ELEMENTOS DE CINEMÁTICA: TRAYECTORIAS E ITINERARIOS Guía de Trabajo 1. 2. INFORMACIÓN GENERAL TÍTULO: Elementos de cinemática: Trayectorias e itinerarios CATEGORIA: Planificaciones de unidades de aprendizaje SECTOR DE APRENDIZAJE: Física CONCEPTOS Trayectoria. DURACIÓN: 18 minutos IDIOMA: Español CLAVES: Gráfico itinerario, Movimiento, Posición, RESUMEN El video fue producido para ser utilizado como medio de apoyo a la enseñanza y el aprendizaje en torno al fenómeno físico de la propagación de las ondas mecánicas y es dirigido a estudiantes de enseñanza media y la carrera de Pedagogía en Física. Se presentan los conceptos básicos de la cinemática a través de un experimento con estudiantes en la playa para ilustrar la posición, trayectoria, y gráfico itinerante. Primero se establece el sistema de referencia (en el espacio y tiempo) y luego una partícula (estudiante en moto) se desplaza y deja marcada su trayectoria en la arena. Esa trayectoria puede ser medida y con ella construir una tabla y gráfico itinerario del movimiento de la partícula. Aunque estos conceptos son básicos, muchos alumnos los ignoran, y el video es un buen aporte para estudiantes con una base modesta en física. El video es tratado como un recurso educativo ilustrativo, ya que posee una serie de infografías didácticas para reforzar la comprensión del video. 3. INFORMACIÓN PARA EL DOCENTE a) Objetivos Fundamentales y Contenidos Mínimos potencialmente abordables a partir de los contenidos tratados en el video A continuación se sugieren algunos Objetivos y Contenidos pertenecientes a los Planes y Programas de Mineduc, que debido a su pertinencia pueden ser potencialmente abordados a partir de las temáticas tratadas en el video Sector de Aprendizaje Física Nivel 2º Medio Unidad I.- El movimiento Sub-unidad 1. Descripción del movimiento a. Caracterización y análisis de movimientos rectilíneos. Contenidos Concepto de desplazamiento, velocidad y aceleración, en su aspecto intuitivo y su formulación gráfica y analítica. Su medición notando la existencia de errores. Discusión de este hecho y su universalidad en física. A continuación se sugieren algunos contenidos procedimentales y actitudinales que, dada su naturaleza, son potencialmente abordables a partir de los contenidos del video. Contenidos procedimentales y actitudinales Recoger, sistematizar y evaluar información científica de diversas fuentes y comunicar los resultados en forma oral y escrita. Observar críticamente fenómenos cotidianos asociados al movimiento; comprenderlos sobre la base de conceptos físicos y relaciones matemáticas elementales. Apreciar la importancia de formular hipótesis en la búsqueda de una explicación a los fenómenos que se observan. Pensar con rigor; analizar críticamente y comunicar información científica relevante. A continuación se sugieren algunos OFT que, dada su naturaleza 1, podrían ser abordados a partir del contenido del video. Objetivos Fundamentales Transversales Desarrollo del pensamiento. “En este marco, tienen especial énfasis las habilidades de investigación y el desarrollo de formas de observación, razonamiento y de proceder características del método científico, así como las de exposición y 1 “Los Objetivos Fundamentales Transversales(OFT) definen finalidades generales de la educación referidas al desarrollo personal y la formación ética e intelectual de alumnos y alumnas. Su realización trasciende a un sector o subsector específico del currículum y tiene lugar en múltiples ámbitos o dimensiones de la experiencia educativa...”, Ministerio de Educación. comunicación de resultados de actividades experimentales o de indagación. Adicionalmente, en las múltiples actividades experimentales que el programa plantea, se destaca en especial la formación de hábitos de rigurosidad en el trabajo de observación y medición, y de flexibilidad y creatividad en la formulación de preguntas e hipótesis.” Ministerio de Educación, Planes y Programas, Física, Segundo Medio. Es importante tener presente que los contenidos y objetivos mencionados anteriormente son sólo sugerencias, y no son en absoluto excluyentes de otros que el docente decida incorporar o reemplazar. b) Propósitos comunicacionales del video A continuación se describen los propósitos comunicacionales del video; es decir, los contenidos que los realizadores del material audiovisual se propusieron comunicar al espectador. Es importante tener presente que estos propósitos comunicacionales no necesariamente coinciden con sus potenciales aplicaciones pedagógicas ni tampoco las limitan. Por ello, sólo son una referencia para contextualizar y precisar el contenido del video. Familiarizar al espectador con los métodos para establecer un sistema de referencia en el espacio y en el tiempo. Presentar las diferencias entre un gráfico de trayectoria y un gráfico de itinerario. Describir una actividad experimental escolar destinada a promover la aplicación y desarrollo del método científico, la precisión y/o corrección de errores en las mediciones, el uso del vocabulario científico, las destrezas de manipulación, la observación, la integración al grupo y las normas de seguridad empleadas. c) Actividades genéricas sugeridas A continuación se sugiere una actividad de enseñanza-aprendizaje a desarrollar a partir de los contenidos tratados en el video. Sector de aprendizaje Física Nivel 2º Medio Objetivo específico Promover en el alumno la aplicación de conceptos básicos de cinemática a partir del análisis de una actividad experimental. Recursos Sala de computación, conexión a Internet, papelográfos, plumones. Tiempo 90 a 180 minutos Organización del trabajo Se sugiere la organización del grupo en parejas o como máximo en tríos. Descripción Se anticipa al los alumnos el contenido del video que van a observar y se les solicita que lo analicen desde la perspectiva de identificar cuáles serían los efectos sobre la validez científica de la experiencia mostrada, si las siguientes circunstancias se hubiesen producido: ¿qué hubiese sucedido si los alumnos del video no sincronizan sus relojes?. Si el lugar en donde se realizó la experiencia no hubiese sido plano, ¿habría afectado los resultados obtenidos? ¿Qué otra circunstancia podría haber afectado la validez de las mediciones?, ¿por qué? Se sugiere que el resultado del trabajo de los alumnos sea presentado al resto del curso por medio de papelógrafos o animaciones computacionales (PowerPoint u otras). La idea es que los alumnos demuestren sus conclusiones a través de medios audiovisuales. 4. SUGERENCIAS PARA LA VISUALIZACIÓN DEL VIDEO Gracias a la intencionalidad educativa de los realizadores del video, el material audiovisual se encuentra estructurado de forma didáctica (lenguaje, duración y organización de la información). Por lo mismo, se recomienda su visualización completa sin detenciones u acotaciones mientras se transmite. El objetivo es que los alumnos se concentren en resolver un problema planteado a partir de la experiencia mostrada y no en la retención y/o reproducción de definiciones y conceptos. Por ejemplo, ¿qué hace que la experiencia mostrada en el video tenga una validez científica? 5. PARA SABER MÁS El video introduce en forma práctica algunos conceptos y herramientas básicas de la Cinemática: superposición del movimiento, sistemas de referencia y partículas. La descripción matemática de los fenómenos (junto con algunas suposiciones que simplifican esta descripción) son los pilares de la Física tal como la conocemos hoy día. Todos ellos son contenidos abstractos, por ende, difíciles de asimilar y visualizar. El desarrollo de aplicaciones multimedia aplicadas a demostrar o graficar fenómenos que puedan ser simulados o recreados en un ambiente de laboratorio para su estudio poseen gran aceptación en el mundo académico. La física ha sido una de las disciplinas más favorecidas ya que a partir de una serie de aplicaciones, se han podido generar verdaderos laboratorios virtuales, haciendo de las nuevas tecnologías un aporte directo en torno a la enseñanza y el aprendizaje (Ver sección “Enlaces de Interés”, de esta misma guía). Esto ha significado, por otro lado, el aumento de material y recursos para el aprendizaje en torno a las aplicaciones. En fin, existen disponibles en Internet una serie de recursos para explotar didáctica y pedagógicamente incluso temáticas específicas como las tratadas en el video. A continuación, lo derivamos a una serie de documentos, resursos, contenidos en torno a la Cinemática, que podrá utilizar. Guía de ejercicios para el estudio de la cinemática en una dimensión. http://www.uct.cl/ciencias/cursosweb/mramirez/fis1001/guiasej/guia3cinem1d/ guia3cinem1d.html Apuntes educativos ligados a la cinemática del movimiento, específicamente, el movimiento rectilíneo y el movimiento circular. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm Apuntes educativos en contenidos e infografía animada. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc28/cinemat.htm Cuadro de diversa fórmulas de cálculo frente a distintos tipos de movimientos. http://es.geocities.com/fisicas/formulas/formulas_cinematica.htm También ponemos a disposición del docente modelos de cursos en torno a la cinemática, de niveles de educación superior para que el docente puede profundizar y actualizar su práctica docente: Curso interactivo de Física sobre Cinemática: curso que pretende el estudio de la mecánica, es conveniente describir el movimiento en términos del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta los agentes presentes que lo producen. http://www.manizales.unal.edu.co/cursofisica/rectilineo.html Cinemática: Apuntes docentes del Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, que entrega diversos contenidos, infografía y actividades en torno a la posición, la velocidad, aceleración y casos particulares de movimientos. http://www.dic.uchile.cl/~fisica/cinematica/intcin.html 6. ENLACES DE INTERÉS Direcciones electrónicas (sitios web) que profundizan los contenidos disciplinarios tratados en el video. Escuela de Verano 2002, Física: Espacio de perfeccionamiento docente para educadores de enseñanza media en la enseñanza de la Física, dictado por el Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile. http://www.escueladeverano.cl/verano2002/fisic/index.html El recurso informático en el Laboratorio de Física. Una apertura a la realidad: Documento que intenta resolver ciertos interrogantes que habitualmente surgen en este proceso de incorporación de la informática a la educación, específicamente en la enseñanza de la física. http://www.c5.cl/ieinvestiga/actas/ribie98/179.html Laboratorio de experimentos virtuales de Física: Directorio de recursos en inglés donde se pueden realizar numerosos experimentos y ejercicios virtuales (a través de applets y aplicaciones web) en torno a fenómenos físicos. http://www.physicsweb.org/TIPTOP/VLAB Physics News Update (Novedades del mundo de la Física): Sitio que tiene archivado este boletín periódico informativo, en inglés, en torno a las novedades en la ciencia física. http://www.aip.org/physnews/update/ Memorias materiales: Tiempo e imagen cinemática. Documento que profundiza en la relativización del tiempo y espacio a partir de conceptos de la cinemática. http://aleph-arts.org/pens/memorias_materiales.html 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Claro, Francisco (1996), A la sombra del asombro: el mundo visto por la física, 2a edición (divulgación, Editorial Andrés Bello), Santiago de Chile. Zamorano, N. (1995), Introducción a la Mecánica. Editorial Universitaria, Santiago de Chile. Tipler, Paul (1999), Física para Científicos e Ingenieros, Reverté, Barcelona, España. Searway, R. (1992), Física. Vol. I. McGraw-Hill. México. Halliday y Resnick (1995), Física, Vol. II, McGraw-Hill, México.