Planificación FISICA BIOLOGICA

Universidad Nacional de Tucumán
Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Migue Lillo
Licenciatura en Ciencias Biológicas
Planificación Anual de Actividades Académicas – año 2013
Departamento: Licenciatura en Ciencias Biológica
Asignatura: Física Biológica
Adjunto: Bioq. Cristina Eugenia Álvarez
Auxiliares: B.U.F. Héctor Francisco Maldonado
PLANIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA
Fundamentación de la materia
El programa de contenidos se ha elaborado para estudiantes del ciclo básico de la carrera de
Licenciatura en Ciencias Biológicas.
Los contenidos desarrollados cubren todos los contenidos mínimos u obligatorios de la carrera
antes mencionada, los que se desarrollan en forma anual. Pero va más allá, e incorpora otros
contenidos que son de interés en otras asignaturas de la carrera; se intenta que sirva de
referencia permanente para aclarar las nociones de Física que aparecen una y otra vez en
determinadas ramas de las Ciencias Biológicas. Se introduce los conceptos y la metodología
propia de esta disciplina tratando de aplicarlos al ámbito de los seres vivos.
En general, la Física y la Biología se presentan como disciplinas científicas muy distintas. Su
objeto de estudio y su metodología son diferentes, la Física se ocupa normalmente de sistemas
modelados que se pueden caracterizar por unos pocos parámetros, con énfasis siempre en las
leyes que rigen su comportamiento, lo que implica la formalización matemática y el aspecto
deductivo a partir de unos pocos principios generales lo que le confiere una gran potencia
predictiva. La Biología por su parte, se ocupa de los sistemas más complejos que existen en el
mundo físico cuyo comportamiento no se puede caracterizar con ayuda de uno pocos
parámetros.
La estructura, el funcionamiento y la adaptación al medio de los seres vivos están
condicionados a las leyes generales de la Física, lo que constituye el nivel más básico de
relación entre ambas disciplinas.
La finalidad de estas dos ciencias es la misma: entender e interpretar los fenómenos naturales
en término de hipótesis que puedan ser confrontadas con la experiencia y/o la observación.
Concluyendo, seria absurdo pretender que entenderemos a los seres vivos si conocemos bien
los procesos físicos en lo que se basa su actividad vital. Se trata de sistemas tan complejos,
con una componente “histórica” tan fuerte, que en nuestra estado actual de conocimientos, solo
es posible formular en términos físicos algunos aspecto parciales de los sistemas biológicos.
Articulación con las materias del mismo año
La Física es la más matematizada de las ciencias. La Física estudia fenómenos de la
naturaleza, la Química utiliza algunas teorías físicas y la Física también se vale de las teorías
químicas, estas dos son utilizadas en la Licenciatura en Ciencias biológicas.
Hay una "biología funcional" que es mecanicista y está representada por la fisiología de todas
las actividades de los organismos vivientes, que incluye todos los procesos celulares y el
funcionamiento del genoma, que en última instancia se pueden explicar de forma puramente
mecánica y reducir a la Química y a la Física.
Objetivos Generales:
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Licenciatura en Ciencias Biológicas
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Lograr una formación sólida en Física Básica, adecuada a los requerimientos de la
tarea profesional que desarrollaran en el futuro.
Adquirir conocimientos básicos de epistemología en relación al desarrollo de la Física,
sus métodos, logros y limitaciones.
Desarrollar aptitudes y procedimientos que habiliten para planificar, dirigir y ejecutar
trabajos experimentales sencillos.
Desarrollar actitudes hacia la ciencias que generen la necesidad de una permanente
actualización disciplinar y pedagógica.
Promover la reflexión crítica sobre la propia tarea y el respecto por las ideas ajenas.
Objetivos Específicos:
La Ciencia y su Método
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Utilizar la metodología científica para comprender los fenómenos naturales
Potenciar la construcción de una mentalidad científica.
Desarrollar la capacidad de observación y de formulación de hipótesis.
Habilidad para interpretar los modelos en ciencia.
Presentar en forma adecuada los resultados de las mediciones experimentales,
analizando las fuentes de errores teniendo cuenta las cifras significativas.
Construir e interpretar gráficos con sus respectivas relaciones funcionales.
Fuerza y movimiento
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Diferenciar magnitudes escalares y vectoriales.
Diferenciar los distintos tipos de movimientos y aplicarlos a la marcha o propulsión de
los seres vivos.
Identificar las distintas magnitudes vectoriales.
Aplicar las leyes de Newton en diferentes situaciones reales.
Representar diagrama de cuerpo libre a objetos y seres vivos.
Identificar distintas situaciones de equilibrio estático en objetos y seres vivos.
Principios de Conservación
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Reconocer el concepto de trabajo según el significado físico.
Relacionar los conceptos de trabajo – energía.
Diferenciar trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas.
Aplicar el principio de conservación de la energía mecánica a sistemas inanimados y
biológicos.
Reconocer las distintas transformaciones energéticas en los seres vivos.
Analizar situación real teniendo en cuenta la variación de la cantidad de movimiento.
Sólidos y Líquidos
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Diferenciar los distintos estados de la materia en base a sus propiedades.
Reconocer la importancia de las leyes de la mecánica de fluidos aplicadas a sistemas
reales.
Aplicar los principios y leyes de los fluidos en reposo, a distintas situaciones
problemáticas.
Reconocer los distintos modelos de flujos desde lo más simple a los más complejos.
Aplicar los principios de las hidrodinámicas a sistemas biológicos concreto.
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Licenciatura en Ciencias Biológicas
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Diferenciar los fenómenos, de difusión, osmosis y tensión superficial, a situaciones
biológicas
Temperatura, Calor y Termodinámica
 Distinguir temperatura y energía interna.
 Reconocer los distintos mecanismos de propagación del calor.
 Identificar los efectos del calor sobre los seres vivos.
 Aplicar los principios de la termodinámica a los seres vivos y sistema simples.
 Diferenciar fuentes convencionales y no convencionales de energía.
Fenómenos Ondulatorios: Ondas mecánicas.
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Diferenciar movimiento ondulatorio de un movimiento periódico.
Identificar ondas transversales y longitudinales.
Identificar las variables relevantes en el fenómeno ondulatorio.
Reconocer los distintos fenómenos ondulatorios que ocurren en la naturaleza.
Motivas al estudio de los efectos de la contaminación sonora en el medio ambiente.
Fenómenos Ondulatorios: La luz
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Reconocer las características de una onda electromagnética.
Promover dinámica y destreza que permitan un aprendizaje significativo de la mecánica
ondulatoria de la luz y la óptica.
Generar procesos cognitivos que permitan fomentar la construcción de aprendizaje en
relación a la importancia de los fenómenos ondulatorio así como la naturaleza y
propiedades de la luz.
Analizar la visión y sus características aplicada a los seres vivos.
Diferenciar las características entre los animales de visión nocturna y los de visión
diurna.
Reconocer la existencia de instrumentos ópticos y sus aplicaciones en diversos
ámbitos de la vida cotidiana y académica.
Electricidad
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Identificar las características atómicas de la materia y sus propiedades eléctricas.
Reconocer las distintas formas de electrificar los materiales.
Aplicar la ley de Coulomb para la resolución de situaciones problemáticas sencillas.
Diferenciar materiales conductores y aislantes.
Distinguir entre los conceptos de campo eléctricos y potencial eléctrico.
Aplicar los conocimientos de campo y potencial eléctrico a problemas sencillos.
Aplicar los conceptos de la electrodinámica en la resolución de situaciones
problemáticas sencillas.
Definir los conceptos de resistencia eléctrica.
Generar procesos cognitivos que permitan plantear y resolver circuitos eléctricos
sencillos.
Promover dinámica y destreza que permitan un aprendizaje significativo de las leyes de
la electrodinámica.
Reconocer las propiedades eléctricas estudiadas en los seres vivos.
Estudiar algunos casos sencillos de la electricidad de animales marinos.
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Magnetismo
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Analizar las leyes del magnetismo.
Reconocer las propiedades magnéticas de la materia.
Analizar campo magnético generado por cargas eléctricas en movimiento.
Diferencias las características de los imanes permanentes y temporales.
Reconocer las relaciones entre la electricidad y el magnetismo.
Programa de Contenidos Teóricos
Unidad 1. La Ciencia y su Método:
La Ciencias Fáticas. La Física y su relación con las otras ciencias. Los métodos de las
ciencias. El sistema métrico legal argentino (SIMELA). Metrología. Incertidumbre de
medición. Precisión y exactitud. Error absoluto. Cifras significativas. Error nominal.
Clasificaciones de los errores. Propagación de incertidumbres. Tratamientos estadísticos
de datos. Histograma. Errores estadísticos. Representación y análisis de resultados
experimentales.
Unidad 2. Fuerza y movimiento.
Introducción histórica. Magnitudes vectoriales: Posición, desplazamiento, velocidad,
aceleración, etc. Dinámica de las partículas: las Leyes de Newton. Peso y masa. Fuerzas
en la naturaleza. Ley Hooke. Cinemática: Movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente
variado. Movimiento circular uniforme. Estática: Cuerpo rígido en equilibrio estático. Centro
de gravedad. Momento de una fuerza. Ley de gravitación universal. Reseña histórica.
Campo gravitatorio. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
Unidad 3. Principios de Conservación
Cantidad de movimiento. Impulso de una fuerza. Teorema del Impulso y Cantidad de
Movimiento. Conservación de la Cantidad de Movimiento. Trabajo y Potencia. Teorema del
Trabajo – Energía. Energía Cinética. Fuerzas conservativas y no conservativas. Energía
Potencial gravitatoria y Energía Potencial elástica. Conservación de la Energía mecánica.
La Energía, sus transformaciones y su flujo.
Unidad 4. Sólidos y Líquidos
Introducción histórica. Naturaleza atomiza de la materia. Estados de la materia. Sólidos.
Fluidos. Hidrostática Densidad. Líquidos. Tensión superficial y capilaridad. Presión.
Principio de Pascal. Gases. Atmósfera. La Presión atmosférica. Barómetros y manómetros.
Principios de Arquímedes. Hidrodinámica: Flujo de fluidos perfectos. Ecuación de
Bernoulli. Viscosidad. Flujo de fluidos viscosos. Ecuación de Pouseuille. Resistencia al
avance. Difusión y osmosis. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
Unidad 5. Temperatura, Calor y Termodinámica.
Temperatura. Principio Cero de la Termodinámica. Equilibrio Térmico. Escalas
termométricas. Dilatación térmica. Los Gases Perfectos: la ecuación de estado.
Temperatura y energía molecular. Calor y trabajo. Reseña histórica. Equivalente mecánico
de calor. Propagación del calor. Sistemas termodinámicos. Energía interna. Transformación
de la energía. Degradación de la energía: Segundo principio de la termodinámica. Entropía.
Fuentes convencionales y no convencionales de la energía. La energía y el cuerpo
humano. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
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Unidad 6. Fenómenos Ondulatorios: Ondas mecánicas.
Oscilaciones. Oscilaciones simples. Péndulo simple. Energía en las oscilaciones.
Oscilaciones amortiguadas y forzadas. Descripción del movimiento ondulatorio. Pulsos y
ondas. Andas transversales y longitudinales. Velocidad de propagación. Efectos de los
límites. Interferencias. Difracción. Energía e ímpetu en las ondas. Reflexión y refracción.
Polarización de las ondas transversales. El sonido. Intensidad. Altura. Timbre. Efecto
Doppler. Detector de sonido. Ultrasonidos. La contaminación sonora. Aplicaciones
biológicas y tecnológicas.
Unidad 7. Fenómenos Ondulatorios: La luz.
La luz como fenómeno Ondulatorio. Reseña histórica. La velocidad de la luz. Índice de
refracción. Reflexión, refracción y dispersión de la luz. Interferencia. Interferencia en
películas delgadas. Difracción. Redes de difracción. Polarización de la luz. Óptica
geométrica. Espejos planos. Lentes delgadas: convergentes y divergentes. El ojo humano.
Instrumentos ópticos. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
Unidad 8. Electricidad.
Introducción Histórica. El átomo y las partículas elementales. La carga eléctrica y su
conservación. Conductores y aisladores. Ley Coulomb. Campo eléctrico. Campo eléctrico
debido a distribuciones de carga. Energía potencial eléctrica. Potencial eléctrico. Dipolo
eléctrico. Capacidad. Efectos de los dieléctricos. Almacenamiento de la energía eléctrica.
Pilas y materiales eléctricos. Corriente eléctrica. Resistencias. Superconductividad. Ley de
OHM. Potencia eléctrica. Ley de Joule. Circuitos de corriente continúa. Instrumentos de
medición. Seguridad eléctrica. Bioelectricidad. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
Unidad 9. Magnetismo.
Magnetismo. Reseña histórica. Imanes y campos magnéticos. Fuerzas magnéticas. Cargas
eléctricas en campos magnéticos. Descubrimiento del electrón. Campos magnéticos
producidos por corriente. Campo magnético terrestre. Inducción electromagnética. Ley de
Faraday. Aplicaciones biológicas y tecnológicas.
Programa de trabajos prácticos:
Para cada unidad habrá un practico que contará de problema y ejercicios de lápiz y papel,
prácticas experimentales sencillas y seminarios, a cargo de los alumnos, sobre tema
relacionados con las aplicaciones de la física a la biología.
Programa de Contenidos de Trabajos Prácticos
Objetivos generales
Que el alumno logre:
▪
▪
▪
▪
▪
▪
Diseñar estrategias de solución a fin de resolver situaciones problemáticas que
involucren los diversos fenómenos estudiados.
Aplicar leyes generales de la Física a situaciones particulares.
Cuestionar los resultados obtenidos al cabo de la resolución de las situaciones
planteadas.
Manejar adecuadamente instrumental de laboratorio destinado a las prácticas.
Identificar los distintos fenómenos físicos involucrados en las experiencias
realizadas.
Precisar la adecuación del uso de determinado modelo físico
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▪
▪
Redactar con criterio científico los informes de las experiencias realizadas.
Analizar situaciones problemáticas en contextos de las Ciencias Biológicas
empleando los conceptos físicos desarrollados.
Actividades
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Resolución de situaciones problemáticas presenciales.
Resoluciones de situaciones problemáticas virtuales.
Desarrollo de trabajos experimentales
Discusiones de situaciones problemáticas en Foro (virtual).
Discusión de las conclusiones de las situaciones planteadas en foro.
Trabajos Prácticos desarrollados durante el dictado de la Asignatura:
Trabajo. Practico
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Unidad
La Ciencia y su Método
Fuerzas y Movimiento
Trabajo – Energía. Principios de Conservación
Sólidos y Líquidos
Temperatura, Calor y Termodinámica.
Fenómenos Ondulatorios: Ondas Mecánicas
Fenómenos Ondulatorios: La luz
Electricidad
Magnetismo.
MODALIDAD DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Entorno de la asignatura
Pertenece al grupo de asignaturas básicas, es decir brinda los conceptos básicos e
introductorios formales de mecánica, termodinámica, electricidad, magnetismo y óptica.
Estrategias
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Promover la participación activa de los alumnos en las clases de teoría, resolución de
problemas y de prácticas de laboratorio.

Promover la integración teoría y práctica

Promover la autoevaluación permanente

Proponer estrategias docentes que ayuden a generar el necesario cambio conceptual.

Tomamos como referente teórico para la planificación de las actividades un modelo de
aprendizaje reticular e integrador que contemple cambios en las distintas dimensiones
(conceptual, procedimental, actitudinal y ontológico) que se articulan e interrelacionan
en el proceso de construcción del conocimiento, y que también incorpore aspectos
epistemológicos de la Física.
Actividades didácticas
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1) - Desarrollo de las clases según el siguiente esquema:
a. Clases teóricas dialogadas.
b. Clases prácticas integradas.
c. Clases de consultas.
2) Implementación de trabajos prácticos que favorezcan el aprendizaje significativo
3) Búsqueda bibliográfica de temas de interés que son afines al contenido y actuales
Evaluaciones parciales.
a. La clase Teórica representa el espacio en el que se desarrolla la actividad elegida
para la adquisición de conceptos por parte de los alumnos y consiste en la
presentación expositiva de los mismos. Los temas son desarrollados siguiendo el
siguiente esquema: una introducción para activar en los alumnos los conocimientos
previos, una organización jerárquica, una ejemplificación y alguna aplicación a casos
prácticos, es decir, a partir de una situación problemática de la vida real compatible con
el tema a desarrollar e intentando establecer un dialogo con los alumnos, a fin de
identificar claramente el problema a trabajar, y luego, avanzar de manera formal, con el
apoyo de desarrollos matemáticos sencillos si fuera necesario, poniendo énfasis en los
conceptos físicos fundamentales involucrados y sus aplicaciones biológicas. En los
casos que sea posible se empleará a modo de hilo conductor un caso concreto de
aplicación de los conceptos analizados. Así, específicamente en los temas de
Mecánica se trabajará en fuerzas y movimiento con el mismo mecanismo a fin de
analizarlo desde distintos puntos de vista, para una posterior integración de los
mismos.
b. La Clase Práctica constituye el espacio en el que se desarrollan las actividades
destinadas a la integración efectiva de los conceptos, estimulación de habilidades y
desarrollo de destrezas. Se desarrollarán según la modalidad de aula taller, a fin de
lograr una integración de las clases prácticas de problemas y las pocas experiencias
de laboratorio que se puedan realizar (ya que se deben tratar muchos contenidos en
muy poco tiempo) organizadas en torno a un proyecto concreto de trabajo, en el que se
contempla además el análisis de situaciones de la vida diaria, de interés biológico que
cumplen una función de mediación entre la teoría y la práctica. La ejecución de las
actividades es compartida entre el profesor y los alumnos siendo la función del docente
fundamentalmente la de orientador.
Se contempla una instancia de autoevaluación y por ello el material didáctico cuenta
con actividades específicas, las que deben ser resueltas por los alumnos de manera
independiente y en horario extra clase. Posteriormente, en una instancia grupal, previo
al desarrollo de los trabajos prácticos se realiza una puesta en común de manera de
que los alumnos puedan realizar un control de sus avances y tomar conciencia de sus
dificultades.
c.
La Clase de consulta constituye un espacio en el que los alumnos pueden contar con
la orientación necesaria para superar sus dificultades en los temas desarrollados en las
clases, donde puedan realizar consultas sobre estrategias para resolver situaciones
problemáticas, redacción de informes, etc.
d. Actividades Virtuales: Algunas actividades se trabajaran en el aula virtual.
RECURSOS DIDÁCTICOS
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Recursos docentes
El área curricular Física Biológica cuenta con una Profesora Adjunta dedicación exclusiva, un
auxiliar docente graduado semi dedicación y una ayudante estudiantil.
Recursos o Materiales Auxiliares
Material didáctico, contempla los siguientes aspectos:
Temario: contenidos a desarrollar
Objetivos específicos: que se pretenden alcanzar en cada unidad temática.
Bibliografía específica: correspondiente a cada tema
Desarrollo: Breve exposición de conceptos teóricos fundamentales para el desarrollo de las
actividades previstas.
Autoevaluación: Cuestiones a ser respondidas por el alumno cuando efectúa su aprendizaje
individual, fuera de clase y que le permiten apreciar su estado de avance en el tema abordado.
Actividades: situaciones problemáticas y experimentales que deben ser abordadas en equipos
de trabajo de no más de 5 estudiantes.
Las actividades son planificadas de manera que orienten y promuevan la actividad de los
alumnos, de manera de favorece al máximo la interacción, el nivel de participación y la
creatividad necesarios para enfrentar situaciones no familiares y abiertas.
Material audiovisual que disponen los docentes.
Para los trabajos experimentales:
▪ Equipamiento y material de laboratorio de la Cátedra de Física.
▪ Equipamiento de bajo costo.
▪ Equipamiento del laboratorio informático.
▪ Las clases prácticas experimentales y de problemas se programan en función del material
experimental y de apoyo existente.
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
Desde la base que la evaluación es un proceso integral que acompaña al de enseñanza y es
coherente con él, y de acuerdo al momento en que se la ejecute, se pretende realizar
evaluaciones diagnóstica, formativa y sumativa.
a. Evaluación diagnóstica, al inicio del dictado del curso, tendiente a indagar el dominio
de los alumnos y las destrezas mínimas necesarias para iniciar el estudio riguroso de la
Física, en particular los relacionados con los contenidos a desarrollarse, se realiza una
indagación previa de los conocimientos que los alumnos ya poseen de los contenidos
del curso antes de iniciar el mismo e identificar preconcepciones.
b. Evaluación formativa, se realiza durante el desarrollo de los temas, a fin de brindar
información sobre la marcha del proceso enseñanza – aprendizaje, y por ello, en esta
instancia la evaluación no sólo se realiza para la constatación de conocimientos sino
para permitir a los alumnos detectar sus fallas, concepciones alternativas y a la vez al
profesor, detectar dificultades y realizar los ajustes necesarios en la marcha del
proceso. Se prevé varias instancias, al inicio de las clases de trabajos prácticos y en la
entrega de informes.
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c.
Evaluación sumativa, se efectúa al término de núcleos temáticos y del curso
académico de manera de obtener comprobación de productos del aprendizaje.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN



Manejo pertinente de los conceptos y vocabulario específico de la materia.
Habilidad del alumno para resolver problemas mediante la aplicación de los
conceptos básicos desarrollados en la materia y para fundamentar la validez
de los mismos.
Capacidad del alumno para transferir los conceptos adquiridos a diferentes
situaciones planteadas de la vida real.
Destreza del alumno en la utilización y aplicación de las técnicas experimentales
SISTEMA DE ACREDITACIÓN
Condición de regularidad
El alumno deberá:
▪ Aprobar el 80% de los trabajos teóricos prácticos y prácticos realizados
▪ Tener 75% de asistencia a los trabajos prácticos.
▪ Aprobar tres parciales teóricos-prácticos escritos, y/o sus recuperaciones de los
contenidos desarrollados.
Se prevé un examen de recuperación extraordinario para aquellos alumnos que hayan
desaprobado la primera recuperación de uno de los parciales.
Aprobación de la asignatura
El alumno debe aprobar un examen final integral, individual y escrito; que contemplará
aspectos teóricos, ejemplos y aplicaciones prácticas.
La Aprobación de la Asignatura está sujeto al marco normativo que en el momento se
encuentre vigente, regido por los distintos instrumentos legales administrativos formulados por
la Universidad Nacional de Tucumán.
Bibliografía
CROMER, A. Física para las ciencias de la vida. Reverté (1984). Ed. Barcelona. España.
DAVID JOU y OTROS. Física para la ciencia de la Vida. McGraw – Hill. (1994). Ed. Barcelona.
España.
GIANCOLI, D. Física: Principio con aplicaciones. P.H. Hispanoamérica (1997). Ed. México D.F.
GIL, S. RODRIGUEZ, E. Física Recreativa. Editorial Pearson Education.(2001). Ed. Buenos
Aires. Argentina
HEWITT ROBINSON. Física conceptual. Editorial Addison Wesley. Ed. México D.F.
HOLLIDAY, RESNICK. Fundamento de la Física. C.E.C.S.A. (1987).TIPLER, P.A. Física. Editorial Reverté S.A. (1992). Ed. Madrid. España.
KANE, J STERNHEIM, M. Física. Reverté. (1987). Editorial Reverté S.A. Barcelona. España.
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REESE, R.L. Física Universitaria. Volúmenes I y II. Editorial Internacional Thomson. (2002). Ed.
Mexico D.F. (2002)
SERWAY, R. Física Aplicada a las ciencias de la Salud. Editorial MacGrill 1990.
MACDONALD, S. Burns, D. Física de la Ciencia de la Vida y de la Salud. Fondo Educativo
Interamericano S.A. Ed. México D.F.(1978).
B.U.F. Héctor Francisco Maldonado
Auxiliar docente graduado
Bioq. Cristina Eugenia Alvares
Profesora Adjunta
Física Biológica