La predicción - Ejercicios de física y matemática

Predecir
Aventurar una afirmación sobre lo que ha de ocurrir en un futuro próximo, es una
habilidad poco explotada en la enseñanza formal de ciencias naturales,
particularmente en física. Este artículo trata de relevar su importancia a nivel
escolar, con el propósito de lograr, en los estudiantes, aprendizajes más
significativos.
Antes, un pequeño rodeo.
Si nos detenemos a pensar en quién, cuándo y por qué realiza una predicción, nos
daremos cuenta que se trata de una conducta más o menos cotidiana de la gran
mayoría de las personas.
Claro, hay quienes piensan que realizar una predicción es como decir qué va a
ocurrir mañana, a fin de año, en 10 años más, en 100 años
más, o más (menos) tiempo si quieren. Y no deja de ser
Preguntas:
cierto, de hecho hay un personaje conocido (... yo lo ubico):
¿Es lo mismo una
Nostradamus. Él vivió en el siglo XVI, era médico, consultor
predicción que una
astrólogo, fue un francés que en realidad se llamaba Michael
profecía?
de Nôtre-Dame. En 1555 publicó el libro Les Propéthies, allí
¿Es lo mismo predecir que
él anticipa el futuro diciendo lo que va a ocurrir hasta,
profetizar?
aproximadamente, mediados del cuarto milenio,
principalmente en lo referido a grandes catástrofes que ha de vivenciar la
humanidad.
En el mismo tenor, hacia fines de año, todos los años, es común que en la prensa
escrita y televisiva, entre otros medios de comunicación, se den a conocer
predicciones de los más diversos autores, en ellos se mencionan desde algunos
fenómenos naturales (terremotos), hasta cosas que ocurrirán en la vida íntima de
algún personaje de la farándula.
Hubo una persona, también en el siglo XVI, que dijo:
“Los hombres se hablarán los unos a los otros, desde los más lejanos
países, y se responderán”. Hoy sabemos que eso es cierto.
Esa misma persona, se adelantó al futuro y, en sus visiones futuristas, vio el uso
del automóvil, del helicóptero y muchos otros artilugios y maquinarias. También
han resultado ciertas muchas de sus visionarias afirmaciones.
Hernán Verdugo Fabiani
Profesor de Matemática y Física
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¿Quién fue esa persona? Las afirmaciones y las visiones de ella, ¿son
predicciones o profecías, o cuál es cuál?, ¿o es lo mismo?
Los que han leído a Julio Verne también se encontrarán con algunas
anticipaciones al futuro.
Se acabó el rodeo y vamos aterrizando.
Vuelvo entonces. Yo quiero hablar de la “predicción”, y en forma bien específica,
en el ámbito de la enseñanza científica escolar. Entonces, ¿qué es una
predicción?
El concepto de predicción puede variar de autor en autor, pero básicamente
podemos entender predicción como una afirmación referida a algo que ocurrirá en
el futuro.
Para realizar una predicción, quien la formula se puede basar en experiencias de
vida o en evidencias empíricas, en saberes populares o en saberes científicos, en
hipótesis.
En la práctica del aprendizaje científico, es muy útil que los estudiantes realicen
predicciones. Algunos ejemplos son:
a) Si, en el aire, lanzo horizontalmente una pelota ella va a describir una
trayectoria curva.
b) Si se patea una pelota, ella viajará en el aire con movimiento rotatorio.
c) Si hago hervir un poco de agua al interior de una lata de bebida y la
sumerjo a un tiesto con agua fría, se sentirá un fuerte ruido.
Pero, además, con explicaciones que las sustentan, independientemente si esas
tienen o no un fundamento científico, lo que se persigue, en esta dirección, es que
el estudiante se acostumbre a que toda afirmación debe estar acompañada de una
argumentación.
a) Si, en el aire, lanzo horizontalmente una pelota ella va a describir una
trayectoria curva, porque se combina el movimiento horizontal que es
uniforme con el vertical debido a la atracción gravitatoria.
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b) Si se patea una pelota, ella viajará en el aire con movimiento rotatorio.
Esto es lo que siempre observado, no tiene porqué ser diferente ahora.
c) Si hago hervir un poco de agua al interior de una lata de bebida y la
sumerjo a un tiesto con agua fría, se sentirá un fuerte ruido, porque el
aire caliente al interior de la lata se enfriará bruscamente permitiendo
que la presión externa aplaste la lata, con mucha rapidez.
Luego habrá otro momento, o situación, en donde se pondrá a prueba no solo la
predicción sino que también la argumentación o explicación.
Otras predicciones:
Predicción del tiempo atmosférico
d) Cuando un meteorólogo, por ejemplo, vaticina
que la temperatura máxima de hoy será del
orden de los 24°C. Está realizando una
predicción y, en este caso, le llamamos
“pronóstico”. Él tendrá como argumentos
algunas proyecciones que le arrojan el
estudio de variables meteorológicas, siendo
una de las más importantes la presión
atmosférica.
Edward Lorentz, con el intento de
predecir el tiempo atmosférico logró
presentar un modelo, que resultó ser
determinista pero sin valor predictivo.
Esto dio partida a la Teoría del Caos.
El tiempo atmosférico es predecible
solo con muy pocos días de
anticipación. Y como se basa en
condiciones iniciales muy elementales,
su variabilidad es bastante conocida.
Por ello es que a veces reclamamos
por los aciertos, y desaciertos, de los
meteorólogos.
e) Si alguien dice que al soltar, desde la misma
altura, dos esferas iguales de forma, una de
acero y otra de corcho, la de acero caerá primero, y argumenta que es
así porque la de acero es más pesada.
El lector que está atento y sabe algo ya, se dará cuenta que una
predicción no necesariamente es correcta. Y, su verificación es vital. En
este ejemplo (letra e), según la teoría es falso lo que se afirma, pero
nada mejor que poner a prueba la predicción realizando el experimento
necesario.
f) Torcuato, un amigo mío, es invitado a la casa de su gran amiga,
Florencia. Él estima que caminando puede llegar en 20 minutos o que
en bicicleta lo puede hacer en 4 minutos. Esas estimaciones, basadas –
probablemente- en su experiencia y conocimiento del lugar, le permitirán
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predecir la hora de llegada donde su amiga si conoce la hora de partida
desde su casa. Eso también sería una predicción.
¿Cuál es el valor agregado que tiene el explotar la habilidad de realizar
predicciones?
Quien realiza una predicción, en serio y con argumentos, no está jugando a
adivinar lo que ocurrirá en el futuro, está pensando, está relacionando saberes
adquiridos con alguna situación nueva, está transfiriendo sus aprendizajes a la
búsqueda de la solución de un problema. No le están diciendo cómo resolver un
problema, está participando en su solución.
El estudiante riguroso, en realidad esto vale para cualquier persona, con la
práctica logrará que cada vez sus predicciones sean más certeras. Las evidencias
que luego obtendrá para validarlas o refutarlas darán cuenta de más aciertos que
errores.
Imaginen la enorme ventaja que toma un estudiante cuando es capaz de anticipar
un resultado o la solución de un problema. Le permitirá diseñar con más facilidad
un procedimiento para desarrollar y lograr la solución.
Muchos de los aprendizajes que se trabajan en la etapa
escolar permiten la formulación de predicciones, pero no
todos.
Por ejemplo, es ya algo muy conocido, con mucho
pesar, que los terremotos aún no se puedan
predecir.
Preguntitas:
¿Se puede predecir los números
ganadores del Loto?
¿Se puede predecir la posición de
un electrón en un instante dado
para un átomo?
¿Se puede predecir cuándo habrá
Un sistema caótico no permite realizar
predicciones. Si se deja caer una rama en el caudal la suficiente cantidad de profesores
de física, para cubrir todas las
de un río torrentoso, no se puede predecir la
necesidades del país?
trayectoria que tendrá, en ese río, dicha rama. No
se puede predecir la trayectoria que tendrá una partícula del humo de una
chimenea.
A veces se tendrá que recurrir a variables estadísticas y tendremos predicciones
en base a probabilidades que da el azar.
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a) Es tan pequeña el área superficial que cubre Chile, que es poco
probable que sobre ella caiga un meteoro de grandes dimensiones.
b) Es casi seguro que en la próxima década habrá un terremoto en Chile,
debido a que se encuentra en el límite entre dos placas tectónicas.
Otro aspecto a destacar: La necesidad de validar o refutar la predicción
realizada.
Esto ya lo he mencionado en líneas anteriores, y siento la necesidad de reforzarlo.
Si un estudiante realiza una predicción sobre el comportamiento futuro de un
determinado fenómeno y no se da el trabajo de buscar evidencias que permitan
compararla con la realidad, no le estará sacando el máximo de provecho a esta
habilidad.
El solo hecho de formular una predicción ya es muy importante. No nos olvidemos
de ello. Pero...
Uno podría preguntarse: ¿cómo aprende mejor una persona, cuando le dicen la
respuesta a una pregunta o cuando ella participa en la búsqueda de la respuesta?
Es altamente probable que la mayoría de los problemas escolares, que permiten
realizar predicciones, ya tengan solución. Ella se encontrará en libros o revistas y,
por supuesto, en algún sitio de Internet, o en los saberes de algunas personas.
Entonces, quien enseña ha de mover los hilos para que la búsqueda de
respuestas a problemas, y la validación de predicciones, principalmente sea por el
camino de la obtención de evidencias. Por lo que deberá tener claridad sobre
dónde se pueden obtener, si en el laboratorio (lugar en que se obtienen evidencias
empíricas), en la biblioteca o en otro medio.
Evidentemente, nadie puede desconocer que la mejor apropiación de un
conocimiento, en cualquier persona, se logra cuando ella participa en su
construcción. Que en la fase escolar normalmente se trata de su reconstrucción.
La validación o refutación de una predicción casi siempre representa un desafío
emocionante: ¿será cierto lo que yo supuse que puede pasar?
También provoca ciertos momentos de nerviosismo y quizás de ansiedad. Hay
una costumbre de no querer equivocarnos en lo que suponemos que va a suceder
a futuro. Nos agrada tener certeza sobre ello. Pero, es nuestro deber, como
profesores, el saber encauzar ese nerviosismo y esa ansiedad. Darle valor no solo
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a la certeza, sino que con mayor razón al error. Si revisamos la historia de cómo
han construido conocimiento la gran mayoría de las personas, verificaremos que
antes de dar con la respuesta validada por la comunidad científica, han cometido
innumerables desaciertos o errores, y todos ellos contribuyeron a mejorar sus
procedimientos, a modificar sus hipótesis, a cambiar la jerarquía de variables, a
encontrar variables ocultas, a cambiar predicciones, a cambiar una pregunta, y
tanto más.
Nuestros estudiantes no deben creer que por el hecho de equivocarse en la
formulación de una predicción, lo que están haciendo está mal. No, hay que
utilizar esa refutación para mejorar lo que se está haciendo.
Para finalizar: Prospectiva
¿Han escuchado hablar de la “prospectiva”?
También se le puede llamar “futurología” o ciencia del futuro. Es un “saber”
estratégico muy importante en los gobiernos, empresas, comercio, deportes, entre
otras actividades humanas. Básicamente tiene que ver con el estudio del resultado
del comportamiento futuro de múltiples variables, con ellas se determina el
crecimiento poblacional, el valor futuro de cierto mineral, el presupuesto nacional,
el comportamiento de la moneda (dinero) a futuro, el resultado de un torneo
deportivo que aún no se juega, la existencia de vida en otro planeta, y muchos
otros ejemplos.
Las afirmaciones atribuibles a la prospectiva no son predicciones, aunque también
sean afirmaciones referidas a algo del futuro. Aquí, se trata de probabilidades de
que ocurran, los argumentos son, por sobre todo, especulativos y no basados en
evidencias o regularidades observadas.
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