Compendio básico del trabajo experimental en la enseñanza de la

Transcripción

COMPENDIO BÁSICO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL EN LA
ENSEÑANZA DE LA FÍSICA
HÉCTOR MARIO CARVAJAL RUEDA
ERIKA JANETH FRANCO CANO
Licenciatura en Matemáticas y Física
Mg. COSUELO ARANGO
Asesora Trabajo de Grado U. de A.
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE EDUCACIÓN
DEPARTAMENTO DE EXTENSIÓN Y EDUCACIÓN A DISTANCIA
LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FÍSICA
MEDELLÍN
2008
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Compendio básico del trabajo experimental en la enseñanza de la física
AGRADECIMIENTOS
Deseamos expresar nuestros más sinceros agradecimientos a todas las personas que felizmente
se involucraron en nuestro desarrollo académico y que, con sus valiosos aportes, ayudaron para
que nuestra práctica docente se convirtiera en una enriquecedora experiencia.
A la Magister Consuelo Arango, asesora de práctica y docente de la Universidad Pontificia
Bolivariana, quien sabiamente nos ha guiado a comprender que la docencia es una hermosa
responsabilidad y que cada problema tiene su solución desde el respeto y el trabajo duro.
A Luis Fernando Castañeda y Doris Carmona, coordinadores de las áreas de Matemáticas y
Ciencias Naturales en el Colegio de la UPB respectivamente, quiénes supieron acogernos y
orientarnos amablemente en todo el proceso.
A los docentes:
Francisco Grisales, por su apoyo y disposición constante a nuestro trabajo y porque siempre
tenía una sonrisa para compartir con nosotros.
Dorlan Muñoz, por el ejemplo y la demostración de que sí es posible enseñar bien física en
forma experimental, por sus aportes académicos y pedagógicos invaluables.
Armando Vásquez, por ser el docente que nos recordó la humildad de estar dispuesto a
aprender, por motivarse y querer mejorar como docente cada vez más.
En general a todas la directivas del Colegio de la Universidad Pontificia Bolivariana, por la
confianza en nosotros y en el proceso. También por unirse a la Universidad de Antioquia y
estrechar aún más los lazos académicos y de cooperación.
Muchas gracias, de todo corazón.
Héctor Carvajal Rueda – Erika Franco Cano
Universidad de Antioquia – Colegio de la Universidad Pontificia Bolivariana – (2007-2008)
JUSTIFICACIÓN
Las tendencias actuales de la educación, buscan transformar el enfoque meramente teórico en la
enseñanza de las ciencias, por uno donde el estudiante participe más en la construcción de su
propio conocimiento, contribuyendo así en su formación investigativa y contextualizándolo cada
vez más en las nuevas sociedades científicas.
La ley colombiana es en ello muy clara, evidencia gran interés por hacer de la investigación y de
la adquisición de conocimientos científicos algo común para todos los estudiantes, uno de los
fines de nuestra educación ha de ser: “La adquisición y generación de los conocimientos
científicos y técnicos más avanzados,…”1. Así como de acuerdo con los lineamientos debemos
buscar: “Que el estudiante desarrolle un pensamiento científico que le permita contar con una
teoría integral del mundo natural dentro del contexto de un proceso de desarrollo humano
armónico, equitativo y sostenible, que le proporcione una concepción de si mismo y de sus
relaciones con la sociedad y la naturaleza armónica con la preservación de la vida en el
planeta”2
De hecho la filosofía institucional del Colegio de la Universidad Pontificia Bolivariana, UPB, deja
consignadas bases claras y firmes para la implementación de una adecuada enseñanza de las
ciencias naturales y la investigación. En la VISIÓN del colegio encontramos: “En el 2010, el
Colegio de la Universidad Pontificia Bolivariana será líder en la formación católica, pastoral
humanista y del conocimiento, orientando el desarrollo científico, tecnológico, cultural y la
proyección social, con base en los ideales de Dios y la patria y favoreciendo el potencial humano
de la comunidad educativa y la transformación de la sociedad.”3
El trabajo experimental dentro de la enseñanza de la física y en general de las ciencias naturales
tiene un lugar muy importante dentro de la didáctica y la pedagogía de dicha área, por ello es
1
Fines de la Educación. República de Colombia, Ley 115 de 1994. Edición 2001.
LINEAMIENTOS CURRICULARES EN CIENCIAS NATURALES. República de Colombia, Edición de 2002.
3
COLEGIO UPB. Generalidades - http://www.upb.edu.co/portal/ . Consultado 20 de abril de 2007, 10:00 PM.
2
necesario llevarlo a cabo siempre, tenerlo como una prioridad a la hora de planear y enseñar.
Una institución que no revise, planee y ejecute dicho trabajo constantemente, tendrá sometidos a
todos sus estudiantes a recibir como formación científica una cátedra – a lo sumo – de historia
de la ciencia o lo que es peor, una clase extendida de las ya muy “difíciles” matemáticas.
Los expertos dan gran importancia y muestran la efectividad del trabajo experimental adecuado,
abundante y consonante con la “teoría” al momento de enseñarse las ciencias naturales, para
así lograr la formación de verdaderos científicos, fomentar la investigación y también producir
conocimiento y soluciones a los problemas de nuestra sociedad. No debe darse la clase física
como si fuese una clase de “Historia Física” o presentarse dicha asignatura como el resultado de
una ciencia perfecta e inmóvil en sus conceptos, teorías y estructuras (FEYNMAN, Richard P –
1996).
OBJETIVOS PARA LA PRESENTACIÓN DEL COMPENDIO
1.
ESTADO INICIAL Y RESULTADOS SOBRE EL TRABAJO EXPERIMENTAL DURANTE LA PRÁCTICA
PEDAGÓGICA EN EL COLEGIO UPB.
2.
3.
4.
EL TRABAJO EXPERIMENTAL Y SU IMPORTANCIA
MODOS Y CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
INSTRUMENTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
5.
LISTADO DE GUÍAS ANEXAS DOCENTES Y ESTUDIANTES
BIBLIOGRAFÍA
OBJETIVOS PARA LA PRESENTACIÓN DE ESTE COMPENDIO
Contribuir al proceso de enseñanza aprendizaje de la física, motivando a todos los responsables,
de tal forma que se pueda formalizar cada vez más el componente experimental dentro de la
enseñanza de la física.
Presentar un compendio sencillo y claro sobre el Trabajo Experimental, el cual sirva para la
implementación adecuada de la experimentación en la enseñanza de las ciencias naturales,
específicamente en el área de física.
Entregar como resultado parte de los logros, herramientas y resultados del trabajo de
investigación, el cual es orientado por la Facultad de Educación de la Universidad de Antioquia y
aplicado en la práctica pedagógica llevada a cabo en el Colegio de la UPB, y que pueden ayudar
a la solución del problema didáctico de la falta de trabajo experimental.
1.
ESTADO INICIAL Y RESULTADOS SOBRE EL TRABAJO EXPERIMENTAL DURANTE LA PRÁCTICA
PEDAGÓGICA EN EL COLEGIO UPB
La filosofía del Colegio de la UPB contempla expresamente el trabajo en ciencia, investigación y
tecnología como parte del quehacer cotidiano. Hay una apreciación clara de lo que se quiere y de
la importancia de una formación integral, además existen los lugares y equipos para enfrentar
una formación adecuada en ciencia.
Las planeaciones incluyen prácticas de laboratorio y algunas actividades experimentales, existe
conciencia por parte de la coordinación y de los docentes de la importancia del trabajo
experimental. Al momento de ejecutar lo planeado, no siempre se puede dar con la calidad y
cantidad necesaria, a la hora de llevarlo a cabo existen múltiples obstáculos de tiempo, espacio
y programación de actividades que terminan por minar lo planeado y sólo sacar el tiempo
necesario para la “teoría” y la evaluación escrita. Muchas veces la experimentación termina
siendo una nota adicional en uno de los indicadores.
Haciendo una comparación entre lo encontrado a inicios de marzo del 2007 y los resultados
hallados a finales de noviembre, del mismo año, en cuanto al trabajo experimental; se pueden
realizar las siguientes observaciones:
-
En el inicio de año, según la apreciación que hacen las estudiantes, el promedio
aproximado de prácticas de laboratorio realizadas es de 2 al año, para los grados
décimos ese promedio es tan sólo de 1 práctica por año. En uno de los grados décimo
todas las estudiantes responden que nunca han tenido una práctica de laboratorio.
 Al final el promedio de prácticas de laboratorio que las estudiantes recuerdan haber
realizado es de 4,05. Para uno de los grados undécimo el promedio es de 5 prácticas de
laboratorio.
-
Se resalta que, a pesar del poco trabajo experimental que se ha venido desarrollando,
más del 92% de las estudiantes califican las prácticas de laboratorio con una
importancia media, buena o alta. El 95% de las señoritas encuestadas afirma no saber
la diferencia entre práctica de laboratorio y actividad experimental.
 En la muestra final se reafirma con un categórico 96.1% que las prácticas de laboratorio
son importantes, y en cuanto a no saber la diferencia entre práctica de laboratorio y
actividad experimental el porcentaje descendió considerablemente al 80%, teniendo en
cuenta que no se enseñó o trató el tema de forma tácita nunca.
-
Más del 45% de las estudiantes ven la física como una rama de la matemática o como
una materia para resolver problemas a través de fórmulas. Sólo un 12% ven dicha área
como una herramienta para aprender y aplicar conceptos para la vida diaria.
 Luego del trabajo de intervención sólo un 28% continúa viendo la física como una rama
de la matemática o una materia para resolver problemas utilizando fórmulas, en el
grado undécimo el porcentaje que considera lo mismo es sólo del 3.4%. Quiénes piensan
en la física como una herramienta para aprender y aplicar conceptos para la vida diaria
es más del 71%.
-
Más del 60% de las estudiantes califican la física como muy poco, poco o apenas
importante, además la mitad de ellas expresa entender a medias o muy poco las
explicaciones del profesor.
 En los grupos ya intervenidos se encuentra que la física es muy poco, poco o apenas
importante para el 36.7% de las encuestadas. En el grado undécimo dicho porcentaje no
supera siquiera el 14%, y se obtiene que todas ellas (100%) piensan que la materia es
medio, importante o muy importante.
-
El 79.3% de las encuestadas expresan que sus resultados académicos en física están en
el nivel medio o inferior a éste.
 Este porcentaje se reduce al 57% para el caso de los grupos intervenidos.
2.
EL TRABAJO EXPERIMENTAL Y SU IMPORTANCIA
Entendemos por Trabajo Experimental a todas aquellas actividades planeadas y realizadas por
el docente, los estudiantes o ambos; bien sea dentro o fuera del aula escolar y que permiten
anticiparse a los conceptos, leyes y fenómenos aún no vistos en clase o que por el contrario los
ilustran y afirman después de haberlos trabajado.
El Trabajo experimental es un espacio didáctico fundamental en la enseñanza de la física, y en
general de todas las ciencias naturales; no debe asumirse como un relleno en la programación
escolar, por el contrario es el alma de la enseñanza de la física como tal, así lo expresa Fraga
Mavilio “Las teorías físicas son aceptables si solamente son comprobables experimentalmente”4
(1996) Y si hablamos de la forma en que aprenden mejor los estudiantes, pensando en la
didáctica, el doctor Mario Carretero nos advierte: “hay que demostrárselo o proporcionarle
experiencias para que lo compruebe él mismo”5
3.
MODOS Y CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
El Trabajo Experimental es tan productivo como variado y asequible a todos, en la práctica son
muchos los temas para los cuales es posible realizar un trabajo experimental aplicable e
ilustrativo. Existen una gran cantidad de actividades y de experimentos que pueden ayudarnos a
la hora de planear y ejecutar una clase, el Trabajo Experimental lo dividimos en dos clases: Las
prácticas de Laboratorio y las Actividades Experimentales6.
LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO7 son muy conocidas y desarrolladas en la enseñanza de la
física. Conllevan un mayor tiempo de preparación por parte del docente y de los estudiantes,
requiere un espacio adecuado (no necesariamente el laboratorio) y siempre deberían tener como
requisito el Informe de Laboratorio. Es necesario que esté acompañado de una guía, bien
redactada, en términos entendibles y que lleve, sin más ayuda de la necesaria, a los estudiantes
al logro de los objetivos de la práctica.
4
TEMAS ESCOGIDOS DE LA DIDÁCTICA DE LA FÍSICA, Fraga Mavilio. Estrategia metodológica para el
aprendizaje del método experimental en la Física. Pág. 64.
5
CONSTRUIR Y ENSEÑAR LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES. Carretero, Mario. Primera Edición. Pág. 68
6
Esta división en dos clases del Trabajo Experimental es una propuesta que hacemos como resultado de nuestra
investigación.
7
TEMAS ESCOGIDOS DE LA DIDÁCTICA DE LA FÍSICA, Gil Pérez y Valdés Castro, D. Tendencias actuales en la
enseñanza – aprendizaje de la física. Pág. 13
Entre las ventajas de las prácticas de laboratorio están: la formalización del trabajo de
investigación y de laboratorio, la capacitación en instrumentación, el refuerzo en un solo
momento y lugar de uno o varios conceptos, leyes y fenómenos estudiados. Una
de sus
desventajas puede ser la cantidad de tiempo que requieren para prepararlas y resolverlas,
además si no se presta la atención adecuada estas prácticas de laboratorio pueden llegar a
convertirse en prácticas del tipo receta8.
LAS ACTIVIDADES EXPERIMENTALES9 poco comunes en el salón de clase, muchas de ellas se
aplican en unos cuantos minutos y muestran de una forma sencilla el asunto físico en cuestión; la
mayoría de ellas no requiere montajes costosos o complicados, más bien se utilizan elementos
comunes y muy asequibles. Las actividades experimentales se pueden aplicar antes o después
del tema, incluso pueden repetirse a lo largo de la clase para reforzar o mejorar la explicación
misma del profesor. Estas actividades transforman el aula de clase en un espacio experimental.
Algunas ventajas: facilidad en la preparación y en los elementos que se emplean, pueden
aplicarse en el salón de clase, fuera de él, o en casa también. Normalmente se pueden repetir
con facilidad (no así un laboratorio) y además la mayoría de ellas permiten a los estudiantes
intervenir activamente en todo su desarrollo. La desventaja de las actividades experimentales es
que por su sencillez para un docente desprevenido puede convertírsele en un trabajo de poca
importancia.
8
9
CRUZ SÁNCHEZ, Armando. Temas escogidos de la didáctica de la Física. Página 65.
Así las llama Daniel Gil Pérez, o también conocidas como Demostraciones de Aula – Villasuso y Franco
CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
Presentamos tres criterios de clasificación para ubicar mejor su naturaleza y facilitar la
planeación (esquema Trabajo Experimental pág. 11)

Por el Tipo de Trabajo Experimental o Clasificación didáctica
Como ya se explicó antes, podemos clasificar el trabajo experimental en dos tipos: las
Actividades Experimentales y las Prácticas de Laboratorio.

Por el propósito
Clasificamos el trabajo experimental de acuerdo a lo que se busca, entre las clases que
rescatamos están:
-
Demostrativas: sin importar si es el docente o un estudiante el que la realiza, la
intensión es demostrar una ley, ilustrarla, en la mayoría de los casos la actividad por
parte del resto del grupo es de observación, de estar a la expectativa, de dialogar, más
no de manipular o participar activamente en el proceso. Existe más guía por parte del
docente o de la persona que domina el tema y la demostración.
-
Comprobativas: este tipo de trabajo experimental tiene como fin que los estudiantes
comprueben uno de los tópicos que se han visto en clase. Normalmente la actividad
principal, con la asesoría del docente, la llevan los estudiantes. En estos casos es muy
importante además de la toma de datos, la escritura y el análisis de la actividad misma;
que cada estudiante esté en frente del asunto físico para comprobar lo deseado.
-
Instrumentales: en el trabajo experimental puede programarse una actividad donde el
principal objetivo sea familiarizar a los estudiantes con un (o unos) instrumento(s)
necesario(s) para la clase de física y el entorno científico investigativo. Además de ser
necesario conocer el manejo y los cuidados de ciertos instrumentos, es necesario que se
adiestren en el uso y aprovechamiento de muchas de estas herramientas. Por ejemplo el
uso de la calculadora, un diapasón, el generador de ondas, un voltímetro, entre muchos
otros.

Por el lugar de aplicación
Sólo mencionaremos los lugares más típicos para realizar un adecuado trabajo
experimental.
-
El Laboratorio de Física
-
El salón de clase
-
La casa del estudiante
-
Un museo temático u otros lugares atractivos (planetario, parque de diversiones…)
-
La propia clase
-
El patio del colegio (otros espacios según el objeto y el fin)
-
Espacios Virtuales
En la práctica cualquier lugar es factible para realizar un adecuado trabajo experimental y por
ende una enriquecedora clase de física o ciencias en general, lo expresa el Señor Gerald Wendt:
“Donde quiera que puedas ir por el mundo, la ciencia es una parte íntima del medio
ambiente – cosas vivas, la tierra, el cielo, el aire y el agua, el calor y la luz y las fuerzas
como la gravedad. Un profesor no necesita estar siempre con materiales de primera
mano para el estudio de la ciencia”10
10
700 EXPERIMENTOS DE CIENCIA PARA TODOS. Wendt, Gerald. UNESCO. 1962. Pág. 7
EL TRABAJO EXPERIMENTAL
Partiendo del concepto de trabajo experimental como una serie de actividades, las cuáles apoyan el proceso de
enseñanza aprendizaje, éstas pueden clasificarse de muchas formas, en este trabajo se dividen en tres criterios,
propósito, didáctica y lugar; buscando facilitar la comprensión y el uso de estos conceptos a la hora de planear y
aplicar cada una de las actividades propuestas. Nótese la gran variedad de combinaciones en cuanto a la forma de
planear y realizar experimentación con los estudiantes en una clase de física o en casa.
4.
INSTRUMENTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
Para ayudar en la planeación del trabajo experimental hemos diseñado algunos instrumentos
sencillos11 que además permiten la autogestión, la aplicación y la evaluación más sencilla de
todas las actividades y prácticas que se deseen implementar. Cabe anotar que una de las claves
en el éxito en una implementación de este tipo es la planeación escrita, la aplicación siguiendo
dicha planeación y, por supuesto, la revisión o evaluación de lo que se ha y lo que no se ha
alcanzado con dicho trabajo.
a.
GUÍA PARA EL PLAN DE TRABAJO EXPERIMENTAL – por actividad
Este formato es la guía para la planeación y ejecución del docente y siguiendo sus mismos
parámetros – para conservar unidad y cohesión – se redacta una guía para los estudiantes,
dicha guía deberá enfocar su lenguaje e instrucciones para la mejor comprensión de los
anteriores.
11
Todos estos formatos se anexan impresos y en formato digital (además se anexan algunas guías llenas a manera de
ejemplo)
b.
GUÍA DE PLANEACIÓN GENERAL DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
Es un formato diseñado para obtener una visión general del período o del año completo, en
él se debe registrar en forma muy sucinta la temáticas, el trabajo experimental y su
clasificación, es además un elemento muy importante a la hora de verificar que sí se está
diversificando el trabajo experimental.
BIBLIOGRAFÍA GENERAL
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2004.
BARRETO, SANDRA. Ciencia experimental 10. Santafé de Bogotá, grupo editorial Educar. 2005.
BARRETO, SANDRA. Ciencia experimental 11. Santafé de Bogotá, grupo editorial Educar. 2005.
BAUTISTA B. Mauricio, Romero P. Bertha. Física I Santillana. Editorial: Santillana, Bogotá 2005.
BECHARA BEATRIZ, BAUTISTA MAURICIO, Fisca 10. Editorial Santillana. Santafé de Bogotá,
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CASTAÑEDA Heriberto. Hola Física 10º grado. Editorial: Susaeta, Envigado 1991.
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Microsoft ® Encarta ® 2007. © 1993-2006 Microsoft Corporation. Reservados todos los
derechos.
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SEAR, Francis; ZEMANSKY, Mark. Física General. 5 Edición. Madrid: Aguilar S.A, 1.981
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VILLEGAS Mauricio, Ramírez Ricardo. Investiguemos Física 10. Editorial: Voluntad, Bogotá 1989.
WENDT, Gerald. 700 Experimentos de ciencia para todos. UNESCO. 1962, 252 páginas.
WENDT, Gerald. 700 Experimentos de ciencia para todos. UNESCO. 1962, 252 páginas.
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