidos del currículo.� (55)
Debemos entonces buscar alternativas razonables que hagan viable la
interdisciplinariedad, enfrentando la segmentación entre los diferentes campos del
saber producida por la visión compartimentada (disciplinar) anterior al momento en
que se encuentra la ciencia hoy.
34
Si se entiende la integración interdisciplinaria como una fusión de conocimientos de
diferentes disciplinas solo estamos entendiendo muy parcialmente la misma, ya que
hay otros elementos que no deben obviarse al no hacerse un enfoque restringido.
Los conocimientos o conceptos de diversas ramas del saber humano no son
suficientes en si mismos para propiciar en el aprendiz el enfoque interdisciplinar de
un problema cualquiera en cualquier ámbito del saber humano. Es conveniente
pensar en una dirección diferente como alternativa y buscar vías hacia la
interdisciplinaridad que permitan a través de un objeto de asimilación común, hacer
converger varias disciplinas para que sus conocimientos y conceptos se integren en
la comprensión del mismo.
El aprendizaje significativo puede potenciarse al utilizarse la interdisciplinariedad, ya
que mientras más complejas y numerosas sean las conexiones establecidas entre el
nuevo material de aprendizaje y los elementos ya presentes en la estructura
cognitiva, mayor será su valor psicológico para el estudiante.
En esta misma dirección se pronuncia Coll. al coincidir que el tratar objetos de
conocimiento bajo el prisma de diversas disciplinas, se enriquece la significatividad
del mismo en su doble vertiente lógica y psicológica y la funcionalidad de lo
aprendido. (56)
Fernández de Alaiza establece un concepto de interdisciplinariedad (57)
Esta autora la considera como el proceso significativo de enriquecimiento del
currículum y de aprendizaje de sus actores, que se alcanza como resultado de
reconocer y desarrollar los nexos existentes entre las diferentes disciplinas de un
Plan de estudio, a través de todos los componentes de los sistemas didácticos de
cada una de ellas y que convergen hacia una reciprocidad de intercambios que dan
como resultado un enriquecimiento mutuo.
El autor de esta tesis coincide con esta definición, que será suscrita a continuación
en el trabajo, ya que la misma considera adecuadamente que las disciplinas no son
sólo un medio de dividir los conocimientos en partes, sino también de hecho
constituyen la base sobre la cual son organizadas su enseñanza y aprendizaje.
35
Aunque se reconoce que el concepto de disciplina implica una organización, así
como que tiene un objeto bien definido con sus métodos y procedimientos
particulares o específicos, la disciplina representa diferentes dominios del
conocimiento sistematizados de acuerdo con determinados criterios. En el quehacer
pedagógico actual cuando se hace referencia a la disciplina como elemento
constituyente de los planes de estudio o currículo, no sólo se visualiza el sistema de
conocimientos, sino también al conjunto de habilidades y valores que deben
desarrollarse para la aplicación consecuente de los aspectos cognitivos y a la
formación axiológica de los estudiantes.(58)
A partir del estudio del estado del arte realizado en este capítulo, el cual permitió
utilizando el método histórico-lógico caracterizar la evolución del objeto y del campo
de acción, se pudo comprobar:
1) La carencia de un enfoque CTS y una adecuada aplicación de la
interdisciplinaridad en el diseño y ejecución del Proceso de Enseñanza-Aprendizaje
como la causa principal de una insuficiente vinculación de la Física con la profesión,
lo cual permitió constatar el problema de esta investigación.
2) La no existencia de regularidades que permitan sistematizar la solución a este
problema de la Física General en ingeniería.
36
Capítulo 2. La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en la disciplina Física General de las carreras de ingeniería. 2.1 Modelación del proceso de la Enseñanza�Aprendizaje en Contextos. Son de reconocimiento extendido ciertas regularidades que debe tener la enseñanza
en el mundo de hoy y en particular la enseñanza universitaria. En este sentido se
pronuncia Martí Chirino (59) cuando expresa que la misma debe ser:
contextualizada al reflejar los problemas de la ciencia en vínculo con la realidad
educativa a nivel social y territorial.
Sin embargo ¿puede establecerse un enfoque de enseñanza que sistematice en su
concepción e implementación este aspecto? Según el autor de esta tesis el enfoque de enseñanza que satisface esta
expectativa es un enfoque de Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y en este
sentido está dirigida la propuesta didáctica que se presenta.
La palabra propuesta es entendida en el mismo significado semántico que esta
palabra tiene como de una proposición, una oferta o una invitación, y de esta forma
es comprendida como Solis y Casar en sus tesis doctorales. (60,61)
El autor de la tesis asume el enfoque histórico-cultural y de la actividad como marco
teórico para la elaboración de esta propuesta didáctica en el sentido que la misma
se construye a partir, entre otros, de la comprensión de: la naturaleza socio-cultural
del hombre, el carácter activo y mediatizador de los procesos psíquicos, la existencia
de signos, como el lenguaje, la escritura y los números, el carácter objetal de la
actividad, la transición de lo interpsicológico a lo intrapsicológico, y la unidad en la
personalidad humana de lo cognitivo y lo afectivo.
La propuesta didáctica para la EAC consta de dos partes: la modelación del proceso
de la Enseñanza�Aprendizaje en Contextos y la Metodología para su aplicación en
carreras de ingeniería.
La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos (EAC) es un enfoque de enseñanza
caracterizado por una forma sistémica de organizar los conocimientos que parte de
presentar un objeto de asimilación, que es el Contexto de Enseñanza- Aprendizaje
(CEA), el cual es utilizado como hilo conductor para la presentación y el desarrollo de
los núcleos temáticos con fines de aprendizaje.
37
Se definió además que el Contexto de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) es un objeto
de asimilación de relevancia y/o actualidad en la asignatura, disciplina, especialidad o
en la sociedad, que es usado en la EAC como marco motivacional y elemento
secuenciador para la estructuración de los .núcleos temáticos con fines de
aprendizaje.
Aunque estas definiciones se hicieron en la introducción de esta tesis, se creyó
conveniente repetirlas aquí para facilidad en la lectura de la misma.
Se enfatiza que en la EAC, todo el proceso de enseñanza aprendizaje de un tema o
varios temas de una asignatura o disciplina se estructura a través del CEA, por lo
que constituye una forma de presentación lógica y no tradicional de los
conocimientos, con una alta coherencia en la estructuración de los mismos.
Se debe aclarar que el CEA no es una ejemplificación de las que se hacen
comúnmente en el sentido que en los alumnos se produzca el tránsito de lo
abstracto a lo concreto y de este nivel a lo concreto pensado, sino que es algo
mucho más que eso.
El CEA, dentro de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, opera directamente
sobre el sistema de conocimientos en cuanto a su estructuración y vinculación con la
carrera, revelándose este vínculo en particular al usarse un Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje tecnológico. A través de la apropiación de estos
conocimientos, siguiendo la lógica de la ciencia, el estudiante adquirirá las
habilidades ya declaradas que aporta esta, así como en el desarrollo de este
proceso se irá contribuyendo a la formación del sistema de valores ya establecido
por la carrera pero ofreciendo una nueva perspectiva a partir de la cual se pueden
formar los mismos.
Los siguientes esquemas ilustran la modelación del proceso de la Enseñanza�
Aprendizaje en Contextos. Ambos representan dos momentos de la modelación. El
primero revela las dimensiones del Contexto de Enseñaza-Aprendizaje, las
clasificaciones que a partir de estas pueden hacerse del mismo y las relaciones que
se establecen entre las Dimensiones Gnoseológicas y Psicológicas. El segundo
revela las relaciones que se establecen entre el CEA y los componentes del proceso
de enseñanza-aprendizaje.(Esquemas al final de la tesis)
38
2.1.1 Las dimensiones del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. En años recientes se han realizado publicaciones en Pedagogía y Didáctica donde
se dimensionan conceptos y procesos en si mismos complejos y abarcadores para
así esclarecer sus esencias y relaciones. (62, 63, 64)
En este sentido las cualidades del objeto en estudio se hacen visibles en
dimensiones a través de las cuales las mismas actúan.
En este sentido, cuando un proceso u objeto manifiesta más de una función
fundamental se puede pensar en emplear el concepto dimensión. Se entiende
entonces la dimensión como la proyección de un objeto o atributo de un proceso
en una cierta dirección (65).
Dimensionar al CEA resultó una premisa para analizar sus relaciones en la EAC.
Después de estudiar diferentes CEA que pueden ser escogidos para instrumentar la
EAC se propone establecer tres dimensiones en relación a los mismos. Estas son:
Dimensión Didáctica, Dimensión Gnoseológica y Dimensión Psicológica.
• Dimensión Didáctica. Es la proyección hacia la dirección del proceso de
enseñanza-aprendizaje y se expresa a través del uso didáctico que se le de al
CEA.
• Dimensión Gnoseológica. Es la proyección hacia la dirección de la cualidad del
conocimiento que porta el CEA y se expresa a través de la naturaleza, pertenencia
y significado del mismo.
• Dimensión Psicológica. Es la proyección hacia el proceso de formación de
actitudes ante la asignatura, expresado en una conducta dispuesta activamente a
la asimilación de sus conocimientos, en virtud de las necesidades, intereses y
expectativas creadas por el CEA, las que se asumen como componente de lo
afectivo. 2.1.2 Aristas Cognitivas y Clasificación del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Las aristas cognitivas del CEA son los diferentes elementos de conocimiento
identificables en el mismo que pueden ser tomados como marcos de enseñanza-
aprendizaje.
39
Como el número de aristas cognitivas de cualquier CEA es infinita en principio, ya
que como dijo Lenin (66): �el objeto de conocimiento es infinito�, es conveniente
clasificarlas atendiendo a su vinculación o no al tema o temas comprometidos en la
EAC en:
Aristas cognitivas pertinentes.
Aristas cognitivas no pertinentes.
Las aristas cognitivas pertinentes pueden a su vez clasificarse en:
Aristas cognitivas activadas.
Aristas cognitivas no activadas.
La activación de las aristas cognitivas se corresponde con la relación o no de la
arista cognitiva en cuestión con el tema o temas que en un momento determinado se
estén tratando.
Se proponen las siguientes clasificaciones para el CEA atendiendo a las
dimensiones del mismo:
Dentro de la Dimensión Didáctica se puede considerar la siguiente clasificación:
Según su nivel de estructuración y sistematicidad se clasifican los Contextos de
Enseñanza-Aprendizaje en:
a) Genéticos.
b) Estructurales. Se entiende que un CEA es genético cuando en su uso didáctico sus aristas
cognitivas se utilizan para desarrollar un tema sobre el cual se desarrolla al menos
otro tema para su exposición y comprensión, no estando la arista cognitiva
mencionada vinculada directamente a este último.
Mientras que los CEA estructurales son aquellos en el que sus aristas cognitivas
permiten hacer confluir o converger directamente sobre ellos, temas diversos de los
conocimientos comprometidos en la EAC.
Es frecuente encontrar CEA que posean una doble condición en relación a esta
clasificación de acuerdo al uso de las aristas cognitivas consideradas.
Clasificación de acuerdo a su grado de dificultad. Esta clasificación se realiza de
acuerdo al número y al alcance de las aristas cognitivas, cuestión que determina el
grado de dificultad en su uso didáctico. En este sentido se clasifican en:
40
a) Simples. b) Complejos. c) Muy complejos(o de alta complejidad). Esta clasificación no tiene un carácter absoluto y esta condicionado por las
valoraciones que el docente haga según su propia comprensión en relación a los
elementos objetivos y subjetivos que estén presentes.
Dentro de la Dimensión Gnoseológica se puede considerar la siguiente
clasificación:
De acuerdo a su naturaleza cognitiva clasificamos los CEA en:
a) Teóricos. Aquellos CEA que no tienen una representación material por ser
elementos intangibles. Entre estos podemos citar: una constante universal, una
ecuación, un experimento ideal, una simulación virtual, etc.
b) No teóricos: Aquellos CEA que poseen una representación material por ser
elementos tangibles de la realidad o sea del mundo físico que nos circunda.
De acuerdo a la pertenencia de los conocimientos que porta el CEA estos pueden
clasificarse en:
1) Científicos. Se llama así a los CEA cuya comprensión y significado está
predominantemente en el ámbito de la ciencia. Estos, por ejemplo, pueden ser una
práctica de laboratorio real (Radiación del Cuerpo Negro), un montaje experimental
para la demostración de una ley (Ley de Faraday), una instalación de investigación
(el ciclotrón) o un evento climatológico (Calentamiento Global).
2) Tecnológicos. Son aquellos CEA que su atributo o característica fundamental
esta dada por constituir ellos en si mismos dispositivos tecnológicos o ser parte de
alguno. Ejemplo de estos son: antena Yagi, cavidad resonante del LNB de una
antena parabólica, tubo de rayos catódicos (TRC), transformador eléctrico y antena
del tipo lente de Fresnel para la banda de las microondas.
A su vez pueden clasificarse teniendo en cuenta su impacto en la naturaleza y la
sociedad en:
1) Vinculados a la profesión. Son aquellos CEA que se encuentran por su impacto
y trascendencia presentes de alguna manera en el currículo de la carrera.
41
2) No vinculados a la profesión. Son aquellos CEA que al no tener el impacto y
trascendencia suficiente no están presentes en el currículo de la carrera.
Finalmente, dentro de la Dimensión Psicológica, clasificamos los CEA bajo dos
nominaciones: los que logran su impacto motivacional desde la ciencia y los que lo
logran desde la profesión.
Esta dimensión del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje se manifiesta al considerar
en la EAC conjuntamente dentro del campo de la autorregulación, no sólo la
orientación profesional (lo cognitivo) del futuro ingeniero, sino también la formación
vocacional (lo afectivo) de este.
Como es conocido la autorregulación de la conducta es una de las funciones
principales de la personalidad (67). Esta se compone de dos esferas: una afectiva
(motivadora de la actividad) y otra cognitiva (operacional, instrumental o ejecutora de
la actividad). Mediante la interacción dialéctica de estas esferas nos conducimos en
la vida. En un CEA adecuadamente escogido: lo afectivo se relaciona con la vocación
hacia la profesión como producto final de un proceso que transita por la aparición de
intereses por los conocimientos de la Física en tanto esta posibilite un mejor y
adecuado desempeño de la profesión. El desempeño involucra el sistema de
conocimientos de la física y de la misión completa de la carrera, así como los
�haceres de ambas�, en otras palabras - la orientación profesional- que no es
completa sin aludir a los valores inherentes al modelo del profesional, que la Física,
como unidad funcional del sistema curricular contiene.
2.1.3 Principios Básicos para la selección del CEA. La elección acertada del CEA es el paso más trascendente en la Enseñanza-
Aprendizaje en Contextos. El conjunto de Principios Básicos relacionados a
continuación, los que evolucionaron desde una concepción temprana de los mismos
al comienzo de la investigación (68), pueden constituir un elemento muy útil en este
sentido:
1. Carácter Didáctico: El CEA debe ser lo suficientemente didáctico o sea permitir
coherente y convincentemente la exposición del tema o temas seleccionados. Esta
idea se sustenta conjuntamente en el Principio Didáctico de la accesibilidad del
conocimiento y en la definición de CEA que hemos hecho.
42
2. Carácter Integrador: El CEA debe ser lo suficientemente abarcador para integrar
varios temas sino es así, no será un Contexto de Enseñanza-Aprendizaje y se
quedará sólo en un marco motivacional. El CEA no es un experimento de cátedra ni
una práctica de laboratorio, es algo que es capaz eventualmente de usar todo esto y
adicionalmente permitir la exposición de aspectos teóricos siguiendo un hilo
conductor que es determinado por la comprensión del mismo.
3. Carácter Auto Consistente: El CEA debe ser auto consistente para la exposición
del tema o temas relacionados con él. Esto significa que después de escoger un CEA
para desarrollar un tema o varios temas de una asignatura no debe ser necesario
recurrir a otro u otros CEA para el tratamiento de dichos temas. De ocurrir una
situación así, los CEA escogidos carecerían del carácter secuenciador suficiente que
debe tener un Contexto de Enseñanza-Aprendizaje correctamente escogido. 4. Carácter Pertinente: El CEA por su propia definición debe tener relevancia al
menos a algunos de estos niveles: asignatura, disciplina, especialidad o a escala
social. Por esta razón su uso en el proceso de enseñanza-aprendizaje es oportuno,
adecuado y eficaz, y de ahí emerge su sentido de pertinencia.
5. Carácter Motivacional: Los diferentes CEA deben ser escogidos partiendo de su
impacto motivacional con la finalidad de favorecer la formación de actitudes
favorables en los estudiantes, expresadas en una conducta dispuesta activamente a
la asimilación de los conocimientos físicos en exposición, en virtud de las
necesidades, intereses y expectativas creadas por el Contexto de Enseñaza-
Aprendizaje. 6. Carácter Interdisciplinar: Priorizar los CEA vinculados a la especialidad y no
moverse solamente en el marco de la disciplina. Por los niveles de motivación que
produce en los estudiantes y su impacto interdisciplinar, cuestión que será abordada
más adelante en este capitulo 2, es recomendable por tratarse de la implementación
de una EAC en el marco de una carrera de ingeniería tener en cuenta este aspecto.
El establecimiento de estos Principios Básicos, extraídos de la propia
conceptualización didáctica del CEA y de su utilización práctica, es de inestimable
valor en la selección adecuada del mismo.
43
2.1.4 El Contexto de Enseñanza- Aprendizaje y sus relaciones didácticas. Siempre que en el aparato conceptual de una ciencia se introduce un concepto
nuevo, es imprescindible revelar y establecer las relaciones y vínculos que el nuevo
ente tiene con este aparato conceptual ya establecido.
En este sentido si anteriormente se introdujo en la Didáctica el concepto de CEA, es
conveniente entonces esclarecer las relaciones didácticas que posee el mismo. Las
reflexiones que se realizaran en los siguientes epígrafes, van encaminadas a ello y
esclarecerán las dinámicas que se despliegan dentro de la Dimensión Didáctica.
El contenido es el componente del proceso docente educativo que expresa la
configuración que este adopta al precisar aquellos aspectos necesarios e
imprescindibles para cumplimentar el objetivo. Este se manifiesta en la selección de
los elementos de la cultura específica y su estructuración, de los que debe
apropiarse el estudiante precisamente para alcanzar estos objetivos (69).
La relación entre los conceptos de objetivo, contenido y CEA podemos esclarecerla
estableciendo la triada de pares dialécticos siguientes:
1. Objetivo y Contenido (finalidad y forma).
2. Contenido y Método (forma y medio).
3. Contenido y CEA (forma y lugar).
A continuación se analiza especialmente el último de estos.
La dinámica entre el contenido y el CEA se manifiesta con claridad cuando ambos
se estructuran armónicamente a través de las aristas cognitivas del segundo.
Se usa la acepción de dinámica, ya que la relación entre ambos no es estática, sino
cambiante en función precisamente de la arista cognitiva en cuestión escogida y su
relación o vínculo con el contenido con el que se desea relacionar.
Se puede decir que el contenido y el CEA se manifiestan permanentemente en el
PEA durante la EAC, es decir lo que el docente enseña y el estudiante aprende es el
contenido ilustrado y recreado a través del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje.
Si bien el objetivo como esencia es más general que el contenido, el CEA se
subordina y se condiciona a este último. De aquí entonces que exista una relación
estrecha entre objetivo y CEA, que condiciona la elección de este en función de sus
Dimensiones Didácticas, Gnoseológicas y Psicológicas.
44
Al esclarecer la relación cuantitativa existente entre contenido y CEA, debe decirse
que si bien a un Contexto de Enseñanza-Aprendizaje le pueden corresponder varios
conocimientos, relacionados a sus diferentes aristas cognitivas, lo contrario como
relación didáctica en la EAC no es factible ya que el carácter auto consistente que
debe tener el CEA ya seleccionado lo impide. De esta reflexión se hace explícita la
relación no unívoca que en el aspecto cuantitativo se establece entre contenido y
contexto de enseñanza-aprendizaje.
En este mismo sentido, si el objetivo es globalizador y sintético y el contenido es
detallado y analítico; el CEA debe ser integrador y auto consistente (70).
Mientras el contenido expresa las partes, el CEA permite revelar el vínculo entre esas
partes. Y en este sentido, como aspecto relevante de la reflexión, se puede afirmar
por esta razón que el CEA es en si mismo una unidad de conocimiento donde
deben confluir varios núcleos temáticos.
El contenido trasciende jerárquicamente al CEA porque el primero por su relación
con los objetivos tiene un carácter más inalterable y estático. Esta afirmación se
refrenda en el hecho de que al declarar un objetivo establecemos contenidos que se
relacionan con este unívocamente .Esto no sucede de la misma forma con los
contenidos y el CEA, ya que como fue explicado; a determinados conocimientos le
puede corresponder, como posibilidad para ser seleccionados varios CEA. Entonces
no puede decirse que el CEA tiene un carácter inalterable y estático con el contenido.
2.1.5 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la estructuración de los contenidos. Uno de los problemas de la enseñanza actual está relacionado con los criterios de
selección y estructuración de los contenidos en los planes de estudio. Por esta razón
O. González plantea: �que una de las cuestiones ineludibles al organizar y realizar el
proceso de enseñanza es el de la determinación de los contenidos, su selección,
estructuración, sistematización, su ordenamiento según determinados criterios y su
dosificación� (71)
A continuación se analizará cómo el contenido, al relacionarse de manera particular
con el Contexto de Enseñanza-Aprendizaje en la EAC, propicia precisamente, la
existencia de una nueva forma para la selección, estructuración, sistematización y
45
ordenamiento de los mismos. Este análisis evidenciará relaciones que fueron
reveladas a través de la modelación del proceso de la Enseñanza-Aprendizaje en
Contextos.
Los planes y programas para el enseñanza de las ciencias tradicionalmente han
estado determinados por un enfoque internalista y no científico. Internalista por
mantener un punto de vista desde el interior de la propia ciencia particular, y no
científico, por desconocer a la Pedagogía y a la Didáctica como ciencias primigenias
para la confección y concreción práctica de estos planes y programas. Esto quiere
decir que la selección y estructuración de los núcleos temáticos a incluir en los
planes de estudios ha sido hecha según el criterio fundamental de la coherencia con
la ciencia particular en cuestión. Por esta razón es frecuente que estos núcleos
temáticos reproduzcan en lo fundamental los conocimientos de una ciencia y que
incluso su ordenamiento se haga siguiendo el orden cronológico en que se fueron
adicionando estos elementos del saber, a la disciplina científica en particular en
divorcio con la tecnología y la sociedad.
Se reconocen en la literatura especializada (72) diferentes modelos de ordenamiento
y estructuración de los contenidos, entre ellos podemos encontrar los siguientes:
• Secuencia centrada en la estructura de la disciplina.
• Secuencia centrada en la lógica de los procesos o de los conceptos de la
disciplina.
• Secuencia centrada en el método de la disciplina.
Insertados también en estas consideraciones aparecen con mucha fuerza el
estructural-funcional y el genético.
En la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, como se señaló, el CEA es el ente más
significativo. La relación del mismo con el contenido y muy especialmente dentro de
estos, con los conocimientos, fue abordada anteriormente desde un punto de vista
didáctico.
Como se ha conceptualizado, el CEA es un objeto de asimilación de relevancia y
actualidad en la asignatura, disciplina, especialidad o en la sociedad, que es usado
como marco motivacional y secuenciador para la exposición de varios temas de una
asignatura o disciplina. En este sentido se propone entonces, reconocer una nueva
46
forma de ordenamiento de los contenidos, que se adiciona a los anteriores. Esta
forma se ha llamado; secuencia centrada en la lógica cognitiva interna del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje (73). En la misma la estructuración,
presentación y desarrollo de los contenidos, estará determinada por la explicación de
las aristas cognitivas pertinentes que de ese CEA hayan sido seleccionadas para su
utilización en la EAC.
Se han expuesto hasta aquí, algunos aspectos relevantes sobre las relaciones del
CEA con las categorías didácticas de objetivo y contenido. También se ha referido
como el mismo genera en su desarrollo una nueva forma de ordenamiento de los
contenidos, que se agrega a las ya reportadas en la literatura especializada.
El impacto que puede producir la EAC sobre el ordenamiento de los contenidos
puede también extenderse a los métodos utilizados. De hecho el autor de esta tesis y
otros colegas han realizado estudios en los cuales se ve la factibilidad y hasta la
conveniencia de utilizar la EAC conjuntamente con la enseñaza problémica (74).
Esto propició una tendencia hacia el uso de esta, especialmente en las conferencias
donde se presentaba el CEA, repercutiendo en una cierta trasformación interna de
las formas organizativas del proceso enseñanza-aprendizaje, en particular de la
antes mencionada, donde en general predomina en su impartición un método
explicativo-ilustrativo.
Se han realizado trabajos por investigadores, cercanos a las ideas que se presentan
en esta tesis, en la dirección de relacionar la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos
con los enfoques de célula generatriz y de esta forma propiciar una forma de tratar
determinados contenidos de la Física General. (75)
2.1.6 El CEA como medio de enseñanza-aprendizaje. Con frecuencia el CEA puede ser objetivizado en un objeto material y llevado al aula
para apoyar el desarrollo de la EAC. En esta situación el Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje se constituye también en medio. Por esta razón la dinámica interna de la
Enseñanza-Aprendizaje en Contextos establece en el uso de los medios de
enseñanza especificidades propias.
Las reflexiones que se realizaran a continuación, van encaminadas a esclarecer
estas especificidades que se despliegan dentro de la Dimensión Didáctica.
47
En la literatura se encuentran múltiples definiciones de medio de enseñanza, algunas
hacen énfasis en la naturaleza física del mismo mientras que otros hacen énfasis en
sus funciones pedagógicas. (76, 77, 78). Si se puede estar de acuerdo con todas en
algún sentido también es posible disentir al mismo tiempo con todas en algún otro
aspecto polémico. Por esta razón se toma pragmáticamente y por su concreción, la
hecha por Zilberstein (79). Este autor plantea que: �Los medios de enseñanza (¿con
qué enseñar y aprender?) están constituidos por objetos naturales o conservados o
sus representaciones, instrumentos o equipos que apoyan la actividad de docentes y
alumnos en función del cumplimiento del objetivo�.
Analizar las funciones del CEA en un sentido didáctico cuando este se constituye
medio de enseñanza resultó una premisa para comprender sus relaciones didácticas
en la EAC. Las funciones de los medios de enseñaza-aprendizaje han sido referidas
profusamente en la literatura especializada desde fecha muy lejana como la década
de los 70. (80)
Sin embargo, como punto de partida de las reflexiones hechas, se utilizaron las
funciones reconocidas por Zilberstein y Collazo (81). Las mismas que fueron
asumidas por la objetividad con las que son expuestas, son reconocidas en su
totalidad por el autor de esta tesis como funciones del CEA en su dualidad de ser
Contexto de Enseñanza-Aprendizaje y además simultáneamente medio de
enseñanza y aprendizaje.
Estas funciones, las cuales se toman de forma exacta a como estos autores las
presentan, son:
1) Función Instructiva. Por promover la apropiación de los conocimientos y el
desarrollo de habilidades. Permiten estudiar los objetos, fenómenos o
procesos de manera mas objetiva posible.
2) Función Cibernética. Influyen en el estudiante y este llega a ofrecer
respuestas, las que provocan un cierto mecanismo de reflujo el cual contribuye
a regular el proceso de enseñanza- aprendizaje, al permitir conocer las
preferencias del estudiante, sus motivaciones o maneras de actuar.
3) Función Formativa. Influyen en la educación del estudiante, en la formación
de sus convicciones y valores. A la vez, favorecen la elevación de su cultura e
48
instrucción, enriqueciendo su visión del mundo y si mismo.
4) Función Desarrolladora y de Control. Favorecen el desarrollo integral de la
personalidad de estudiante. A la vez propician el control, autocontrol y
valoración de aprendizaje.
5) Función Motivadora. Correctamente utilizados son poderosos elementos que
motivan al estudiante a aprender, lo entusiasman por apropiarse del
contenido, crean intereses e inclinaciones, la necesidad de crear.
6) Función Lúdica-Recreativa. Favorecen la distracción y el entretenimiento, a
la par que se instruye y educa. Permiten cambios de actividad y en
determinados tipos, un descanso físico y mental.
De estas seis funciones, la Función Lúdica-Recreativa es escasamente desarrollada
en la EAC por considerarse que desempeña un rol menos importante en
correspondencia con la propia finalidad del nivel universitario hacia el que va dirigida
la propuesta didáctica que presenta esta tesis.
Adicionalmente, el autor de esta tesis ha identificado la siguiente función:
7) Función Contextualizadora. Favorece la presentación del Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje, que se considera como el momento más
trascendente de la EAC. Permite que el propio CEA, como objeto de
asimilación, tenga alguna forma de representación material. Esta función se
manifiesta a través de la posibilidad del medio de enseñanza de ser
reconocido como CEA en un ambiente de Enseñanza-Aprendizaje en
Contextos.
La Función Contextualizadora revela una de las partes que conforman la dualidad del
CEA-medio de enseñanza-aprendizaje.
Estas funciones son perfectamente identificables individualmente, pero en su relación
dialéctica, la yuxtaposición de unas y otras puede también estar presente.
Es muy importante hacer en este momento la siguiente reflexión: Que el CEA-
medio de enseñanza tenga potencialmente ciertas funciones no implica que las
mismas se ejerciten inexorablemente. Esto sin duda depende de la forma en al que el
CEA-medio sea trabajado con fines de aprendizaje.
Ideas rectoras en la utilización del CEA como medio de enseñanza.
49
Se ha referido como un elemento fundamental de la EAC es la presentación atractiva
y abarcadora del CEA (82). Como CEA puede seleccionarse: un equipo, un
dispositivo y hasta una constante física (83).Algunos de ellos, como el caso de la
constante de Planck no pueden tener una representación material en el Proceso de
Enseñanza-Aprendizaje pero aún así pueden ofrecer interesantes y adecuadas
aristas cognitivas para desarrollar temas de la Física General.
En el caso en que sea escogido como CEA algo que por sus características puede
ser insertado como objeto material en el proceso de enseñanza- aprendizaje el
mismo, como se ha dicho, se convierte además en un medio de enseñanza y
aprendizaje. La ocurrencia de esto es algo en extremo conveniente para la adecuada
presentación del CEA.
Sin embargo, en este nuevo papel como medio de enseñanza, el CEA genera
dinámicas para su tratamiento que le son particulares en esta situación. En este
sentido se proponen dos Ideas Rectoras en el tratamiento del mismo:
• Correspondencia del medio utilizado como CEA con el objeto de conocimiento real correspondiente. El CEA seleccionado debe recrearse de
manera racionalmente exacta en el medio de enseñanza que lo representará. El
contexto no puede ser vulgarizado o reducido por ejemplo a una maqueta. Una
maqueta es un medio válido pero en este caso ella no puede en ningún caso
reconocerse como el CEA real ya que no puede portar en si misma todas las aristas
cognitivas de este ultimo. Podrá representarlo pero no suplirlo como objeto material.
• Prioridad en el desarrollo de la Función Contextualizadora. Revelar esta
función a través del despliegue de las aristas cognitivas del Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje evidenciando las relaciones de estas con los conocimientos en
exposición es lo que hace que el CEA se constituya en un secuenciador natural del
tema o de los temas que a partir de él se quieran recrear.
O sea, si el medio de enseñanza-aprendizaje fue convenientemente escogido para
representar al CEA, sus aristas cognitivas, que ahora se visualizan en la realidad del
ambiente físico del aula, permiten que el Contexto de Enseñanza-Aprendizaje pueda
ser tomado como hilo conductor para la estructuración de los conocimientos.
El estudio de los CEA cuando estos se constituyen en medios de enseñanza,
50
permitió establecer siete funciones para los mismos, seis de ellas se consideran
comunes a otros medios de enseñanza-aprendizaje y una de ellas le es particular.
Considerar estas funciones para esclarecer las peculiaridades del uso de los medios
en la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, cuando estos son al mismo tiempo CEA,
propició encontrar dos Ideas Rectoras para su utilización.
2.1.7 La educación CTS desde la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos. En la modelación del proceso de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, se
evidenció que la Dimensión Gnoseológica, a través de la pertenencia y significado
del conocimiento que porta el CEA, revela las relaciones CTS que le son particulares
a este. Estas relaciones CTS, pueden al desplegarse convenientemente en su
vínculo con el contenido, producir una enfoque CTS desde la Enseñanza-Aprendizaje
en Contexto en la Física General.
En el desarrollo de la investigación que culminó en la redacción de esta tesis, se ha
comprobado que partiendo de los programas tradicionales de la Física General y
utilizando un enfoque de EAC, podemos seleccionar convenientes CEA para tratarlos
en el curso de forma tal que los alumnos fuesen capaces de percibir a través de ellos
la interconexión de los aspectos científicos, tecnológicos y sociales.
Esta forma de desarrollar el PEA minimizó en gran medida el segundo de los
aspectos negativos señalados en el epígrafe 1.3 en relación con algunas
regularidades de la enseñanza de la Ciencia que hemos encontrado en
contraposición con un enfoque CTS correcto. Adicionalmente, se continuará
profundizando en esta dirección en el epígrafe siguiente 2.1.8, que se dedicará a la
EAC y la interdisciplinaridad.
El tercer aspecto negativo señalado en torno al predominio de enfoques basados en
la estructura de la disciplina también fue revertido, se recuerda lo tratado en el
epígrafe 2.3 acerca de una nueva forma de estructurar los contenidos a partir de una
secuencia centrada en la lógica cognitiva interna del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Al utilizarla se propiciaron cambios en la estructura tradicional de la
disciplina que se alejó de esta forma de estos enfoques.
Por otro lado los problemas señalados en el epígrafe 1.3 en relación a la ausencia de
una fundamentación teórico-metodológica para identificar e instrumentar
51
correctamente la contextualización de la enseñanza utilizando un enfoque CTS, se
considera que ha sido resuelto a partir de la investigación realizada en esta tesis.
Falcón (84) al referirse a la conducción del PDE de la Disciplina Física a partir de un
enfoque CTS se ha pronunciado en el sentido de que esta reflexión: "nos conduce
inevitablemente a reformular el papel a desempeñar por la misma en su contribución
a la formación de una educación CTS en los futuros ingenieros, lo cual a su vez
derivará en un redimensionamiento del contenido de enseñanza."
Este redimensionamiento, cuya necesidad suscribe el autor de esta tesis, es factible
de hacer a través de una EAC utilizando Contextos de Enseñanza-Aprendizaje que
puedan propiciar que este contenido de la Física se proyecte hacia una dirección
tecnológica o hacia una dirección social y dentro de ella a una dirección humanística.
Bosque (85) se refiere al hecho de que la Educación CTS se caracteriza por ser:
• �De carácter crítico, con respecto a la clásica visión esencialista y grupalista
de la ciencia y la tecnología.
• De índole interdisciplinar, porque en ella concurren variadas disciplinas.
• De carácter contextual, donde la ciencia y la tecnología se interrelacionan y
configuran valores en la dinámica de una sociedad concreta.
• De naturaleza multifactorial, promoviendo el análisis y solución de problemas
científicos y tecnológicos. teniendo en cuenta la comunión de distintos
factores: éticos, ambientales, políticos, históricos, educacionales, etc.
• De naturaleza formacional; de formación de actitudes, de responsabilidades
en ciencia y tecnología promoviendo una acción social.�
Si se analiza cada una de estas características desde la perspectiva de la
Enseñanza-Aprendizaje en Contextos para la Física General en ingeniería se verá
que:
• La EAC posee un carácter crítico, pues imparte la Física no desde una
clásica visión internalista de la enseñanza de las ciencias, sino que la recrea y
la vincula a la tecnología.
• Se constituye, como se verá en el próximo epígrafe en una nueva forma
particular de lograr la interdisciplinaridad.
• La EAC por su propia esencia es contextual.
52
• El uso de Contextos de Enseñanza-Aprendizaje de diversas clasificaciones
promueve en la comprensión del mismo, un análisis multifactorial. Por ejemplo
el uso como CEA de una antena Yagi, que es tratada en el epígrafe 3.1.2, y
las que son usadas desde hace 50 años profusamente en las comunicaciones
y han garantizado de esta forma y en gran medida que el mundo este
intercomunicado, propician revelar vínculos entre la ciencia, la tecnología, lo
histórico y lo político.
• La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos puede promover la formación de
actitudes relacionadas con la responsabilidad ante la ciencia y la tecnología al
utilizar CEA que portan un significado particular por su impacto social como el
diseño de un arma nuclear o el calentamiento global.
Las ventajas que le reconoce el autor de esta tesis a la EAC al ser usada para
proporcionarle a la Física General un enfoque CTS son:
• Los CEA escogidos con estos fines permiten afianzar los conocimientos
científicos, en particular de la Física, a través de su recreación tecnológica.
• El CEA escogido con estos fines permite revelar el impacto de las tecnologías
en el medio ambiente y la sociedad evidenciando como la ciencia y la
tecnología se interrelacionan y configuran valores en la dinámica de una
sociedad concreta.
• La EAC motiva la Física a través de la tecnología y su impacto socio-
ambiental.
• Siguiendo los fundamentos teórico-metodológicos de la EAC revelados en
esta tesis se pueden introducir de manera natural en el Proceso de
Enseñanza-Aprendizaje a partir de los contenidos de la Física General,
conocimientos relativos a la educación CTS.
• Permite que los docentes que la impartan continúen "sintiéndose" dentro de la
Física ya que no se añaden conocimientos extras y ajenos a esta disciplina.
Esto está en relación con lo tratado anteriormente respecto a las actitudes de
53
los docentes en la búsqueda eficaz de un enfoque CTS para la enseñanza de
las ciencias. El reto para estos profesores es dominar los elementos cognitivos
adicionales que traen los CEA utilizados, cuestión esta que trae implícito su
uso.
Aprender y enseñar ciencia requiere no sólo ocuparse de contenidos factuales y
conceptuales de la ciencia, sino también discutir sobre ciencia, tecnología y
sociedad; y conjuntamente con esto incluir también los aspectos actitudinales
(cognitivos, afectivos y valorativos) y axiológicos (valores y normas) en las clases de
Física. Esta discusión puede ser un debate enmarcado y recreado en un CEA
mediante una Enseñanza-Aprendizaje en Contextos si el primero es escogido
adecuadamente con estos fines.
La ciencia y la tecnología tienen objetivos diferentes. La ciencia en su construcción y
establecimiento de modelos, teorías, leyes y cuadros, profundiza en el conocimiento
humano del mundo natural y la realidad en general, mientras que la tecnología
proporciona medios y procedimientos para satisfacer las necesidades del hombre
como individuo y como ser social. Sin embargo ambas se relacionan
indisolublemente y se potencian mutuamente. Entonces de forma natural esta
interdependencia debe manifestarse en la enseñanza de la ciencia, donde una
relación oportuna, pertinente e inteligente con la enseñanza de la tecnología hace
además que esa potenciación mutua que se ejercita en la "ciencia y la tecnología
privadas�, ocurra también en el aula universitaria.
La EAC en la Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, cuando el tipo de CEA
escogido obedece a una clasificación tecnológica, además de producir una
perspectiva conveniente en los enfoques CTS, puede propiciar una enseñanza
centrada en el alumno, ya que estos enfoques repercuten positivamente en la
atención a la relación cognitivo-afectiva del estudiante. Esto se tratará en el epígrafe
2.1.10.
Finalmente por todos los elementos aportados y reflexionados se puede concluir que
el enfoque de enseñanza relativo a la EAC se aviene perfectamente con el afán de
sistematizar en la enseñanza de la ciencia y en particular de la Física la educación
CTS.
54
2.1.8 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la Interdisciplinariedad. La modelación del proceso de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos reveló, que la
Dimensión Gnoseológica a través de la pertenencia y significado del conocimiento
que porta el CEA, revela no sólo las relaciones CTS, como se dijo antes, sino revela
también relaciones ínterdisciplinares de los contenidos, que no sólo se hacen visibles
a través de estas relaciones CTS, sino también a partir de aristas cognitivas del CEA
cuyos conocimientos adscriptos son de interés de otras disciplinas de la carrera
además de la Física General.
En este sentido, una de las vías en las que puede trabajarse la Disciplina Física para
Ciencias Técnicas con un enfoque interdisciplinar coherente con los intereses de la
especialidad, consiste en tomar un CEA como campo de convergencia e intersección
de disciplinas distintas, de tal manera que la realidad a estudiarse en las diferentes
aristas cognitivas de este CEA nos permita relacionar esas disciplinas en sus
acciones didácticas.
Se puede afirmar que la interdisciplinariedad es viable cuando por Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje se escoge para desarrollar la EAC un objeto de asimilación
que comparten distintas disciplinas. Entonces este Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje tiene la potencialidad didáctica de relacionar aspectos del contenido de
diferentes disciplinas para explicar un tema, lo cual contribuye a la formación de un
pensamiento interdisciplinario de integración curricular.
La intención de esta propuesta no es extender los conocimientos de las disciplinas
ya establecidas con nuevos elementos, siendo consecuente con la crítica al enfoque
cientificista de la interdisciplinariedad. Lo que hemos hecho es relacionar los
conocimientos ya conformados de diversas disciplinas, con la selección de un CEA
apropiado.
En la literatura especializada se encuentran diversas formas de abordar la
interdisciplinariedad.
Las clasificaciones que Fiallo (86) establece en relación a las formas generales de
lograr la interdisciplinariedad son las siguientes:
-A partir de las matemáticas.
-A partir de la teoría general de los sistemas.
55
-Desde la lógica de la complejidad.
Se fundamentará a continuación el punto de vista de que la EAC es una forma donde
desde la lógica de la complejidad puede lograrse la interdisciplinariedad. cuando se
escoge el CEA adecuadamente, En primer lugar sería conveniente decir que uno de
los aspectos que en ocasiones se le ha expresado al autor de esta tesis como
elemento en contra de la EAC es que al parecer de algunos; en general los CEA son
en ocasiones difíciles de comprender por los estudiantes, ya que en ellos concurren
elementos de conocimiento inusuales y diversos a los tradicionalmente usados por lo
estudiantes.
Y efectivamente esta situación está presente. Se ha aclarado oportunamente que el
CEA es más que un entorno motivacional. Por esa razón es lógico y además
conveniente por el Carácter Integrador que debe tener el mismo, que esto ocurra.
Pero la reflexión es todavía más amplia en ese sentido, pues resulta útil recordar la
necesidad de fomentar para el enfoque interdisciplinar un pensamiento que
reconozca la complejidad de lo real como premisa para que este en su nueva riqueza
de enfoques sea cabalmente aceptado y comprendido.
Por tanto, recurrir a la bastedad cognitiva de un tema para que sea comprendido
parece un proceso normal en el proceso del conocimiento. Por supuesto que lo
extenso de ese conocimiento en si mismo en las relaciones internas del objeto de
conocimiento y en sus relaciones externas con el entorno que lo circunda deben ser
adecuadas didácticamente en su potabilización hacia el aprendiz.
Cuando se escoge un CEA y se tratan de buscar sus aristas cognitivas y sus
relaciones para un posterior uso didáctico, solo es posible encontrarlas, identificarlas
y relacionarlas adecuadamente con una correcta visión tomando en cuenta su
complejidad. Cualquier reducción simplista del CEA nos llevará inexorablemente al
desconocimiento de aristas cognitivas existentes o de relaciones entre ellas que
desvirtuarán el uso de este CEA, de acuerdo con la Metodología elaborada al
respecto por el autor de esta tesis, la cual será tratada en el epígrafe 2.2.
Esta afectación en el uso correcto del CEA puede suceder por dos razones:
1- Por no detectar aristas cognitivas que están presentes en un CEA. Esto puede:
56
a) Hacer que se renuncie al uso del mismo por pensarse que no es el CEA que se
necesita.
b) Provocar que se lleve a clase un CEA para desarrollar una EAC y que algún
estudiante descubra allí una nueva arista cognitiva del mismo no detectada
anteriormente, lo que puede provocar a su vez en el auditorio una reflexión en un
sentido inesperado y tal vez no deseado por el docente.
2-Por desconocer relaciones entre las aristas cognitivas. Esto nos lleva a una visión
fragmentada del mismo en función de su uso didáctico.
Por estas razones la visión abarcadora y no simplista del CEA es la única visión
correcta en el afán de revelar en el mismo sus aristas cognitivas con fines didácticos.
El reconocimiento posterior de a qué disciplina en particular le corresponde abordar
sola o conjuntamente la arista cognitiva en cuestión, es lo que garantiza la
interdisciplinariedad a través de un enfoque curricular conveniente.
Se concluye entonces que para acreditar a un objeto de asimilación determinado
como CEA, solo el análisis en cuanto a la complejidad real que lo caracteriza hará
que esta acreditación sea certera. Adicionalmente a través de este análisis se
revelarán en detalle sus aristas cognitivas, así como las relaciones internas y
externas de estas, aspectos que evidenciaran su potencialidad o no para su uso en
la EAC. Por esta razón se considera a la EAC como una forma de instrumentar la
interdisciplinariedad que se adscribe a la lógica de la complejidad según las formas
generales que establece Fiallo para lograr la misma.
Ahora bien, hay formas particulares para lograr la interdisciplinariedad. Según este
mismo autor, existen algunos intentos de lograr la interdisciplinariedad a partir de:
-Ejes transversales.
-Programas directores.
-Método de Proyectos.
-Nodos de articulación interdisciplinarios.
-Líneas directrices.
Se reflexionará a continuación si la EAC puede ser catalogada dentro de alguna de
estas categorías. No se cree necesario analizarlas todas, ya que en los casos de:
57
Programas Directores, Método de Proyectos y Líneas Directrices, por sus propias
definiciones no se avienen en ningún sentido con la EAC.
Una situación diferente la tenemos cuando se consideran los Ejes Transversales y
los Nodos de Articulación Interdisciplinarios. Por esta razón si se analizará en detalle
sus coincidencias o no con la EAC.
Fiallo (87) establece que: �Los Ejes Transversales son objetivos priorizados que
enfatizan en función de las necesidades sociales de cada momento histórico con-
creto, determinadas aristas de dicha formación y que la propia evolución de la
sociedad exigirá el análisis y remodelación de los ejes establecidos en
correspondencia con las necesidades sociales futuras�.
Además precisa que son transversales, pues recorren o permean todo el currículo
(desde los objetivos más generales a las decisiones más concretas referidas a todas
las actividades docentes o extradocentes) y deben estar presentes en todas las
situaciones del proceso docente educativo.
Y precisa finalmente que son �elementos referenciales� importantes y decisivos los
que los colectivos pedagógicos deben adoptar dentro de los distintos elementos
curriculares, orientando la planificación de las actuaciones para que exista
coherencia entre �lo que se piensa, se dice y se hace�.
Se analizará ahora lo expresado en estos 3 párrafos en relación con considerar o no
el CEA de la EAC como un eje transversal.
Primeramente si se reflexiona sobre la definición de Eje Transversal puede
comprenderse rápidamente que el CEA no tiene que ser objetivo priorizado ya que ni
siquiera debe ser objetivo de estudio en una asignatura. Un ejemplo que sirve para
ilustrar esto es el caso del Tubo de Rayos Catódicos (TRC), el cual no constituye en
si mismo ni total ni parcialmente un objetivo del plan de estudio de la disciplina Física
General para la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, y sin
embargo, fue utilizado como un CEA en la impartición de la Física I, cuyo título
específico es Mecánica y Física Molecular. Tampoco este dispositivo tecnológico
recorre todo el currículo, exigencia necesaria que Fiallo también realza. Finalmente
se debe decir en relación con la idea de que los Ejes Transversales son elementos
58
referenciales, que a diferencia de estos los CEA, por su diversidad y profusión, al
ser escogidos tienen un impacto mucho menor en el currículo.
Sería conveniente ver otra definición de Ejes Trasversales, por ejemplo la de Palos
Rodríguez. Este autor refiere que: �...son temas determinados por situaciones
problemáticas o socialmente relevantes, generados por el modelo de desarrollo
actual, que atraviesan o envuelven el análisis de la sociedad, y del curriculum en el
ámbito educativo, desde una dimensión ética y en toda su complejidad conceptual.�
(88) En relación con esta definición, además de lo que ya se ha dicho con relación a la
definición de Fiallo y que puede ser repetido también ahora, se puede agregar que la
EAC no necesariamente le asocia al CEA una dimensión ética.
Se puede concluir, por todo lo dicho anteriormente, que el CEA relacionado a la EAC
no puede ser considerado como un eje transversal para lograr la interdisciplinariedad.
Se reflexionará ahora en torno a si CEA puede ser considerado un nodo de
articulación.
Los nodos de articulación son intentos realizados en la Educación como vía para
lograr la interdisciplinariedad. En el caso de la Educación Superior cubana, son
considerados, según Fernández de Alaiza, como aquellos contenidos de un tema de
una disciplina o asignatura, que incluye los conocimientos, las habilidades y los
valores asociados a él y que sirven de base a un proceso de articulación
interdisciplinaria en una carrera universitaria dada para lograr la formación más
completa del egresado, es decir el futuro profesional. (89)
Al considerar esta definición se deben analizar dos aspectos. Primeramente debe
recordarse que el CEA es un objeto de asimilación que no tiene necesariamente
(aunque puede serlo eventualmente) que ser impartido como un contenido
disciplinar debido a su propia trascendencia en la misma. Y en segundo lugar, por
supuesto tampoco necesariamente incluye habilidades y valores asociados a el. Por
tanto, en este sentido, nuestro CEA no se corresponde con esta definición de nodo
de articulación. Se concluye diciendo que el CEA, debido a su definición, se corresponde solo
parcialmente con la definición de nodo de articulación utilizada.
59
Por esta razón y considerando que en el lenguaje de la ciencias para que lo nuevo
sea igual a lo ya estudiado y establecido, deben ambos corresponderse totalmente y
al no ser este el caso, se concluye que el CEA utilizado en la EAC no puede ser
considerado un nodo de articulación para lograr la interdisciplinariedad.
La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos: una nueva forma particular de lograr la interdisciplinariedad. Como se ha analizado anteriormente la EAC no puede ser incluida dentro de ninguna
de las clasificaciones de las vías particulares para lograr la interdisciplinariedad
referidas y trabajadas por Fiallo y Fernández de Alaiza. Entonces se está ante una
alternativa novedosa. Por tal razón y habiendo considerado las cinco vías para lograr
la interdisciplinariedad, se propone incluir la EAC como la sexta de dicha lista, la cual
debe quedar así:
-Ejes transversales.
-Programas directores.
-Método de Proyectos.
-Nodos de articulación interdisciplinarios.
-Líneas directrices.
-Enseñanza-Aprendizaje en Contextos.
De acuerdo con lo razonado hasta aquí se considera que la EAC no es en si misma
una vía para lograr la ínterdisciplinaridad. Sólo se podrá lograr cuando el CEA
propicie un campo de convergencia e intersección de disciplinas distintas, de tal
manera que las diferentes aristas cognitivas de este, permita relacionarlas con
acciones didácticas.
Esta relación interdisciplinaria que se establece, obliga a revelar de manera
inequívoca el dominio disciplinar del conocimiento (90) referido a las diferentes
aristas cognitivas del CEA. Con esta terminología con influencia de lenguaje
matemático de dominio disciplinar del conocimiento entendemos a las
pertenencias disciplinares que tienen los conocimientos adscriptos a las
aristas cognitivas del CEA.
Tal reflexión permite ir completando desde el punto de vista del aparato conceptual el
estudio de la EAC con fines ínterdisciplinares. Ahondaremos en las relaciones
60
didácticas que aparecen entre el CEA y las disciplinas que pueden ser vinculadas
ínterdisciplinariamente, cuando este objeto de asimilación es un campo de
convergencia e intersección de disciplinas distintas.
El Contexto de Enseñanza-Aprendizaje como elemento de relación interdisciplinar.
A continuación se reflexionará si el uso del CEA con fines ínterdisciplinares se
corresponde aún con los Principios Básicos para su búsqueda y selección, referidos
en el epígrafe 2.1.3.
¿El uso del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje con estos fines obliga a modificar o
a incorporar a estos principios alguno nuevo?
Con el propósito de responder esta pregunta, se analizará cada uno por separado:
1. Carácter Didáctico: El CEA debe ser lo suficientemente didáctico o sea permitir coherente y convincentemente la exposición del tema o temas seleccionados. Esta idea que se sustenta conjuntamente en el Principio Didáctico
de la accesibilidad del conocimiento y en la definición de CEA hecha, se corresponde
con elementos esenciales de la enseñanza y en particular de la EAC, y por esta
razón mantiene su total vigencia.
2. Carácter Integrador: El contexto deberá ser lo suficientemente abarcador para integrar varios temas. Este requerimiento está determinado por la forma en que el CEA debe ser utilizado
en la EAC, pero realmente es un requerimiento muy conveniente dado la intención de
utilizar este CEA como elemento de relación interdisciplinar. Sin embargo se debe
agregar una exigencia adicional e imprescindible si deseamos lograr esta relación
interdisciplinar utilizando la EAC. En este sentido se transforma de la siguiente forma: 2. Carácter Integrador: El contexto deberá ser lo suficientemente abarcador para integrar varios temas de las diferentes disciplinas a las cuales se desea relacionar interdisciplinarmente utilizando la EAC. La corrección hecha está dirigida a garantizar que el CEA sea un punto de
convergencia de varias disciplinas. A través de la presentación y activación de las
aristas cognitivas de interés se logra la creación no sólo de un marco motivacional,
61
sino de una vía para la exposición y relación de conocimientos que ahora pertenecen
a disciplinas diferentes y pueden inclusive impartirse no simultáneamente, o sea,
distantes en el tiempo.
3. Carácter Auto Consistente: El contexto debe ser auto consistente para la exposición del tema o temas relacionados. Esta exigencia, cuya fundamentación se hizo con anterioridad, está relacionada con
requerimientos que en el orden didáctico se le hacen al CEA en función de su
utilización correcta, de acuerdo con las características de la EAC 4. Carácter Pertinente: El contexto deberá tener relevancia al menos en alguno de estos niveles: asignatura , disciplina, especialidad o a escala social. La única forma en que un CEA puede ser usado con fines ínterdisciplinares es que
tenga relevancia en la especialidad. Entonces esta exigencia determina una
potencialidad como elemento interdisciplinar para un CEA que la satisfaga.
Que un CEA tenga relevancia en la especialidad no implica, si no es
intencionadamente tratado con esos fines, que pueda convertirse en elemento de
interdisciplinariedad y usarse con ese objetivo.
5. Carácter Motivacional: El uso del CEA no debe ser solamente motivacional. Si no cumple el aspecto conductor y secuenciador del contenido a exponer no será un CEA. Esta exigencia es un atributo esencial del CEA, que armoniza totalmente con la
nueva finalidad interdisciplinar, por lo que no existe ninguna contradicción en
mantenerla y ratificarla en esta nueva situación.
6. Carácter Interdisciplinar: Priorizar los contextos vinculados a la especialidad y no moverse solamente en el marco de la disciplina. Esta recomendación es casi una invitación para trabajar la interdisciplinariedad,
aunque el objetivo inicial de la misma no estuvo dirigido en esta dirección. Al inicio,
las investigaciones pedagógicas realizadas por el autor de esta tesis sobre la EAC en
la década de los 90, evidenció que había una tendencia a escoger CEA dentro de la
disciplina Física o con impacto social, y se soslayaba su búsqueda dentro de la
especialidad por la complejidad que los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje tenían
dentro de la misma. Sin embargo el uso de CEA con relevancia en la especialidad
62
tiene un impacto motivacional de máximo nivel en los estudiantes de ingeniería. Por
esa razón se introdujo este Principio Básico que ahora al ir en busca de la
interdisciplinariedad a través de la EAC se aviene perfectamente a estos objetivos.
Se considera que los Principios Básicos establecidos para la selección CEA en el
epígrafe 2.1.3 se corresponden en general con las exigencias que deben hacerse a
este en su nueva función como elemento de relación interdisciplinar. Sin embargo, en
el desarrollo de la investigación, como ya mencionamos, fue necesario modificarlos
con la finalidad de garantizar que este CEA tuviera aristas cognitivas que al ser
abordadas con fines didácticos obligarán a utilizar un conjunto diverso de
conocimientos pertenecientes a diferentes disciplinas. Por tal razón, al tener que
utilizar varias disciplinas en el tratamiento de un CEA este se transforma en un
elemento de relación interdisciplinar, con una función cualitativamente nueva.
Se han reflexionado y precisado puntos de vista sobre el concepto de disciplina y del
CEA como elemento de relación interdisciplinar. Es necesario ahora realizar un
análisis conjunto de ambos con el objetivo de evidenciar la relación entre los dos
conceptos en sus nexos didácticos.
Al seleccionar un CEA como elemento de relación interdisciplinar, es primordial
analizar hacia cuáles disciplinas tributa. O sea, determinar qué disciplinas están
involucradas a través de las aristas cognitivas del mismo. Esta determinación es
trascendente por varios motivos:
1-Permite discriminar posteriormente si las disciplinas involucradas son factibles de
relacionar de forma interdisciplinar. En esta factibilidad están presentes factores
relacionados con la complejidad de las disciplinas, aparatos matemáticos comunes o
no, distanciamiento en el tiempo de los semestres en las que se imparten y factores
humanos relacionados con la composición de los claustros.
2-Permite analizar lo extenso o no del número de disciplinas involucradas y en este
sentido la conveniencia o no de tomar en específico este CEA como elemento de
relación interdisciplinar
3- Permite realizar el Planeamiento Interdisciplinar del CEA, o sea la forma en
que las disciplinas involucradas asumen a través de sus contenidos, enfoques
y métodos las aristas cognitivas que de este, le son afines. Este documento que
63
es en si mismo el resultado de una micro investigación curricular, junto con su
instrumentación por las disciplinas y finalmente su implementación por las
asignaturas es la concreción final de la interdisciplinariedad utilizando la EAC.
Suplementariamente a esta nueva conceptualización, las mismas reflexiones que
permitieron llegar a ella, obligaron a introducir en el aparato conceptual de la
investigación otro nuevo concepto que emergió de manera natural en la misma:
Se entenderá por entorno disciplinar del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje al
conjunto de disciplinas curriculares que concurren con uno o más aspectos de
sus contenidos como elementos de necesidad inmediatos en la comprensión
del CEA.
En este entorno disciplinar, siempre es posible distinguir por la precedencia de sus
contenidos temáticos en relación al tratamiento del CEA o por la forma trascendente
con que lo aborda, a una disciplina o asignatura que se ha llamado disciplina o
asignatura matriz, la cual será la que presentará por primera vez dicho CEA.
En la definición de entorno disciplinar se entiende por elemento de necesidad a los
recursos de conocimientos imprescindibles e inmediatos en la comprensión del CEA
en todas sus aristas cognitivas.
La razón de haber hecho esta definición así, dejando a un lado la definición de arista
cognitiva pertinente y la de arista cognitiva activada o no activada, es que fue
conveniente en esta definición de entorno disciplinar del Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje contemplar todos los aspectos que en cuanto a conocimientos sean
necesarios considerar para la comprensión del CEA. Este enfoque permite
determinar a continuación de forma general el total de disciplinas que tributan a la
comprensión del mismo, y posteriormente, ya con la claridad del paso anterior
saldado, puede analizándose las conveniencias al respecto, precisarse cuáles serán
consideradas aristas cognitivas pertinentes y cuáles serán activadas o no.
En la esta definición se dice inmediato pues en la concatenación de los
conocimientos, si no hacemos esa precisión, el entorno disciplinar del Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje puede ser irracionalmente extenso.
¿Hasta donde concurre este carácter inmediato con relación al conocimiento al que
se hace referencia?
64
Se responde esta pregunta afirmándose categóricamente que deben tomarse como
elementos de necesidad inmediatos en la comprensión del CEA aquellos
conocimientos que la racionalidad y los intereses involucrados aconsejen considerar.
Esta afirmación se fundamenta en una praxis donde se ha visto que es imposible
establecer una receta debido al conjunto diverso de factores objetivos y subjetivos
que en cada caso concurren de manera diversa.
Entre los factores objetivos que se han verificado en la investigación se encuentran:
el nivel de objetividad con que se pueda presentar un CEA y la complejidad del
mismo como objeto de conocimiento.
Entre los factores subjetivos se encuentran: la cantidad y calidad de los
conocimientos previos de los estudiantes, su nivel matemático y la dispersión o no
de los intereses de estos.
Se verá en el capítulo siguiente la forma en que se ha concretado en la disciplina
Física General en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, la
viabilidad de utilizar la EAC como una forma particular de lograr la
interdisciplinariedad cuando se escoge el CEA convenientemente y se utiliza como
un elemento para relacionar las disciplinas que se encuentren contenidas en su
entorno disciplinar.
2.1.9 La validación del discurso en ciencias a través del CEA tecnológico. La modelación del proceso de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos reveló, como
se muestra en el esquema, que la Dimensión Gnoseológica a través de la
pertenencia y significado del conocimiento que porta el CEA revela las relaciones
CTS. También en la otra vertiente de esta dimensión se revelan relaciones con la
lógica y los métodos de la ciencia. Ambas vertientes tributan hacia una reflexión en la
dirección de ¿cómo se valida el discurso de la Física General en un aula de
ingeniería?
Acebedo y otros, en una cita que se ha referido con anterioridad (91), señalan que:
"La racionalidad científica o el método científico se presenta como algo infalible en el
conocimiento, de ahí la separación entre la ciencia pura o básica contra la ciencia
aplicada. Esto hiperboliza la demostración en la clase y no ve en la ciencia aplicada,
y posteriormente ya convertida en tecnología, una vía razonable para validar esta."
65
Siendo el subrayado del autor de esta tesis, con el se desea resaltar esta idea que se
aviene perfectamente a la enseñanza de la Física en carreras de ingeniería.
Precisamente en la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, cuando el CEA es una
tecnología, las teorías físicas que son necesarias para su comprensión no sólo
pueden ser presentadas sino también validadas a través de la visión, precisamente,
de que este Contexto de Enseñanza-Aprendizaje se sustenta teóricamente en una
tecnología que funciona.
Sin embargo, a pesar de la abrumadora lógica de esta afirmación este enfoque
tecnológico para validar la ciencia en el discurso en el aula, prácticamente no se
utiliza.
¿Por qué esto es así?
Una primera razón es porque esto se corresponde epistemológicamente con las
concepciones predominantes sobre que los propios aprendizajes y las disciplinas
científicas son equivalentes, y como en el desarrollo de estas disciplinas científicas
no se acostumbra a validar una nueva teoría científica a través de una tecnología que
funciona por la leyes físicas comprendidas en dicha teoría, entonces tampoco es
lícito hacerlo en el marco de su aprendizaje.
Otra razón está relacionada con el hecho de que independientemente que a través
de los diferentes movimientos sobre alfabetización científica y tecnológica, algunos
conocimientos tecnológicos han encontrado una vía para estar presentes en la
cultura general, no ha sucedido lo mismo en relación a la transposición didáctica de
conocimientos tecnológicos hacia conocimientos escolares. Una de las causas para
que esto haya sido así, es el bajo status social de las tecnologías en relación con las
disciplinas científicas. Este bajo status de las profesiones tecnológicas, según
Collins( 89), se traslada a la educación en tecnología.
Aunque es de aceptación universal que el mundo de hoy funciona en buena medida
debido al rol de las ingenierías, no aparecen conocimientos ni siquiera elementales
de ingeniería en la enseñanza primaria, en la enseñanza media y ni siquiera en la
enseñanza universitaria ajena al perfil de las ciencias técnicas.
Por esta razón ni se valora y mucho menos se hace, el enfoque; �es correcta esta
teoría puesto que la tecnología que emana de ella funciona", como alternativa para
66
dar un enfoque de ingeniería a la enseñanza de las ciencias y como una alternativa
para la validación del discurso de la misma en un aula.
Conocimientos básicos de ingeniería, como son las ideas de diseño y funcionamiento
de equipos y tecnologías presentes en nuestra vida cotidiana, no han sido
trasladados al conocimiento escolar. En contraposición a esto y paradójicamente las
nuevas concepciones de alfabetización científica y tecnológica están incluyendo
estos conocimientos para la educación de todos (93).
Sin embargo esta situación está cambiando. Por ejemplo en Estado Unidos muchas
escuelas han adoptado o están en el proceso de adoptar estructuras organizativas
que definen un continuo educacional tecnológico. (94)
Se sabe que desarrollar una enseñanza con estas características, o sea donde estén
presentes los elementos de ingeniería a los que se ha hecho referencia, es una tarea
difícil, ya que no solo requiere la correspondiente transposición didáctica sino
adicionalmente, algo más complicado; la formación de los profesores en esta
dirección. En este sentido se refiere Bell a decir que: "Such instruction will require
science educators to provide conceptual frameworks for technology integration,
model lessons involving appropriate uses of technology, and opportunities for
preservice teachers to develop and practice teaching lessons that appropriately
integrate technology."(95)
El hecho entonces, que ni siquiera conocimientos de ingeniería estén presentes en la
enseñanza de la ciencia, limita cualquier pensamiento ulterior, en particular el uso de
CEA tecnológicos para validar el discurso en ciencias.
Sin embargo es conveniente en estas reflexiones precisar que para los fines de la
utilización de la EAC en los cursos de Física General en carreras técnicas, lo que es
importante no es la transposición didáctica de todo el conocimiento de la ingeniería o
las tecnologías a esta, sino más bien aquellos conocimientos que puedan ser
tomados como CEA tecnológicos.
Finalmente como último comentario en relación con la cita de Bell, precisamos que
esta no adecuada formación de los profesores, que afecta la correcta valoración del
uso de CEA tecnológicos con la finalidad de validar el discurso en ciencias en un
67
aula, no sólo se debe a una insuficiente formación en la tecnología, sino que se debe
también a sus visiones deformadas de la ciencia, cercanas o en total concordancia
con la �epistemología del cazador de hechos� y/o la �epistemología del vidente�.
Sobre estas valoraciones de la ciencia se puede decir que las concepciones acerca
de la naturaleza de la ciencia que poseen los profesores frecuentemente no difieren
sustancialmente de la que poseen los estudiantes, e incluso ambas visiones, no
difieren de las visiones ingenuas adquiridas por impregnación social. De aquí la
atención que la investigación en didáctica de las ciencias presta en la actualidad al
estudio de las preconcepciones de los profesores. (96).
Se han encontrado opiniones que refieren que esta forma de validación alternativa
del discurso de la Física General en un aula de ingeniería través del uso de CEA
tecnológicos es poco rigurosa y no se corresponde a "la solidez" con la que el
conocimiento científico debe ser impartido.
Sustentando estas posiciones se encuentran, entre otros, puntos de vista que no
reconocen perfectamente las diferencias que existen entre el conocimiento en el
ámbito de las ciencias y el conocimiento propio del alumno.
El primero de estos es un conocimiento compartido por una comunidad de expertos
que minimizan al máximo al exponer su ciencia en el lenguaje más riguroso posible,
la interpretación personal de sus significados con la finalidad de evitar confusiones.
Por otro lado en el Proceso de Enseñanza-Aprendizaje, el alumno construye un
conocimiento más flexible y menos coherente con una gran cantidad de significados
personales, que en muchas ocasiones difieren sustancialmente de su significado en
el marco de la ciencia.
Por esta razón mientras que el conocimiento en el ámbito de las ciencias es
altamente coherente ya que además de actuar sobre el aparato conceptual, actúa
entre las partes que componen la ciencia particular en cuestión y entre éstas y sus
verificaciones empíricas, el conocimiento del alumno no se desarrolla en un marco de
tanta exigencia cognitiva, por lo que el grado de coherencia interna es menor que el
de ciencias. En esta dirección se expresa Marín al expresar: "El mismo está
orientado a ser un conocimiento funcional, pragmático y útil para las actividades
cotidianas, en muchas de las cuales las cualidades afectivas cuentan más que las
68
cognitivas. Esto hace que el conocimiento que posee el alumno de los fenómenos
físico-naturales, comparado con el de ciencias, sea global, centrado en un entorno
específico cotidiano, subjetivo, en buena parte implícito y vinculado a su sistema
afectivo. (97) Siendo la letra cursiva del autor de esta tesis. Todo esto se suscribe y
en este sentido es que se sostiene que la EAC y sus Contextos de Enseñanza-
Aprendizaje sabiamente escogidos actúan dentro de este entorno cotidiano y
subjetivo del estudiante en buena parte implícito y de esta forma se aprovecha de
forma intencionada y a través de una vía didácticamente fundamentada esta
regularidad de los conocimientos en ciencias de nuestros estudiantes para validar el
discurso en ciencia en el PEA.
Adicionalmente Marín se refiere a que estos conocimientos están vinculados al
sistema afectivo del estudiante. Esta razón es la que llevó a la utilización de CEA
cercanos precisamente al estudiante de ingeniería en Telecomunicaciones y
Electrónica y así considerar la unidad de lo cognitivo y lo afectivo en la personalidad
de este.
Cerrando la reflexión sobre la cita de este autor, se sostiene que con frecuencia los
profesores en sus enfoques de enseñanza igualan la estructura del conocimiento en
el ámbito de la ciencia a la estructura del conocimiento que poseen los estudiantes y
por las razones que explica este autor siempre estos difieren. Entonces, al ser
consecuentes con esta afirmación, es que no se debe pretender reproducir al
enseñar la ciencia las estructuras de conocimiento que le son propias a esta.
El autor de esta tesis considera que se debe diferenciar entre como se concibe una
nueva idea en la ciencia y la forma posterior que se utilizará para introducirla en el
proceso de enseñanza-aprendizaje.
Sin embargo la comprensión de esto por parte de profesores y didáctas en ciencias
es limitada y la afiliación al método lógico-deductivo y al experimental usado
profusamente en la ciencia durante el proceso de concebir las nuevas ideas, es la
regularidad. Adicionalmente ocurre que los modelos que utilizan los docentes están
más cercanos a la propia comprensión que ellos mismos tienen de su discurso sobre
ciencias que a la comprensión efectiva y real que tengan los propios estudiantes del
mismo, trasformando la actividad docente en una acto de auto-contemplación. En
69
relación con este sensible asunto se expresa Adúriz-Bravo al decir que:"Aprender
ciencias en la escuela requeriría entonces reconstruir los contenidos por medio de los
modelos didácticos que los llevan al aula sin embargo lo que suele ocurrir es que se
utilizan modelos simplificados, que tienen significado para el nivel de erudición del
profesor pero que no encuentran referente en la estructura cognitiva de los
estudiantes. En estas circunstancias, los estudiantes incorporan memorísticamente
un modelo que no es completamente científico y que además les resulta
escasamente significativo." (98)
Finalmente en defensa de la seriedad de validar el discurso en ciencias a través del
uso de CEA tecnológicos y del principio -simplificado ahora y dicho antes de otra
forma-: "es buena puesto que funciona", se puede decir que realmente en la
enseñanza de las ciencias encontramos alternativas para hacer potable este discurso
en general denso. Algunas de ellas están fuera del marco ortodoxo del vocabulario
de la ciencia y no obstante son aceptadas. En este caso están las analogías. Una de
las más emblemáticas es la analogía del «budín con pasas» para el modelo atómico
de Thomson (premio Nobel de 1902). Al decir de Galagovsky: " el lenguaje científico
se enriquece con una serie de estrategias que podrían haberse supuesto exclusivas
del lenguaje literario, pero que juegan un importante papel en la construcción y
consenso de significaciones en la ciencia. (99)
De la misma forma que una alternativa para lograr la comprensión en el aula es
"flexibilizar" con analogías -algunas tan pintorescas y estomacales como la del budín
con pasas- nuestro lenguaje en las clases de Física, debe ser considerado como una
alternativa viable y rigurosa para la validación de su discurso en una carrera de
ingeniería, la utilización de una tecnología que lo sustente a través de los elementos
teóricos necesarios para la comprensión de su funcionamiento. De esta forma el
Contexto de Enseñanza-Aprendizaje tecnológico puede utilizarse de marco de
validación sobre el cual puede fundamentarse la veracidad de la ciencia que se
expone.
Toda transposición didáctica traslada la ciencia privada hecha por los científicos a
ciencia impartida en un aula. En este proceso existe una interfase que adapta, y de
70
esta forma particulariza, los conocimientos en ciencias según los objetivos, el nivel de
enseñanza, enfoques epistemológicos y las regulaciones del diseño curricular.
Estas adaptaciones y particularizaciones propician la existencia de intencionalidades
contenidas explícitamente o implícitamente en la transposición didáctica hecha, las
que llevarán entre otras, la forma que se valida en el aula el discurso en ciencias.
Esta validación debe adecuarse, adaptarse y hacerse particular para el estudiante de
ingeniería.
Si Descartes, el gran filósofo francés del siglo XVII, expreso en su momento: " Pienso, luego existo", el humilde autor de esta tesis pudiera decir - parafraseando
a este además insigne científico- que una estrategia alternativa para la validación del
discurso de la Física General, en el ámbito de una carrera de ingeniería es:
"Funciona, luego la teoría en la que se basa es correcta". ¿Se hiperboliza este enfoque? No, sólo se considera que es una alternativa más,
pero tan seria como cualquier otra, para validar el discurso de esta disciplina básica
en un aula de ingeniería.
2.1.10 La Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la relación cognitivo-afectiva. En la modelación del proceso de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, se
evidenció, que la Dimensión Psicológica revela la relación cognitivo-afectiva del
estudiante que le es particular a un determinado CEA. Esta relación, como también
se muestra en la modelación, puede darse desde la ciencia o desde la profesión.
La relación cognitivo-afectiva está relacionada con los aprendizajes significativos.
Como se citó en la introducción de esta tesis, según Moreira (100), una de las
condiciones para que ocurra el aprendizaje significativo, es que los conocimientos a
ser aprendidos sean relacionables con la estructura cognitiva del aprendiz de manera
no arbitraria y no literal.
En este proceso, la nueva información interacciona con una estructura de
conocimiento específica, la cual Ausubel (101) llamaría "conocimiento inclusor",
existente en la estructura cognitiva de quien aprende. El conocimiento inclusor, sería,
por tanto, un concepto, una idea, y en general un elemento cognitivo cualquiera ya
existente, capaz de servir de "anclaje" para la nueva información, de modo que ésta
adquiera significado para el individuo.
71
En la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos este conocimiento inclusor sería el CEA,
quien a través de sus aristas cognitivas ofrecería estos elementos de anclaje para los
nuevos conocimientos.
Precisamente el CEA provee al conocimiento físico que se imparte de este
significado psicológico necesario, también referido por el aprendizaje significativo, el
cual se revela cuando a través de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos se
relacionan estas aristas cognitivas con los conocimientos físicos en exposición,
siendo esta la propuesta de aprendizaje que se le hace al estudiante.
En este sentido un CEA presentado a los estudiantes y que por su propia definición
es un objeto de asimilaciíón de relevancia y actualidad en la asignatura, disciplina,
especialidad o en la sociedad, es por estas exigencias en si mismo un "elemento o
conocimiento inclusor", y de esta forma el estudiante poseerá ideas inclusoras con
las que pueda conectar los nuevos conocimientos.
En relación al aprendizaje significativo se focaliza la atención en la necesidad que el
alumno �ancle� la nueva información en los conocimientos inclusores. Sin embargo al
decir de Rioseco (102), junto a la necesidad que el alumno adquiera o construya los
conceptos científicos correctamente, está la necesidad de despertar en el alumno el
interés por aprender esos conceptos científicos. Si no existe el interés, la estructura
afectiva sería desfavorable, en cierto modo negativa, y estaría bloqueando la
posibilidad de anclar correctamente el nuevo conocimiento con los conceptos ya
existentes en la estructura cognitiva y obtener así un aprendizaje significativo. El
autor de esta tesis coincide con esta afirmación en la que se vinculan explícitamente
los aprendizajes significativos con la relación cognitivo-afectiva del estudiante.
Según el enfoque histórico-cultural en la praxis social se encuentran las verdaderas
bases del conocimiento humano (103) y durante la misma las personas acumulan en
su vida diaria experiencias, vinculándose a situaciones y hechos, independientes
entre sí. Algunos de ellos adquieren una determinada relevancia en la jerarquía
conceptual, mientras que otros no lo consiguen.
En relación a esto De Posada (104) enuncia una interesante idea que será
reformulada o extendida.La hipótesis que plantea este autor es que se podrían dar
mayores oportunidades de producir aprendizajes significativos en los alumnos si se
72
tuviera en cuenta estas experiencias, situaciones, hechos, etc. fruto de la práctica
diaria del individuo. Este autor llama a estas experiencias, situaciones, y hechos,
factores inclusores, que serían distintos en su naturaleza y jerarquía a las ideas
inclusoras de Ausubel, pero ambos serían necesarios en la producción de
aprendizajes significativos. Afirma que si los factores inclusores no son tratados
adecuadamente en el proceso enseñanza-aprendizaje, por más que se tengan en
cuenta las ideas inclusoras, el aprendizaje no sería verdaderamente significativo
porque estaría faltando una reinterpretación del entorno experiencial del individuo. Si
no se concreta la situación mediante los factores inclusores, el alumno podría
suponer que se está trabajando en un entorno alejado de su experiencia cotidiana y
por tanto no asociaría los nuevos conocimientos activamente con lo que ya sabe.
En primer lugar el autor de esta tesis suscribe totalmente estas ideas y en segundo
lugar se sostiene, ampliando la misma, que para el caso de un estudiante de
ingeniería ese entorno experiencial es de manera natural el entorno de su perfil
ingeniero.
En este sentido se plantea entonces, que la enseñanza integrada de la Física al CEA
tecnológico vinculado a la profesión es una superación de los enfoques de
enseñanza alejados de la realidad que con frecuencia se usan, y que excluyen los
factores inclusores que se han estado mencionando.
Se afirma que la EAC al permitir enseñar la Física General utilizando un CEA
perteneciente a este entorno cercano y afectivo al estudiante posibilita esa
reinterpretación de alguno de los elementos más trascendentes de la Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica en el marco de esta disciplina básica.
Seria conveniente en este momento referir que como expresa Coll: �La
significatividad del aprendizaje no es una cuestión de todo o nada, sino mas bien de
en que grado se logra esto� (105).En este sentido cuando se habla de lograr un
aprendizaje significativo se está hablando de la intención de elevar los niveles en que
este aprendizaje significativo es logrado.
Se ha visto entonces que si impartimos la Física Universitaria para Ciencias Técnicas
en el caso de la Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica utilizando como
Contextos de Enseñanza-Aprendizaje: tecnologías, dispositivos y medios de
73
ingeniería, esta disciplina básica puede acercarse de manera efectiva y afectiva a los
intereses motivacionales del estudiante logrando con esto un mayor aprendizaje
significativo.
A través de este enfoque de enseñanza logramos que los alumnos perciban el
conocimiento de la disciplina física, no sólo como un conocimiento que se vincula
estrechamente al entorno y a la sociedad, como ya deben saber como estudiantes
universitarios, sino que se vincula profundamente también con el entendimiento de
los fundamentos básicos de las Ciencias de Ingeniería que componen su perfil
profesional. Así, la enseñanza de la física impartida utilizando un CEA tecnológico
vinculado a la profesión evitaría dar a los alumnos la idea que la misma es una
ciencia para entenderse a sí misma, lejana a la comprensión de sus intereses como
estudiante de ingeniería. Esto es totalmente coherente con una máxima en el
pensamiento ingenieril de que las ciencias se aprenden al tratar de resolver
problemas de otras áreas.
Además, con este enfoque, los intereses y las motivaciones de los estudiantes se
logran dentro de la misma asignatura y no a través de un "después" con relación a
algo que se verá en otra asignatura de la especialidad, distante en enfoques y en
tiempo de la Física General. En este sentido muy oportunamente apunta Zilberstein
que " La naturaleza de los motivos para aprender los conocimientos científicos, y las
habilidades y procedimientos asociados a ellos y los que son propios de las ciencias,
condicionan la naturaleza del aprendizaje. Estos han de sustentarse sobre la base de
motivos vinculados con la propia actividad de aprendizaje (de carácter intrínseco) y
no de expectativas externas a dicho proceso." (106)
Por estas razones es que la EAC puede ser un enfoque de enseñanza que permita
superar el problema donde una débil relación cognitivo-afectiva del alumno en
relación con los conocimientos físicos en exposición provoca una carencia de
aprendizajes significativos.
La contextualización de lo que se aprende es algo que espontáneamente y de
manera inconsciente hacemos. Como el enfoque histórico-cultural muestra; el
hombre como ser social no aprende en abstracto ni ejercita sus conocimientos en
74
otros planos que no sea la realidad que lo circunda y lo enmarca. Se debe,
entonces, aprovechar esto de manera consciente para enseñar.
Sería conveniente por este motivo, identificar a través de la posición teórica asumida
por el autor de esta tesis como en la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos se
revelan y a su vez se consideran aspectos relativos al enfoque histórico-cultural.
Entre estos se destacan los siguientes:
1.- La unidad de lo cognitivo y lo afectivo en la personalidad del ser humano.
El reconocimiento del carácter integral del psiquismo humano se revela en el hecho
que la EAC atiende y valoriza especialmente el aspecto afectivo. Este es
considerado al buscar elementos que como el CEA, sean reconocidos como objetos
de asimilación que se escogen para en primer lugar construir marcos motivacionales,
donde este componente afectivo del estudiante propicie la formación de aptitudes
favorables hacia el aprendizaje de los conocimientos físicos en exposición, recreados
de forma atractiva a través del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Sostenemos por
esta razón, que la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, que tiene en cuenta como
primer paso de su metodología precisamente la elección del CEA, está centrada en
el estudiante.
La Dimensión Psicológica del CEA tiene su génesis en considerar en la Enseñanza-
Aprendizaje en Contextos, como un elemento trascendente, la unidad de lo cognitivo
y lo afectivo en la personalidad del estudiante.
2.- La transición de los procesos psíquicos del plano social (externo) al plano
individual (interno) como ley genética general del desarrollo de la psiquis humana.
La presentación del CEA por el docente, la identificación de sus aristas cognitivas, el
establecimiento de cuales son pertinentes o no, todo esto con la participación de los
estudiantes, desarrollando también elementos de enseñanza problémica, en el marco
del aula, revela como los procesos psíquicos inicialmente tienen un carácter
interpsicológico, y se dan en el plano del sistema de relaciones sociales y de
comunicación que se establece entre las personas en la realización de una actividad
conjunta, y sólo posteriormente estos procesos psíquicos se interiorizan, adquiriendo
un carácter intrapsicológico (interno), formando ya parte de la actividad individual del
75
hombre.
3.-El carácter objetal y rector de la actividad en la formación y desarrollo de la psiquis
humana.
Mediante la actividad, el hombre se pone en contacto con los objetos y fenómenos
del mundo circundante, actúa sobre ellos modificándolos y transformándose a sí
mismo.
Según Leontiev (107) una característica fundamental de toda actividad es su
objetividad: toda actividad tiene un objeto (material o ideal), el cual aparece primero
como independiente del sujeto y posteriormente como su imagen psíquica, producto
del conocimiento que el hombre ha hecho de éste a través de su actividad.
En la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos se enriquece y diversifica el carácter
objetal de la actividad (proceso de enseñanza-aprendizaje), ya que esta no sólo
trascurre ahora con objetos ideales y en muchos casos con un gran nivel de
abstracción debido a que la física estudia frecuentemente este tipo de objetos, sino
que a través del CEA se introduce en la actividad un objeto material que se integra al
objeto ideal de la ciencia física en estudio.
2.2 Metodología para la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos. Como ya se dijo, la EAC es un enfoque de enseñanza estructurado a partir de una
forma sistémica de organizar los contenidos, que parte de presentar un objeto de
asimilación, constituido por el CEA, el cual es utilizado como hilo conductor para el
desarrollo y evaluación de núcleos temáticos con fines de aprendizaje, siendo una
forma de presentación lógica y no tradicional de los conocimientos, con una alta
coherencia en la exposición de los mismos.
Se verá a continuación la Metodología establecida para llevar a la práctica docente la
propuesta didáctica que sobre la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos enmarca esta
tesis. Esta metodología se estructura a partir de los elementos y momentos más
trascendentes de la modelación del proceso de enseñanza-aprendizaje en contextos
.La misma parte de la elección del CEA utilizando los principios establecidos para su
selección, transita por su oportuna clasificación y establecimiento de sus aristas
cognitivas, continúa con el despliegue de la EAC y la búsqueda, siempre que esto
sea posible, de los medios para la objetivación del Contexto de Enseñanza-
76
Aprendizaje, y finaliza estableciendo las premisas necesarias para que este se
trasforme en un elemento de relación interdisciplinar.
A continuación se verá en detalle dicha metodología.
Metodología general de la EAC: 1) Buscar posibles CEA a través de los Principios Básicos para su selección en
relación a los temas escogidos, y utilizar el más adecuado de acuerdo a los
objetivos previstos.
2) Clasificar el CEA.
3) Determinar las aristas cognitivas, discriminando de ellas las aristas cognitivas
pertinentes.
4) Aplicar la EAC al tema o temas seleccionados según el CEA escogido y las
aristas cognitivas que de este serán activadas en cada momento del PDE.
5) Desarrollar el sistema de medios de enseñanza y aprendizaje, teniendo en cuenta
que el propio CEA, al ser un objeto de asimilación, puede tener alguna forma de
representación material que lo convierte con frecuencia en un medio de en si
mismo.
6) Establecer el dominio disciplinar del conocimiento o sea las pertinencias
disciplinares que tienen los conocimientos adscriptos a las aristas cognitivas del
CEA.
7) Determinar el entorno disciplinar del contexto de enseñanza-aprendizaje,
esto es el conjunto de disciplinas curriculares que concurren con uno o más
aspectos de sus conocimientos como elementos de necesidad inmediatos en la
comprensión del CEA.
8) Confeccionar el Planeamiento Interdisciplinar del CEA, o sea la forma en que
las disciplinas involucradas asumen a través de sus contenidos, enfoques y
métodos las aristas cognitivas que le son afines. Esto permite esclarecer y
establecer las relaciones ínterdisciplinares en la EAC.
En este capítulo se han desarrollado los dos elementos que componen la propuesta
didáctica que presenta esta tesis. Estos elementos son la modelación del proceso de
la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y la metodología para la concreción de la
propuesta en la práctica docente. Dentro de la modelación se destacan las tres
77
dimensiones establecidas para el Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Las mismas
no sólo han permitido realizar diversas clasificaciones sobre este nuevo ente
didáctico sino también revelar sus relaciones con los diferentes componentes del
proceso de enseñanza-aprendizaje. Adicionalmente, estas dimensiones han
mostrado las relaciones de la EAC con la interdisciplinaridad, el enfoque CTS y la
validación del discurso de la Física General en cursos de ingeniería.
Finalmente se presenta una metodología que permitió la aplicación la EAC en una
carrera de ingeniería del ISPJAE, cuestión que será presentada en el siguiente
capítulo.
78
Capítulo 3. Implementación de la propuesta didáctica. Aplicación en la carrera de ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. 3.1 Aplicación en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. Para obtener criterios prácticos de aplicabilidad de la propuesta didáctica que sobre
la Enseñanza-Aprendizaje en Contexto presenta esta tesis, se decidió implementar la
misma en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica del ISPJAE.
De esta experiencia se extrajeron valiosas correcciones que oportunamente se
tomaron en cuenta para perfeccionar dicha propuesta.
3.1.1 Aplicación de la Metodología para la EAC en la asignatura Mecánica y Física Molecular (Física I). La trascendencia de los temas de Dinámica de la Partícula y de Trabajo y Energía
es conocida por los profesores de Física Universitaria durante el primer semestre de
la misma. Por otro lado, la conveniencia enorme de impartirlos lo más cercanos
posibles al Electromagnetismo en cuanto a la especialidad de la que se trata, es una
aseveración indiscutible.
Adicionalmente, para realizar esta experiencia se escogió el curso de Mecánica para
Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, ya que en la misma se producía
tradicionalmente una falta de motivación. Esto ocurría debido a que se estudiaban
preferentemente las poleas, los proyectiles y los planos inclinados, como si el
electrón no fuese una partícula que satisface en muchos casos las leyes de la
Mecánica de Newton, y de esta forma puede constituir un objeto idóneo donde se
recrean temas de esta Mecánica en un ambiente electromagnético, y no dejar para
la Física II (Electromagnetismo) el estudio restringido y en alguna medida ya
extemporáneo de la Balística Electrónica.
Una idea semejante en relación a impartir la Mecánica en un ambiente
electromagnético, pero en el caso de una carrera de Ciencias Físicas, en una
universidad dedicada a formar físicos de Altas Energías, se concretó en la década de
los 60 en la Universidad de Berkeley.( 108)
El objetivo primordial fue encontrar un CEA que:
• Permita de forma convincente en el PEA impartir temas de la Mecánica
79
en un ambiente electromagnético.
• Sea coherente con los intereses de la especialidad.
• Resulte atrayente para el estudiante.
Como se dijo, la elección acertada del CEA es el paso más trascendente en la
Enseñanza Contextualizada y por esta razón constituye el primer paso de la
metodología. Después de analizar cuidadosamente diferentes opciones y teniendo en
cuenta los aspectos antes señalados, se tomó como Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje un dispositivo tecnológico: el Tubo de Rayos Catódicos (TRC). Este
constituye uno de los medios más extendidos y usados, con un carácter ya histórico,
para la formación de imágenes óptico-electrónicas. Por esta razón este objeto de
conocimiento tiene aún, a pesar de la presencia de las pantallas planas de plasma,
relevancia en la especialidad y en la sociedad y puede entonces, de acuerdo a la
definición, constituirse en un CEA. Adicionalmente por su condición de dispositivo
tecnológico de naturaleza electrónica, permitió recrear estos temas de Mecánica en
un ambiente electromagnético, como es deseable en la carrera de Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica.
Se analizará a continuación si los Principios Básicos para la selección del CEA son
verificados por el TRC:
1. Carácter Didáctico: Por la tecnología relativamente de bajo nivel, ya que su
invención data de los años 30 del siglo pasado, y debido a lo extendido de su uso; la
comprensión de su funcionamiento es posible para un estudiante del segundo
semestre de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
2. Carácter Integrador: En el TRC se entremezclan para su comprensión los
temas de Dinámica de la Partícula, Balística Electrónica, Trabajo y Energía y la
Teoría Electrónica Clásica. Estos cuatro temas son de especial trascendencia a esta
especialidad de ingeniería.
3. Carácter Auto Consistente: Para la exposición de los temas citados
anteriormente, el tratamiento que necesita cada uno de ellos y las relaciones que se
desea revelar entre los mismos es totalmente suficiente el marco que brinda el TRC
a través de su diseño, construcción y funcionamiento.
80
4. Carácter Pertinente: por su impacto en la ingeniería de la que se trata es
oportuno, conveniente, adecuado y eficaz tomar este dispositivo tecnológico como
CEA.
5. Carácter Motivacional: debido a su extendido uso en las comunicaciones ya que
es parte de computadoras personales en forma de monitores, de televisores en forma
de tubos de pantalla y de osciloscopios en forma de tubo de imágenes, siendo este
último, el dispositivo de medición y estudio de señales eléctricas más universal, el
TRC por esta impronta desarrolla un gran impacto motivacional en nuestros
estudiantes. ¿Acaso se concibe hoy un mundo sin la televisión y sin computadoras
personales? ¿Qué sería de un ingeniero en telecomunicaciones y electrónica si
careciera de un osciloscopio?
6. Carácter Interdisciplinar: Por lo diverso de los elementos que lo constituyen y
por los dispositivos aledaños que a su vez son conectados al mismo para lograr su
funcionamiento óptimo, el TRC es objeto de estudio en diferentes disciplinas de la
carrera. Este aspecto será profundizado posteriormente.
Como segundo paso de la Metodología está la clasificación del CEA, aspecto que
esclarece al investigar las Dimensiones Didáctica, Gnoseológica y Psicológica de
este, sus relaciones más esenciales. Teniendo en cuenta la Dimensión Didáctica y
atendiendo a como son utilizadas las aristas cognitivas en cuanto a como se
estructuran y se sistematizan los temas de la Física General a ellas relacionados, se
clasifica el TRC como un CEA estructural.
Por otro lado atendiendo a su nivel de complejidad se clasifica este CEA como de
alta complejidad.
Atendiendo a su Dimensión Gnoseológica y a su naturaleza cognitiva se clasifica
como un CEA no teórico. En esta misma dimensión pero analizando su pertenencia y
significado es clasificado en la categoría de Tecnológico, ya que es un dispositivo
tecnológico de amplio uso, como se ha explicado, aunque su nombre lo tomó a partir
de trascendentes experimentos que se realizaron en la Física para la investigación
de la estructura atómica.
Sin embargo, si se analiza su impacto en la naturaleza o en la sociedad se clasifica
como un Contexto de Enseñanza-Aprendizaje vinculado a la profesión ya que su uso
81
actual está en general limitado a ser usado como pantallas en televisores, PC y
osciloscopios.
Analizando finalmente la Dimensión Psicológica, se ve que su impacto motivacional
lo logra desde la profesión.
Tercer paso de la metodología. Utilizando un diagrama de un TRC pueden
discriminarse las siguientes aristas cognitivas:
1) Formación del haz de electrones.
2) Aceleración y enfoque eléctrico del haz de electrones.
3) Deflexión magnética y eléctrica del haz de electrones.
4) Formación de la imagen en la pantalla.
Estas son las cuatro grandes aristas cognitivas que se pueden discriminar de manera
general (109). Las tres primeras se constituyen por su relación directa con los temas
seleccionados para ser contextualizados, en aristas cognitivas pertinentes. Sin
embargo, la cuarta arista cognitiva debido a que para su comprensión son
necesarios elementos de la Física Atómica y la Mecánica Cuántica, y estos son
conocimientos pertenecientes a la Física III, constituye una arista cognitiva no
pertinente para la Física I. No obstante, constituye una arista pertinente para el caso
de la Física III y por lo tanto es una arista pertinente para la Disciplina Física.
Es conveniente destacar que estas aristas cognitivas generan genéticamente otras
aristas cognitivas. Una ejemplificación de esto puede apreciarse en el siguiente
cuadro.
Tabla 1. Generación de aristas cognitivas.
Aristas cognitivas pertinentes
Aristas cognitivas generadas genéticamente.
1) Barrido de línea y barrido de cuadro.
2) Normas de transmisión de la televisión.
3) El Yugo (Yoke).
4) Tubo de pantalla de televisores y tubo imagen de osciloscopio.
Deflexión magnética y eléctrica del haz de electrones.
5) Tubos de pantalla de cañón grueso y tubos de pantalla de cañón fino.
82
1) Televisión en blanco y negro y televisión a color.
Formación de la imagen en la pantalla.
2) Celdas de imagen.
Pueden considerarse estructuralmente otras aristas cognitivas, que por ser ajenas a
los conocimientos de la Física General y en general de cualquier otra disciplina de la
carrera, son no pertinentes. Por ejemplo: la construcción de la estructura de vidrio del
TRC desde el punto de vista de la Ciencia de Materiales, la forma de obtención del
vacío necesario en su interior, y la deposición de la pintura de mercurio en el
aquadag.
Se ratifica la idea que el número de aristas cognitivas relacionadas a un CEA es
teóricamente infinito y estos ejemplos muestran precisamente la bastedad de aristas
cognitivas que pueden distinguirse al seleccionar un Contexto de Enseñaza-
Aprendizaje. De ahí la necesidad de discriminar con precisión cuales son pertinentes
y cuales no lo son.
El cuarto paso de la metodología consiste en aplicar la EAC al tema o temas
seleccionados utilizando el CEA.
Los temas considerados fueron:
• Cinemática y Dinámica de la partícula.
• Trabajo y energía.
• Fuerza de Lorentz.
• Teoría Electrónica Clásica.
Si bien los dos primeros temas son tradicionales en los cursos de Mecánica, la
presencia de los dos últimos es totalmente inusual y novedosa en este tipo de curso.
Sin embargo la EAC con un adecuado CEA permite exponer y tratar estos temas
coherentemente en esta asignatura. Para más detalles puede verse el anexo 1 donde
se presenta el programa C� de la disciplina y las asignaturas. En el se muestra la
incorporación tanto de la Fuerza de Lorentz como de la Teoría Electrónica Clásica en
el curso de Física I.
Para desarrollar los tres primeros temas mencionados arriba, se activaron las aristas
cognitivas pertinentes:
83
1) Aceleración y enfoque eléctrico del haz de electrones.
2) Deflexión magnética y eléctrica del haz de electrones.
Las restante
s aristas cognitivas se activan en otros momentos oportunos de la asignatura o
disciplina, lo cual se aprecia en el cuadro que más adelante se presenta con el título: Aristas Cognitivas I.
El diseño de las actividades docentes que específicamente tributan a estas dos
aristas cognitivas activadas se presenta a continuación.
Se relacionan los sumarios de la conferencia primera y tercera donde aparece la
presentación del TRC en relación al tema de Interacciones en la Naturaleza y de
Trabajo y Energía. La presentación de este dispositivo como CEA posibilita de
manera coherente y con una alta motivación de los estudiantes recrear los temas
señalados anteriormente en un ambiente electromagnético.
Actividades docentes correspondientes al CEA: TRC. Conferencia 1.Interacciones en la Naturaleza. Fuerzas.
Sumario: Introducción a la Disciplina Física y a la Física I. Interacciones en la
naturaleza. Concepto de Fuerza. Unidades. Interacciones, Campos y Partículas
Portadora de la interacción. Fuerza de Fricción y Fuerza Elástica. Formación de
imágenes opto electrónicas: Presentación del CEA: Tubo imagen o tubo de rayos
catódicos (TRC). Deflexión eléctrica del haz de electrones: Barrido de línea y barrido
de cuadro: Interacción Eléctrica: Ley de Coulomb. Vector Intensidad del Campo
Eléctrico. Deflexión magnética del haz de electrones: Interacción Magnética. Fuerza
de Lorentz. Vector Inducción Magnética.
Objetivos:
• Definir e interpretar los conceptos de vector intensidad del campo eléctrico y
vector inducción magnética.
• Formular e interpretar la expresión de la Fuerza de Lorentz.
• Utilizar el CEA: TRC y describir el proceso de formación de imágenes opto
electrónicas.
Bibliografía: Halliday. Volumen II. Tomo I. Epígrafes:28.2 al 28.4, 34.1 y 34.2
Landau y Lifshitz. Curso Abreviado de Física Teórica .Mir.1982
84
Conferencia 3. Trabajo y Energía.
Sumario: Concepto de Energía. Concepto de Trabajo como magnitud física.
Energía Cinética Traslacional y Rotacional. Teorema del trabajo resultante y la
energía cinética para una partícula y un cuerpo. Teorema del Trabajo y la energía
Cinética para un cuerpo rígido en rotación Fuerzas Conservativas y Energía
potencial. Caso Gravitatorio. Teorema del Trabajo y la energía mecánica para una
partícula y un SP. Potencia. El Principio de Conservación de la Energía y su
particularización en la Mecánica: Ley de Conservación de la Energía Mecánica.
Enfoque energético en la comprensión del funcionamiento del TRC.
Objetivos:
• Establecer, formular e interpretar los teoremas del W y la EC y del W no
p y la Em (no relativistas).
• Aplicar los teoremas del W y la EC y del W no p y la Em al TRC.
• Realizar el enfoque energético en la comprensión del funcionamiento del
TRC
Bibliografía: Halliday. Volumen I. Tomo I. Capítulo 7 y 8.
Landau y otros. Curso de Física General .Mir.1979.
Yavorski-Pinski..Fundamentos de Física. I .Mir 1985
A continuación se relacionan las Clases Prácticas y Seminarios en los que el TRC
tuvo presencia. Por ser demasiado extensa la presentación en detalle de todos los
contenidos, se explicitan en cuanto a texto los problemas y preguntas que fueron
diseñados especialmente. Los restantes elementos constitutivos de la clase en
cuanto preguntas y problemas pueden ser vistos en el libro de texto.
Clase Práctica 2.Interacción Eléctrica. Objetivos: Calcular la fuerza eléctrica para distribuciones estacionarias y discretas de
carga utilizando la Ley de Coulomb.
Preguntas:16,17,21,25,26,27,32
Problemas:1,2,3,7,8,9,16,24
Halliday, Tomo 1.Volumen 2.Capítulo 27.Página. 11.
85
Clase Práctica 3. Interacción Magnética.
Objetivo: Calcular la fuerza magnética debido a partículas cargadas en movimiento
utilizando el término magnético de la Fuerza de Lorentz.
Preguntas: 1, 2, 3,5, 6, 12, 13, 14.
Problemas: 1, 2, 3 , 5, 7, 9, 10, 22.
Halliday. Tomo I. Volumen II. Capítulo 34.Página.177
Clase Práctica 4. Cinemática y Dinámica Traslacional.
Objetivo: Desarrollar el Método Dinámico de solución de problemas mecánicos
predominantemente para describir el movimiento de partículas cargadas en
campos eléctricos y magnéticos.
Halliday. Volumen 1.Tomo1.Capítulo 5 .Página 106:
Preguntas: 3, 5, 12, 15, 16, 21, 26.
Problemas: 3, 4, 8, 9, 20.
Capítulo 6.Página 144.
Problemas: 55, 57, 65.
Halliday: Volumen II. Tomo I. Capítulo 28.Página 33:
Problema: 47.
Otras preguntas:
1) ¿Qué diferencia existe entre una Ley y un Principio Físico?
2) Describa el funcionamiento del tubo imagen (TRC) de un osciloscopio. ¿Qué
tipo de deflexión usa?
3) Describa el funcionamiento de tubo imagen (TRC) de un monitor de PC o de
una TV. ¿Qué tipo de deflexión usa?
Otros Problemas:
1) Un electrón proveniente del cañón electrónico de un osciloscopio penetra en las
placas de deflexión vertical donde existe un campo eléctrico constante, siendo v0 =
86
3 x 106 i m/s y E = 200 j N/C .El largo de la placa es d = 0.1 cm.
a) Calcule la aceleración mientras se encuentra en el campo eléctrico.
b) Calcule el tiempo que tarda el electrón en recorrer la región entre las placas.
c) ¿Cuál es el desplazamiento vertical que este sistema de deflexión ha ejercido
sobre el electrón?
d) Como se sabe la emisión termoelectrónica producida a través del calentamiento
del cátodo es el elemento principal en la formación del haz de electrones ¿Cree
UD que este calentamiento produzca también efectos indeseados que favorezcan
el deterioro y eventualmente la rotura del cañón electrónico correspondiente?
2) El campo eléctrico de un anuncio de neón es de 5000 N/C .a) ¿Qué fuerza
ejerce este campo sobre un ión de masa 3.3 x 10-26 Kg. y carga + e? b) ¿Cuál es
la aceleración del ión? c) Qué distancia recorre el mismo en un tiempo de 0.5 s ?
¿Realmente recorrerá esa distancia exactamente?
Clase Práctica 8.Teorema del Trabajo y la Energía Cinética.
Objetivo: Desarrollar el Método Energético de solución de problemas mecánicos
utilizando el teorema del trabajo resultante y la energía cinética.
Halliday. Volumen 1.Tomo 1.Capítulo 7. Página.163:
Preguntas: 1, 2, 3, 4, 7, 11, 13, 15, 16.
Problemas: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 12,19, 24, 38, 39.
Halliday: Volumen II. Tomo I. Capítulo 28.Página 33:
Problemas: 36 y 37.
Clase Práctica 9.Teorema del Trabajo y la Energía Mecánica.
Objetivo: Desarrollar el Método Energético de solución de problemas mecánicos
utilizando el teorema del trabajo y la energía mecánica.
Halliday. Volumen 1.Tomo 1.Capitulo 8.Página190:
87
Preguntas.: 1, 2, 3, 4, 7, 11, 13, 17.
Problemas: 1, 2, 5, 6, 10, 13, 19, 27.
Problemas adicionales:
1) Después que se incorporen al haz de electrones los barridos horizontal y
vertical al pasar estos por el yugo, los mismos deben ser acelerados hasta una
energía de 12 kev para su impacto definitivo en la pantalla y producir de esta
forma la imagen. Esta aceleración se logra utilizando un campo eléctrico de 6.95 x
104N/C 1 que a través del �chispero� se fija al aquadad, el cual consiste en un
recubrimiento de una pintura eléctricamente conductora de Mercurio. Debido
además al vacío no perfecto2 en el interior del tubo los electrones en su
movimiento sufren una fuerza de fricción molecular de valor 2.7 x 10-15 N.
Considere que debido a la baja velocidad que los electrones tienen al salir del
yugo en comparación a la que tendrán al arribar a la pantalla, esta puede
considerarse nula.
a) Calcule la longitud que el kinetoscopio (parte delantera del tubo de pantalla)
debe de tener para que los electrones impacten las celdas de fósforo con la
energía cinética antes señalada.
b) Calcule la velocidad de los electrones. Deben de hacerse en este problema
correcciones relativistas.
Nota 1: Esta intensidad del campo eléctrico se corresponde a un alto voltaje de
aproximadamente 16 Kv .No hay dispositivo electrodoméstico que trabaje ni
siquiera cercanamente con un voltaje tan alto. Esto constituye un elemento
peligroso para el trabajo técnico de reparación.
Nota 2: Originalmente, para minimizar el efecto perjudicial de la fricción molecular
en algunos tubos de pantalla, estos se diseñaban colocándoles inclusive una
llamada trampa de iones.
Problema adicional 2: Una partícula de masa m = 4 Kg. penetra en una región en
la cual su energía potencial es la indicada en la figura. Al provenir de la derecha y
88
para valores grandes de x, en las cuales es nula su energía potencial, tiene una
energía cinética de 16 J.
a) ¿Cuál es su energía cinética en los puntos A, B y C?
b) Estando en el punto A, la partícula pierde bruscamente la energía total, aunque
su función energía potencial permanece inalterable. Describa
cualitativamente el movimiento de la misma.
Seminario 1. Métodos Dinámico y de Leyes de Conservación. Objetivo: Desarrollar paralelamente los métodos Dinámicos y Energéticos,
estableciendo comparativamente las características de cada uno en situaciones
preferiblemente de partículas cargadas en movimiento debido a la presencia de
campos eléctricos.
Problemas:
1- El osciloscopio opera con el siguiente principio: Un electrón con carga �e y
masa m se emite desde un filamento incandescente acelerándose después .De
este lugar llamado cañón electrónico, sale con una velocidad v0 en ángulo recto
con el campo eléctrico y es desviado verticalmente (la deflexión horizontalmente
no se representa) como se muestra en la figura. Una pantalla fosforescente se
coloca en la parte delantera del tubo imagen a una distancia L de las placas
cargadas y al impactar el electrón sobre la misma se produce la imagen.
a) Demuestre que la ecuación de la trayectoria seguida por el electrón dentro del
campo eléctrico esta dada por y = (eE/2mv02) x2.Clasifique la trayectoria y
89
especifique que consideraciones de aproximación tuvo en cuenta.
b) Si L>>d demuestre que la razón carga-masa esta dada por e/m = hv0/ELd
3-Un protón se acelera desde el reposo en un campo eléctrico uniforme de 640
v/m. Después de un tiempo su velocidad es de 1,2 x 106 m/s.
a) Determine la aceleración del protón.
b) ¿Cuánto tarda el protón en alcanzar esa velocidad?
c) ¿Qué distancia recorrerá en ese tiempo?
d) ¿Cuál es su energía cinética en ese instante?
3- Problema 40 .Página197.Halliday. Volumen 1.Tomo1
Tema 1.Interacciones y Fuerzas. Interacciones en la naturaleza: características generales de cada una de ellas en
cuanto a escala de acción, intensidad y partícula portadora. Interacción
Electromagnética: Enunciar e interpretar la Ley de Coulomb. Escribir e interpretar
la expresión para la Fuerza de Lorentz. Definir e interpretar los vectores intensidad
del campo eléctrico e inducción magnética. Líneas de Fuerza y Líneas de
inducción.
Describir el Principio de funcionamiento del TRC en cuanto a:
a) Mecanismo de formación de imágenes.
b) Barrido de cuadro y barrido de línea.
c) Deflexión vertical y horizontal. Tipos de Deflexión y sus usos.
90
Tema 2. Principios de Conservación. Enunciar e interpretar el Principio de Conservación del Ímpetu Lineal. Inducir a
partir del mismo la Ley Fundamental de la Dinámica de la Traslación. Enunciar e
interpretar el Principio de Conservación del Ímpetu Angular. Inducir a partir del
mismo la Ley Fundamental de la Dinámica de la Rotación. Concepto de energía.
Concepto y definición de trabajo. Enunciar e interpretar el Principio de
Conservación de la Energía. Escribir e interpretar los Teoremas del Trabajo y la
Energía Cinética y el del Trabajo y la Energía Mecánica. De este último inducir la
Ley de Conservación de la Energía Mecánica.
Con relación al laboratorio se realizaron un conjunto de prácticas virtuales y reales,
entre ellas una virtual de movimiento de partículas en campos electromagnéticos,
muy apropiada para la comprensión del CEA. Parte del tiempo de algunas prácticas
reales se utilizó para la presentación del CEA en especial de grandes y pesados
TRC de televisores que era extremadamente incómodo llevarlos al aula de
conferencia o clase práctica. Las prácticas de laboratorio virtuales, así como la
totalidad de la asignatura, pueden verse en la página Web, Mecánica y Física
Molecular para Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica que se encuentra
en el portal Electro Web de la CUJAE. Esta página Web ha sido utilizada por tres
cursos por nuestros estudiantes.
Adicionalmente y ya de forma conclusiva con relación al TRC, se les orientó a los
estudiantes la confección de un trabajo referativo con el siguiente sumario:
-Cañones electrónicos en los TRC.
-Análisis cinemático-dinámico-energético del movimiento de los electrones.
-Obtención de la crominancia utilizando 3 haces electrónicos.
-Aplicación de los TRC.
-Los nuevos sistemas para la obtención de imágenes por procedimientos opto-electrónicos: Tubos de plasma.
-Bibliografía.
91
Un grupo de estos trabajos fueron presentados con éxito en la Jornada Científica
Estudiantil.
Es conveniente realizar los siguientes comentarios finales a este paso de la
metodología:
• Se puede apreciar que si bien es novedosa e inusual la presentación de temas de
electromagnetismo dentro de la Mecánica, se mantiene dentro de la impartición de
esta asignatura un respeto hacia determinados enfoques tradicionales que facilitan la
aceptación y asimilación por parte del estudiante, debido a la similitud con otros
cursos de Física que han recibido.
• Puede observarse que el tratamiento del CEA se realizó tanto a través de
elementos de carácter teórico como de carácter práctico.
• El CEA como objeto de asimilación no se limitó a un marco motivacional
tradicional sino que fue objeto de evaluación en si mismo como puede apreciarse en
el seminario. Adicionalmente, en otras evaluaciones aspectos relacionados con el
mismo también estuvieron presentes.
• Se considera que este paso constituye la concreción definitiva de la EAC en los
núcleos temáticos seleccionados. De esta forma se reestructuró el sistema de
conocimientos de la asignatura y de la disciplina siguiendo una secuencia centrada
en la lógica cognitiva interna del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje utilizado. Como quinto paso de la metodología se encuentra el desarrollo del sistema de
medios. Este se ajustó al hecho que en este caso el propio CEA puede constituir
en si mismo un medio de enseñanza-aprendizaje. Por esta razón se utilizaron los
siguientes medios fundamentalmente:
1.- Tubo de pantalla de televisor en blanco y negro marca Caribe.
2.- Tubo de pantalla de televisor a colores TVC 388.
3.- Tubo imagen de osciloscopio marca CI 86.
4.- Tubo de pantalla de televisor en blanco y negro marca Caribe abierto.
5.- Tubo imagen de osciloscopio abierto.
A continuación se desarrolla el sexto paso de la metodología, estableciendo el
dominio disciplinar del conocimiento o sea las pertenencias disciplinares que
tienen los conocimientos adscriptos a las aristas cognitivas del TRC, que en este
92
caso es el CEA. En la tabla 2 se muestran los conocimientos adscriptos a las
aristas cognitivas que se precisaron antes.
Aristas Cognitivas Conocimiento adscrito Disciplina Asignatura
1) Formación del haz
de electrones.
Teoría Electrónica Clásica.
Emisión Termoelectrónica.
Física
General.
Física I.
Movimiento de partículas
cargadas en campos eléctricos.
Ley de Coulomb.
Física
General.
Física I. 2) Aceleración y
enfoque eléctrico del
haz de electrones.
Campo Eléctrico entre dos
placas cargadas con cargas
iguales y de signo contrario.
Física
General.
Física II.
Movimiento de partículas
cargadas en campos eléctricos y
magnéticos. Fuerza de Lorentz.
Física
General.
Física I. 3) Deflexión magnética
y eléctrica del haz de
electrones.
Campo Eléctrico entre dos
placas cargadas con cargas
iguales y de signo contrario.
Campo Magnético de una espira
con corriente.
Física
General.
Física II.
4) Formación de la
imagen en la pantalla.
Estados estables y estados meta
estables en los átomos.
Mecanismo de excitación
electrónica en los átomos.
Fenómeno de Fosforescencia.
Eficiencia cuántica.
Física
General
Física III.
Tabla 2. Aristas Cognitivas, Conocimiento Adscrito y Dominio Disciplinar del
Conocimiento I.
93
Como puede verse estas cuatro aristas cognitivas tienen los conocimientos más
inmediatos a ellas adscriptos dentro de la Física General, cuestión que en buena
medida ratifica lo acertado de la selección del TRC como CEA. En el cuadro que se presenta a continuación se realiza un análisis semejante pero
para las aristas cognitivas generadas genéticamente y que se determinaron
anteriormente.
Aristas Cognitivas Conocimiento adscrito Disciplina Asignatura
1) Barrido de
línea y barrido
de cuadro.
Generadores de señales
eléctricas de diente de sierra
para los barridos de línea y
de cuadro
Circuitos Eléctricos Circuitos
Eléctricos I
2) Normas de
transmisión de
televisión.
Formatos de transmisión de
señales de televisión en
relación al número de líneas
del barrido horizontal.
Sistemas de Radio
Comunicaciones
Fundamentos
de Televisión
3) Yugo(Yoke)
Lentes magnéticas. Ingeniería en
Telecomunicaciones
y Electrónica
Ingeniería en
Telecomunica
ciones y
Electrónica 3
4) Tubo de
pantalla de
televisores y tubo
imagen de
osciloscopio.
Sistemas de deflexión del haz
de electrones.
Electrónica Mediciones
Electrónicas
Tabla 3. Aristas Cognitivas, Conocimiento Adscrito y Dominio Disciplinar del
Conocimiento II.
94
Pudieran analizarse otras aristas, pero se considera que con lo que se ha explicado
hasta aquí, puede comprenderse perfectamente la forma de acometer
este punto de la metodología.
A partir de la determinación de los dominios disciplinares de los conocimientos
adscriptos a las aristas cognitivas del TRC, se determina el entorno disciplinar de
este Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Aspecto relacionado al paso siete de la
metodología. Este entorno quedaría constituido por las siguientes disciplinas:
1) Física General.
2) Circuitos Eléctricos.
3) Sistemas de Radio Comunicación.
4) Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.
5) Electrónica.
Y dentro de este entorno disciplinar del CEA se encuentran las asignaturas
siguientes:
1) Física I.
2) Física II.
3) Física III.
4) Circuitos Eléctricos I.
5) Fundamentos de Televisión.
6) Mediciones Electrónicas.
7) Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica III.
El octavo paso y final de la metodología es la confección del Planeamiento
Interdisciplinar del CEA, o sea la forma en que las disciplinas involucradas asumen
a través de sus contenidos, enfoques y métodos las aristas cognitivas que le son
afines. Esto permite esclarecer y establecer las relaciones ínterdisciplinares en la
EAC.
Para la consecución de este paso es necesaria la cooperación de un conjunto de
profesores que a través de la Comisión Nacional de la Carrera pueden ser
convocados. En esta reunión de concertaciones y acuerdos fue necesario la:
95
• Presentación y revisión del cuadro Aristas Cognitivas I, relacionado a la
disciplina o asignatura matriz que en este caso es la Física General y
dentro de esta la Física I.
• Confección del cuadro Aristas Cognitivas II con la participación de los
profesores de las disciplinas involucradas.
• Exposición por cada disciplina y/o asignatura de la forma en que abordará los
conocimientos relacionados a las aristas cognitivas que de este CEA le son
afines y en que momento se activaran cada una de ellas.
• Aprobación del Planeamiento Interdisciplinar del CEA.
En el caso particular del CEA que estamos tratando, o sea el TRC, la confianza en
este Planeamiento Interdisciplinar instrumentado a través de la EAC propició que en
la única disciplina del Plan C�de la Carrera de Telecomunicaciones y Electrónica
donde apareciera nombrado explícitamente este importantísimo dispositivo para esta
ingeniería; fuera en la Disciplina de Física. Todo lo restante quedó sujeto a lo que se
concertó y acordó a través de este planeamiento.
3.1.2 Aplicación de la Metodología para la EAC en la asignatura Electromagnetismo y Óptica (Física II) Las Antenas son las partes de los sistemas de telecomunicación específicamente
diseñadas para radiar o recibir Ondas Electromagnéticas (OEM) (110) Por esta razón
son objetos de conocimiento relevantes en la carrera de Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica. Dentro de estas se encuentra especialmente la
Antena Yagi, que se basa en un diseño muy simple utilizando los efectos de
acoplamiento mutuo de sus elementos. Por esta razón el CEA que se seleccionó
para exponer el tema de OEM fue precisamente una antena Yagi, aspecto que
constituye el primer paso de la metodología
Se verá a continuación si los Principios Básicos para la selección del CEA son
verificados por la misma:
1. Carácter Didáctico: Por su diseño relativamente simple, ya que su invención data
de los años 30 del siglo pasado, la comprensión parcial de su funcionamiento dentro
de la asignatura es factible para un estudiante del tercer semestre de ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica.
96
2. Carácter Integrador: En una antena en general y en la antena Yagi en particular
se entremezclan para su comprensión diferentes elementos del tema de Ondas
Electromagnéticas. Este tema, de todos los impartidos en la Física, es el de mayor
trascendencia a esta especialidad de ingeniería. Por esta razón es conveniente
utilizar un solo CEA para su impartición y así focalizar de manera exclusiva sobre
este la atención de los estudiantes.
3. Carácter Auto Consistente: Para la exposición del tema citado anteriormente y
los subtemas en él contenidos, el tratamiento que necesita cada uno de ellos y las
relaciones que deseamos revelar entre los mismos es totalmente suficiente el marco
que brinda la antena Yagi a través de su diseño y funcionamiento.
4. Carácter Pertinente: Por su impacto en la ingeniería de la que se trata es
acertado, ventajoso y conveniente tomar este dispositivo tecnológico como CEA.
5. Carácter Motivacional: debido a su extendido uso en las comunicaciones tanto
en televisión y radio, como en enlaces punto a punto, esta antena desarrolla un gran
impacto motivacional en los estudiantes de la carrera donde se aplica la propuesta
didáctica que desarrolla esta tesis.
6. Carácter Interdisciplinar: La antena Yagi o aspectos relacionados con ella son
conocimientos de diferentes disciplinas de la carrera. Este aspecto será profundizado
posteriormente.
Como segundo paso de la Metodología está la clasificación del CEA. Teniendo en
cuenta la Dimensión Didáctica y atendiendo a como son utilizadas las aristas
cognitivas en cuanto a como se estructuran y se sistematizan los temas a ellas
relacionados se clasifica el TRC como un CEA estructural.
Por otro lado atendiendo a su nivel de complejidad se clasifica este CEA como de
complejidad media.
Atendiendo a su Dimensión Gnoseológica y a su naturaleza cognitiva se clasifica
como un CEA no teórico. En esta misma dimensión pero analizando su pertenencia y
significado, se clasifica en la categoría de tecnológico y finalmente analizando su
impacto en la naturaleza o en la sociedad es clasificado como un Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje vinculado a la profesión.
97
Analizando la Dimensión Psicológica se observa que su impacto motivacional lo logra
desde la profesión.
Tercer paso de la metodología. Pueden discriminarse las siguientes aristas
cognitivas:
1) Estructura hueca de los elementos.
2) Dimensiones de los elementos directores, dipolos y reflectores.
3) Sustancia de la que están hechos los elementos.
4) Fijación de los elementos en contacto eléctrico con el boom de la antena.
5) Elementos activos y elementos parásitos.
6) Colocación de la antena con los elementos horizontales o verticales.
7) Distancia entre los elementos directores, dipolos y reflectores.
Estas son las siete aristas cognitivas que se pueden discriminar de manera general
(111). Por su relación directa con el tema de OEM, seleccionado para ser
contextualizado, las seis primeras aristas cognitivas se constituyen en aristas
cognitivas pertinentes para la Física. La séptima arista cognitiva está relacionada con
los patrones de radiación de los elementos, cuestión que no aborda esta disciplina y
por esta razón esta arista cognitiva no es pertinente. Posteriormente, al analizar este
CEA como un elemento de relación interdisciplinar, se verá que esta arista si es
pertinente para otras disciplinas de la carrera.
En este Contexto de Enseñanza-Aprendizaje se puede discriminar de manera
cercana otra arista cognitiva. Esta es la línea de transmisión bajante de la antena.
Dicha arista fue convenientemente incorporada al conjunto de aristas cognitivas
pertinentes.
La complejidad de las aristas cognitivas consideradas se tuvo en cuenta para
catalogar este CEA como de complejidad media.
El cuarto paso de la metodología consiste en aplicar la EAC al tema o temas
seleccionados utilizando el CEA seleccionado.
Como ya se dijo este CEA fue utilizado en el marco de la asignatura Física II, sólo
para el tema de OEM.
98
Para desarrollar estos temas, fueron activadas oportunamente las aristas cognitivas
pertinentes antes señaladas, en una secuencia perfectamente identificable por el
lector entendido.
Las actividades de aprendizaje en detalle se presentan a continuación.
Actividades docentes correspondientes al CEA: Antena Yagi. Conferencia 8. Ecuaciones de Maxwell y OEM. SUMARIO: Contradicción de la Ley de Ampere para corrientes no estacionarias.
Generalización. Densidad e intensidad de corriente de desplazamiento. Ley de
Ampere - Maxwell. Ecuaciones de Maxwell como leyes fundamentales del
electromagnetismo clásico. La antena Yagi como CEA para el estudio de las OEM.
Generación OEM: el dipolo como radiador elemental. OEM en el vacío. Dipolo simple
y dipolo doblado. Ecuación de la onda. Elementos reflectores, dipolos y directores de
la antena. Índice de refracción. Antena Yagi en polarización horizontal y en
polarización vertical: Concepto de OEM polarizada. Estados de polarización.
OBJETIVOS:
• Generalizar la Ley de Ampere y definir e interpretar los conceptos de densidad e
intensidad de corriente de desplazamiento.
• Formular en forma diferencial e integral, interpretar físicamente y limitar el sistema
de ecuaciones de Maxwell como leyes fundamentales de electromagnetismo clásico.
• Obtener la ecuación de la OEM en el vacío.
• Enunciar e interpretar el concepto de OEM polarizada.
• Explicar el funcionamiento de la antena Yagi. Bibliografía: Halliday. Tomo I. Volumen II. Capítulo 40.
Matveev.Electricidad y Magnetismo. Capítulo 9, epígrafes 57 al59
Conferencia 9. OEM. SUMARIO: OEM en conductores y dieléctricos. Estructura hueca de los elementos de una
antena Yagi: Efecto Peculiar (Skin).Bajante de la antena: Líneas de transmisión
bifilares y coaxiales. Intensidad de la OEM. Vector de Poynting. Análisis
energético de la antena Yagi. Elementos activos y elementos parásitos: Teorema
99
de balance energético. Fijación de los elementos en contacto eléctrico con el
boom de la antena: OEM estacionarias.
OBJETIVOS:
• Describir y caracterizar físicamente la propagación de OEM en diferentes
medios sustanciales.
• Describir y caracterizar físicamente a las OEM estacionarias.
• Realizar el balance energético de la antena Yagi.
Bibliografía: Halliday. Tomo 1.Volumen 2. Capítulo 41.
Matveev.Electricidad y Magnetismo. Capítulo 9, epígrafe 60
Purcell. Electromagnetism. Epígrafes del 7.11 al 7.13.
Alonso y Finn. Un Curso universitario Capítulo 19.
Clase Práctica 12. Ecuaciones de Maxwell. Objetivos: Aplicar el sistema de Ecuaciones de Maxwell en situaciones concretas
haciendo énfasis en sus contenidos físicos y sus relaciones internas.
Preguntas: Capítulo 40 (8, 10, 11, 12, 14, 20, 21)
Problemas: Capítulo. 40 (1, 4, 6, 8, 11, 14, 17)
Halliday. Tomo I. Volumen II.
Problemas adicionales:
1. Por un solenoide recto y largo que tiene n espiras por unidad de longitud circula
una corriente alterna I = I m sen w t. Hallar la densidad de la corriente de
desplazamiento en función de la distancia r hasta el eje del solenoide. El radio de la
sección transversal es R. 2. Demostrar que utilizando la ecuación Ampere-Maxwell y la Ley de Conservación
de la Carga Eléctrica es posible obtener la Ley de Gauss.
Clase Práctica 13. OEM Viajeras. Objetivos: Caracterizar la propagación de OEM viajeras calculando sus ecuaciones
y los parámetros a ellas adscriptos.
Preguntas: Capítulo. 41 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
Problemas: Capítulo 41 (1, 2, 6, 7, 8, 9, 10)
100
Halliday. Tomo I. Volumen II.
Problemas adicionales: 1. Una OEM plana en la banda de FM que se propaga en el vacío tiene su vector
intensidad de campo eléctrico descrito por la expresión E = E m cos (wt-kz) i. Este
produce una fem de inducción en un dipolo doblado de una antena Yagi, el cual es
mostrado en la figura. Determinar la �i (t), si E m =50mV/m, la frecuencia ν = 100
MHz, l1 = 1.50 m, l2 = 0.15 m y l3 = 0.03 m. Se ha considerado el dipolo estrictamente
rectangular, aunque esto no es usual en el diseño real, para facilitar el trabajo
matemático. ¿Qué tipo de polarización está usando esta antena Yagi? ¿Son sus
dimensiones correctas?
Sugerencia: Considere despreciable l3 frente a l1.
2. Una OEM plana con una frecuencia ν = 44 MHz (canal 4) se propaga sobre un
elemento director de una antena Yagi fabricado de cobre. Este posee una
conductividad σ = 6 x107 S/m y constante dieléctrica є ≈ 1. Hallar la relación entre las
amplitudes de las densidades de las corrientes de conducción y desplazamiento en
dicho elemento ¿Cree usted que un resultado semejante sería obtenido si la OEM se
propagara en el vacío?
¿Cree usted que haber fabricado la antena de cobre introduzca algún perjuicio de
importancia en el funcionamiento de la antena en relación a si esta se hubiera
fabricado de aluminio? ¿Qué ventajas mecánicas y eléctricas trae el uso del cobre
frente al aluminio en la construcción de la antena Yagi?
3. Un dipolo de una antena Yagi es excitado con una OEM viajera que incide sobre
él. Debido a esto, en el dipolo aparece una OEM de vector E = 10 -3 e-100000 x sen (109
101
t � 10x) V/m que se propaga en este medio conductor y que además es un débil
magnético.
a) Obtener la expresión de H (x, t).
b) Obtener la expresión de J c (x, t).
c) Obtenga la expresión de σ y trate de identificar el material.
d) Analice la penetración del campo eléctrico en el dipolo comparando el campo
eléctrico a 1mm de la superficie con el valor del campo en la superficie ¿Cree usted
que este resultado tenga que ver con la estructura hueca de los elementos de la
antena?
3. Una OEM se propaga en el vacío con ν = 450 MHz (Canal 14) y pasa a un medio
no magnético (μr ≈ 1) de constante dieléctrica εr = 4. Halle la variación de la longitud
de onda de la OEM transmitida. ¿Debe esto tenerse en cuenta para diseñar los
acopladores de impedancia (Balum) impresos para la banda de televisión de UHF
que con frecuencia deben colocarse en las líneas de transmisión bajantes para evitar
la aparición de ondas estacionarias?
Clase Práctica 14. Balance energético en la propagación de las OEM. Objetivo: Calcular el vector de Poynting en situaciones concretas relacionando este
cálculo con la evaluación del Teorema de Balance Energético.
Preguntas: Capítulo 41 (8, 9, 10, 12, 18)
Problemas: Capítulo 41 (13, 14, 16, 18, 26, 30, 32)
Halliday. Tomo I. Volumen II.
Problema Adicional: Un dipolo simple de una antena Yagi trasmisora está siendo alimentado.
a) Haga un análisis energético utilizando el teorema de balance del funcionamiento
de este elemento activo ¿Qué cambios sufriría este análisis si el elemento analizado
fuera parásito?
b) Considere el caso real que el generador este alejado de la antena y sea necesario
alimentar el dipolo a través de una línea de transmisión coaxial. Si el generador
entrega una potencia de 10 KW en el extremo de la línea y a una distancia de 10 Km.
de la antena el vector de Poynting tiene un valor de 2.95 x 10-5 W/m2, calcule las
102
perdidas que tiene el sistema radiativo ¿Cuál cree usted que sean el origen de esta
pérdidas? Considere para facilitar los cálculos matemáticos que la antena radía
isotrópicamente
c) A partir del patrón de radiación dipolar ¿puede usted explicar porque para mejorar
la direccionalidad de la antena Yagi se le coloca inmediatamente detrás del dipolo un
elemento reflector?
Clase Práctica 15. Fenómenos Complementarios en los que intervienen OEM Objetivos: Ejemplificar en situaciones prácticas tratadas en solución conjunta otros
fenómenos en los cuales interviene OEM como el Efecto Doppler Electromagnético y
el establecimiento de OEM en líneas de transmisión y en cavidades resonantes.
Problemas: Capítulo 41 (29, 31) y Problema muestra 3 de la página 305.
Halliday. Tomo I. Volumen II.
Problemas adicionales: 1. Un radar P-1 de los usados por la FAR y que consiste en un arreglo de 12 antenas
Yagi, trabaja en la banda centimétrica con λ = 50 cm. Determine la velocidad de
aproximación de un avión si la frecuencia de batimientos entre la señal reflejada
trasmitida y la reflejada es de un 1 KHz.
2. Por un mal acoplamiento de impedancias entre la entrada del televisor y el bajante
de la antena, se establece una onda estacionaria en una línea de transmisión coaxial
de 9 m de longitud y radio interior R1= 0,2 cm. y exterior R2 = 2 cm. Suponga
conductores ideales. Considere que la expresión de la intensidad de la corriente en la
línea es:
I = 2sen ωt cos 2π/3 x μA.
a) Diga si la línea esta cortocircuitada o abierta en cada extremo.
b) Hallar la frecuencia y la longitud de onda.
c) Encuentre en que posiciones de la línea la tensión es máxima.
d) ¿Por qué considera usted que la aparición de estas ondas estacionarias en este
caso es totalmente indeseable? Realice una búsqueda bibliográfica y esclarezca el
significado del parámetro ROE (Relación de Onda Estacionaria).
103
3- La figura muestra un tramo de una línea de transmisión bifilar que media entre un
televisor y su antena. Se muestra el sentido de la corriente para un instante dado.
Teniendo en cuenta que v1>v2 encuentre con ayuda del vector de Poynting el lugar
donde se encuentra el televisor. ¿A la derecha o a la izquierda?
Hasta aquí el diseño de las actividades docentes.
El quinto paso, fue el desarrollo del sistema de medios, el cual se ajustó al hecho
que en este caso el propio CEA puede constituir en si mismo un medio de
enseñanza. Por esta razón se utilizó una antena Yagi para la banda de UHF con su
bajante bifilar que podía llevarse al aula con facilidad.
Hasta aquí el diseño de las actividades docentes relacionas a la antena Yagi.
Sexto paso de la metodología, en el que se establece el dominio disciplinar del
conocimiento.
Con estos fines se confeccionó la tabla que se presenta a continuación.
V1
V2
I
104
Tabla 4. Aristas Cognitivas, Conocimiento Adscrito y Dominio Disciplinar del Conocimiento.
Aristas Cognitivas Conocimiento
adscrito
Disciplina Asignatura
Física Electromagnetismo y Óptica.
1) Estructura hueca de los elementos.
Ondas Electromagnéticas Viajeras. Efecto Pelicular (Skin). Sistemas de Radio
Comunicaciones Teoría del Campo Electromagnético
Física. Electromagnetismo y Óptica.
2) Dimensiones de los elementos directores, dipolos y reflectores.
Ondas Electromagnéticas Estacionarias.
Sistemas de Radio Comunicaciones
Teoría del Campo Electromagnético
Electromagnetismo y Óptica.
3) Sustancia de la que están hechos los elementos.
Ondas Electromagnéticas. TEC.
Física
Mecánica y Física Molecular.
4) Fijación de los elementos en contacto eléctrico con el boom de la antena.
Ondas Electromagnéticas Estacionarias.
Física. Electromagnetismo y Óptica.
5) Elementos activos y elementos parásitos.
Teorema de Balance Energético.
Física. Electromagnetismo y Óptica.
6) Colocación de la antena con los elementos horizontales o verticales.
Polarización de Ondas Electromagnéticas.
Física. Electromagnetismo y Óptica.
7) Distancia entre los elementos directores, dipolos y reflectores.
Patrones de Radiación.
Sistemas de Radio Comunicaciones
Antenas.
Física Electromagnetismo y Óptica.
8) Bajante de la antena Líneas de transmisión
Sistemas de Radio Comunicaciones
Líneas de Transmisión
105
Entorno disciplinar de este Contexto de Enseñanza-Aprendizaje. Aspecto
relacionado al paso siete de la metodología.
Este entorno está constituido por las disciplinas:
1. Física.
2. Sistemas de Radio Comunicaciones.
Y por las asignaturas:
1. Electromagnetismo y Óptica.
2. Teoría del Campo Electromagnético y Radio propagación.
3. Antenas.
4. Líneas de transmisión
El octavo paso y final de la metodología es la confección del Planeamiento
Interdisciplinar del CEA. En este paso fue necesaria la cooperación de un conjunto
de profesores que a través de la Comisión Nacional de la Carrera fueron
convocados. En esta reunión de concertaciones y acuerdos se procedió de la misma
forma que se refirió anteriormente para el caso del TRC.
3.2 Valoración de los resultados. Como un paso importante en el proceso natural de una investigación, está la
validación de las soluciones que se aplicaron en la solución del problema declarado y
cuya detección dio origen a la investigación. En el caso de la propuesta didáctica que
presenta esta tesis, estos criterios valorativos, se buscaron tanto desde la
perspectiva de los expertos como desde la perspectiva de los estudiantes hacia los
cuales especialmente va dirigida esta propuesta.
3.2.1 Encuesta a expertos.
Considerando que la solución al problema enmarcado en el diseño de la
investigación, se da en esta tesis a través de una propuesta didáctica, se sometió la
misma a una valoración por el criterio de expertos. Este método, de reconocido uso
en las Ciencias Sociales, utiliza esencialmente el criterio de profesionales que por
su dominio del tema pueden ser considerados expertos en el mismo. Campistrus y
Rizo (112), señalan la existencia de tres procedimientos para hacer una adecuada
selección de expertos:
106
• Procedimiento fundamentado en la autovaloración de los expertos.
• Procedimiento fundamentado en la valoración realizada por un grupo.
• Procedimiento fundamentado en alguna evaluación de las capacidades del
experto.
Se seleccionó el último tipo de procedimiento ya que por una determinada
estratificación que debían tener los expertos, era la más adecuada a utilizar debido a
cierta diversidad que impondrían estos estratos.
Esta estratificación que se requirió en la selección de los expertos fue establecida
debido a que se valoraba una propuesta didáctica, que desde la disciplina Física
General sería aplicada en una carrera Ciencias Técnicas, con la finalidad de vincular
la Física General con la especialidad de ingeniería en cuestión. Por esta razón se
estimó necesaria recoger la opinión de Doctores en Ciencias Pedagógicas, Doctores
en Ciencias Físicas y Doctores en Ciencias Técnicas.
Se consideró que así se podían recoger opiniones desde los tres elementos que
están presentes en la propuesta: lo didáctico, lo físico y lo ingenieril.
. En la tabla que se muestra a continuación se ofrece más información en relación a
la caracterización de los expertos.
107
Tabla 5. Caracterización de expertos: Total de expertos seleccionados: 24
Clasificación por estratos Cantidad % que representa del total
Doctores 24 100
Titulares 16 66.6
Auxiliares 5 20.8
Asistentes 2 8.3
Con 25 o más años de experiencia docente 19 79.1
Entre 20 y 25 años de experiencia docente 3 12.5
Con menos de 20 años de experiencia docente 2 8.6
Ingenieros de Perfil Eléctrico 10 41.6
Ingenieros en Telecomunicaciones 5 20.8
Profesores universitarios 24 100
Profesores de Física Universitaria 10 41.6
Profesores de asignaturas de ingeniería 14 58.3
Como se puede observar en la tabla se aplicó a Doctores en Ciencias que además
son profesores universitarios con una muy amplia experiencia docente, de 30.7 años
como promedio. La inmensa mayoría con categoría docente superior
En este grupo de expertos se encontraban dos presidentes de Comisiones
Nacionales de Carreras de Ciencias Técnicas de perfil eléctrico (Telecomunicaciones
y Electrónica, y Automática y Computación), el presidente del Consejo Científico del
ISPJAE, tres miembros del Tribunal Nacional de Electrónica, cinco jefes de Dpto.
Docentes, dos decanos y dos vicedecanos docentes. Todos los Doctores en Ciencias
Pedagógicas incluidos como expertos defendieron tesis doctorales en relación al
perfeccionamiento de la enseñanza-aprendizaje de la Física Universitaria, la mayoría
de ellos para Ciencias Técnicas.
Por estas razones resultaron muy altos sus coeficientes de competencia: el 100% se
encontraba entre 0,8 y 1. El cálculo de este coeficiente se muestra en el anexo 2.
Los expertos pertenecen a seis CES.
La encuesta aplicada aparece en el anexo 3. Adicionalmente en el anexo 4 se
108
presenta el procesamiento estadístico.
Esta encuesta debió ser confeccionada atendiendo a los diferentes perfiles
científicos y profesionales que estaban presentes en el conjunto de expertos. Por
esta razón fue necesario en algunas de sus partes, en concreto el acápite 8, dejar la
opción al experto en cuestión de no opinar, ya que sus conocimientos en relación a
esa pregunta en específico podían impedírselo. Puede apreciarse además como la
propuesta didáctica que presenta esta tesis fue desglosada en sus aspectos
fundamentales para facilitar el análisis de los expertos.
Los expertos realizaron una incuestionable aprobación de los distintos elementos
que fueron sometidos a su criterio valorativo. Esto se corrobora al analizar el
comportamiento estadístico de los resultados obtenidos. Puede observarse que las
frecuencias más altas están en las dos categorías superiores de evaluación en todos
los aspectos sometidos a consideración. Este resultado da un rango de validación a
la propuesta didáctica.
No obstante, se obtuvo de los expertos algunas observaciones, sugerencias y
recomendaciones, para perfeccionar el modelo propuesto, algunas de las cuales se
tuvieron en consideración.
Sólo dos aspectos, de los 17 aspectos preguntados, tuvieron dos votos cada uno
como Poco Relevante. Cuestión que representa el 8.3% del total. Estas fueron las
preguntas 7.6 y 8.5 a).
En la pregunta 7.6 se pregunta sobre la incidencia que tendrá la propuesta didáctica
en el perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física General
en carreras de ingeniería, un experto manifestó su duda sobre el hecho que los CEA
al ser específicos pueden no favorecer una visión de perfil amplio y una formación
básica sólida.
El autor de esta tesis considera que el recrear la Física General para su impartición
en un CEA en específico no limita los tratamientos y enfoques generales que se
hagan de los aspectos físicos abordados. Se considera que los restantes expertos
coinciden con esta reflexión, cuestión que se evidencia a partir de su votación.
109
El otro experto considera que las trasformaciones relevantes necesitan cambios más
allá de las asignaturas de Física General. El autor de esta tesis asume con respeto
esta posición pero la posibilidad de transformación inmediata que este posee, sólo
la puede asumir en el marco de esta tesis, a través de la disciplina básica que
imparte y hacia la que fue dirigida la propuesta didáctica.
En la pregunta 8.5a) se pregunta sobre la relevancia del TRC como Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje. Dos expertos dieron la valoración de Poco Relevante ya
que consideran que dicho dispositivo esta siendo sustituido en la actualidad por
pantallas planas de plasma. Esta afirmación es cierta, pero el autor de esta tesis
considera que aún, y más en las condiciones cubanas, el TRC permanecerá por un
tiempo indeterminado y por esta razón este dispositivo es válido para ser tomado en
cuenta como CEA. Dicha opinión es compartida por los restantes expertos, cuestión
que se evidencia en sus respuestas.
Tanto las valoraciones cualitativas como los resultados estadísticos aportan
evidencias importantes que permiten valorar positivamente la propuesta que se
presenta en la tesis.
3.2.2 Encuesta a estudiantes.
Con la intención de conocer las opiniones de los estudiantes en relación a la
Enseñanza-Aprendizaje en Contextos y sobre el uso del TRC como Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje en la asignatura Física I (Mecánica y Física Molecular) se
aplicó una encuesta cuyo texto se presenta en el anexo 5.
En el anexo 6 se presentan los resultados de su procesamiento estadístico.
Como puede apreciarse, los estudiantes ante las 3 preguntas que se les hacia
votaron mayoritariamente por las dos categorías más altas.
Es conveniente hacer notar lo siguiente:
• La importancia que le dan al hecho de que la Física sea impartida
recreándola y contextualizándola en aspectos de interés de la especialidad. El
100% consideró que era muy importante o bastante importante hacer esto en
un curso de Física General para ingeniería en Telecomunicaciones y
Electrónica.
110
• La aceptación a haber tomado como CEA para impartir algunos temas de la
Física el TRC.
• La amplia aceptación que muestran por el uso de la Enseñanza-Aprendizaje
en Contextos de la Física General, inclusive por el uso de CEA que van más
allá de la especialidad, y que están en el área general de la tecnología e
inclusive aquellos que su impacto está en la sociedad. El 92% se manifestó en
el sentido que es muy recomendable la utilización de la EAC, mientras que el
8% se manifestó en el sentido de que es bastante recomendable.
Los resultados de esta encuesta muestran los niveles de satisfacción de los
estudiantes en relación a la aplicación de la propuesta didáctica que desarrolla esta
tesis en el curso de Física I que recibieron.
Estos niveles de satisfacción que reveló la encuesta en el caso de la Física I y que
evidencian también niveles de motivación, también estuvieron presentes en el caso
de la Física II. Como un indicador de los mismos en esta asignatura, está el hecho
que un grupo de estudiantes construyó un Contexto de Enseñaza-Aprendizaje de un
gran tamaño, en un momento especialmente difícil en nuestro país para el acceso a
recursos. En el curso 96-97 fue construido el CEA constituido por antena tipo lente
de Fresnel para la banda de las microondas. Posteriormente, en el año 2000, este
CEA fue colocado a la entrada del Dpto. de Física del ISPJAE, donde aún se
encuentra, transformándose en un elemento emblemático y distintivo del mismo. Ver
anexo 7.
111
Conclusiones En esta tesis se dio una alternativa de solución al problema planteado de lograr un
proceso de enseñanza-aprendizaje de la disciplina Física General en ingeniería en el
que pudieran articularse las relaciones CTS y las ínterdisciplinares para lograr una
vinculación sistémica de la Física como ciencia básica con la profesión.
Esta alternativa se concretó a través de la aplicación de una propuesta didáctica
basada en la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en la disciplina Física General, la
cual está compuesta por una modelación y una metodología.
Se desea destacar lo siguiente:
1.- La modelación del proceso de enseñanza-aprendizaje en contextos que fue
necesaria hacer para concebir, presentar y desarrollar esta propuesta, reveló un
conjunto de componentes, dimensiones y relaciones internas.
Esta modelación permitió establecer:
� Las definiciones de Enseñanza-Aprendizaje en Contextos, Contexto de
Enseñanza-Aprendizaje y de Aristas Cognitivas.
� Las dimensiones y clasificaciones del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje.
� Los Principios Básicos para la selección del Contexto de Enseñanza-
Aprendizaje.
� Las relaciones didácticas del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje.
� Una nueva forma de ordenamiento de los contenidos basada en la lógica
cognitiva interna del Contexto de Enseñanza-Aprendizaje.
� Una función particular del CEA como medio de enseñanza y aprendizaje y dos
Ideas Rectoras para su uso como tal.
Adicionalmente las relaciones que se evidenciaron a través del modelo permitieron:
� Fundamentar como la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos es una nueva
forma particular de lograr la interdisciplinariedad. Con relación a esto se
incorporan al aparato conceptual de la propuesta didáctica los conceptos de:
dominio disciplinar del conocimiento, entorno disciplinar del CEA, asignatura
matriz y planeamiento disciplinar del CEA.
112
� Argumentar como la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos es un enfoque de
enseñanza desde una perspectiva CTS y ofrecer a los que usan la
contextualización de la enseñanza, recursos teóricos y metodológicos para su
correcta incorporación a los cursos de Física General.
� Analizar y fundamentar la posibilidad alternativa de validar el discurso de la
Física General durante el proceso de enseñanza-aprendizaje en una carrera
de ingeniería a través del CEA tecnológico.
� Considerar la relación cognitivo-afectiva a través de Contextos de Enseñanza-
Aprendizaje cercanos a los intereses profesionales de los estudiantes.
2.-La metodología para la aplicación de la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos
permitió llevar a la práctica docente la propuesta didáctica que enmarca esta tesis.
Esta aplicación se concretó en dos casos y en dos asignaturas diferentes de la Física
General para la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica del
ISPJAE.
3.-La aplicación de una encuesta a un conjunto de expertos evidenció a través de su
procesamiento estadístico, una valoración satisfactoria sobre la propuesta didáctica
que para la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos de la de Física General en
ingeniería se presenta en la tesis.
4.-La aplicación de una encuesta a los estudiantes mostró a través de sus
resultados, los niveles de satisfacción en relación a la utilización de la propuesta
didáctica sobre Enseñanza-Aprendizaje en Contextos en el curso que recibieron.
113
Recomendaciones 1.- Debido a que la EAC ha sido sólo utilizada limitadamente para impartir la
Física General en carreras de ingeniería sería conveniente y necesario
extender su uso en esta dirección con vistas a poder enriquecer esta
propuesta didáctica a partir de su generalización.
2.- Recomendamos estudiar la utilización de la EAC en otros perfiles de carreras
universitarias y analizar la validación de la propuesta didáctica que sustenta
esta tesis en las mismas.
114
BIBLIOGRAFÍA DEL AUTOR SOBRE EL TEMA. 1. Alejo, J. A. y García, A.: La contextualización en los cursos de Física General
Aplicada. Memorias del Segundo Taller Internacional sobre la Enseñanza de
la Física. Talento y Desarrollo, IPLAC, Ciudad de la Habana, 1995.
2. García, A., Alejo, J. A. y Ayoub, M.: La enseñanza en Contexto. Memorias del
Taller Iberoamericano de Enseñanza de la Física Universitaria, Ciudad de la
Habana, 1997.
3. Alejo, J. A. y García, A.: La Enseñanza en Contexto en los cursos de Física
General Aplicada. Memorias del evento EFING 98, Ciudad de la Habana,
1998.
4. Alejo, J. A y otros.: La contextualización de la enseñanza en los cursos de
Física General Aplicada. Evento Provincial Pedagogía 98, ITM, Ciudad de la
Habana, 1998.
5. García, A. y Alejo. J. A.: La enseñanza problémica y la enseñanza en
contextos, como alternativas en la activación del aprendizaje en los cursos de
ciencias básicas para ingeniería. Memorias del Primer Seminario
Internacional de Ciencias Básicas en Ingeniería, Cartagena de Indias,
Colombia, 1998.
6. Alejo, J. A. y García, A. La Enseñanza en Contextos y la Física Universitaria.
Memorias del V Taller Internacional sobre la Enseñanza de la Física, IPLAC,
Ciudad de la Habana, 1998.
7. Alejo, J. A. y García, A.: La significación del contexto y sus relaciones
didácticas en el proceso de enseñanza�aprendizaje. Memorias del evento
EFING 2000, Ciudad de la Habana, 2000.
8. Alejo, J. A y García, A.: Contextualización en un curso de Mecánica para
Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. Memorias del evento
DIDACFISU 2002, Matanzas, Cuba, 2002.
9. Alejo, J. A.: Los medios en la contextualización de la enseñanza. Memorias
del evento EFING 2002, Ciudad de la Habana, 2002.
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en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Memorias de la VIII Conferencia
Interamericana sobre Educación en la Física, Ciudad de la Habana, 2003.
11. Alejo, J. A.: Algunos problemas en la Enseñanza de la Física en Ciencias
Técnicas y la Enseñanza en Contextos. Memorias del evento EFING 2004,
Ciudad de la Habana, 2004.
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de la Física en Ciencias Técnicas. Tesis en opción al grado de Doctor en
Ciencias Pedagógicas, ISPJAE, 1997.
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General en Ciencias Técnicas. Tesis en opción al grado de Doctor en
Ciencias Pedagógicas, ISPJAE, 2003.
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Academia, La Habana, 1993.
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60. Martínez, L.: El pensamiento lateral en la formación del ingeniero. Enseñanza
de la física en Ingeniería. EFING, Cuba,1998
61. Martinez, Llantada, M.: La enseñanza problémica. Pueblo y Educación.
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131
62. Matveiev, A.N.: Mechanics and theory of relativity. Editorial Mir. Moscú
63. Matveiev, A.N.: Optics. Editorial Mir. Moscú 1988.
64. Matveiev, A.N.: Electricidad y magnetismo. Editorial Mir. Moscú.1989.
65. Mc Dermott, L.C.: A perspective on teacher�s preparation in physics; the need
of special science courses of teachers. American Journal of Physics, 58(8),
USA, 1990
66. McDermott, L.: Guest Comment: How we teach and how students learn � A
Mismatch? , Am. J. Phys. 61 (4), 1999.
67. Novak, J.: El papel fundamental de la teoría del aprendizaje en una teoría de
la educación. Teoría y práctica de la educación. Alianza, Madrid, 1988.
68. Núñez, J.: La ciencia y la tecnología como procesos sociales. Lo que la
educación científica no debería olvidar. Sala de lectura CTS+I. En línea en la
biblioteca de la OEI.
69. Otero, J.: Variables cognitivas y metacognitivas en la comprensión de los
textos científicos: el papel de los esquemas y el control de la propia
comprensión. Enseñanza de los cursos, 1990.
70. Pandiella, S. et al.: Estrategias de recuerdo y comprensión de un texto de
Física. Enseñanza de las Ciencias, 2003, Número extra, 119-129.
71. Pérez G et al. : Metodología de la Investigación educacional. Primera Parte.
Editora Pueblo y Educación.1996
72. Piaget, J: Psicología y pedagogía. Ariel, Barcelona. España, 1970.
73. Pozo, J.: Más allá del cambio conceptual: El aprendizaje de la Ciencia como
cambio representacional. Enseñanza de las Ciencias, 1999, 17 (3), 513-520
74. Programa de Física General del California Institute of Technology. EEUU.
2002
75. Programa de Física General del Massashuttes Institute of Technology.
EEUU.2002
132
76. Programa de Física General para Ing. Química. Escuela Nacional Superior de
Química de Lille.(ENSCL), Lille Francia, Curso 1997-1998 http:
//www._lille1fr/ustl.nt/accueil/index.htlm
77. Programa de Física General para Ingenieros. Plan B. Cuba. MES.1982
78. Programa de Física para Ingenieros Radiotécnicos de las FAR. Plan Óptimo.
(1992) MINFAR.
79. Programa de Física para Ingenieros. Plan A. MES 1976.
80. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Civil. Plan C y C´ Cuba.
MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
81. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Eléctrica. Plan C y C´.
Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
82. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería en
Telecomunicaciones y Electrónica. Plan C y C´. Cuba. MES. Década de los
90 hasta la actualidad.
83. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Hidráulica. Plan C y C´.
Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
84. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Industrial. Plan C y C´.
Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
85. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Informática. Plan C y
C´. Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
86. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Mecánica. Plan C y C´.
Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
87. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Metalurgia. Plan C y
C´. Cuba. MES. Década de los 90 hasta la actualidad.
88. Programa de la disciplina Física General en Ingeniería Química. Plan C y C´.
Cuba MES. 1997. Década de los 90 hasta la actualidad.
89. Salmina, N. G.: La actividad cognoscitiva de los alumnos y el modo de
estructurar la asignatura. Ciudad de La Habana, CEPES, 1989.
133
90. Serway, R.: Physics for scientists and engineers. Saunders College
Publishing. Fourth Edition, 1996.
91. Sifredo, C.; Hernández J.: Física Duodécimo Grado. Editorial Pueblo y
Educación Ciudad de la Habana, 2000.
92. Sifredo, C.; Hernández, J.: Física Décimo Grado. Editorial Pueblo y
Educación, Ciudad de la Habana, 2000.
93. Sifredo, C.; Hernández, J.: Física Undécimo Grado. Editorial Pueblo y
Educación ,Ciudad de la Habana, 2000
94. Talizina, N.F.: Conferencias sobre �Los fundamentos de la enseñanza en la
Educación Superior�. Ciudad de la Habana, Universidad de la Habana.
CEPES, 1985.
95. Usanov, V.: Metodología de la enseñanza de la Física. ED. Pueblo y
Educación. MINED, La Habana, Cuba,1982
96. Valdés, N.: El perfeccionamiento de la formación socio-humanista de los
estudiantes de ingeniería. Su aplicación al caso de la carrera de Ingeniería Civil
en Cuba. Tesis de Maestría, CEPES-UH, 1999.
97. Vecino Alegret, F.: Algunas tendencias en el desarrollo de la Enseñanza
Superior en Cuba. Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de la Habana. 1990
98. Vecino, Alegret, F.: Conferencia Inaugural de la ''Conferencia Regional sobre
políticas y estrategias para la transformación de la educación en América
Latina y el Caribe'', Ed. Felix Varela, La Habana, Cuba, 1996.
99. Vigotsky, L. S.: El problema de la edad, en: Problemas de la Psicología
Infantil. Editorial Pedagógica, Moscú, 1984.
100. Vigotsky, L. S.: Historia del desarrollo de las funciones psíquicas
superiores. Editorial Científico Técnica, La Habana, 1987.
101. Vigotsky, L. S.: Pensamiento y Lenguaje. Teoría del desarrollo cultural de
las funciones psíquicas. Edición Revolucionaria. La Habana, 1968.
102. Walter, H.: Enseñanza de la Física. Aspectos formativos. Enseñanza de
134
la Física en Ingeniería. EFING, Cuba, 1998.
103. Zilberstein, J. y Portela, R.: Una Concepción Desarrolladora de la
Motivación y el Aprendizaje de las Ciencias, IPLAC, 2002.
104. Zilbertein, J. et al.: Didáctica integradora de las ciencias vs. didáctica
tradicional. IPLAC, Ciudad de la Habana, 1999.
135
ANEXOS. Anexo 1. Programa de la Disciplina.
MINISTERIO DE EDUCACION SUPERIOR PROGRAMA DE DISCIPLINA
Programa de la disciplina Física General de la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. Datos preliminares. La disciplina Física General Aplicada se desarrollará en los semestres segundo,
tercero y cuarto de la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones, con un tiempo
total de 240 horas, desglosadas por semestre y por formas de enseñanza de la
siguiente manera (tomarlo solo como una propuesta de partida):
Asignatura Semestre Conferencia Clase Práctica Seminario Laboratorio Total
1) Mecánica y Física 2 18 40 6 16 80
Molecular
2) Electromagnetismo 3 26 48 6 16 96
y Óptica
3) Física Cuántica 4 20 28 6 10 64
La disciplina como un todo no tiene examen final y se realizarán tres exámenes
finales, uno por cada asignatura de la disciplina. La asignatura Electromagnetismo y
Optica tiene además un trabajo de curso cuyo objetivo es la integración de los
contenidos y su aplicación a problemas concretos vinculados a la electrónica y a las
telecomunicaciones
Fundamentación de la disciplina. La Física como ciencia se ocupa del estudio de la naturaleza inorgánica y sus
elementos constituyentes; las sustancias y los campos.
Está encaminada a contribuir a formar en el estudiante una concepción científica
del mundo, concebida de forma integral y contemporánea. Debe contribuir asimismo,
a precisar el objeto de trabajo y al modo de actuación del ingeniero en
telecomunicaciones.
136
La base para el desarrollo del programa han sido las leyes y teorías físicas más
generales, las que serán presentadas siguiendo un orden lógico sin dejar de tener en
cuenta algunos aspectos de orden histórico relacionados con el desarrollo de la
Ciencia Física y sus métodos que consideramos fundamentales.
Dado el papel que desempeña la física en las carreras de ingeniería de perfil
eléctrico, todo el contenido asociado al electromagnetismo es vital, además esta
disciplina debe contribuir a que el estudiante comprenda las características físicas de
la transmisión de señales eléctricas por cables, guías o por aire, así como explicar el
principio de funcionamiento de diferentes sensores, instrumentos de medición y otros
dispositivos, así como de las magnitudes a ellos asociados.
En la elaboración del programa se ha hecho énfasis en el tratamiento sistemático
de la teoría especial de la relatividad, leyes de conservación, estructura interna de la
materia y aspectos de la física contemporánea.
Objetivos generales de la disciplina.
Objetivos generales educativos.
1- Contribuir a la formación en el estudiante de un concepción materialista, dialéctica
del mundo mediante el análisis de:
La existencia objetiva de la materia en sus diferentes formas: sustancia y campo.
La unidad dialéctica entre el objeto y la propiedad.
Los modelos y los principios físicos como métodos fundamentales que utiliza esta
disciplina.
Las principales formas de movimientos que estudia esta disciplina.
2.-Que el estudiante este consciente de la cognoscibilidad del mundo, desarrollando
sus
capacidades cognoscitivas, a través de:
Analizar el proceso de desarrollo de las teorías físicas, es decir, los hechos,
modelos, las consecuencias que se derivan de estos modelos, los experimentos
que confirman o no estas consecuencias, así como las principales limitaciones y
el papel de los diferentes científicos, enfatizando en los aportes de estos al
método de la Ciencia Física.
137
Aplicar los métodos más generales de solución a problemas propios de la
disciplina, donde predomine un enfoque sistémico y productivo.
Aplicar los métodos y técnicas fundamentales propias del trabajo experimental
que se estudia en la disciplina y que incluye: realizar observaciones, dar
explicaciones, plantear hipótesis, comprender modelos abstractos, diseñar y
realizar experimentos, medir magnitudes físicas y procesar los resultados.
3- Contribuir a formar en el estudiante hábitos de enfoque partidista, a través de:
Aplicar creadoramente el materialismo dialéctico e histórico en la interpretación
de las leyes, principios y teorías que se estudian en la disciplina.
Analizar la inconsistencia de las posiciones idealistas metafísicas burguesas al
interpretar los diferentes resultados.
Analizar los resultados y logros de la Ciencia en de nuestro país, comparada con
la del resto de los países en vías de desarrollo.
4- Contribuir a la formación profesional del estudiante mediante :
El dominio de los conocimientos y habilidades propios de las diferentes teorías
físicas que son indispensables para lograr su formación profesional y para la
comprensión de las restantes disciplinas de la carrera.
El análisis de los nexos de la Física y las Telecomunicaciones , evidenciando no
solo que la Física contribuye al fundamento del proceso científico-técnico, sino
también como este determina el desarrollo de la Física.
5- Contribuir al desarrollo del pensamiento y la capacidad de razonamiento a través
de un modo de asimilación de los contenidos donde predomine el enfoque
sistémico, así como contribuir al desarrollo de la capacidad de trabajo
independiente, formación de habilidades lógicas, especialmente para el trabajo
experimental y de hábitos de consulta de la literatura técnica y científica
relacionada con la disciplina, tanto en idioma español como en idioma inglés.
Objetivos generales instructivos.
1-Caracterizar el cuadro físico del mundo, significando sus rasgos fundamentales,
explicando cada una de las teorías que lo componen, resaltando el objeto y su
movimiento característico, así como emplear estos elementos en el análisis de
situaciones conocidas. Para ello debe utilizar sistemáticamente el cálculo diferencial
138
e integral en la formulación de las leyes y ecuaciones, la inducción como método
fundamental para establecer estas, aunque también empleará la deducción, utilizar
modelos que permiten una descripción macroscópica y microscópica de la sustancia
de forma cualitativa y cuantitativa y el enfoque estadístico de algunos fenómenos en
forma elemental.
2- Aplicar los métodos de análisis y cálculo fundamentales de la disciplina en la
solución de problemas en una y dos dimensiones, donde intervengan varias
variables que impliquen el tratamiento vectorial y el uso del cálculo diferencial e
integral o ecuaciones diferenciales ordinarias, con tendencia a problemas vinculados
a la Electrónica y a las Telecomunicaciones.
3- Aplicar el método experimental de la disciplina durante la realización de trabajos
de laboratorio, donde el estudiante sea capaz de diseñar el método experimental,
utilizar o montar la instalación experimental, medir con instrumentos de medición y
procesar los datos experimentales a través de la teoría de los errores, así como
construir gráficas usando escalas lineales y logarítmicas y elaborar y defender un
informe técnico de su trabajo.
Objetivos generales de las asignaturas.
Objetivos educativos de la Mecánica y Física Molecular:
1- Consolidar y ampliar en el estudiante la concepción dialéctico-materialista del
mundo analizando la objetividad del macrocuerpo y del sistema de muchas
moléculas como un tipo particular de materia, evidenciando que las diferentes
propiedades mecánicas y térmicas utilizadas son un reflejo de determinados
aspectos del objeto físico, analizando los modelos fundamentales de la mecánica ,
oscilaciones y ondas mecánicas, física molecular y termodinámica y conducción de
la corriente eléctrica como abstracciones del objeto físico, analizando las leyes y
principios fundamentales de estas teorías como reflejo de relaciones esenciales y
generales del mundo material, evidenciando como se inducen las leyes
fundamentales a partir de los hechos experimentales y cómo se comprueban en la
practica las mismas, evidenciando como la teoría especial de la relatividad significa
una generalización de la mecánica newtoniana, y analizando que el movimiento es
139
el modo de existencia de la materia, a partir del estudio de las características
principales de los movimientos mecánico y térmico.
2- Contribuir a formar hábitos de enfoque partidista a través de las aplicaciones del
materialismo dialéctico e histórico en la interpretación de las leyes, principios y
teorías de la mecánica, teoría especial de la relatividad, física molecular y
termodinámica.
3- Contribuir a desarrollar la capacidad de trabajo independiente, la creatividad y las
capacidades cognoscitivas de los estudiantes a través de la asimilación de los
conocimientos y habilidades esenciales de la asignatura, donde predomine un
enfoque sistémico y sistemático de las leyes de conservación , de la teoría especial
de la relatividad; así como contribuir al desarrollo de su formación profesional al
evidenciar los nexos entre la mecánica , la física molecular y termodinámica ,la
conducción de la corriente eléctrica y la carrera que cursa.
Objetivos instructivos de la Mecánica y Física Molecular:
1-Caracterizar el cuadro mecánico-clásico del mundo significando sus rasgos
fundamentales, explicando las diferentes teorías de la mecánica ( teorías mecánica y
de la gravitación de Newton y teorías de la relatividad especial y general de Einstein),
la física molecular y la termodinámica, resaltando el objeto y sus movimientos
característico, utilizando para ello de forma sistemática el cálculo diferencial e
integral y basado en el empleo de modelos físico-matemáticos que permitan una
descripción microscópica del objeto y el enfoque estadístico, en forma elemental, de
algunos fenómenos, especialmente en el gas ideal y el gas electrónico.
2- Formular las leyes de conservación de la cantidad de movimiento lineal y angular y
de la energía mecánica, así como las ecuaciones dinámicas ( F=dP/dt, M=dL/dt y
Pno=dEm/dt, en partículas, sistema de partículas, sólidos rígidos, fluido ideal y
cuerpo deformable, utilizándolas cuantitativamente para caracterizar el movimiento
mecánico del objeto (enfatizando en el movimiento mecánico de partículas cargadas
y en las analogías entre sistemas mecánicos y eléctricos) en problemas de la
mecánica clásica de Newton y la mecánica relativista, desde sistemas inerciales de
referencia y en sistemas conservativos en una y dos dimensiones, donde se
140
explique la modelación macroscópica del sistema físico y las interacciones
presentes.
3- Aplicar el método de trabajo experimental de la disciplina, diseñando experimentos
sencillos, montando la instalación experimental (siempre que sea posible) a partir de
indicaciones generales, utilizando instrumentos de medición de tiempo, masa,
longitud, ángulo, presión, temperatura, intensidad de corriente, tensión y resistencia
eléctrica, calculando los resultados de las mediciones directas e indirectas por
intervalos de confianza, describiendo la influencia de las fuentes de error en el
número de mediciones a realizar en el experimento y realizar gráficas en escalas
lineales y semilogarítmicas.
Objetivos educativos del electromagnetismo y la Optica:
1- Consolidar y ampliar en el estudiante la concepción dialéctico-materialista del
mundo a partir de la comprensión del cuadro electromagnético clásico, analizando la
objetividad de los campos como tipo de materia asociada a las interacciones
fundamentales, analizando los modelos fundamentales del electromagnetismo como
abstracciones del objeto físico, analizando las leyes y principios fundamentales de
estas teorías como un reflejo de relaciones esenciales y generales del mundo
material, estudiando las características principales del movimiento del campo
electromagnético, enfatizando que no es un estado accidental de la materia sino, una
propiedad esencial, inherente de la misma.
2- Contribuir a formar hábitos de enfoque partidista a través de la aplicación del
materialismo dialéctico e histórico en la interpretación y aplicación de las posiciones
fundamentales de la teoría electromagnética.
3- Contribuir al desarrollo de sus capacidades cognoscitivas a través de la
asimilación de los conocimientos y habilidades de la teoría electromagnética, así
como el desarrollo de su formación profesional, evidenciando los nexos entre esta
teoría y su carrera, así como lograr una integración interdisciplinar entre las
asignaturas del tercer semestre a partir de un trabajo de curso en esta asignatura.
Objetivos instructivos del Electromagnetismo y la Optica:
1- Caracterizar el cuadro electromagnético clásico del mundo significando sus rasgos
fundamentales, explicando las principales leyes que rigen los fenómenos
141
electromagnéticos basados en los modelos de partículas cargadas, sistemas de
partículas cargadas, dipolo eléctrico y dipolo magnético, elemento de corriente,
líneas de fuerza y de inducción y onda electromagnética plana, que permiten una
descripción microscópica del objeto en las dos formas de existencia de la materia:
sustancia y campo.
2- Inferir a partir de los experimentos las ecuaciones de Maxwell en forma diferencial
en el vacío y obtener a partir de estas la formulación integral, destacando las
relaciones entre ellas y como constituyen un sistema de ecuaciones que permiten
explicar los fenómenos electromagnéticos utilizando el concepto de campo
electromagnético, sus propiedades y el carácter relativo del mismo en dependencia
del movimiento entre el observador y el objeto. Analizar en ellas la influencia de la
sustancia, comparar los casos estacionarios y no estacionarios y aplicar este sistema
(tanto en forma diferencial como integral) en problemas de alta simetría y en la
descripción del principio de funcionamiento de instrumentos y dispositivos vinculados
a fenómenos electromagneticos.
3- Aplicar el método de trabajo experimental de la disciplina, diseñando los
experimentos, seleccionando y montando las instalaciones experimentales (siempre
que sea posible) a partir de un esquema básico de trabajo, utilizando instrumentos
de medición de intensidad de corriente, tensión y resistencia eléctrica e instrumentos
espectrales, expresando los resultados de mediciones directas e indirectas por
intervalos de confianza y procesando la información gráfica por el método de los
mínimos cuadrados.
Objetivos educativos de la Física cuántica:
1- Consolidar y ampliar en el estudiante la concepción científica del mundo a partir de
la comprensión de los cuadros mecano-cuántico y electrodinámico-cuántico,
analizando los modelos fundamentales de la Física Cuántica como abstracciones del
objeto físico, analizando las leyes y principios fundamentales de las teorías cuánticas
como un reflejo de relaciones esenciales y generales del mundo material,
evidenciando como la mecánica cuántica significa una generalización de la
mecánica newtoniana y ha sido una teoría de punta en el descubrimiento y aplicación
de los fenómenos físicos más recientes.
142
2- Contribuir a formar hábitos de enfoque partidista a través de la aplicación creadora
del materialismo dialéctico e histórico en la interpretación de los fundamentos de las
teorías cuánticas.
3- Contribuir al desarrollo de sus capacidades cognoscitivas a través de la
asimilación de los conocimientos y habilidades de la Física Cuántica, así como al
desarrollo de su formación profesional, evidenciando los nexos de esta asignatura
con la carrera de Telecomunicaciones
Objetivos instructivos de la Física cuántica:
1- Describir el cuadro Físico-cuántico del mundo, significando sus rasgos
fundamentales e identificando los principales modelos del objeto físico (fotón,
micropartículas, partículas fundamentales y quarks), reconociendo la descripción
dual (onda-corpúsculo) de los objetos del micromundo y los conceptos de la
descripción probabilística de los fenómenos físicos, así como comprender
físicamente que significa y que implicaciones físicas tiene la cuantificación de una
magnitud física y la diferencia que esto implica respecto a la descripción mecano-
clásica del mundo.
2- Explicar cualitativamente, a partir de las teorías cuánticas la conducción en
sólidos, así como de diversas aplicaciones a la carrera entre las que destacan
diferentes dispositivos, sensores y el Láser.
3- Aplicar el método de trabajo experimental de la disciplina utilizando instrumentos
espectrales, microscopios y otros instrumentos de medición especiales, expresando
los resultados de mediciones directas e indirectas por intervalos de confianza y
procesando la información gráfica por el método de los mínimos cuadrados. El
estudiante debe ser capaz de confeccionar y defender un informe técnico del trabajo
experimental realizado, donde integre todos los elementos vinculados al trabajo
experimental desarrollado en la disciplina.
Sistema de conocimientos de la disciplina.
Sistema de conocimientos de la Mecánica y Física Molecular:
Tema I: Mecánica de la partícula y del sólido rígido.
Bases para la descripción del movimiento mecánico: Modelos de partícula y cuerpo
rígido, sistema de referencia, ley de movimiento, tipos de movimientos mecánicos.
143
Métodos para describir el movimiento curvilíneo (vectorial, de coordenadas y natural).
Movimientos rectilíneo, parabólico y circular. Problemas directo e inverso de la
cinemática. Principios de inercia y de relatividad de Galileo. Cinemática de la teoría
especial de la relatividad. Cinemática del movimiento de rotación y el movimiento
plano. Ecuaciones dinámicas del movimiento en la mecánica no relativista y
relativista. Métodos dinámicos y energéticos (traslación y rotación). Interacciones.
Leyes fundamentales y aproximadas de fuerza. Interacción eléctrica y magnética.
Vector intensidad del campo eléctrico y vector inducción magnética. Fuerza de
Lorentz. Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos y magnéticos
uniformes. . Principio de funcionamiento del Tubo de Rayos Catódicos (TRC).
Sistemas de partículas clásico y relativista. Leyes de conservación de la cantidad de
movimiento lineal, la cantidad de movimiento angular y la energía. Choques.
Tema II: Mecánica del cuerpo deformable y los medios continuos.
Características de los movimientos oscilatorios mecánicos. . Movimiento armónico
simple, armónico amortiguado y armónico forzado. Resonancia. Movimiento
ondulatorio. Ondas viajeras y ondas estacionarias. Ecuación diferencial de la onda
viajera y de la estacionaria. Ecuación de la onda plana. Parámetros.
Tema III: Fundamentos de la Física Molecular y Termodinámica.
Teoría cinético-molecular de los gases ideales y Teoría electrónica clásica. Ecuación
fundamental de la TCM. Ley de distribución de velocidades moleculares de Maxwell-
Boltzman. Ecuación de estado de equilibrio termodinámico del gas ideal. Ley de Ohm
en forma diferencial. Primera ley de la termodinámica y segunda ley de la
termodinámica (principio de aumento de la entropía). Fenómenos de transporte de
masa, energía, y carga eléctrica, en diferentes sustancias. Leyes de la corriente
eléctrica. Aplicaciones. Emisión termoelectrónica.
Sistema de conocimientos del Electromagnetismo y la Óptica.
Tema I: Campo electromagnético en el vacío.
Campo electromagnético y sus interacciones (partículas cargadas y conductores con
corrientes, tanto fuerza como torque). Naturaleza relativista. Carga eléctrica y sus
propiedades. Campo electromagnético estacionario. Caracterización escalar,
vectorial y gráfica de los campos eléctrico y magnético. Leyes de Gauss de la
144
electricidad y el magnetismo en forma diferencial e integral. Leyes de Biot y Ampere
en forma diferencial e integral. Modelos del dipolo eléctrico y magnético. Campo
electromagnético no estacionario. Experimentos de Faraday. Principio de
funcionamiento de los transformadores. Ley de Lenz. Ley de Faraday- Maxwell en
forma integral y diferencial. Autoinductancia e inductancia mutua. Análisis energético.
Corriente de desplazamiento. Ecuación de Ampere-Maxwell en forma integral y
diferencial. Las ecuaciones de Maxwell como sistema.
Tema II: Campo electromagnético en la sustancia.
Clasificación de las sustancias desde el punto de vista eléctrico. Análisis de la
diferencia en la conductividad de la corriente eléctrica a diferentes temperaturas
entre conductores, dieléctricos y semiconductores a partir de los diagramas de
bandas de energía de estos materiales. Comportamiento de un conductor en un
campo eléctrico. Fenómeno de polarización en un dieléctrico. Vectores polarización y
desplazamiento eléctricos. Generalización de la ley de Gauss. Capacitancia y
capacitores. Análisis energético. Semiconductores. Estadística de Fermi. Nivel de
Fermi. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Concentración de portadores.
Ley de acción de masas. Conducción en semiconductores. Difusión y movilidad de
los portadores. Fenómenos de generación y recombinación de portadores.
Clasificación de las sustancias desde el punto de vista magnético. Fenómeno de
magnetización. Paramagnetismo y diamagnetismo. Vectores magnetización e
intensidad del campo magnético. Ferromagnetismo. Teoría de los dominios e
histéresis magnética. Corrientes parásitas en el núcleo de los transformadores.
Efecto Hall.
Tema III: Ondas electromagnéticas y la Óptica Ondulatoria.
Sistema de ecuaciones de Maxwell en forma integral. Ecuación diferencial de la
onda. Onda electromagnética plana. Parámetros de la onda. Principio de
funcionamiento de una antena Yagi. Propagación de ondas electromagnéticas en el
vacío, conductores y dieléctricos. Efecto pelicular (Skin). Superposición de ondas
electromagnéticas plano polarizadas y coherentes en direcciones paralelas y en
direcciones mutuamente perpendiculares. Modelo ondulatorio electromagnético de la
luz. Fenómeno de polarización de la luz. Polarización por reflexión y refracción. Ley
145
de Brewster. Birrefringencia y dicroismo. Ley de Malus. Láminas birrefringentes.
Fenómeno de interferencia de la luz. . Experimento de Young. Principio de
funcionamiento de una antena del tipo lente de Fresnel para la banda de las
microondas. Difracción. Difracción de la luz. Principio de Huygens-Fresnel. Difracción
por una abertura plana rectangular y por N aberturas planas rectangulares. Difracción
de Fresnel.
Sistema de conocimientos de la Física Cuántica.
Tema I: Introducción a la Mecánica cuántica.
Fenómenos de Radiación Térmica .Calentamiento Global. Efecto Fotoeleléctrico..
Limitaciones de la Física clásica en la explicación de estos fenómenos. Fórmula de
Planck. Ecuación de Einstein. Modelo fotónico de la luz. Otros fenómenos
fotoeléctricos. Propiedades ondulatorias de las micropartículas. Relación de de
Broglie: interpretación y confirmación experimental. Relaciones de indeterminación
coordenada-cantidad de movimiento y energía-tiempo. El problema mecano-
cuántico. Función de onda: interpretación física y propiedades. Ecuación de
Shrodinger. El método de la mecánica cuántica. La partícula libre, el oscilador
armónico y el pozo de potencial unidimensional de paredes infinitas.
Tema II: Fundamentos de Física del Atomo y del Estado sólido.
Tratamiento mecano-cuántico del átomo monoelectrónico. Cuantificación de la
energía, el valor de la cantidad de movimiento angular y su proyección. Números
cuánticos. Transiciones cuánticas. Reglas de selección. El espectro del átomo de
hidrógeno. Comparación del tratamiento cuántico con el modelo de Bohr.Tratamiento
mecano-cuántico del átomo multielectrónico. Efecto Zeeman normal. . Niveles de
energía. Moléculas. Niveles de energía vibracionales y rotacionales. Limitaciones del
tratamiento cuántico. Espín del electrón. Interacción espín-órbita. Principios de
funcionamiento del Láser. Diferentes tipos de Láseres. Fundamentos de la mecánica
cuántica de los sólidos. Formación de bandas de energía. Masa efectiva de
electrones y huecos. Aplicaciones.
Tema III: Fundamentos de Física del núcleo y las partículas fundamentales.
El núcleo atómico como sistema cuántico. Interacciones nucleares. Defecto de masa
y energía de enlace. Energía de la desintegración. Radiactividad natural. Leyes de la
146
desintegración radiactiva. Desintegraciones nucleares . Propiedades y espectro
energético. Hipótesis del neutrino. Reacciones nucleares. Reacciones de fisión y de
fusión. Utilización de la energía nuclear. Nuevas teorías cuánticas. Partículas y
antipartículas. Leyes de conservación en la física de las partículas fundamentales.
Cuantificación de los campos. Quarks.
Sistema de habilidades de la disciplina: 1) Caracterizar el cuadro físico del mundo y sus cuatro componentes.
2) Explicar las principales teorías físicas a partir de las posiciones que sustenta la
teoría, hechos físicos fundamentales en que se basa, resultados fundamentales a
que conduce y límite de validez.
3) Identificar los principales modelos del objeto físico.
4) Formular, interpretar y aplicar las leyes y principios de la Física General en
situaciones conocidas y nuevas.
5) Inducir y generalizar los principales principios, deducir las ecuaciones
fundamentales y leyes y demostrar los teoremas fundamentales, aplicándolas en
situaciones conocidas y nuevas.
8) Describir y analizar los principales fenómenos físicos.
9) Clasificar, definir, identificar y comparar los conceptos fundamentales de la
disciplina, además de calcular si es una magnitud y construir hipótesis si es un
modelo.
10) Establecer analogías entre las teorías, modelos y fenómenos físicos.
11) Diseñar, montar, instalar, medir, procesar y concluir experimentos.
Sistema de habilidades de la Mecánica y Física Molecular:
1) Resolver el problema fundamental de la Mecánica para fuerzas electromagnéticas
o no, dependientes del tiempo, posición, velocidad o que sean constantes, en una o
dos dimensiones, para cualquier rango de velocidades desde sistemas de referencia
inerciales, insistiendo en problemas vinculados a problemas de movimiento de
partículas cargadas en campos eléctricos y magnéticos y sus aplicaciones al tubo de
rayos catódicos. Definir, interpretar, dimensionar y calcular, los vectores intensidad
de campo eléctrico e inducción magnética.
147
2) Enunciar e interpretar las leyes de conservación de la cantidad de movimiento
lineal, la cantidad de movimiento angular y de la energía, incluida en la última el caso
relativista, vinculándolas a propiedades de simetría del espacio y el tiempo, y
aplicándolas en situaciones sencillas
3) Explicar las características generales del movimiento oscilatorio armónico simple,
armónico amortiguado y armónico forzado, desde el punto de vista dinámico y
energético y aplicarlos al análisis cuantitativo y cualitativo de sistemas oscilantes,
estableciendo analogía entre sistemas mecánicos y eléctricos.
4) Explicar las características generales de una onda, clasificarlas de acuerdo al
medio de propagación, oscilación de las partículas del medio, dirección de
propagación de la onda, transmisión de energía y superficie de onda, deducir la
ecuación diferencial de la cuerda vibrante e inferir la solución para el caso de una
onda armónica viajera y una onda estacionaria, analizando dichas soluciones y los
parámetros a ellas asociados en diferentes situaciones.
5) Plantear e interpretar las Hipótesis del modelo cinético molecular del gas ideal y
deducir e interpretar la ecuación fundamental de la teoría cinético molecular (TCM),
utilizando la distribución de velocidades de Maxwell en la descripción del movimiento
de las moléculas y en el significado microscópico del concepto de temperatura.
6) Explicar las características generales de la conducción de la corriente eléctrica y
deducir la ley de Ohm en forma diferencial, a partir de los postulados de la teoría
electrónica clásica en metales y comparar con la TCM.
7) Formular e interpretar la ecuación general para describir los mecanismos
moleculares de transporte, tanto en gases como en metales y semiconductores.
8) Formular e interpretar la primera y segunda ley de la termodinámica en sistemas
cerrados .
9) Aplicar la ley de Ohm, la ley de Joule-Lenz y la ecuación de continuidad de la
carga y la corriente al análisis físico de circuitos eléctricos Relacionar el fenómeno de
emisión termoelectrónica con el funcionamiento del TRC.
10) Diseño y realización de experimentos para determinar densidad de un sólido,
coeficiente de viscosidad, coeficientes de fricción entre superficies sólidas secas,
momento de inercia, aceleración de caída libre, resistencia eléctrica, así como para
148
comprobar leyes fundamentales de la Mecánica, la Física Molecular y la
Termodinámica.
Sistema de habilidades del Electromagnetismo y la Óptica:
1) Calcular fuerzas eléctricas, magnéticas y torques en dipolos eléctricos,
conductores rectos con corriente y otras estructuras.
2) Definir, interpretar, dimensionar y calcular el potencial y diferencia de potencial
eléctricos en estructuras con simetría. Inducir la regla de flujo de Faraday a partir de
los experimentos e interpretarla, utilizando inclusive la ley de Lenz. Formular e
interpretar la ley de Faraday-Maxwell y aplicarla al cálculo de la fem inducida y la
intensidad de campo eléctrico en presencia tanto de campos magnéticos uniformes
como no uniformes. Aplicar la ley de Ampere-Maxwell para obtener la corriente de
desplazamiento y el campo magnético en estructuras de alta simetría.
3) Calcular la capacitancia de diferentes capacitores (planos, cilíndricos y esféricos),
con diferentes sustancias entre sus placas: vacío, conductores dieléctricos,
analizando la influencia de estas sustancias en las diferentes magnitudes que
caracterizan al campo eléctrico y al capacitor, insistiendo en el análisis energético.
Analizar el reparto de cargas en la conexión en serie y paralelo en diferentes
disposiciones de varios capacitores aislados o conectados a fuentes. Obtener la
corriente de fuga en capacitores con dieléctricos reales (con cierta conductividad
mucho menor a la de conductores), tanto aislados como conectados a fuentes de
tensión constante.
4) Calcular la autoinductancia e inductancia mutua en diferentes estructuras,
especialmente solenoides, toroides, cable coaxial y transformador, con y sin
sustancias magnéticas, analizando la influencia de estas sustancias en las
magnitudes que caracterizan al campo magnético y al inductor, insistiendo en el
análisis energético.
5) Explicar a partir de los modelos y magnitudes correspondientes los fenómenos de
polarización y de magnetización en las sustancias.
6) Describir los diagramas de bandas de energía de los sólidos cristalinos y explicar
a partir de ellas la diferencia en la conductividad a diferentes temperaturas de
conductores, dieléctricos y semiconductores. Formular e interpretar la distribución de
149
Fermi-Dirac. Obtener la ley de acción de masas. Calcular la concentración de
portadores minoritarios y mayoritarios en semiconductores. Identificar el tipo de
semiconductor (tipo N, tipo P o esencialmente intrínseco) a partir de tres métodos:
por las concentraciones de portadores mayoritarios y minoritarios, por la posición del
nivel de Fermi y por el efecto Hall. Explicar las características generales de la
conducción eléctrica en los semiconductores, la ecuación de continuidad y los
fenómenos fundamentales en semiconductores en no equilibrio. Describir las
características fundamentales de la unión p-n .
7) Explicar el mecanismo de generación y propagación de las ondas
electromagnéticas, describiendo las características fundamentales de las mismas en
diferentes medios, y aplicándolo al funcionamiento de una antena Yagi. Explicar el
efecto pelicular. Formular las ecuaciones que describen las ondas electromagnéticas
para la condición de campo lejano y enfatizar en el comportamiento energético de
las mismas su carácter automantenido. Calcular la ecuación de la onda
electromagnética plana en diferentes situaciones sencillas. 8) Explicar, basado
en el principio de Huyghens-Fresnel, como un caso particular del principio de
superposición, las características físicas fundamentales, tanto cuantitativamente
como cualitativamente de los fenómenos de polarización, interferencia y difracción de
la luz y como estos revelan la naturaleza ondulatoria de la luz. Aplicar para la
comprensión del funcionamiento de una antena tipo lente de Fresnel para la banda
de las microondas. Aplicación al cálculo de magnitudes características de los
espectros ópticos. Explicar diferentes aplicaciones tales como: fibras ópticas, discos
compactos ,etcétera.
9) Diseño y realización de experimentos para caracterizar al campo electromagnético
y algunos de los dispositivos de funcionamiento electromagnéticos, tales como
capacitores e inductores, semiconductores, así como para describir los fenómenos
de interferencia, difracción y polarización de la luz.
Sistema de habilidades de la Física Cuántica:
1) Explicar, basado en las ideas de Planck y Einstein las características de los
fenómenos de radiación térmica y el efecto fotoeléctrico y como estos fenómenos
revelan la naturaleza fotónica de la luz. Aplicar para la comprensión del fenómeno del
150
Calentamiento Global. Calcular las magnitudes características de estos fenómenos y
explicar el efecto invernadero y el principio de funcionamiento y aplicaciones de los
sensores fotoeléctricos y tubos fotomultiplicadores .
2) Aplicar las relaciones de de Broglie y las relaciones de indeterminación en
problemas relacionados con el límite de aplicabilidad de la mecánica clásica, calcular
el ancho natural de las líneas espectrales y explicar el principio de funcionamiento
del microscopio electrónico.
3) Aplicar el método de la mecánica cuántica en las siguientes situaciones:
Solución de problemas de barreras de potencial unidimensionales, utilizando sus
resultados en la explicación del efecto túnel y el principio de funcionamiento y
aplicaciones del diodo túnel.
Planteamiento del problema del átomo monoelectrónico, comparar sus resultados
con los del modelo de Bohr, explicar la formación de series espectrales y calcular la
longitud de onda de las series espectrales.
Planteamiento del problema del átomo multielectrónico, explicar la formación de
niveles de energía y su dependencia con los números cuánticos, calcular el orden del
desdoblamiento energético de los niveles electrónicos y nucleares causados por el
efecto Zeeman normal y explicar los fenómenos de resonancia paramagnética
electrónica (RPE) y magnético nuclear (RMN), así como alguna aplicación.
4) Explicar el principio físico de la emisión de radiación láser, el principio de
funcionamiento de diferentes láseres usados en la técnica y sus aplicaciones.
5) Explicar la formación de bandas de energía en un sólido, describir el movimiento
de electrones y huecos en una red periódica y los mecanismos de la conductividad
en sólidos a través del concepto de masa efectiva y explicar los principios físicos de
funcionamiento y aplicaciones de los siguientes dispositivos: fotoresistencia,
fotodiodos, fototransistores, diodos electroluminiscentes (LED), diodos láser, celdas
solares.
6) Caracterizar el núcleo atómico de acuerdo a su estructura interna y las
interacciones entre sus componentes y describir cualitativa y cuantitativamente los
procesos fundamentales de formación y desintegración de un núcleo y las
reacciones nucleares, utilizando para ello las leyes de conservación y basado en la
151
teoría de la relatividad y las teorías cuánticas, analizando diversas aplicaciones en la
utilización de la energía nuclear, tales como: radioisótopos en la medicina y la
agricultura, centrales electronucleares y termonucleares.
7) Clasificar las partículas fundamentales de acuerdo a las interacciones en que
participan y sus principales características.
8) Diseño y realización de experimentos para caracterizar los fenómenos de
radiación térmica, efecto fotoeléctrico, espectros de los átomos, radiactividad natural
y al Láser y sus aplicaciones.
Indicaciones metodológicas y de organización La disciplina está enmarcada dentro de un enfoque de Enseñanza-Aprendizaje en
Contextos. Diversos Contextos de Enseñanza-Aprendizaje se relacionan con los
contenidos temáticos. Estos se corresponden a los sistemas de conocimientos,
sistemas de habilidades y en particular habilidades generalizadoras que se han
destacado en los objetivos generales, así como en los métodos de trabajo de la
disciplina (métodos de solución de problemas en Física, aplicación de los métodos
propios de la Ciencia Física y los métodos de enseñanza, donde se recomienda la
aplicación de métodos activos de enseñanza).
Las aplicaciones de la Física en la Ciencia y la Tecnología modernas, en particular
en la Electrónica y las Telecomunicaciones, ocupan un lugar fundamental en la
disciplina.
Hay algunos aspectos importantes que queremos destacar:
Enfatizar como objeto de estudio en la mecánica el movimiento de partículas
cargadas en campos eléctricos y magnéticos.
La Física que se imparte es contemporánea, es decir no tiene sentido hablar de una
Física Moderna, porque todas las asignaturas cumplen este requisito.
Vincular donde quiera que se pueda los sistemas mecánicos y eléctricos.
Impartir la conducción en metales y la TEC en analogía con la TCM y los fenómenos
de transporte, que incluyen difusión de portadores.
Tratamiento diferencial de las ecuaciones de Maxwell y solución de este sistema de
ecuaciones en diferentes casos.
152
Desarrollo paralelo e integrador de los fenómenos eléctricos y magnéticos en el vacío
y en la sustancia, así como la comprensión de los fenómenos magnéticos a través de
los fenómenos eléctricos y la Teoría Especial de la Relatividad.
Impartir la Física de Semiconductores integrada al estudio del campo
electromagnético en la sustancia, propiciando una fuerte base para el estudio de la
Electrónica I. La fundamentación mecano-cuántica de la teoría de bandas en sólidos
y de la conducción en metales y semiconductores se imparte en la Física Cuántica.
En la Física Cuántica se hace énfasis en la explicación de dispositivos
semiconductores y láseres, así como en sus aplicaciones.
Introducción de nuevos elementos del cuadro cuántico.
Se ha reforzado en el programa lo correspondiente a la propagación de ondas
electromagnéticas dieléctricos y conductores, su radiación en antenas y el análisis en
cavidades.
Bibliografía : 1. Halliday, D. y Resnick, R. : Física, Tomos I y II, edición de 1993(texto básico)
2. Cartaya, O. Introducción al Laboratorio de Física (literatura auxiliar).
3. Moreno, B. y otros. : Experimentos de Mecánica (literatura auxiliar).
4. López, P.J. y otros. : Experimentos de Electricidad, magnetismo, oscilaciones y
ondas.(literatura auxiliar).
5. Cartaya, O. y otros. : Experimentos de Física Molecular y Termodinámica(literatura
auxiliar).
6. Ferrat, A. y otros. : Mecánica y Física Molecular, Primera y segunda parte
(literatura auxiliar).
7. Ortega, J. y otros. : Electromagnetismo. Teoría y problemas (literatura auxiliar).
8. León, H. y Díaz, R.: Optica Ondulatoria (literatura auxiliar).
9.Benavides, L. y otros. : Física Moderna, Tomos I y II (literatura auxiliar ). 10.Matveev. Electricidad y Magnetismo.(literatura complementaria).
11. Ayoub, M.Colección de problemas de Electricidad y Magnetismo. (literatura
auxiliar)
153
Anexo 2. Cálculo del coeficiente de competencia.
Se tuvieron en cuenta para este cálculo 4 competencias relacionadas con:
1) Grado científico.
2) Categoría docente.
3) Años de experiencia docente.
4) Experiencia en responsabilidades académicas de dirección docente.
A cada una se le asignó el siguiente puntaje:
Doctor en Ciencias en cualquiera de las tres modalidades consideradas: 10
Categoría docente; Profesor Titular: 10
Profesor Auxiliar: 8
Profesor asistente: 6
Años de experiencia docente; Más de 25 años: 10
Entre 20 y 25 años: 8
Menos de 20 años: 6
Experiencia en responsabilidades académicas de dirección docente: vicedecano
docente, jefe de Dpto Docente, Profesor Principal, etc.:
Con más de 20 años: 10
Entre 10 y 20 años: 8
Menos de 10 años: 6
No había ningún experto con menos de 7 años de experiencia en este indicador.
154
Anexo 3. Encuesta a expertos.
¡Unos minutos de su tiempo para obtener una opinión que es muy importante para
mí! Anticipadamente le doy las gracias.
Estimado colega:
Ha sido usted seleccionado en calidad de experto para colaborar en la investigación
�Una Propuesta Didáctica para la Enseñanza-Aprendizaje en Contextos de la disciplina Física General en las carreras de ingeniería. Aplicación en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica�, la cual se desarrolla en el
Dpto. de Física del ISPJAE. En tal sentido se elaboró esta encuesta, cuyo objetivo
es validar cualitativamente la utilidad de la propuesta, con vistas a contribuir al
perfeccionamiento de la enseñanza de la Física en relación a: 1.- La insuficiente vinculación entre la Física que se imparte y la especialidad de
ingeniería en cuestión. Este hecho lo entendemos no solo como un insuficiente
acercamiento entre los temas de esta disciplina básica y los temas de las ciencias de
ingeniería sino también la carencia de enfoques particulares para validar el discurso
en ciencias en un aula de ingeniería.
2.- La insuficiente presencia de enfoques CTS (Ciencia-Tecnología-Sociedad) que
propician una visión de la Física descontextualizada y ajena a los problemas de la
tecnología y la sociedad.
3.- La insuficiente interdisciplinariedad que provoca un enfoque predominantemente
disciplinar en el estudio de los fenómenos, sobre la base del objeto de estudio de la
Física. Esto produce un saber diferenciado, compartimentado y fragmentado de los
conocimientos.
Por ello se le solicita amablemente que responda las siguientes interrogantes:
1. ¿Tiene alguna responsabilidad profesional actualmente?: Si______
No____
Si su respuesta es afirmativa, diga:
Responsabilidad actual: ______________________________________________
Años: _______
155
Con relación a su vida profesional, diga:
Responsabilidades profesionales que ha ocupado Durante( años)
2. Centro en el que labora actualmente: _______________________________
Durante (años): ___________
3. Calificación profesional, grado científico, título académico. Marque con una
cruz(x) en la celda que corresponda y especifique según el caso.
Profesor ____ de categoría docente: ________________________________
Ingeniero ____en la especialidad de: ________________________________
Licenciado ____en la especialidad de: _______________________________
Especialista ___ en la especialidad de: _______________________________
Master en Ciencias ___en _________________________________________
Doctor en Ciencia (s) ___ en _______________________________________
4. Años de experiencia docente y/o en la investigación.
Docencia: ____________años. Investigación: _________años.
5. Nuestra investigación es parte de una tesis doctoral en Ciencias Pedagógicas. La
misma pretende validar una propuesta teórico-metodológica que presumiblemente
debe servir a los profesores que imparten la Disciplina de Física en la carrera de
Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica (y puede ser extendida a otras
carreras) para perfeccionar la enseñanza-aprendizaje de dicha disciplina. Se anexa a
esta encuesta una síntesis de la propuesta teórico-metodológica, la cual deseo
usted consulte ya que necesitamos de su opinión con relación a:
• Los trascendencia de las insuficiencias que se tuvieron presentes como punto
de partida en la concepción de la propuesta teórico-metodológica y cómo estas
se interrelacionaron.
156
• Grado de solución de las insuficiencias que se tuvieron presentes al utilizar
nuestra propuesta teórico-metodológica.
• Grado de coherencia entre los aspectos teóricos y metodológicos de la
propuesta.
• Nivel de relevancia de la investigación y de las soluciones que en ella se dan.
6. Sobre la concepción de la Propuesta. Para la concepción de la propuesta didáctica se tuvieron en cuenta interrogantes,
investigaciones anteriores, y premisas de carácter teórico. Algunas de estas fueron:
(a) ¿Cómo lograr diseñar la disciplina Física General en Ingeniería con un enfoque
en el proceso de enseñanza-aprendizaje que permita revelar de manera
sistémica la vinculación de los intereses de la Física con los intereses de la
profesión, al profundizar en las relaciones ínterdisciplinares y las relaciones de
la tecnología y la sociedad con esta ciencia básica?
(b) Los trabajos de investigación para el perfeccionamiento de la enseñanza de la
Física en carreras de ingeniería relativas a las tesis doctorales de: Andrés
García (1997), Ángel Ferrat (1999), Amparo Patiño (2000), Hilario Falcón
(2003), Rolando Serra (2004), todas realizadas en el Dpto. de Física del ISPJAE
en el cual trabajo.
(c) La modelación de la dinámica del proceso docente educativo en la Educación
Superior.
6.1 Valore las insuficiencias consideradas. Marque con una cruz(x) en la
celda que considere.
Elemento a valorar Muy presentes Presentes Poco
presentes Algo presentes
No están presentes
¿Cuán presentes están las 3 insuficiencias antes señaladas?
7. Sobre la relevancia de la propuesta. A continuación se le muestran un conjunto
de tablas que le permiten valorar diversos aspectos relacionados a la propuesta.
Marque con una cruz(x) en la celda que considere.
7.1 Sobre su fundamentación teórica:
157
Elemento a valorar Muy adecuada Adecuada Poco
adecuada Algo adecuada
No adecuada
¿Cómo considera la fundamentación teórica realizada?
7.2 Sobre su carácter sistémico:
Elemento a valorar Muy adecuado
Adecuado
Poco adecuado
Algo adecuado
No adecuado
¿Cómo considera su carácter sistémico?
7.3 Sobre su novedad:
Elemento a valorar Muy novedosa
Novedosa
Poco novedosa
Algo novedosa
No es novedosa
¿Cómo considera su novedad?
7.4 Sobre su actualidad y pertinencia:
Elemento a valorar Muy adecuada
Adecuada
Poco adecuada
Algo adecuada
No adecuada
¿Cómo considera su actualidad y pertinencia?
7.5 Sobre el grado de solución de las insuficiencias consideradas al utilizar nuestra
propuesta didáctica.
7.6 Sobre su incidencia en el perfeccionamiento:
Elemento a valorar Muy Relevante Relevante Poco
Relevante Algo Relevante
No Relevante
¿Cómo considera su
incidencia en el
Elemento a valorar Bastante satisfactorio Satisfactorio Poco
satisfactorio Algo satisfactorio
No satisfactorio
¿Cómo considera el grado de solución de las insuficiencias consideradas al utilizar nuestra propuesta didáctica?
158
perfeccionamiento?
8. Sobre la aplicación de la propuesta. 8.1 Sobre la selección de los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) en
relación a los intereses de la especialidad de Telecomunicaciones y Electrónica. La
opinión que se le pide es sobre el conjunto de los CEA utilizados, no sobre cada uno de ellos por separado. Marque con una cruz(x) en la celda que considere. Si
considera que no puede opinar marque con una cruz (x) al final.
Aspecto a valorar Bastante satisfactoria
Satisfactoria Poco satisfactoria
Algo
satisfactoria
No satisfactoria
¿Como considera la
selección de los CEA
en su totalidad con
relación a los
intereses de la
especialidad?
No puedo opinar______
8.2 Sobre la selección de los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) en relación
a su impacto social. La opinión que se le pide es sobre el conjunto de los CEA utilizados, no sobre cada uno de ellos por separado. Marque con una cruz(x)
en la celda que considere. Si considera que no puede opinar marque con una
cruz (x) al final.
Aspecto a
valorar
Bastante
satisfactoria
Satisfactoria Poco
satisfactoria
Algo
satisfactoria
No
satisfactoria
¿Cómo
considera la
selección de los
CEA en su totalidad con
relación a su
159
impacto social?
No puedo opinar______
8.3 Sobre la selección de los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) en
relación a su carácter interdisciplinar. La opinión que se le pide es sobre el conjunto de los CEA utilizados, no sobre cada uno de ellos por separado. Marque con una
cruz(x) en la celda que considere. Si considera que no puede opinar marque con
una cruz (x) al final.
Aspecto a valorar
Bastante satisfactoria
Satisfactoria Poco satisfactoria
Algo satisfactoria
No satisfactoria
¿Como
considera la
selección de los
CEA en su totalidad con
relación a su
carácter
interdisciplinar?
No puedo opinar______
8.4 Sobre la incidencia de los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje (CEA) en la
estructuración del sistema de conocimientos (contenidos). La opinión que se le pide
es sobre el conjunto de los CEA utilizados, no sobre cada uno de ellos por separado. Marque con una cruz(x) en la celda que considere. Si considera que no
puede opinar marque con una cruz (x) al final.
Aspecto a valorar De
bastante
Impacto.
De
impacto
De
poco
impacto
De algún
impacto
De
ningún
impacto
¿Cómo considera la
selección de los CEA en su totalidad con relación a su
160
impacto en una nueva
estructuración del sistema
de conocimientos
(contenidos)?
No puedo opinar______
8.5 Sobre la relevancia de los Contextos de Enseñanza-Aprendizaje (CEA)
utilizados.
MR: Muy Relevante
BR: Bastante Relevante
R: Relevante
PR: Poco Relevante
NR: No Relevante
Marque con una cruz (x) en la celda que considere según el grado de relevancia que
usted otorga a cada Contexto de Enseñanza-Aprendizaje (CEA).Si considera que no
puede opinar marque con una cruz (x) en la casilla habilitada al respecto.
CEA MR BR R PR NR No puedo opinar
1. Tubo de rayos catódicos
2. Antena Yagi
3. Calentamiento Global
8.6 ¿Cree UD que puedan ser utilizados otros Contextos de Enseñanza-Aprendizaje
(CEA) más adecuados y relevantes con relación a los temas seleccionados en el marco de la Física para su impartición en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica? Marque con una cruz o explique según el
caso.
Creo que los CEA seleccionados son de los más adecuados y relevantes
__60.8%_____
Los CEA seleccionados son adecuados y relevantes pero considero aún más
adecuados y relevantes los siguientes:
______________________13.2%______________________________________
No puedo opinar___26.0%_____
161
9 Sobre la coherencia entre los aspectos teóricos y metodológicos de la propuesta.
9.1 Valore el grado de coherencia entre los aspectos teóricos y metodológicos de la
propuesta. Marque con una cruz (x) en la celda que considere.
Muy Coherente Bastante Coherente Coherente Poco Coherente
No Coherente
10 Sobre la utilidad práctica de la Metodología para otros usuarios o especialistas que la quieran utilizar.
10.1 ¿Cuán comprensible es la metodología? Marque con una cruz (x) en la celda
que considere.
Muy comprensible
Bastante comprensible
Comprensible Poco comprensible
No es comprensible
10.2 Valore el grado de factibilidad del uso de la Metodología para otros usuarios o
especialistas que la quieran utilizar. Marque con una cruz (x) en la celda que
considere.
Muy factible Bastante
factible
Factible Poco factible No factible
Nota: Puede añadir al dorso, si está respondiendo la encuesta en papel o a
continuación si la está respondiendo en formato electrónico, cualquier comentario
que considere oportuno hacer.
162
Anexo 4.Procesamiento Estadístico de Encuesta a Expertos. Tabla de Frecuencias.
C1 C2 C3 C4 C5 TOTAL 6.1 11 13 0 0 0 24 7.1 10 14 0 0 0 24 7,2 11 13 0 0 0 24 7,3 1 23 0 0 0 24 7,4 13 11 0 0 0 24 7,5 10 14 0 0 0 24 7,6 6 16 2 0 0 24 8,1 10 11 0 0 0 21 8,2 11 13 0 0 0 24 8,3 13 11 0 0 0 24 8,4 6 18 0 0 0 24 8,5a 8 7 5 2 0 22 8,5b 7 10 4 0 0 21 8,5c 9 8 1 0 0 18 9,1 12 10 2 0 0 24 10,1 10 9 5 0 0 24 10,2 9 9 6 0 0 24
Valor promedio otorgado por los expertos a cada Ítem.
C1 C2 C3 C4 SUMA PROMEDIO N-P 6.1 -0.10 3.49 3.49 3.49 10.37 2.59 -0.81 7.1 -0.21 3.49 3.49 3.49 10.26 2.56 -0.78 7,2 -0.10 3.49 3.49 3.49 10.37 2.59 -0.81 7,3 -1.73 3.49 3.49 3.49 8.74 2.18 -0.40 7,4 0.10 3.49 3.49 3.49 10.57 2.64 -0.86 7,5 -0.21 3.49 3.49 3.49 10.26 2.56 -0.78 7,6 -0.67 1.38 3.49 3.49 7.69 1.92 -0.14 8,1 -0.21 1.15 1.15 1.15 3.24 0.81 0.97 8,2 -0.10 3.49 3,49 3.49 6.88 1.72 0.06 8,3 0.10 3.49 3,49 3.49 7.08 1.77 0.01 8,4 -0.67 3.49 3,49 3.49 6.31 1.58 0.21 8,5a -0.43 0.32 0.97 1.38 2.24 0.56 1.22 8,5b -0.55 0.55 1.15 1.15 2.30 0.58 1.21 8,5c -0.32 0.55 0.67 0.67 1.58 0.39 1.39 9,1 0.00 1.38 3.49 3.49 8.36 2.09 -0.31 10,1 -0.21 0.81 3.49 3.49 7.58 1.90 -0.11 10,2 -0.32 0.67 3.49 3.49 7.34 1.83 -0.05
PUNTOS DE CORTE -0.33 2.25 2.28 2.93 121.16
163Anexo 4 (continuación). Resultados porcentuales de respuestas de expertos.
% de cada selección por los expertos
0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0
100.0
6.1 7.1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5a
8,5b
8,5c
9,1 10,1
10,2
C1
C2
C3
C4
C5
C1 C2 C3 C4 C5 6.1 45.8 54.2 0.0 0.0 0.0 7.1 41.7 58.3 0.0 0.0 0.0 7,2 45.8 54.2 0.0 0.0 0.0 7,3 4.2 95.8 0.0 0.0 0.0 7,4 54.2 45.8 0.0 0.0 0.0 7,5 41.7 58.3 0.0 0.0 0.0 7,6 25.0 66.7 8.3 0.0 0.0 8,1 41.7 45.8 0.0 0.0 0.0 8,2 45.8 54.2 0.0 0.0 0.0 8,3 54.2 45.8 0.0 0.0 0.0 8,4 25.0 75.0 0.0 0.0 0.0 8,5a 33.3 29.2 20.8 8.3 0.0 8,5b 29.2 41.7 16.7 0.0 0.0 8,5c 37.5 33.3 4.2 0.0 0.0 9,1 50.0 41.7 8.3 0.0 0.0 10,1 41.7 37.5 20.8 0.0 0.0 10,2 37.5 37.5 25.0 0.0 0.0
164
Anexo 5. Encuesta a estudiantes. Estimado estudiante: Estoy preparando una tesis doctoral en Ciencias Pedagógicas
que resume mis experiencias de impartir la Física en la especialidad de Ingeniería
en Telecomunicaciones y Electrónica, tratando de acercar los temas de mis clases a
los temas de la especialidad que pueden ser de interés para UD. Sobre esto le pido
me responda lo siguiente:
1.- Valore que importancia usted le da al hecho de que la Física sea impartida
recreándola y contextualizándola en aspectos de interés de la especialidad. Marque
con una cruz (x) en la celda que considere.
Muy importante Bastante importante
Importante Poco importante
No es importante
2.- ¿Cuán interesante fue para usted que se utilizara el Tubo de Rayos Catódicos
(TRC) para impartir algunos temas de la Física I. Marque con una cruz (x) en la celda
que considere.
Muy interesante
Bastante interesante
Interesante Poco interesante
No interesante
3.- Cree usted que es recomendable contextualizar la Física, siempre que se pueda
hacer, sobre aspectos importantes de la carrera, la tecnología en general y la
sociedad Marque con una cruz (x) en la celda que considere.
Muy recomendable
Bastante recomendable
Recomendable Poco recomendable
No recomendable
165Anexo 6. Procesamiento estadístico de encuesta a estudiantes. Tabla de frecuencias.
C1 C2 C3 C4 C5 TOTAL 1 22 3 0 0 0 25 2 10 11 4 0 0 25 3 23 2 0 0 0 25
Resultados porcentuales de respuestas por los estudiantes.
C1 C2 C3 C4 C5
1 88.0 12.0 0.0 0.0 0.0
2 40.0 44.0 16.0 0.0 0.0
3 92.0 8.0 0.0 0.0 0.0
% de cada selección por los estudiantes
0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0
100.0
1 2 3
C1
C2
C3
C4
C5
166Anexo 7
Figura 3. Antena del tipo lente de Fresnel para la banda de las microondas.
1
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