Aproximación a los fenómenos de reflexión y refracción de ...

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Aproximación a los fenómenos de reflexión y refracción de la luz con niños

de tercero de primaria utilizando la metodología de aprendizaje activo

Ruth Yalena Zuleta Torres

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Valledupar – Cesar

2016

Aproximación a los fenómenos de reflexión y refracción de la luz con niños


Ruth Yalena Zuleta Torres

Trabajo Final de Maestría para optar al título de:

Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Director

Ph.D. Freddy Alberto Monroy Ramírez

Línea de Investigación:

Enseñanza-Aprendizaje, Evaluación y Didáctica de las Ciencias Naturales

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Valledupar – Cesar

2016

A mis bellos hijos que son mi mayor

motivación e inspiración, a mi reina madre

por su incondicionalidad y apoyo constante, a

mi amado esposo por su enorme

comprensión en el desarrollo de esta

maestría; todos ustedes me llenan de gran

valor ante las dificultades y me permiten

demostrar que una mujer puede asumir

diferentes roles y alcanzar favorablemente los

propósitos profesionales.

Agradecimientos

Esta maestría fue un regalo de Dios y a Él le debo toda mi gratitud.

A mi honorable Director de trabajo de grado Freddy Alberto Monroy Ramírez, por su gran

calidad humana y gentileza, su gran comprensión, paciencia, su valioso tiempo y

asesoría, sus enseñanzas fueron cruciales no solo en el desarrollo de este trabajo sino

también en mi crecimiento profesional, a él todo mi respeto y admiración.

Al gobierno del Dr. Fredys Miguel Socarrás Reales que pensando en mejorar la calidad

de la educación de nuestro municipio concedió beca a varios docentes de esta entidad

territorial en la mejor universidad del país, al exalcalde y todos los que hicieron posible

este proyecto gracias por esta maravillosa oportunidad.

A todos los docentes del programa de Maestría por sus apreciables enseñanzas y

aportes a mi formación docente.

A mis queridos estudiantes de tercero que fueron los principales protagonistas de esta

historia.

Resumen y Abstract VII

Resumen

Este trabajo final presenta una propuesta didáctica para la exploración de los conceptos

de reflexión y refracción de la luz, con estudiantes de grado tercero de educación básica

primaria de la ciudad de Valledupar. En la propuesta, basada en la Metodología de

Aprendizaje Activo, se desarrollan seis prácticas experimentales, utilizando materiales de

bajo costo y de fácil consecución en la región. La eficiencia de la estrategia se valida con

la comparación de los resultados de una prueba diagnóstica y una prueba final utilizando

la ganancia de Hake.

Palabras clave: Reflexión, refracción, aprendizaje activo, instrumento pedagógico.

Abstract

This final work presents a didactic proposal with the purpose of exploring a

methodological approach to the concepts of light reflection and refraction, with students

from third grade of in the City of Valledupar. In the scheme based on the Active Learning

Methodology, six experimental practices were developed using low-cost materials which

are easy to acquire in the region.

The efficiency of the strategy was figured over by comparing the results of the diagnostic

test with the final test results applying the normalized gain Hake.

Keywords: reflection, refraction, active learning, teaching tool.

Contenido IX

Contenido

Pág.

Resumen ........................................................................................................................ VII

Abstract......................................................................................................................... VIII

Lista de figuras ............................................................................................................... XI

Lista de tablas .............................................................................................................. XIII

Introducción .................................................................................................................... 1

1. Planteamiento del Problema: prácticas experimentales en básica primaria. ...... 5

2. Objetivos ................................................................................................................... 7 2.1 Objetivo General ................................................................................................ 7 2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 7

3. Marco Teórico ........................................................................................................... 9 3.1 Fundamento Histórico – Epistemológico ............................................................ 9 3.2 Fundamento Disciplinar .................................................................................... 10

3.2.1 Principio de Huygens ..................................................................................... 10 3.2.2 Camino Óptico ............................................................................................... 11 3.2.3 Principio de Fermat ........................................................................................ 13 3.2.4 Índice de refracción .......................................... ¡Error! Marcador no definido. 3.2.5 Leyes de reflexión y refracción a partir del principio de Fermat ...................... 14 3.2.6 Dispersión ...................................................................................................... 16 3.2.7 Reflexión de la luz ......................................................................................... 17 3.2.8 Espejos .......................................................................................................... 18 3.2.9 Formación de imágenes en espejos .............................................................. 18 3.2.10 Refracción de la luz .......................................... ¡Error! Marcador no definido. 3.2.11 Lentes ............................................................................................................ 25

3.3 Referente Pedagógico ...................................................................................... 29

4. Propuesta Didáctica ............................................................................................... 33 4.1 Descripción ...................................................................................................... 33 4.2 Implementación y análisis ................................................................................ 36

4.2.1 Población ....................................................................................................... 36 4.2.2 Actividad Diagnóstica..................................................................................... 36 4.2.3 Guía 1. ........................................................................................................... 40 4.2.4 Guía 2. ........................................................................................................... 44 4.2.5 Guía 3. ........................................................................................................... 46

X Título de la tesis o trabajo de investigación

4.2.6 Guía 4. ...........................................................................................................47 4.2.7 Guía 5. ...........................................................................................................49 4.2.8 Guía 6. ...........................................................................................................50 4.2.9 Prueba final o postest .....................................................................................52 4.2.10 Ganancia Hake ..............................................................................................55 4.2.11 Índice de dificultad ..........................................................................................58

5. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................61 5.1 Conclusiones .................................................................................................... 61 5.2 Recomendaciones ............................................................................................ 62

A. Anexo A: Actividad diagnóstica.............................................................................63

B. Anexo B: Camino de rayos luminosos ..................................................................66

C. Anexo C: Ley de la reflexión ..................................................................................71

D. Anexo D: Vela encendida en el agua .....................................................................76

E. Anexo E: Juguemos con espejos curvos ..............................................................81

F. Anexo F: Dispersión de la luz ................................................................................86

G. Anexo G: Líquido mágico .......................................................................................91

H. Anexo H: Prueba final .............................................................................................96

Bibliografía ................................................................................................................... 101

Contenido XI

Lista de figuras

Pág. Figura 3-1 Principio de Huygens .................................................................................... 11

Figura 3-2 Onda que viaja de un medio a otro .................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 3-3 Esquema para la ley de Reflexión de la luz a partir del Principio Fermat ....... 14

Figura 3-4 Refracción de un haz de luz .......................................................................... 15

Figura 3-5 Dispersión de la luz blanca por refracción en un prisma ................................ 17

Figura 3-6 A) Reflexión Especular y B) Reflexión Difusa ................................................ 18

Figura 3-7 Espejo esférico a) Cóncavo y b) Convexo ......... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 3-8 Reflexión de la luz en espejo plano ............................................................... 19

Figura 3-9 Refracción de la luz ........................................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 3-10 Lentes positivas........................................................................................... 26

Figura 3-11Lentes negativas .......................................................................................... 28

Figura 3-12 Imágenes en lentes negativas ..................................................................... 28

Figura 3-13 Ciclo de aprendizaje PODS ......................................................................... 29

Figura 3-14Pasos para la implementación de una CID ................................................... 30

Figura 4-1 Estudiantes de 3° Prueba diagnóstica ........................................................... 36

Figura 4-2 Resultados prueba diagnóstica ..................................................................... 38

Figura 4-3 Explicación del problema guía 1 por parte del docente.................................. 41

Figura 4-4 Experimento Reflexión de la luz .................................................................... 41

Figura 4-5 Experimento Refracción de la luz .................................................................. 42

Figura 4-6 Muestra de predicciones individuales y grupales del problema Guía 1 .......... 43

Figura 4-7 Hoja de resultados Guía 1 ............................................................................. 44

Figura 4-8 Predicciones grupales y hoja de resultados guía 2 ........................................ 45

Figura 4-9 Práctica experimental Guía 2 ........................................................................ 45

Figura 4-10 Práctica experimental guía 3 ....................................................................... 46

Figura 4-11 Predicciones y resultados Guía 3 ................................................................ 47

Figura 4-12 Predicciones y resultados Guía 4 ................................................................ 48

Figura 4-13 Hoja de resultados Guía 4 ........................................................................... 48

Figura 4-14 Práctica experimental guía 5 ....................................................................... 49

Figura 4-15 Predicciones Vs Resultados Guía 5 ............................................................ 50

Figura 4-16 Secuencia de la práctica experimental guía 6 ............................................. 51

Figura 4-17 Respuestas de los estudiantes después de la práctica experimental Guía 6 51

Figura 4-18 Resultados prueba final preguntas equivalentes a la prueba diagnóstica .... 52

Figura 4-19 Resultados prueba final preguntas de profundización ................................. 53

Figura 4-20 Comparativo respuestas correctas prueba diagnóstica vs prueba final ....... 54

XII Título de la tesis o trabajo de investigación

Figura 4-21 Comparativo respuestas correctas por grupo de estudiantes pretest – postest

....................................................................................................................................... 55

Contenido XIII

Lista de tablas

Pág. Tabla 3-1Imágenes formadas en espejos curvos ........................................................... 23

Tabla 3-2 Imágenes con lentes positivas ........................................................................ 27

Tabla 4-1Análisis de respuestas prueba diagnóstica ...................................................... 39

Tabla 4-2 Resultado de porcentaje de respuestas correctas obtenidas por cada grupo de

estudiantes- Ganancia de Hake ..................................................................................... 57

Tabla 4-3 Resultado de porcentaje de estudiantes que contestaron correctamente cada

una de las preguntas - índice de dificultad ...................................................................... 58

Introducción

La enseñanza de las ciencias en la educación básica primaria es fundamental para el

desarrollo de la capacidad crítica, reflexiva y analítica de los estudiantes, así lo señala la

Ley 115 en los fines de la educación y lo reafirma planteando como primer objetivo

general: “Propiciar una formación general mediante el acceso, de manera crítica y

creativa, al conocimiento científico, tecnológico, artístico y humanístico y de sus

relaciones con la vida social y con la naturaleza, de manera tal que prepare al educando

para los niveles superiores del proceso educativo y para su vinculación con la sociedad y

el trabajo” [1].

En la escuela primaria los docentes de ciencias realizan sus planeaciones teniendo en

cuenta los referentes de calidad propuestos por el Ministerio de Educación Nacional

(MEN): Lineamientos Curriculares y Estándares Básicos de Competencias. Estos

referentes se fundamentan en la pedagogía activa, el aprendizaje significativo y resaltan

la importancia de la observación objetiva, cuidadosa y la experimentación rigurosa [2].

Sin embargo, la enseñanza de las ciencias en la educación básica primaria continúa

siendo magistral y deja de lado situaciones vivenciales o experimentos en el laboratorio

que permitan evidenciar y describir los fenómenos físicos. Los niños y niñas de tercer

grado se encuentran en una etapa de desarrollo cognitivo que los lleva a ser curiosos, a

estar motivados por aprender y a desarrollar preguntas sobre fenómenos de la naturaleza

que los rodean. Lamentablemente en la escuela algunos docentes evaden las preguntas

que surgen en los niños y estas preguntas son eludidas por muchos motivos, entre los

más preocupantes el desconocimiento de las respuestas.

Así las cosas, surge la necesidad de buscar estrategias que permitan fortalecer la

asignatura de ciencias en la educación básica. Los fenómenos de la óptica geométrica

son muy atractivos para los niños y niñas, éstos hacen parte del contenido científico

básico sugerido por los lineamientos y motivan la pregunta de investigación:

2 Introducción

¿Cómo aproximar a los niños y niñas de tercero de primaria a la identificación y

descripción cualitativa de los fenómenos de la óptica geométrica, tales como la reflexión

y refracción de la luz?

Es la escuela quien está llamada a propiciar el interés por la ciencia en los niños y niñas

a través de prácticas docentes innovadoras que permitan una mejor comprensión de

fenómenos naturales como la reflexión y refracción de la luz; esta es una de las razones

fundamentales que originan esta propuesta de diseñar una estrategia didáctica que

involucra la Metodología de Aprendizaje Activo (MAA) en la aproximación de algunos

conceptos básicos de la óptica geométrica, pretendiendo con ella estimular el interés de

los niños por las ciencias.

La escuela y los educadores de ciencias tenemos una enorme responsabilidad en la

formación científica de los niños y niñas; la sociedad demanda la preparación necesaria

para que los procesos sean efectivos buscando el mejoramiento de los aprendizajes. En

este sentido, se propone una mediación pedagógica en el campo de física, a través de

actividades que involucren la MAA y permitan cautivar a los niños, de manera que los

lleve a interesarse en fenómenos de la óptica geométrica como la reflexión y refracción,

teniendo como referente los estándares básicos de competencias publicados por el MEN:

“Propongo experiencias para comprobar la propagación de la luz y del sonido” [3] y los

lineamientos curriculares, que promueven el uso del laboratorio: “Los alumnos y el

profesor, al igual que los científicos, van al laboratorio para “interrogar” a la naturaleza

con el fin de confirmar o rechazar sus hipótesis” [1]; estos lineamientos proponen partir

en los primeros grados con un lenguaje informal del mundo de la vida para llegar

progresivamente al lenguaje formal de la ciencia y la tecnología.

El estudio y análisis de la óptica geométrica, así como la MAA y los referentes de calidad

oficiales como son los lineamientos y estándares curriculares de las ciencias naturales,

constituyen la fundamentación de este trabajo que a través del diseño e implementación

de guías experimentales pretende acercar a los niños y niñas de tercero de primaria a

algunos conceptos de óptica geométrica.

El presente trabajo está conformado por 5 capítulos, organizados de la siguiente manera:

Introducción 3

En los capítulos 1 y 2 se muestra el planteamiento del problema y los objetivos, en el

capítulo 3 se presenta el marco teórico con el fundamento histórico - epistemológico, el

referente disciplinar y pedagógico que constituyen el soporte de este trabajo. En el

capítulo 4, se presenta la propuesta didáctica, en el que se hace la descripción y el

análisis de la implementación de la misma, se describen los resultados obtenidos en

cada una de las guías y la validación de la propuesta por medio de una comparación de

los resultados entre la actividad diagnóstica y la prueba final; en el capítulo 5 se plantean

las conclusiones y recomendaciones del trabajo. Además, en la parte final se encuentran

los anexos, que contiene las pruebas diagnóstica y final, así como las guías

experimentales diseñadas.

Las referencias bibliográficas utilizadas en este trabajo, se basaron en las citas y

referencias IEEE 2006. Las fotografías fueron tomadas por el autor en las prácticas

experimentales.

1. Planteamiento del Problema: prácticas experimentales en básica primaria.

En la educación básica primaria las prácticas experimentales son muy pocas por no decir

que nulas. Así lo confirman investigaciones didácticas como las de María de Fátima

Paixao y Antonio Cachapuz, que plantean la necesidad crear un contexto de aprendizaje

en el que se estimule la actividad científica, porque aún con los grandes esfuerzos que se

han intentado en las reformas curriculares, no ha sido suficiente para llevar a la práctica

las estrategias necesarias para crear ambientes de aprendizaje en ciencias [4].

Después de realizar una revisión teórica de la situación, se encuentran investigaciones

que concluyen de manera general la falta de formación adecuada de los profesores de

ciencias de este nivel educativo que les impide que se puedan aplicar sus concepciones

erróneas de eventos científicos [5], resultado complejo que muestra la necesidad de

llevar a las aulas de clases propuestas didácticas que puedan servir de modelo a otros

docentes que imparten esta importante área, siendo los fenómenos ópticos uno de los

temas en el que los niños de grado tercero presentan muchos interrogantes.

Por lo tanto, se plantea la siguiente pregunta de investigación:

¿Cómo aproximar a los niños y niñas de tercero de primaria a la identificación y

descripción cualitativa de los fenómenos de la óptica geométrica, tales como la reflexión

y refracción de la luz?

2. Objetivos

2.1 Objetivo General

Desarrollar una estrategia didáctica basada en el planteamiento de situaciones

cotidianas, que involucre la metodología de aprendizaje activo en la aproximación a los

fenómenos de reflexión y refracción de la luz en estudiantes de tercero de primaria.

2.2 Objetivos Específicos

1. Reconocer a través de actividades de indagación las concepciones iniciales de

los estudiantes sobre los fenómenos de reflexión y refracción de la luz

2. Determinar aspectos teóricos adecuados para estructurar prácticas

experimentales dirigidas a estudiantes de tercero de primaria

3. Diseñar actividades que involucren prácticas experimentales sobre reflexión y

refracción de la luz

4. Desarrollar tres actividades que involucren prácticas experimentales para la

exploración de la reflexión de la luz utilizando materiales al alcance y propios de

la región

5. Desarrollar tres actividades que involucren prácticas experimentales para la

exploración de la refracción de la luz utilizando materiales al alcance y propios de

la región

6. Validar las actividades con estudiantes de grado tercero

3. Marco Teórico

3.1 Fundamento Histórico – Epistemológico

Las leyes de reflexión y refracción se descubrieron experimentalmente mucho antes de

que se comprendiera su importancia, estas leyes juntas constituyen la base de toda la

óptica geométrica.

Tanto la propagación rectilínea de la luz, como la ley de la reflexión fueron enunciadas

por Euclides (300 a.C.) en su libro Catóptrica [6]. En este libro, Euclides, recoge la

siguiente prueba experimental: “si se coloca algún objeto en el fondo de un recipiente y

se aleja éste último de la vista del observador a una distancia a la que el objeto no se

vea, al llenar el recipiente de agua, a esa misma distancia comenzará a verse de nuevo

dicho objeto” [7].

Después de varios siglos, Claudio Tolomeo (130 d.C.), tabuló medidas muy precisas de

los ángulos de incidencia y refracción para varios medios. Es muy conocido que en la

edad media no hubo avance científico. Sin embargo, el árabe Alhazen (1000 d.C) trabajó

en la Ley de la Reflexión, poniendo los ángulos de incidencia y reflexión en el mismo

plano normal a la interfaz [6].

En la era clásica, exactamente en 1611 Kepler publicó su Dioptrice donde presenta su

descubrimiento de la reflexión total interna y había llegado a la aproximación para

pequeños ángulos de la ley de refracción, en cuyo caso los ángulos incidente y

transmitido son proporcionales.

Para esta misma época Willebrord Snell (1592-1626) descubrió empíricamente en 1621

la ley de refracción, hecho que constituyó uno de los grandes momentos de la óptica.

10 Aproximación a los fenómenos de reflexión y refracción de la luz con niños de

tercero de primaria utilizando la metodología de aprendizaje activo

Al conocer exactamente cómo los rayos de luz son redirigidos al atravesar una frontera

entre dos medios, Snell de un golpe, abrió la puerta a la óptica aplicada moderna. René

Descartes fue el primero en publicar la formulación ahora familiar de la refracción en

términos de senos. Descartes dedujo la misma ley como se consigna en su libro La

Dioptrique (1637).

Esta secuencia de acontecimientos a favor de la óptica geométrica, nos permite llegar

hasta Pierre Fermat, quien sin tener en cuenta las suposiciones de Descartes, dedujo de

nuevo la ley de reflexión a partir de su propio principio de tiempo mínimo (1657) [6].

En 1665 Newton comienza sus famosos experimentos de dispersión y concluye que la

luz blanca está compuesta de una mezcla de una gama completa de colores

independientes. Sostuvo que los corpúsculos de la luz asociados con los varios colores,

excitaban el éter en vibraciones características. Aunque su trabajo abarcaba

simultáneamente tanto la teoría ondulatoria como la de emisión (corpuscular), Newton se

inclinó cada vez más hacia la última [6].

Hoy sabemos que la luz presenta un comportamiento dual, de onda y de partícula, esta

última es el modelo pertinente cuando la luz interactúa con la materia a escala

macroscópica, modelo de rayos denominado óptica geométrica, que será el objeto de

estudio en este trabajo final.

3.2 Fundamento Disciplinar

3.2.1 Principio de Huygens

Al pasar la luz por una abertura o por el borde de un obstáculo, se extiende siempre

penetrando en la región no expuesta directamente a las ondas incidentes. Este fenómeno

se denomina difracción. Para explicar esta flexión de la luz, Huygens estableció hace

cerca de tres siglos que cada punto de un frente de onda puede considerarse como un

Marco Teórico 11

manantial de nuevas ondas1. Este principio es susceptible de aplicaciones de gran

alcance [8].

La figura 3-1 representa el principio de Huygens, en el que la luz procede de un pequeño

orificio H y una cierta porción MN del frente de onda divergente pasa a través de la

abertura practicada en una pantalla. De acuerdo al principio de Huygens se puede

considerar cada punto del frente de onda como un manantial de ondas secundarias. La

envolvente de estas en un instante posterior, da una onda divergente de centro en H y

comprendida entre las rectas HE y HF [8].

Figura 3-12 Principio de Huygens

3.2.2 Índice de refracción

El índice de refracción de un material se puede considerar como una cantidad que mide

su densidad óptica, entendiéndose por densidad óptica el conjunto de características

propias del material, que tienen como consecuencia la desviación y la variación de la

velocidad de la luz que viaje en, o a través de ellos. Operacionalmente el índice de

refracción se puede definir como el cociente entre la velocidad de propagación de la luz

en el vacío y en el correspondiente medio [10]:

1 Las «ondas» intuidas por Huygens no eran trenes continuos, sino más bien una serie de impulsos al azar.

Además, suponía que las ondas secundarias solo eran efectivas en el punto de tangencia con su envolvente común, negando así la posibilidad de difracción. Fresnel fue, transcurrido más de un siglo, quien primero aplicó correctamente este principio. 2 Imagen tomada de Francis Jenskins y Harvie White “ Fundamentos de Óptica”, p. 382

c v



Conforme la luz viaja de un medio a otro, su frecuencia no cambia,

ya que el número de ondas que abandona la superficie en un tiempo

cualquiera ha de ser igual al número de las que llegan; otro

argumento es que los átomos absorben y reiradian luz con la misma

frecuencia [11]. En consecuencia la longitud de onda en el vacío es

distinta de la longitud de onda en un medio [10]: y

ya que se concluye que

Luego, 𝜆1𝑛1 = 𝜆2𝑛2

3.2.3 Camino Óptico

Cuando la luz recorre una distancia d en un medio de índice n, el camino óptico es el

producto nd. Cuando la trayectoria luminosa se compone de varios segmentos d1,d2, d3...,

recorridos en medios de índices de refracción n1, n2,..., el camino óptico será [8]:

Camino óptico = i

iidndndnd ...2211

Cabe también definir el camino óptico en un medio en el que n varíe de modo continuo

reemplazando el signo de suma por una integral:

3 Imagen tomada de http://image.slidesharecdn.com/opticageomtrica-091126134943-

phpapp01/95/optica-geomtrica-23-728.jpg?cb=1259244064

v

cn

11 fv

22 fv 21 vv 21

1

2

2

1

2

1

2

1

n

n

nc

nc

v

v

Figura 3-23Onda

que viaja de un medio a otro

13

23

33

http://image.slidesharecdn.com/opticageomtrica-091126134943-phpapp01/95/optica-geomtrica-23-728.jpg?cb=1259244064

http://image.slidesharecdn.com/opticageomtrica-091126134943-phpapp01/95/optica-geomtrica-23-728.jpg?cb=1259244064

Marco Teórico 13

3.2.4 Principio de Fermat

También denominado principio del tiempo mínimo, indica que la luz, al ir desde un punto

hasta otro, sigue la ruta que tiene la longitud de camino óptico menor [6].

Matemáticamente se expresa este principio como sigue: el tiempo t que tarda la luz en

recorrer una distancia s en un medio dado es v

st , donde v es la velocidad de la luz

en ese medio (suponemos que la velocidad es constante en todo el medio, sin importar la

dirección de desplazamiento). Definiendo el índice de refracción operacionalmente (en el

apartado siguiente se definirá de una manera más completa) como v

cn donde c es la

velocidad de la luz en el vacío (3x108m/s) y v la velocidad de la luz en el medio,

entonces c

snt . Si ahora tomamos un medio en el que el índice de refracción depende

de la posición snn , entonces podemos estimar que una distancia diferencial ds se

recorre en un tiempo c

ndsdt , siendo el tiempo total en recorrer el camino entre un

punto A y otro B la cantidad [9]

B

Adssn

ct )(

1 53

Con lo cual el principio de Fermat radica en encontrar los valores extremos de la función

de camino óptico (el camino óptico a lo largo de una trayectoria real es estacionario,

máximo o mínimo, es decir, un extremal [6]):

d = 0)( B

Adssn

B

Adssnd )( 43

63



Esta ecuación permite establecer el principio de Fermat en su forma moderna: Cuando

un rayo de luz se transmite de un punto A a un punto B, deberá recorrer una longitud de

camino óptico que será estacionaria con respecto a las variaciones de dicho camino [6].

3.2.5 Leyes de reflexión y refracción a partir del principio de Fermat

La ley de reflexión se puede derivar del principio de tiempo mínimo de la siguiente

manera [8]:

Figura 3-34 Esquema para la ley de Reflexión de la luz a partir del

Principio Fermat

De acuerdo a la figura 3-3 la longitud de la trayectoria de A a B es:

Dado que la velocidad es constante, la trayectoria en el tiempo mínimo es simplemente el

camino de distancia mínima. Se deriva L con respecto a x e igualándola a cero queda:

4 Imagen tomada de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/phyopt/fermat.html

73 2222 )( xdbxaL

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/phyopt/fermat.html

Marco Teórico 15

0)(

)1)((2

2

12

2

1

2222

xdb

xd

xa

x

dx

dL

Esto se reduce a: 2222 )(

)(

xdb

xd

xa

x

de acuerdo al esquema esta igualdad

corresponde a 𝒔𝒆𝒏𝜽𝒊 = 𝒔𝒆𝒏𝜽𝒓, lo cual muestra que:

𝜽𝒊 = 𝜽𝒓 [3-8]

Resultado que corresponde a la Ley de la reflexión.

La ley de Snell se puede deducir a partir del principio de Fermat sin mucha complicación

(al igual que la ley de la reflexión), en lugar de derivarla como se hace normalmente,

imponiendo igualdad de índices en las ondas luminosas en la frontera entre dos medios.

Imaginemos dos medios separados por una superficie lisa de modo que tengamos una

fuente luminosa en el punto ),( bx , como muestra la figura 3-4; la luz atraviesa la frontera

entre los dos medios en el origen de coordenadas y llega al punto ),( dxa .

medio 1; ni

medio 2; nf

Como los dos medios son homogéneos la luz recorrerá líneas rectas en ellos de modo

que en el primer medio el tiempo que tarda es 22

1 bxnt i y en el segundo

medio 22

2 )( dxant f . El tiempo total que tarda la luz en llegar de un punto a otro

es la suma de ambos. Minimizando este tiempo tenemos [8]:

x

b

d

xa

Figura 3-4 Refracción de un haz de luz



0)(

)(

2222

dxa

xan

bx

xn

dx

dt fi , donde hemos igualado a cero para encontrar el

valor extremo.

Pero justamente el cociente 22 bx

x

es el seno del ángulo que forma el rayo de luz

incidente con la normal a la superficie )( i y el cociente 22)(

)(

dxa

xa

el seno del

ángulo entre la normal a la superficie y el rayo refractado )( r , con lo cual:

La cual corresponde a la ley de Snell.

3.2.5.1 Dispersión por refracción

El índice de refracción de un material depende de la longitud de onda utilizada. Augustin

Louis Cauchy (1789-1857) definió una ecuación empírica para )(n para sustancias que

son transparentes en el visible. Su expresión correspondía a la relación en serie de

potencias [6]

En 1871, Sellmeier derivó la ecuación:

Donde los términos jA son constantes y cada j0 es la longitud de onda del vacío

asociada con una frecuencia natural ojv tales que cvojoj .

93

...// 4

3

2

21 cccn

ffii sennsenn

103

113

j j

jAn

2

0

2

2

2 1

Marco Teórico 17

Por tanto, observaremos que un rayo de luz formado por varias longitudes de onda se

refracta en diferentes direcciones. Este fenómeno se denomina dispersión por refracción

[10] y se puede observar, por ejemplo, al incidir luz blanca sobre un prisma.

3.2.6 Reflexión de la luz

El fenómeno de reflexión de la luz se presenta cuando un rayo de luz que viaja en un

medio encuentra una frontera que conduce a un segundo medio, parte o la totalidad del

rayo incidente se refleja en el primer medio [10].

La figura 3-6 muestra un rayo de luz incidente sobre una superficie reflectora lisa

(superficie cuyas variaciones son pequeñas comparadas con la longitud de onda de la luz

incidente) y los rayos reflejados son paralelos entre sí, proceso denominado reflexión

especular y lo que se conoce como reflexión difusa, que corresponde a la reflexión en

cualquier superficie rugosa (la superficie refleja los rayos no como un conjunto paralelo

sino en varias direcciones) [6].

5 Imagen tomada de http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap2/dispersion_de_la_luz01.jpg

Figura 3-55Dispersión de la luz blanca por refracción en un prisma

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap2/dispersion_de_la_luz01.jpg



A) B)

Figura 3-66 A) Reflexión Especular y B) Reflexión Difusa

3.2.7 Espejos

Los espejos según el tipo de superficie reflectante que posean, se clasifican en: planos,

esféricos y asféricos (parabólicos, hiperbólicos, elípticos, etc) [12].

Los espejos planos tienen un radio de curvatura infinito y los esféricos se clasifican según

el tipo de superficie reflectante en convexos (radio de curvatura positivo) y cóncavos

(radio de curvatura negativo).

3.2.8 Formación de imágenes en espejos

Formación de imagen en espejos planos

Una superficie plana se caracteriza por tener un radio de curvatura infinito, cuando los

rayos de luz provenientes de un objeto inciden al espejo, las reflexiones de estos rayos

no se cortan, por tal motivo se deben prolongar geométricamente, formándose imágenes

6 Imagen tomada de https://edbar01.files.wordpress.com/2014/04/refleccion.png

https://edbar01.files.wordpress.com/2014/04/refleccion.png

https://edbar01.files.wordpress.com/2014/04/refleccion.png

Marco Teórico 19

virtuales, debido a que se están en el campo de la imagen (región del espacio detrás del

espejo donde se percibe la imagen del objeto); dichas imágenes presentan una inversión

izquierda derecha. La imagen en el espejo plano de la mano izquierda, determinada,

trazando perpendiculares de cada punto, es una mano derecha. El proceso que convierte

un sistema coordenado a derechas en el espacio objeto en uno a izquierda en el espacio

imagen se denomina inversión [6]. Características generales de las imágenes de una

superficie plana:

a) La distancia objeto-espejo y espejo- imagen son iguales.

b) Imágenes virtuales

c) La altura de la imagen es igual a la altura del objeto

Figura 3-77 Reflexión de la luz en espejo plano

En la figura 3-7 el observador ve la flor colocada detrás del espejo s porque su ojo (o

cámara) no puede percibir la reflexión real, solamente interpola los rayos hacia atrás a lo

largo de líneas rectas. Los rayos de la flor imagen están divergiendo no pudiendo reunir

luz en una pantalla colocada en ese punto, la imagen es ciertamente virtual [6].

7 Imagen tomada de

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/images/ImagenEspejo.gif





Formación de imágenes en espejos esféricos

Una superficie curva se caracteriza por tener un radio de curvatura definido en los

números reales mayor que cero. Cuando la luz proveniente de un objeto incide sobre un

espejo esférico, la imagen formada, y sus características dependerán de la posición del

objeto con relación al vértice del espejo.

Elementos:

- Centro de curvatura (C): Centro de la esfera que permite construir el espejo.

- Vértice (V): Punto medio del espejo.

- Foco (F): Punto construido a la mitad del centro de curvatura y el vértice del espejo.

- Eje principal: Línea de referencia que se construye imaginariamente, pasando por el

centro de curvatura y el vértice del espejo.

- Rayos notables:

Rayos de referencia que permiten formar una imagen, estos son:

1. Todo rayo proveniente del objeto paralelo al eje principal, se reflejará en el espejo de

tal manera que pase por su foco.

2. Todo rayo proveniente del objeto que incida en el espejo pasando por su foco, se

refleja paralelo al eje de simetría.

3. Todo rayo proveniente del objeto que incida en el espejo pasando por el centro de

curvatura se reflejara por el centro de curvatura.

Marco Teórico 21

En la figura 3-8 se representan espejos esféricos, donde f es la posición de los focos, C

el centro de curvatura, O es el centro del segmento esférico [13].

Figura 3-88 Espejo esférico a) Cóncavo y b) Convexo

Si un objeto está colocado a una distancia 0s de un espejo esférico de radio R, éste dará

una imagen a una distancia is que verificará la ecuación:

Esta ecuación puede deducirse fácilmente con ayuda de la figura 3.9.

8 Torres, Iván (2014). “Diseño y elaboración de un objeto virtual de aprendizaje como herramienta

didáctica para la enseñanza de la formación de imágenes en espejos esféricos”. [Imagen] Trabajo final de

maestría: Universidad Nacional de Colombia p.39

123Rss i

211

0



Obsérvese que, el SAP es cortado en dos partes iguales por CA que, por

consiguiente, divide el lado SP del triángulo SAP en segmentos proporcionales a los dos

lados restantes, esto es:

Además RsSC 0 y isRCP

Donde 0s y is están a la izquierda, siendo, por lo tanto, positivas. Si usamos la

convención de signos donde R es negativa porque C se halla a la izquierda de V es decir,

la superficie es cóncava. Entonces RR y

RsSC 0 y )( RsCP i

En la región paraxial 0sSA , isPA , y así la ecuación (3-13) queda

i

i

o

o

s

Rs

s

Rs

el álgebra simple reduce esta ecuación a

9 Tomado de Hecth

Figura 3-99 Espejo esférico cóncavo. Focos conjugados

133PA

CP

SA

SC

Marco Teórico 23

Rss i

211

0

Esta expresión recibe el nombre de fórmula de los espejos y es independiente del signo

del radio de curvatura del espejo.

El foco objeto se define ubicando el objeto tal que su imagen se forme en el infinito.

El foco imagen se puede ubicar colocando el objeto en el infinito, es decir asumiendo que

los rayos llegan paralelos sobre el espejo.

Por consiguiente, de la ecuación (3-12)

Rff io

21111

Quedando:

2

Rff io

Donde of es la distancia focal objeto, if la distancia focal imagen, R el radio de

curvatura del espejo [12].

A continuación se describirá la forma de construir la imagen de un objeto colocado en un

espejo cóncavo en diferentes posiciones:

Tabla 3-110

Imágenes formadas en espejos cóncavos

10 Tomado de óptica Geométrica. Universidad Politécnica de Madrid. (2010), p.11,12.

143



OBJETO DELANTE DEL CENTRO

OBJETO EN EL FOCO

OBJETO ENTRE EL CENTRO DE CURVATURA Y EL FOCO

OBJETO ENTRE EL FOCO Y EL VÉRTICE

También, se describirá a continuación la forma de construir la imagen de un objeto

colocado en un espejo convexo en diferentes posiciones:

Imagen invertida

Menor tamaño

Real Delante del Espejo

Marco Teórico 25

Tabla 3-211

Imágenes formadas en espejos convexos

OBJETO DELANTE DEL CENTRO – ESPEJO CONVEXO

OBJETO EN EL FOCO – ESPEJO CONVEXO

En general, la imagen en un espejo convexo siempre presenta las mismas

características: Virtual, menor tamaño y derecha.

3.2.9 Lentes

Se denomina lentes a medios transparentes, limitados por superficies esféricas de

cu|rvaturas muy variables. Tales superficies esféricas, a diferencia de las planas, son

capaces de producir imágenes reales [8].

Estas se pueden clasificar en lentes positivas y negativas.

Lentes Positivas: Son aquellas que se construyen de tal manera que sean más

gruesas en el centro que en sus extremos. Los rayos que inciden paralelos a su eje, son

refractados convergiendo a un punto fuera del lente sobre su eje óptico, llamado foco.12

11 Tomado de óptica Geométrica. Universidad Politécnica de Madrid. (2010), p.11,12.

12 Esto sucede siempre y cuando el índice de refracción de la lente sea mayor que el índice de refracción del

medio que la rodea.



Pueden ser: Biconvexa, Plano convexa y Menisco de bordes finos o Menisco-

convergente.

Figura 3-1013

Lentes positivas

Construcción de imágenes en lentes positivas, delgadas en aproximación paraxial

Conocida la posición de los focos se puede abordar gráficamente la construcción de

imágenes, teniendo en cuenta que:

Todo rayo que incide paralelo al eje óptico pasa, una vez refractado, por el foco

imagen.

Todo rayo que al incidir pasa por el foco objeto, se refracta paralelo al eje óptico.

Todo rayo que pasa por el centro óptico de la lente, al refractarse, no se desvía.

En la tabla 3-2 se evidencian las imágenes dadas por éstas lentes teniendo en cuenta

la posición del objeto:

13 Imagen tomada de óptica Geométrica. Universidad Politécnica de Madrid. (2010), p.14.

Marco Teórico 27

Tabla 3-314

Imágenes con lentes positivas

Si el objeto está a una distancia de la

lente mayor que el doble de la distancia

focal, la imagen es real, invertida y de

menor tamaño.

Si el objeto está entre el foco (F) y el

doble de la distancia focal (2F), la

imagen es real, invertida y de mayor

tamaño.

Si está en el foco, la imagen se forma

en el infinito. No hay imagen

Si el objeto está a una distancia de la

lente menor que la distancia focal, la

imagen es virtual, derecha y de mayor

tamaño.

Lentes Negativas: Son aquellas que tienen más gruesos los bordes que el centro, los

rayos que inciden paralelos a su eje, son refractadas y divergen de un punto frente al

lente, llamado el foco. Pueden ser: Bicóncava, Plano cóncava y Menisco de bordes

gruesos o Menisco-divergente.

14 Ibid, p.16.



Figura 3-1115

Lentes negativas

Las imágenes de objetos reales dadas por lentes negativas tienen siempre las

características de ser: virtuales, derechas y de menor tamaño.

Figura 3-1216

Imágenes en lentes negativas

La combinación de lentes permite construir microscopios y telescopios simples.

15 Ibid, p.14

16 Ibid, p.17.

Marco Teórico 29

3.3 Referente Pedagógico

Este trabajo se fundamenta en los lineamientos curriculares de ciencias naturales, los

estándares de competencias para el área de ciencias naturales establecidos por el MEN

y la MAA. En la estrategia didáctica diseñada se plantean prácticas experimentales con la

utilización de materiales de bajo costo y de fácil consecución en la región.

Los lineamientos del MEN señalan: “en la enseñanza y en el aprendizaje de las ciencias

naturales y la educación ambiental, al igual que en la ciencia, muchas veces las

preguntas son más importantes que las respuestas” [1] , esto nos lleva a dar un

protagonismo a los interrogantes que surgen en los estudiantes acerca de los fenómenos

estudiados, así como elaborar preguntas que permitan construir los conceptos que se

quieren enseñar.

La aproximación progresiva al conocimiento científico, se dará a partir del conocimiento

natural del mundo que tengan los estudiantes [3], es así como los niños logran una

comprensión más amplia de los conceptos cuando contrastan sus ideas con la realidad.

La MAA promueve la práctica experimental y favorece el aprendizaje conceptual, que

contribuye a lograr un mejoramiento significativo en el aprendizaje estudiantil; se centra

en el estudiante, para que él mismo piense y haga ciencia [14].

Esta estrategia de aprendizaje guía a los estudiantes en la construcción de su

conocimiento a través de la observación directa del mundo real. Algunos autores señalan

que no es posible aprender por otra persona, sino cada persona tiene que aprender por

sí misma [15]. En esta metodología, se utiliza la siguiente secuencia:

Figura 3-13 Ciclo de aprendizaje PODS

Predicción Observación Discusión Síntesis



De esta forma el estudiante toma conciencia de la diferencia entre las creencias con que

llega a la clase de física y las leyes físicas que gobiernan el mundo real.

Como parte de esta estrategia, se plantean Clases Interactivas Demostrativas (CID) que

tienen como objetivo que los estudiantes estén activos en sus propios procesos de

aprendizaje y así convertir el ambiente generalmente pasivo de una clase teórica en uno

con activa participación estudiantil. En la Figura 3-14 se presentan los ochos pasos que

sigue una CID [14].

Figura 3-14Pasos para la implementación de una CID

•El docente describe el experimento y si fuera necesario lo realiza sin proyectar el resultado

Descripción del experimento

•Los estudiantes deben anotar su predicción individual en la Hoja de Predicciones, la cual será recogida al final de la clase y donde el estudiante debe poner su nombre

Predicción individual

•Los estudiantes discuten sus predicciones en un pequeño grupo de discusión con los 2 o 3 compañeros más cercanos Predicciones Grupales

• Cada grupo registra sus predicciones grupales y las organiza para darlas a conocer en el siguiente paso

Registro de predicciones grupales

•El docente obtiene las predicciones más comunes de toda la clase

Discusión general de predicciones

•El docente (o los estudiantes) realiza(n) la demostración mostrando claramente los resultados Experimento

•Se pide a los estudiantes que describan los resultados y que los discutan en el contexto de la demostración. Los estudiantes realizan anotaciones en la Hoja de resultados

Discusión de resultados

• Los estudiantes o el profesor realizan la síntesis, discusión y extrapolación de resultados

Síntesis y extrapolación de resultados

Marco Teórico 31

4. Propuesta Didáctica

4.1 Descripción

La propuesta didáctica que se presenta a continuación se diseñó con el propósito de

acercar a los niños y niñas de grado tercero a conceptos de reflexión y refracción de la

luz, utilizando la MAA, procurando mantener despierta la curiosidad científica e interés

por la ciencia en estos estudiantes que están en una etapa de desarrollo cognitivo en el

que hacen muchos interrogantes a fenómenos de la naturaleza que muchas veces no

son respondidas y los lleva a perder el interés por estos eventos cuando ya están más

grandes.

Se parte de una prueba diagnóstica, para luego implementar seis actividades

experimentales, diseñadas a través de guías pedagógicas que involucran algunos

conceptos de óptica geométrica usando como estrategia la MAA en clases interactivas o

demostrativas, se cierra la propuesta con una validación de la misma a través de una

prueba final o pos-test.

En el anexo A se encuentra la prueba diagnóstica realizada a los estudiantes; esta

actividad permitió indagar los conceptos previos de algunos fenómenos de reflexión y

refracción, consta de 10 preguntas, cada una de ellas con un enunciado y cuatro

opciones de respuesta, solo una opción responde correctamente a la pregunta.

El propósito de cada pregunta de la prueba diagnóstica se describe a continuación:

Con la pregunta 1 se quiere indagar si los estudiantes son conscientes de que los objetos

reflejan (o emiten) luz y por esto son susceptibles de ser vistos.

La pregunta 2 quiere indagar si el estudiante tiene idea de cómo se propaga la luz láser.

Propuesta Didáctica 34

La pregunta 3 indaga si el estudiante reconoce al espejo como una superficie reflectora,

así como el fenómeno de reflexión.

La pregunta 4 permite saber si el estudiante diferencia la propagación de la luz de una

bombilla con la de un puntero láser, es decir el de una fuente radial o el de una fuente

paralela. Esta pregunta apoya la pregunta 2.

La pregunta 5 permite determinar si el estudiante reconoce a la Luna como un cuerpo

opaco, que no posee luz propia, pero que además se puede ver debido a que refleja la

luz del Sol. Esta pregunta apoya la pregunta 1 y con una respuesta correcta de ellas, se

puede decir que el niño ya tiene idea de lo que es la reflexión de la luz.

Con la pregunta 6 se quiere saber si el estudiante tiene la idea intuitiva de la Ley de

reflexión.

Las preguntas 7 y 8 indagan si los estudiantes diferencian imagen de objeto, es decir,

reconozcan que no todo lo que ven es real y si tienen la idea de refracción.

La pregunta 9 permite identificar si el estudiante relaciona el arcoíris con el fenómeno de

dispersión de la luz blanca.

La pregunta 10 intenta indagar las concepciones que los estudiantes tienen de las

imágenes formadas en los espejos.

Los conceptos abordados en la prueba de entrada no han sido estudiados antes por los

estudiantes de grado tercero, sus respuestas obedecen a preconceptos que ellos tienen

al respecto. Sin embargo, la prueba diagnóstica se plantea con el fin de luego poder

comparar los resultados de estas preguntas que también se encuentran en el pos-test,

para identificar el avance de los estudiantes con relación al conocimiento inicial y así

determinar si la metodología usada en la propuesta facilita la comprensión de los

conceptos, este análisis se hará a través de la ganancia de Hake.

Después de implementada la prueba inicial, se llevaron a cabo seis guías

experimentales, que se encuentran organizadas y sistematizadas de acuerdo a los pasos



de la MAA, descrito en el referente pedagógico de este trabajo. De manera que, todas

incluyen: manual de la práctica (guía del maestro), una hoja de predicciones

individuales, una hoja de predicciones grupales y una hoja de resultados. Cada guía

contiene las preguntas encaminadas a buscar que los mismos estudiantes lleguen a los

conceptos.

La guía 1 que se muestra en el anexo B, tiene como objetivos identificar los fenómenos

de reflexión y refracción de la luz al iluminar diferentes superficies, así como establecer

las principales semejanzas y diferencias entre los fenómenos de reflexión y refracción de

la luz.

La guía 2, anexo C, tiene como objetivo: explorar una parte de la ley de reflexión,

buscando en los estudiantes establecer que los ángulos de incidencia y reflejado son

iguales.

La guía 3, anexo D, explora una ilusión óptica y tiene como objetivo: diferenciar la

reflexión y refracción de la luz.

La guía 4 que muestra el anexo E, tiene como objetivos diferenciar los espejos

cóncavos y convexos, así como explora imágenes en espejos curvos.

La guía 5, que se encuentra en el anexo F, permite a los estudiantes explorar e

identificar el fenómeno de dispersión de la luz y relacionar este concepto con la reflexión

total interna y la refracción.

La guía 6, anexo G, lleva al estudiante a una comprensión del concepto de índice de

refracción planteando como objetivo: identificar la propiedad de los medios transparentes

que determina qué tanto se refracta un rayo de luz al transmitirse entre dos medios

materiales semitransparentes distintos.

Finalmente, el anexo H, pos-test, consta de 15 preguntas, 10 de éstas coinciden con las

preguntas de la prueba inicial, para establecer comparaciones. También incluye 5

preguntas de profundización de los conceptos abordados en las guías.


Con los resultados de las pruebas inicial y final, se valida la propuesta implementada,

realizando las respectivas comparaciones de manera cualitativa y cuantitativa usando la

ganancia de Hake.

4.2 Implementación y análisis

4.2.1 Población

La propuesta didáctica se implementó en la ciudad de Valledupar, en la Institución

Educativa Prudencia Daza, de carácter oficial; al grado 3° de educación básica primaria

que consta de 34 estudiantes, con edades que oscilan entre los ocho y nueve años. En el

plan de estudio de la Institución el área de ciencias naturales tiene una intensidad de 4

horas semanales y de acuerdo a los estándares curriculares en esta área se orientan los

entornos físico, químico y biológico.

Figura 4-1 Estudiantes de 3° Prueba diagnóstica

4.2.2 Actividad Diagnóstica

La primera actividad diagnóstica, permitió indagar las ideas previas que tienen los niños

sobre los fenómenos de reflexión y refracción. El procedimiento utilizado para la

aplicación de la prueba, se describe a continuación:



Teniendo en cuenta que el trabajo se desarrolló con 34 niños de grado tercero, la

actividad diagnóstica se aplicó en forma de juego, privilegiando el trabajo cooperativo y

colaborativo, a través de un circuito que también estimula la parte sensorial, de la

siguiente manera:

1. Se organizaron a los estudiantes en grupos de tres, se instalaron diez mesas

(decoradas de acuerdo al tema de las preguntas) que los estudiantes debieron

visitar presentando una pruebas, cada mesa contaba con una pregunta de la

actividad diagnóstica, al responder la pregunta el grupo recibió un sobre cerrado

el cual no pudo abrir sino hasta el final, en el sobre viene la pregunta con la

respectiva respuesta correcta y si fue bien respondida encontrarían una estrella,

si fue mal respondida correspondía a una carita triste. De esta forma ellos solo

sabrán sus respuestas al final, el grupo que acumule más estrellas sería el

vencedor

A. Después de resolver la pregunta de la primera mesa, se pasaba a la segunda

llevando en la boca una cuchara sopera con un huevo cocido, sin dejarla caer,

en caso de que se cayera debía regresar a la mesa. Si no respondía

correctamente la pregunta dejaría de acumular una estrella.

B. Para pasar de la segunda mesa a la tercera, los estudiantes debieron tener

equilibrio en un tronco, todos los integrantes pasaron por él y si caían debían

reiniciar. Debieron responder correctamente la pregunta para poder ganar la

estrella.

C. Podían pasar a la cuarta mesa después de haber reventado con sus cuerpos

dos bombas.

D. Luego, para llegar a la mesa que contenía la pregunta 5, tumbaban con una

pelota unas botellas a una distancia de tres metros.

E. Para llegar a la mesa 6 los tres estudiantes debían pasar por debajo de una

cuerda tensionada a unos 30 cm del suelo sin tocarla.

F. Después, para pasar a la mesa 7, los niños debían poner los pies dentro de

los sacos sujetándolo en la parte superior con las manos, dando saltos y así

resolver la pregunta tratando de obtener la estrella.

G. Podían pasar a la mesa 8 después de saltar la cuerda diez veces cada uno y

así intentar ganar la estrella resolviendo correctamente la pregunta.


H. Para llegar a la mesa 9, un niño sería el encargado de llevar al otro sujetando

sus piernas y elevándolo hasta la cintura, quedando el estudiante que haga de

carretilla apoyado únicamente por los brazos (desarrolla la coordinación y el

desarrollo de las extremidades superiores del individuo). Debieron resolver

correctamente la pregunta 9 para conseguir la estrella.

I. Finalmente, podían llegar a la mesa 10, no sin antes bailar el trompo.

Después de resolver la pregunta, se determinó si gana estrella o no.

Al final se contó el número de estrellas de cada grupo y ganaron aquéllos que tuvieron el

mayor número de ellas. En caso de empate, se definiría el ganador con una carrera.

A continuación se muestran los resultados de esta actividad, teniendo en cuenta el

porcentaje de estudiantes que contestaron acertadamente cada pregunta:

Figura 4-2 Resultados prueba diagnóstica

La Tabla 4-1 presenta el resultado de las respuestas de los estudiantes a cada

pregunta planteada en la prueba diagnóstica, con los porcentajes de estudiantes con

respuestas correctas.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E ES

TUD

IAN

TES

# PREGUNTA

Resultados prueba diagnóstica

RESPUESTAS ACERTADAS

RESPUESTASINCORRECTAS



Tabla 4-1Análisis de respuestas prueba diagnóstica

PREGUNTA

PORCENTAJE

RESPUESTAS

CORRECTAS

ANÁLISIS

1 40%

Los estudiantes en su mayoría no consideran

que pueden ver los objetos por la luz que

reflejan, sino por otras ideas erróneas como

que logran ver por las propiedades de los

ojos.

2 50%

La mitad de los estudiantes están de acuerdo

con la propagación rectilínea de la luz, la otra

mitad tiene otras consideraciones.

3 20%

La mayoría de los estudiantes tiene ideas

erróneas de las propiedades reflectoras de

los espejos y no hay comprensión del

fenómeno de reflexión.

4 40%

Algunos estudiantes diferencian la

propagación de la luz de una bombilla con la

de un puntero láser. Sin embargo, un alto

porcentaje tiene concepciones erróneas de la

propagación de la luz de una bombilla.

5 40%

Un alto porcentaje de los estudiantes

considera a la Luna como un cuerpo

luminoso, solo algunos lo reconocen como un

cuerpo opaco, aunque no propiamente que

refleja la luz solar.

6 30%

Pocos estudiantes reconocen la trayectoria de

la luz al incidir en un espejo, porque

consideran que se transmite, por lo tanto, la

mayoría no comprendió las opciones de

respuesta y mucho menos la relación entre


los ángulos de incidencia y reflejado.

7 40%

Algunos estudiantes relacionan la situación

con refracción, sin tener la claridad necesaria

del concepto, la mayoría no comprende el

fenómeno.

8 20%

Estas respuestas siguieron confirmando la

falta de comprensión del concepto de

refracción.

9 10% La mayoría de los estudiantes no relacionan

el arcoíris con la dispersión de la luz blanca.

10 0% Ningún estudiante tiene claridad de la

formación de imágenes en los espejos.

De manera general, se evidencia las debilidades que presentan los estudiantes en torno

a conceptos de óptica geométrica como la trayectoria de los rayos de luz, formación de

imágenes en espejos, refracción y dispersión de la luz blanca. Estos resultados

permitieron plantear las guías experimentales que tuvieron como principal propósito

fortalecer estos conceptos.

4.2.3 Guía 1.

Camino de rayos luminosos es el título de esta guía que se muestra en el anexo B, en

ella se trabaja la trayectoria rectilínea de la luz, usando puntero láser y se abordan los

conceptos de reflexión y refracción de la luz, siguiendo la secuencia de la MAA. En la

figura 4-3 se muestra cuando el docente explica el problema de la práctica demostrativa.



Figura 4-3 Explicación del problema guía 1 por parte del docente

Esta actividad permitió que los estudiantes evidenciaran la reflexión de la luz, haciendo

incidir la luz de un puntero láser en un espejo que se dispersó usando maizena (Figura 4-

4).

Figura 4-4 Experimento Reflexión de la luz

También, se mostró el fenómeno de refracción de la luz cuando al pasar el rayo de haz

luminoso de un medio a otro (aire-agua) se observó el cambio de trayectoria, así como la

refracción de la luz usando diferentes longitudes de onda que permitió a los niños

comprender las pequeñas variaciones de la desviación de la luz a diferentes longitudes

de onda o colores (Figura 4-5).


Figura 4-5 Experimento Refracción de la luz

Teniendo en cuenta la MAA, los estudiantes realizaron sus predicciones individuales y

grupales, que luego pudieron contrastar con el experimento. En la figura 4-6 se muestran

algunas predicciones, en general fueron desacertadas.



Figura 4-6 Muestra de predicciones individuales y grupales del problema Guía 1

En la hoja de resultados, que presenta los aprendizajes de la guía, se encontró que los

estudiantes responden adecuadamente cada pregunta planteada. En la pregunta 1 todos

los estudiantes trazaron la trayectoria correcta del rayo reflejado, tal y como lo

observaron en el experimento con el espejo.

La pregunta 2, fue respondida correctamente por todos los estudiantes, toda vez que se

evidenció en el experimento del rayo de luz láser al pasar del aire al agua en el

recipiente, quedando claro el fenómeno de refracción.

Las preguntas 3, 4 y 5 permitieron dar cuenta de que los estudiantes comprendieron y

diferencian los fenómenos de reflexión y refracción, así como la diferente desviación de

la luz a diferentes longitudes de onda. En la extrapolación del fenómeno, los estudiantes

plantearon: “Los láseres se usan para leer los códigos de barra en las cajas de los

supermercados”.


La figura 4-7 muestra la hoja de resultados de un estudiante después de haber

observado el experimento y da cuenta de la claridad de los conceptos abordados en la

práctica.

Figura 4-7 Hoja de resultados Guía 1

4.2.4 Guía 2.

En esta guía se explora la Ley de reflexión y así se titula, se presenta en el anexo C. La

práctica experimental permitió que los estudiantes comprendieran que el ángulo de

incidencia es igual al ángulo reflejado. En la figura 5-8 se muestra una predicción de los

estudiantes, de manera general en sus predicciones afirmaban que los ángulos eran

diferentes y en contraste la hoja de resultados de uno de ellos donde también se

muestra la claridad del concepto objeto de estudio después de realizada la práctica.



Figura 4-8 Predicciones grupales y hoja de resultados guía 2

Después de la práctica experimental en la hoja de resultados, la pregunta 1 fue

respondida correctamente por el 100% de los estudiantes confirmando la igualdad de los

ángulos incidente y reflejado.

Con la respuesta a la pregunta 2 también confirmaron la relación de igualdad de los

ángulos de incidencia y reflejado en otros espejos no planos.

La pregunta 3, no fue comprendida por la mayoría y tuve que intervenir como docente. La

figura 4-9 muestra estudiantes anotando sus predicciones y observando la práctica.

Figura 4-9 Práctica experimental Guía 2


4.2.5 Guía 3.

Esta guía se muestra en el anexo D, se titula Vela encendida en el agua, precisamente

porque a través de reflexión y refracción se generaba una imagen de una vela colocada

en el vaso ubicado frente a un espejo y los estudiantes estuvieron convencidos de que en

el vaso de atrás estaba una vela (era solo una imagen) y al echarle agua ellos predijeron

que se apagaría, obviamente esto no sucedía porque se trataba de una imagen reflejada.

La práctica experimental se muestra en la figura 4-10.

Figura 4-10 Práctica experimental guía 3

En la hoja de resultados, después de la práctica experimental, en las preguntas 1, 2 y 3

el 100% de los estudiantes describieron correctamente lo ocurrido, aseverando que no

había vela en el vaso de atrás y lo observado se debía a la imagen reflejada de la vela

ubicada frente al vidrio.

Esta práctica experimental, permitió que los estudiantes reflexionaran y llegaran a la

conclusión de que no todo lo que ven es un objeto real y que muchas veces son

engañados por fenómenos ópticos que tienen un fundamento científico y no por actos de

magia como algunos quieren hacer creer.



La figura 4-11 contiene una muestra de las predicciones y resultados de la práctica.

Figura 4-11 Predicciones y resultados Guía 3

4.2.6 Guía 4.

Esta guía está encaminada a explorar los espejos curvos usando un material al alcance y

de uso diario: “la cuchara”, se plantea la práctica como se muestra en el anexo E.

En sus predicciones los estudiantes resaltaban las cualidades de espejo que tiene la

cuchara y algunos pensaron que por ambas caras el rostro se vería de la misma manera,


sin embargo, unos cuantos predijeron la inversión del rostro, tal y como muestra la Figura

4-12.

Figura 4-12 Predicciones y resultados Guía 4

En el análisis y conclusiones después de realizada la práctica interactiva, el 100% de los

estudiantes describió correctamente las imágenes que se pueden observar en espejos

cóncavos y convexos. Un ejemplo se muestra en la Figura 4-13.

Figura 4-13 Hoja de resultados Guía 4



4.2.7 Guía 5.

La guía 5, se presenta en el anexo F, su título coincide con lo que se pretende enseñar

en la misma: “dispersión de la luz”. En esta práctica, al igual que en todas las guías los

estudiantes se sorprendieron con los resultados, pero en esta particularmente, ningún

estudiante pudo predecir correctamente lo que se vería en la pantalla.

Una muestra del experimento aparece en la figura 4-14, donde los estudiantes estuvieron

fascinados y extrapolaron inmediatamente con un arcoíris.

Figura 4-14 Práctica experimental guía 5


En las predicciones de lo que se vería en la pantalla después de alumbrar con la lámpara

el florero transparente de vidrio que contiene agua, los estudiantes describieron a través

de dibujos que observarían una imagen del florero o simplemente que se iluminaría la

pantalla. En la pregunta que se hace con relación al rayo láser, estuvo más acertada

porque dibujaron trayectoria rectilínea con un puntico en la pantalla. Luego al observar la

práctica las respuestas fueron muy contundentes, describiendo la descomposición de la

luz blanca en diferentes colores, así como la trayectoria del rayo láser que termina

reflejando una línea horizontal del mismo color, tal y como se evidencia en la Figura 4-15.

Figura 4-15 Predicciones Vs Resultados Guía 5

4.2.8 Guía 6.

La guía 6, se muestra en el anexo G, esta actividad lleva a la construcción del concepto

de índice de refracción, a través de una historia mágica en el que los estudiantes se

involucran bastante y llegan a creer que el tubo mágico se ha sido reconstruido.



En la Figura 4-16 se muestra la secuencia de la práctica, donde primero se vierten los

pedazos de cristal y luego aparentemente por arte de magia se reconstruye por el líquido.

Figura 4-16 Secuencia de la práctica experimental guía 6

También se presenta como evidencia los apuntes o respuestas finales, después de

interrogantes que llevaron a los estudiantes a comprender el concepto de índice de

refracción, Figura 4-17.

Figura 4-17 Respuestas de los estudiantes después de la práctica experimental Guía 6

Estas respuestas mostraron que el 100% de los estudiantes comprendieron el concepto

de índice de refracción, cuando afirmaron que el tubo no se veía por la propiedad que

tienen ambos materiales que no permite que los rayos de luz se reflejen y se pueda ver,

algo que no sucede cuando el líquido es agua o en el aire que tiene diferente índice de

refracción.


4.2.9 Prueba final o postest

La propuesta cierra con una prueba final o postest, como muestra el anexo H, está

compuesta de 15 preguntas, las primeras 10 coinciden con la prueba diagnóstica y se

incluyeron 5 preguntas de profundización.

A continuación se muestran los resultados obtenidos en el postest, a través de

porcentajes de respuestas correctas e incorrectas, teniendo en cuenta solo las primeras

10 preguntas, que permiten hacer un comparativo con las preguntas equivalentes de la

prueba diagnóstica.

Figura 4-18 Resultados prueba final preguntas equivalentes a la prueba diagnóstica

Estos resultados muestran que casi la totalidad de la muestra respondió de manera

acertada las preguntas de la prueba final. Se evidencia que los estudiantes se apropiaron

de los conceptos trabajados en las prácticas experimentales.

Los resultados de las pregunta de profundización, aparecen en la Figura 4-19.



Figura 4-19 Resultados prueba final preguntas de profundización

Estos resultados permiten evidenciar la comprensión de los conceptos de reflexión y

refracción de la luz por parte de los estudiantes, la asociación que hacen del fenómeno

de dispersión de la luz blanca con el arcoíris, la idea de índice de refracción y todos los

demás conceptos abordados en las guías experimentales y en la prueba final.

La siguiente figura muestra un comparativo entre el porcentaje de estudiantes que

respondieron correctamente las preguntas en la actividad diagnóstica y las respuestas

correctas de la prueba final. Este diagrama permite confirmar el alto incremento

porcentual de estudiantes que respondieron correctamente en el pos-test, demostrando

que lograron los aprendizajes esperados.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5

Po

rce

nta

je d

e e

stu

dia

nte

s

# Pregunta

Resultados prueba final preguntas de profundización

RESPUESTAS ACERTADAS

RESPUESTASINCORRECTAS


Figura 4-20 Comparativo respuestas correctas prueba diagnóstica vs prueba final

Es evidente el incremento de respuestas correctas en la prueba final, comparado con la

inicial, lo que permite resaltar la efectividad de las guías experimentales porque

fundamentaron a los estudiantes permitiendoles responder de manera acertada. A

continuación presentamos el diagrama de barras que muestra el porcentaje de

respuestas correctas de cada grupo de estudiantes, en la prueba diagnóstica y la prueba

final.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% E

stu

dia

nte

s

#Pregunta

COMPARATIVO RESPUESTAS CORRECTAS PRUEBA DIAGNÓSTICA VS PRUEBA FINAL

RESPUESTAS ACERTADASDIAGNÓSTICO

RESPUESTAS ACERTADASPRUEBA FINAL



Figura 4-21 Comparativo respuestas correctas por grupo de estudiantes pretest – postest

El diagrama anterior presenta que todos los grupos de trabajo, conformado por tres o

cuatro estudiantes, tuvieron más del 60% de respuestas correctas en la prueba final con

relación a la actividad diagnóstica.

4.2.10 Ganancia Hake

Para analizar cuantitativamente los anteriores resultados se puede medir la ganancia

conceptual en la aplicación de la propuesta confrontando los resultados entre la prueba

final y la diagnóstica17.

Posteriormente se valoran los datos con la ganancia normalizada [16] que se utiliza para

determinar el índice de ganancia < 𝑔 >, en la evaluación de los cursos en los cuales hay

un componente didáctico. Dicho parámetro da cuenta de la evolución del aprendizaje del

17 Teniendo en cuenta que se realizaron 10 preguntas la prueba de diagnóstica como en la prueba final.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% R

esp

ue

stas

co

rre

ctas

Grupo de trabajo

Comparativo respuestas correctas por grupo de trabajo pretest - postest

%Prueba diagnóstica

%Prueba final


estudiante y evita el problema de comparar entre estudiantes que inician un curso mejor

preparados que otros, además permite determinar si una metodología de enseñanza es

eficiente respecto del conocimiento inicial del estudiante [17].

La ganancia normalizada <𝑔> se define como la razón del aumento del pre-test y el post-

test respecto al valor máximo posible, se determina a partir de los aciertos obtenidos en

el instrumento de evaluación utilizado [18].

Si % < 𝑠𝑖 > corresponde al promedio de porcentaje de respuestas correctas de la

prueba diagnóstico y % < 𝑠𝑓 > corresponde al promedio obtenido en la prueba de

salida, se tiene que la ganancia relativa de aprendizaje conceptual se determina con la

siguiente ecuación:

< 𝒈 > =%<𝒔𝒇>−%<𝒔𝒊>

𝟏𝟎𝟎−%<𝒔𝒊>

Para establecer la ganancia del grupo respecto a los resultados obtenidos en la actividad

diagnóstico y la prueba de salida se utiliza la ecuación [4-2] que permite calcular el

promedio de la ganancia normalizada < �̅� >, a partir del promedio de la ganancia

normalizada de cada uno de los 34 estudiantes de grado tercero.

< �̅� >= 1

𝑛∑ 𝑔𝑖

𝑛𝑖=1 [4-2]

Donde 𝑛 es el número de estudiantes a los cuales se les aplicó la prueba diagnóstica y

la prueba final, y 𝑔𝑖 es la ganancia obtenida por cada estudiante. La ganancia

normalizada obtenida en la ecuación [4-2] permite categorizar los datos obtenidos en tres

zonas de la siguiente manera: una ganancia de Hake baja se encuentra considerada

entre 0,0 𝑦 0,3; una ganancia de Hake media se encuentra entre 0,3 𝑦 0,7, y una

ganancia de Hake alta está comprendida entre 0,7 𝑦 1,0. En la siguiente Tabla (4-2) se

encuentra el porcentaje de respuestas correctas tanto en la prueba diagnóstico como la

prueba final que obtuvo cada estudiante, en la columna 4 se halló < 𝑔𝑖 > utilizando la

ecuación [4-1] (Ganancia normalizada de cada estudiante). Al final de dicha columna

aparece el promedio.

14



Tabla 4-2 Resultado de porcentaje de respuestas correctas obtenidas por cada grupo de estudiantes- Ganancia de Hake

GRUPO DE ESTUDIANTES

%Prueba diagnóstica

%Prueba final

GANANCIA DE HAKE

ZONAS DE GANANCIA

HAKE

Grupo 1 30,00 90,00 0,86 Alta

Grupo 2 30,00 90,00 0,86 Alta

Grupo 3 40,00 90,00 0,83 Alta

Grupo 4 30,00 100,00 1,00 Alta

Grupo 5 30,00 80,00 0,71 Alta

Grupo 6 20,00 90,00 0,88 Alta

Grupo 7 30,00 100,00 1,00 Alta

Grupo 8 20,00 90,00 0,88 Alta

Grupo 9 30,00 90,00 0,86 Alta

Grupo 10 30,00 80,00 0,71 Alta

PROMEDIO 29,00 90,00 0,86

La tabla 4-2 presenta el promedio de respuestas correctas de cada grupo de estudiantes

en el test y postest, mostrando un incremento del 61% en las respuestas correctas.

Ahora para hallar la ganancia normalizada promedio del grupo (10 grupos de tres o

cuatro estudiantes), reemplazando los datos anteriores en la ecuación [4-2], se tiene:

< �̅� >= 1

𝑛∑ 𝑔𝑖

𝑛

𝑖=1

= 1

10∑ 𝑔𝑖 =

10

𝑖=1

1

10× 8,58 = 0,86

El resultado obtenido en la ecuación [4-2] es de 0,86, (que es el mismo resultado que se

encuentra al final de la columna 4 de la tabla 4-2), por tanto la ganancia normalizada del

grupo tercero se puede categorizar dentro de la zona alta, lo que confirma los resultados

presentados en las tablas y los análisis antes realizados acerca de la propuesta. Estos

resultados permiten apreciar la efectividad de la propuesta desarrollada con los

estudiantes, debido a que todos presentaron avances en sus resultados y una mayor

comprensión de los temas trabajados, luego la metodología de enseñanza fue eficiente

respecto del conocimiento inicial que tenían los estudiantes.


4.2.11 Índice de dificultad

Otra manera de realizar un análisis para determinar el avance de los estudiantes es

calculando el índice de dificultad de las preguntas realizadas, éste se halla de la siguiente

manera [19]:

𝑃 =𝑁𝑖

𝑁 [4-3]

Dónde P es el Índice de dificultad, Ni es número de personas que respondieron

correctamente las preguntas y N es el número total de estudiantes que contestaron la

prueba. El índice de dificultad de las preguntas se considera muy difícil (MD) si está entre

0 – 0.35; moderadamente difícil (mD) entre 0.35 – 0.60; moderadamente fácil (mF) 0.60

– 0.85; y por último muy fácil (MF) 0.85 – 1.00 .

Conforme con lo anterior, se presentan en la Tabla 4-3 el porcentaje de estudiantes que

contestaron correctamente cada una de las 10 preguntas realizadas tanto en la prueba

diagnóstica como la prueba final, junto con la elaboración del índice de dificultad de cada

pregunta utilizando la ecuación [4-3] y la ganancia de Hake obtenida en cada pregunta

utilizando la ecuación [4-2].

Tabla 4-3 Resultado de porcentaje de estudiantes que contestaron correctamente cada una de las preguntas - índice de dificultad

PREGUNTA

% Correctos Prueba

diagnóstica

% Correctos Prueba

final GANANCIA DE HAKE

ÍNDICE DE DIFICULTAD

CATEGORÍA DE LA

PREGUNTA

1 40,00 90,00 0,83 0,40 mD

2 50,00 90,00 0,80 0,50 mD

3 20,00 100,00 1,00 0,20 MD

4 40,00 100,00 1,00 0,4 mD

5 40,00 90,00 0,83 0,4 mD

6 30,00 100,00 1,00 0,3 MD

7 40,00 100,00 1,00 0,40 mD

8 20,00 80,00 0,75 0,20 MD

9 10,00 80,00 0,78 0,1 MD

10 0,00 70,00 0,70 0 MD

PROMEDIO 29,00 90,00 0,87



La tabla 4-3 evidencia el incremento del 61% de respuestas correctas de acuerdo a la

comparación de resultados de la prueba diagnóstica y la prueba final, esto coincide con

los datos encontrados en la tabla 4.2 donde se realizó el análisis por cada estudiante,

igualmente utilizando la ecuación [4-2] se encuentra que la ganancia de Hake obtenida

al analizar cada pregunta es de 0,87, que en concordancia con lo anterior se puede

categorizar dentro de una zona de ganancia alta, además teniendo en cuenta el índice

de dificultad de las preguntas realizas en el test de entrada, se encuentra que hay 5

moderadamente difíciles (mD) y 5 categorizadas como muy difíciles (MD), razón por la

que la mayoría de las respuestas de la prueba diagnóstica fueron incorrectas.

Estos resultados ratifican la efectividad de la propuesta respecto del conocimiento inicial

que tenían los estudiantes.

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Los resultados cuantitativos arrojados por la ganancia de Hake para cada

estudiante, evidencia que el 100% de los estudiantes se ubicaron en una zona de

ganancia normalizada alta; éste resultado permite reconocer la efectividad de la

propuesta a nivel individual, dado que hubo un gran avance en sus aprendizajes.

Con respecto a la ganancia normalizada promedio del grupo de estudiantes, se

obtuvo < �̅� >= 0,86, valor que se ubica en una zona de ganancia alta, ratificando

la efectividad de la propuesta.

En relación a los porcentajes de respuestas correctas de cada estudiante tanto en

el test inicial como el postest, se obtuvo un incremento promedio del 61%, y al

hacer el análisis del porcentaje de estudiantes que contestan correctamente cada

pregunta realizada en los test se obtiene un incremento porcentual de también

61%, manifestando igualdad en los resultados y un enorme progreso en los

conceptos estudiados en las prácticas experimentales.

Además, la ganancia normalizada promedio de las preguntas realizadas en el

test inicial y postest, fue < �̅� >= 0,87, este valor se encuentra dentro de una

zona de ganancia alta, coherente con la ganancia normalizada del promedio del

grupo de estudiantes.

El índice de dificultad que se incluye en el análisis de las preguntas que coinciden

en el test y postest, muestra un 50% en la categoría moderadamente difícil (mD) y

el otro 50% en la categoría muy difícil (MD), la ganancia de Hake obtenida para

estas preguntas es de 0,87 correspondiente a una zona de ganancia alta,

demostrando un incremento significativo y confirmando la efectividad de la

propuesta respecto a los conocimientos iniciales



En las preguntas adicionales realizadas en la prueba final, se encontró un

promedio de 84% de estudiantes que respondieron acertadamente, resultado que

revela la comprensión de las situaciones abordadas.

El análisis cualitativo de la propuesta didáctica muestra la gran evolución de las

respuestas de los estudiantes al final de cada guía implementada, sus registros y

argumentos son considerablemente acertados y fundamentados en los resultados

experimentales.

La propuesta didáctica estuvo enmarcada en la metodología de aprendizaje

activo, permitiendo que los estudiantes fueran artífices de sus propios

aprendizajes, partiendo de hipótesis o predicciones que luego al contrastar con la

actividad experimental causaban un gran impacto que los llevaba a despojar sus

erróneas ideas y consolidar verdaderos conocimientos científicos.

Las prácticas experimentales mantuvieron la atención y gran motivación de los

estudiantes, más aún cuando se notó que la mayor parte de ellos se realizó con

materiales al alcance y de bajo costo.

Las discusiones que se generaron en cada práctica experimental y las respuestas

bastante descriptivas a las preguntas de cada guía, son parte esencial, porque

permiten dar cuenta de la favorabilidad de la propuesta.

.

5.2 Recomendaciones

Para mejorar los resultados en las ciencias de la educación media se debe iniciar

incorporando estrategias metodológicas motivadoras en la enseñanza de la física desde

la educación básica primaria, porque si se construyen bases sólidas del conocimiento

científico desde los primeros años escolares, la comprensión más adelante será más

factible.

Una gran y efectiva estrategia metodológica como lo es el aprendizaje activo unido con

voluntad, creatividad y dedicación en la planeación de clases de física permitirá que los

niños y niñas se interesen en el estudio de fenómenos naturales y puedan adquirir

conocimientos de una forma muy significativa.

A. Anexo A: Actividad diagnóstica

ACTIVIDAD DIAGNOSTICA DE TRABAJO FINAL

1. Qué pasaría si tapamos las ventanas con cortinas negras y no encendemos las luces del

salón de clases

A. Continuaríamos viendo todo

B. No veríamos nada

C. Veríamos algunas cosas y otras no

D. Solo veríamos los ojos de los demás

2. Cómo crees que es el camino o trayectoria que sigue la luz de un puntero láser:

A. Una línea recta

B. Una línea curva

C. Una línea punteada

D. Una línea cerrada

3. Al hacer incidir la luz de un puntero láser en un espejo, qué crees que sucede

A. Se detiene y genera un punto fijo

B. Parte del haz de luz se refleja también en línea recta y otra parte se transmite al

espejo

C. El haz sólo se transmite al espejo, continuando la trayectoria rectilínea

D. El haz de luz sólo se refleja en línea recta

4. Escoge el dibujo que represente de la mejor manera la trayectoria que sale de la luz de

una bombilla

A. C.

B. D.

5. ¿Por qué crees que puedes ver la Luna por las noches?

A. Porque es un cuerpo luminoso

B. Porque refleja la luz del Sol

C. Porque nuestros ojos son sensibles para verla

D. Porque el cielo está oscuro

6. Si un rayo de luz incide en un espejo, cuál será la trayectoria seguida por el rayo después

de incidir en el espejo:

A. Rayo incidente Espejo B. Rayo incidente Espejo

C. Rayo incidente Espejo D. Rayo incidente Espejo

7. Observa la imagen de la derecha, es posible:

A. Que el lápiz se haya dañado por el líquido que contiene (agua)

B. Que el lápiz en el líquido se corra a la derecha

C. Que la luz se ha desviado y por eso distorsiona la imagen

D. Que el lápiz cuando se sumerge cambia su posición

8. Una persona alcanza a ver el tapón de su lavaplatos pero luego que deja que éste se

llene de agua desde el mismo punto ya no alcanza a verlo, esto sucede porque:

A. El tapón ha desaparecido

B. El tapón se corre hacia adelante

C. La luz se ha desviado y por eso distorsiona la

imagen

D. No se puede ver el tapón a causa del agua

9. La dispersión de la luz es un fenómeno de refracción que

consigue separar los colores que conforman la luz blanca,

como puedes apreciar en la imagen. De acuerdo a esta

información, con qué puedes relacionar este evento:

A. Una luciérnaga

B. Un arcoíris

C. Luz de una bombilla

D. Luz de la llama de una vela

10. Una persona está de pie frente a una mesa y mirando al

espejo. La imagen de la vela está situada en:

A. Frente al espejo

B. En la superficie del espejo

C. Detrás del espejo

D. No hay ninguna imagen de la vela

B. Anexo B: Camino de rayos luminosos

GUÍA EXPERIMENTAL N° 1

Nombre de la práctica:

CAMINO DE RAYOS LUMINOSOS

CONTEXTUALIZACIÓN: A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Conceptos a enseñar:

Reflexión de la luz

Refracción de la luz Objetivos

1. Identificar los fenómenos de reflexión y refracción de la luz al iluminar diferentes superficies

2. Establecer las principales semejanzas y diferencias entre los fenómenos de reflexión y refracción de la luz

MANUAL DE LA PRACTICA

I. Descripción del problema:

Se tiene un puntero laser que apunta hacia un espejo, si dispersamos maizena en la trayectoria que sigue el rayo, ¿cómo crees que se verá?, dibújalo.

Si ahora diriges la luz del apuntador hacia la superficie del agua en un recipiente, ¿cómo crees que será la trayectoria de la luz al pasar al agua?.

II. Procedimientos individuales y/o grupales

(Reflexiona, predice y contesta) 1. Si se iluminara un espejo plano con un apuntador láser como en la foto,

¿cuál crees que es la trayectoria que seguirá la luz después de chocar contra él? puedes pintarla sobre la foto.

Nunca dirija un rayo láser a

los ojos de una persona. Son

dañinos a la vista

2. Si se iluminara la superficie del agua con el apuntador láser (sin tocar el vidrio) como en la foto, ¿cuál crees que es la trayectoria que seguirá la luz después de pasar algua?, puedes pintarla sobre la foto.

III. Realización de la práctica

Se dirige la luz de un apuntador láser hacia un espejo y describe la trayectoria que sigue el haz (Se utilizará polvo de tiza o maizena para dispersar la luz y mejorar la visualización de la trayectoria). Además, se dirige la luz de un apuntador láser hacia la superficie del agua en un recipiente transparente y describe la trayectoria que sigue el haz.

IV. Resultados esperados

1. El estudiante identifica los conceptos de reflexión y refracción 2. El estudiante diferencia los conceptos de reflexión y refracción

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE Nombre:________________________________________________________________________________

Descripción del problema: Se tiene un puntero laser que apunta hacia un

espejo, si dispersamos maizena en la trayectoria que sigue el rayo, ¿cómo crees que se verá?, dibújalo.


1. Si se iluminara un espejo plano con un apuntador láser como en la foto, ¿cuál crees que es la trayectoria que seguirá la luz después de chocar contra él? puedes pintarla sobre la foto.

2. Si se iluminara la superficie del agua con el apuntador láser (sin tocar el vidrio) como en la foto, ¿cuál crees que es la trayectoria que seguirá la luz después de chocar contra ella?, puedes pintarla sobre la foto.

CLASE DEMOSTRATIVA HOJA DE PREDICCIONES INDIVIDUALES


Intrucciones: Esta hoja será recogida por el docente al final de la clase. Escriba su nombre arriba para registrar su asistencia y su participación en estas demostraciones. Siga las intrucciones del profesor. En la hoja de resultados, que se adjunta, puede escribir sus comentarios y llevársela para estudios posteriores.

Nunca dirija un rayo láser a los ojos de una persona. Son dañinos a la vista

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE Nombres:_______________________________________________________________________________

Descripción del problema:

Se tiene un puntero laser que apunta hacia un espejo, si dispersamos maizena en la trayectoria que sigue el rayo, ¿cómo crees que se verá?, dibújalo.


1. Si se iluminara un espejo plano con un apuntador láser como en la foto, ¿cuál crees que es la

trayectoria que seguirá la luz después de chocar contra él? puedes pintarla sobre la foto.

2. Si se iluminara la superficie del agua con el apuntador láser (sin tocar el vidrio) como en la foto, ¿cuál crees que es la trayectoria que seguirá la luz después de chocar contra ella?, puedes pintarla sobre la foto.

CLASE DEMOSTRATIVA HOJA DE PREDICCIONES GRUPALES



Nunca dirija un rayo láser a

los ojos de una persona. Son dañinos a

la vista

GUARDE ESTA HOJA PARA ESTUDIAR LUEGO DE LA CLASE Nombre:________________________________________________________________________________

1. Se iluminó un espejo plano con un apuntador láser como en la foto, ¿cuál es la trayectoria que siguió la luz después de chocar contra él? puedes pintarla sobre la foto.

2. Se iluminó la superficie del agua con el apuntador láser (sin tocar el vidrio) como en la foto, ¿cuál fue la trayectoria que siguió la luz después de chocar contra ella?, puedes pintarla sobre la foto.

3. Describe (dibuja si es necesario) las diferencias entre el primer caso del espejo y el

segundo caso con la cubeta de agua

4. ¿Cuál será la trayectoria de la luz si apuntas usando la misma inclinación con luz roja,

verde y violeta? Puedes marcar los puntos en el papel milimetrado que se encuentra en la

cara opuesta a la entrada de la luz y dibuja las diferentes trayectorias. Explica lo que

observas.

5. ¿Qué puedes deducir de estos resultados?

CLASE DEMOSTRATIVA HOJA DE RESULTADOS


Intrucciones: Aquí puede hacer sus anotaciones y llevarla para estudiar luego de la clase

C. Anexo C: Ley de la reflexión

GUÍA EXPERIMENTAL N° 2 Nombre de la práctica:

LEY DE REFLEXIÓN

CONTEXTUALIZACIÓN: A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Concepto a enseñar:

Ley de Reflexión de la luz

Objetivo Explorar una parte de la ley de reflexión MANUAL DE LA PRACTICA


Se tiene una vela frente a un espejo y un objeto que genera una sombra, tomando esta sombra como el rayo incidente y su reflejo como el rayo reflejado, y trazando la recta perpendicular al espejo, se pueden identificar los ángulos de incidencia y reflexión como los ángulos del rayo incidente y reflejado respectivamente medidos con respecto a esa recta normal.

II. Procedimientos individuales y/o grupales (Reflexiona, predice y contesta)

1. ¿Cómo crees que será el ángulo formado entre la sombra del lápiz (el rayo incidente) y la recta perpendicular al espejo (A), con respecto al rayo reflejado y la recta perpendicular al espejo (B)?,

2. ¿Cuál crees que será más grande?, ¿Por qué?

Dibuja estos ángulos mídelos y compararlos


Ponemos una vela frente a un espejo y un objeto que genera una sombra como un lápiz o esfero, tomando esta sombra como el rayo incidente y su reflejo como el rayo reflejado, y trazando la recta

BA

perpendicular al espejo, se pueden identificar los ángulos de incidencia y reflexión como los ángulos del rayo incidente y reflejado respectivamente medidos con respecto a esa recta normal.

IV. Resultados esperados: El estudiante deberá llegar a que los dos ángulos son iguales




1. ¿Cómo crees que será el ángulo formado entre la sombra del lápiz (el rayo incidente) y la recta perpendicular al espejo (A) con respecto al rayo reflejado y la recta perpendicular al espejo (B)?, ver dibujo




LEY DE REFLEXIÓN


A B

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE Nombres:_______________________________________________________________________________



1. ¿Cómo crees que será el ángulo formado entre la sombra del lápiz (el rayo incidente) y la recta perpendicular al espejo (A) con respecto al rayo reflejado y la recta perpendicular al espejo (B)?,




LEY DE REFLEXIÓN


A B

GUARDE ESTA HOJA PARA ESTUDIAR LUEGO DE LA CLASE Nombres:_______________________________________________________________________________


I. DESCRIPCIÓN



1. ¿Cómo resultó ser el ángulo de incidencia con respecto al rayo reflejado?

2. ¿Crees que esto se cumpliría incluso en el caso de que el espejo no fuera plano?

3. Si se ubican la vela y el lápiz uno detrás de otro frente al espejo, ¿cómo serán estos ángulos?


LEY DE REFLEXIÓN


A B

D. Anexo D: Vela encendida en el agua

GUÍA EXPERIMENTAL N° 3 PRÁCTICA DEMOSTRATIVA Nombre de la práctica: VELA ENCENDIDA EN EL AGUA CONTEXTUALIZACIÓN: A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Concepto a enseñar: REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN, ILUSIÓN OPTICA

Objetivos

Diferenciar la reflexión y refracción de la luz

Explorar ilusiones ópticas



Se tiene dos vasos de precipitado separados por una lámina transparente; previamente alineados por el profesor, de manera que queden a la misma distancia de la lámina, se puede usar una pedazo de tela para tapar la lámina y hacer creer a los estudiantes que detrás se va a hacer exactamente lo mismo que con el vaso 1. Se coloca una vela dentro del vaso 1 y se finge colocar una segunda vela dentro del vaso 2 (pero no se coloca nada, solo se va a jugar con el reflejo de la vela del vaso 1 que se observa dentro del vaso 2, el estudiante no se debe dar cuenta ya que la lámina está tapada con una tela negra), enciende una vela dentro del vaso 1 y luego se finge encender la supuesta vela que está dentro del vaso 2.

II. Procedimientos individuales y/o grupales (Reflexiona, predice y contesta) 1. ¿Qué espera que suceda con la vela si se vierte agua en el vaso de atrás, vaso 2?

Vaso 1 VIDRIO Vaso 2

III. Realización de la práctica: El docente quita la tela dejando al descubierto los dos vasos, en la parte de adelante está el vaso con la vela encendida, en la parte de atrás el vaso con la “vela virtual” (donde simuló colocar la otra vela), abiertamente y lentamente le vierte agua al vaso donde no hay vela, hasta superar que el nivel del agua supere la altura de la vela. Le pide a los estudiantes que describan y expliquen lo observado. Con esto inicia la discusión dirigida tal como se explicó en el manual de la práctica.

IV. Resultados esperados: 1. Que el estudiante reconozca que la imagen de la vela que se ve en el vidrio es reflejada por el

primer vaso y no corresponde a un objeto real sino una imagen virtual


Descripción del problema: Se tiene dos vasos de precipitado separados por una lámina transparente; previamente alineados por el profesor, de manera que queden a la misma distancia de la lámina, se enciende una vela dentro del vaso 1, se vierte agua al vaso de atrás (vaso 2)

1. ¿Qué espera que suceda con la vela si se vierte agua en el vaso de atrás (vaso 2)?



VELA ENCENDIDA EN EL AGUA


ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE Nombres________________________________________________________________________________


1. ¿Qué espera que suceda con la vela si se vierte agua en el vaso de atrás (vaso 2)?







I. DESCRIPCIÓN


Procedimientos individuales y/o grupales

1. ¿Qué sucedió con la vela cuando se vertió agua en el vaso de atrás (vaso 2)?

2. Explique ¿Por qué no se apagó la vela del vaso 2 cuando se vertió agua en él? ¿Cuál es la realidad?

Explique.

Vaso 1 VIDRIO Vaso 2 3. ¿Por qué no vio que en el vaso de atrás no había vela?, ¿Qué fue lo que vio? Explique.




E. Anexo E: Juguemos con espejos curvos

GUÍA EXPERIMENTAL N° 4 Nombre de la práctica: JUGUEMOS CON ESPEJOS CURVOS CONTEXTUALIZACIÓN: A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Concepto a enseñar:

REFLEXIÓN DE LA LUZ EN ESPEJOS CURVOS

Objetivos

1. Diferenciar espejo cóncavo y convexo

2. Explorar imágenes con espejos curvos

MANUAL DE LA PRACTICA I. Descripción del problema: Usando cucharas como modelos de espejos curvos, se explora imágenes

que reflejan la cara interna y externa de estos espejos


1. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte interna (parte cóncava), cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.

2. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte externa (parte convexa), cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.

3. ¿Crees que van a ser diferentes las imágenes en cada caso?, ¿Por qué? Explica y dibuja lo que consideres pertinente.

III. Realización de la práctica Cada estudiante explorará con las cucharas las imágenes de sus rostros en la cara interna y externa de éstas, para luego realizar la descripción de las imágenes.

Tomado de:

http://paralamayoriafisic

a.blogspot.com.co/2014/

12/la-optica-la-optica-

es-la-rama-de-la.html

http://paralamayoriafisica.blogspot.com.co/2014/12/la-optica-la-optica-es-la-rama-de-la.html




IV. Resultados esperados:

1. Que el estudiante pueda diferenciar un espejo cóncavo de un convexo 2. Que el estudiante pueda identificar, diferenciar y describir las imágenes dadas por espejos cóncavos

y convexos


CORREGIR ESTA DE ACUERDO A LA ANTERIOR


Usando cucharas como modelos de espejos curvos, se explora imágenes


1. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte interna (parte cóncava), ¿cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.

2. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte externa (parte convexa), ¿cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.


CLASE INTERACTIVA HOJA DE PREDICCIONES INDIVIDUALES

JUGUEMOS CON ESPEJOS CURVOS Intrucciones: Esta hoja será recogida por el docente al final de la clase. Escriba su nombre arriba para registrar su asistencia y su participación en estas demostraciones. Siga las intrucciones del profesor. En la hoja de resultados, que se adjunta, puede escribir sus comentarios y llevársela para estudios posteriores.



Usando cucharas como modelos de espejos curvos, se explora imágenes que reflejan la cara interna y externa de estos espejos

1. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte interna (parte cóncava), ¿cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.

2. Si miras tú rostro frente a una cuchara por la parte externa (parte convexa), ¿cómo crees que se verá tú imagen?, descríbela, dibújala.


CLASE INTERACTIVA HOJA DE PREDICCIONES GRUPALES JUGUEMOS CON ESPEJOS CURVOS


GUARDE ESTA HOJA PARA ESTUDIAR LUEGO DE LA CLASE


Usando cucharas como modelos de espejos curvos, se explora imágenes


1. Cuando miraste tú rostro frente a una cuchara por la parte interna (parte cóncava), ¿cómo se vio tú imagen?, descríbela, dibújala. ¿Por qué crees que se ve así?

2. Después de mirar tú rostro frente a una cuchara por la parte externa (parte convexa), ¿cómo se vio tú imagen?, descríbela, dibújala. ¿Por qué crees que se ve así?

3. Ahora observa cómo se ve una vela en la cuchara, dibuja la imagen que se ve en la parte

interna, ¿Por qué crees que se ve así?

4. Dibuja la imagen de la vela que se ve en la parte externa de la cuchara

5. Observa cómo se ve la vela a diferentes distancias, describe la imagen en cada caso

CLASE INTERACTIVA HOJA DE RESULTADOS

JUGUEMOS CON ESPEJOS CURVOS Intrucciones: Aquí puede hacer sus anotaciones y llevarla para estudiar luego de la clase

F. Anexo F: Dispersión de la luz

GUÍA EXPERIMENTAL N° 5

Nombre de la práctica:

DISPERSIÓN DE LA LUZ

CONTEXTUALIZACIÓN:

A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Concepto a enseñar: Dispersión de la luz

Objetivos

1. Identificar el fenómeno de dispersión de la luz

2. Relacionar la reflexión total interna y la refracción con el fenómeno de dispersión


I. Descripción del problema: Se ilumina con una luz blanca muy intensa, puede ser una linterna, (que posee una ranura muy delgada a la salida de la luz, por la parte curva de un florero transparente cilíndrico lleno de agua, como se muestra en el dibujo. (La luz va muy pegada al recipiente cilíndrico)


1. ¿Qué crees que se verá en una pantalla ubicada detrás del cilindro a la salida de la luz? Dibuja

2. ¿Cómo crees que será la trayectoria de la luz al atravesar el cilindro y hasta llegar a la pantalla?

Dibújala

3.

Nunca dirija un rayo láser a los

ojos de una persona. Son dañinos a la

vista

3. ¿Cómo crees que será la trayectoria de la luz si en lugar de usar una

linterna utilizas un apuntador láser?, dibújala


Se iluminará con una linterna (que posee una ranura muy delgada a la salida de la luz) por la parte curva de un florero transparente cilíndrico lleno de agua, (La luz va muy pegada al recipiente cilíndrico) para observar el resultado en una pantalla ubicada detrás del cilindro

IV. Resultados esperados:

1. Que el estudiante reconozca que la luz se desvía al pasar de un medio transparente a otro

(refracción)

2. Que el estudiante relacione la dispersión de la luz como un fenómeno de refracción que consigue

separar los colores que conforman la luz blanca

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE Nombre:___________________________________________________________

Descripción del problema: Se ilumina con una luz blanca muy intensa, puede ser una linterna, (que posee una ranura muy delgada a la salida de la luz, por la parte curva de un florero transparente cilíndrico lleno de agua, como se muestra en el dibujo. (La luz va muy pegada al recipiente cilíndrico)



dibújala

3. ¿Cómo crees que será la trayectoria de la luz si en lugar de usar una linterna utilizas un

apuntador láser?, dibújala








dibújala

3. ¿Cómo crees que será la trayectoria de la luz si en lugar de usar una linterna utilizas un apuntador

láser?, dibújala




GUARDE ESTA HOJA PARA ESTUDIAR LUEGO DE LA CLASE Nombres:_______________________________________________________________________________


1. ¿Qué se observó en la pantalla ubicada detrás del cilindro a la salida de la luz? Dibuja

2. ¿Cómo fue la trayectoria de la luz al atravesar el cilindro y hasta llegar a la pantalla?

dibújala

3. ¿Cómo fue la trayectoria de la luz cuando se usó el puntero láser en lugar de la linterna?,

dibújala

4. ¿Qué se puede concluir de este experimento?




G. Anexo G: Líquido mágico

GUÍA EXPERIMENTAL N° 6 Nombre de la práctica: LÍQUIDO MÁGICO CONTEXTUALIZACIÓN: A quién va dirigido: Estudiantes de grado tercero de básica primaria Concepto a enseñar:

Índice de refracción

Objetivo

Identificar la propiedad de los medios transparentes que determina qué tanto se refracta un rayo de luz al transmitirse entre dos medios materiales semitransparentes distintos


I. Descripción del problema Se tiene un recipiente que contiene un líquido mágico (aceite de cocina), que aparentemente no contiene nada en su interior fuera del líquido mágico: se rompe un tubo de ensayo y se sumerge en este líquido, el docente hace creer a los estudiantes que se podrá reconstruir y para ello utiliza la palabra mágica FÍSICA, FÍSICA. Después, el docente protege su mano con guantes de látex y saca del recipiente un tubo de ensayo completamente bueno, vuelve a meter la mano y saca otro tubo completamente bueno. Luego se sumerge parcialmente el tubo de ensayo sin dejarlo llenar de aceite. También se sumerge dejando que se llene de aceite.

II. Procedimientos individuales y/o grupales (Reflexiona, predice y contesta) 1. ¿Qué crees que sucedió con el tubo roto?

2. ¿Por qué no pudieron ver el tubo dentro del vaso?

3. ¿Por qué si lo pueden ver en el aire?

Explique sus respuestas

4. ¿Se puede ver el tubo cuando se sumerge y no dejamos que se llene del líquido?


5. ¿Se puede ver el tubo cuando se sumerge y dejamos que se llene del líquido?


III. Realización de la práctica Se rompe un tubo de ensayo frente a los estudiantes en un sobre, se muestra y se vierte en el “líquido mágico” (aceite de cocina). El docente se pone unos guantes de látex para proteger su mano y la mete en el recipiente, de dónde sacará un tubo completamente bueno seguido de otro tubo que también se encuentra en buen estado. Se genera la discusión a partir de las preguntas planteadas en el manual de la práctica.

IV. Resultados esperados: Que el estudiante comprenda que existe una propiedad llamada índice de refracción, que es distinto en los objetos y es la propiedad culpable de la mayor o menor desviación de la luz

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE

Nombre:________________________________________________________________________________

Descripción del problema

Se tiene un recipiente que contiene un líquido mágico, se rompe un tubo de ensayo y se sumerge en este líquido, el docente dice a los estudiantes que se podrá reconstruir y para ello utiliza la palabra mágica FÍSICA, FÍSICA. Después, el docente protege su mano con guantes de látex y saca del recipiente un tubo de ensayo completamente bueno, vuelve a meter la mano y saca otro tubo completamente bueno. Luego se sumerge parcialmente el tubo de ensayo sin dejarlo llenar de aceite. También se sumerge dejando que se llene de aceite.

1. ¿Qué crees que sucedió con el tubo roto?


3. ¿Por qué si lo pueden ver en el aire? Explique sus respuestas






LÍQUIDO MÁGICO Intrucciones: Esta hoja será recogida por el docente al final de la clase. Escriba su nombre arriba para registrar su asistencia y su participación en estas demostraciones. Siga las intrucciones del profesor. En la hoja de resultados, que se adjunta, puede escribir sus comentarios y llevársela para estudios posteriores.

ENTREGUE ESTA HOJA CUANDO SE REQUIERA AL PROFESOR O MONITOR DE LA CLASE

Nombre:________________________________________________________________________________


Se tiene un recipiente que contiene un líquido mágico, se rompe un tubo de ensayo y se sumerge en este líquido, el docente dice a los estudiantes que se podrá reconstruir y para ello utiliza la palabra mágica FÍSICA, FÍSICA. Después, el docente protege su mano con guantes de látex y saca del recipiente un tubo de ensayo completamente bueno, vuelve a meter la mano y saca otro tubo completamente bueno. Luego se sumerge parcialmente el tubo de ensayo sin dejarlo llenar de aceite. También se sumerge dejando que se llene de aceite.












Se tiene un recipiente que contiene un líquido mágico, que aparentemente no contiene nada en su interior fuera del líquido mágico: se rompe un tubo de ensayo y se sumerge en este líquido, el docente dice a los estudiantes que se podrá reconstruir y para ello utiliza la palabra mágica FÍSICA, FÍSICA. Después, el docente protege su mano con guantes de látex y saca del recipiente un tubo de ensayo completamente bueno, vuelve a meter la mano y saca otro tubo completamente bueno. Luego se sumerge parcialmente el tubo de ensayo sin dejarlo llenar de aceite. También se sumerge dejando que se llene de aceite.




4. ¿Se pudo ver el tubo cuando se sumergió y no dejamos que se llenara del líquido?


5. ¿Se puedo ver el tubo cuando se sumergió y dejamos que se llenara del líquido?


6. ¿Qué se puede hacer si quieres ocultar un tubo transparente dentro de un líquido? ¿Por qué?

7. ¿Qué se puede concluir de las anteriores observaciones?



H. Anexo H: Prueba final

ACTIVIDAD FINAL

1. Cuando hay un apagón por la noche y todo en tu casa está cerrado (puertas, ventanas),

no tienes lámparas ni velas para encender, entonces:

A. Continúas viendo todo

B. No ves absolutamente nada

C. Veríamos algunas cosas perfectamente y otras no

D. Solo veríamos los ojos de los demás

2. La trayectoria de la luz de un puntero láser es una línea:

A. Punteada

B. Curva

C. Recta

D. Cerrada

3. Cuando la luz de un puntero láser choca con un espejo:

A. Se detiene y genera un punto fijo

B. Parte del haz de luz rebota también en línea recta y otra parte se transmite al espejo

C. El haz sólo se transmite al espejo, continuando la trayectoria rectilínea

D. El haz de luz sólo rebota en línea recta

4. Escoge el dibujo que represente de la mejor manera la trayectoria que sale de la luz de

una bombilla

A. C.

B. D.

5. La razón por la que puedes ver la Luna por las noches

es:

A. Porque es un cuerpo luminoso

B. Porque refleja la luz del Sol

C. Porque nuestros ojos son sensibles para verla

D. Porque el cielo está oscuro

6. Si un rayo de luz incide en un espejo, cuál será la

trayectoria seguida por el rayo después de incidir en el espejo:

E. Rayo incidente Espejo F. Rayo incidente Espejo

G. Rayo incidente Espejo H. Rayo incidente Espejo

7. De acuerdo a la imagen de la derecha, se puede decir:

A. El sorbete se haya dañado por el líquido que contiene (agua)

B. El sorbete en el líquido se corre a la derecha

C. Que la luz se ha desviado y por eso distorsiona la imagen del

sorbete

D. Cuando se sumerge el sorbete cambia su posición

8. Una persona alcanza a ver la moneda dentro de un recipiente, sin embargo después de

verter agua, observa desde el mismo punto y no

alcanza a verla, esto sucede porque:

A. La moneda ha desaparecido

B. La moneda se corre hacia adelante

C. La luz se ha desviado y por eso distorsiona la

imagen

D. No se puede ver la moneda a causa del agua

9. El arcoíris se origina porque:

A. El medio ambiente está muy contaminado

B. Por el fenómeno de reflexión

C. La luz se dispersa, es decir las gotas de lluvia

consiguen separar los colores que conforman la luz blanca

D. Por el fenómeno de interferencia

10. Una persona está de pie, diagonal a una mesa y mirando al espejo. La imagen de la vela

está situada en:

A. Frente al espejo

B. En la superficie del espejo

C. Detrás del espejo

D. No hay ninguna imagen de la vela

11. La altura de la imagen de la vela en el caso anterior es:

A. Más pequeña que la vela

B. Más grande que la vela

C. Del mismo tamaño que la vela

D. No se ve imagen de la vela

12. Si un rayo de luz incide en la superficie de una cubeta con agua, cuál será la trayectoria

seguida por el rayo después de incidir en la superficie:

A. B.

C. D.

13. Si observas tu rostro por la parte externa de una cuchara (superficie convexa) a una distancia de aproximadamente 30 cm, la imagen se verá así:

A. Como tu rostro pero pequeña

B. Como tu rostro pero invertida (hacia abajo)

C. No se verá ninguna imagen

D. Se verá una imagen muy distorsionada

14. Si tienes un vaso con una vela frente a una lámina de vidrio y detrás también observas un

vaso de cristal ubicados a la misma distancia de la lámina, si estás del lado de la vela,

observas que:

A. Hay una imagen de la vela en el vaso 2

B. Hay una imagen de la vela delante del vaso 2

C. Hay una imagen de la vela detrás del vaso 2

D. No hay ninguna imagen reflejada


15. Así como es necesaria la luz para que podamos ver los objetos, es fundamental una

propiedad física de los materiales que determina qué tanto se refracta un rayo de luz al

transmitirse entre dos medios materiales semitransparentes distintos, llamada:

A. Índice de refracción

B. Volumen

C. Masa

D. Densidad

Bibliografía

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Bibliografía 103

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