CONSTRUCCIN Y MATEMATIZACIN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DEFENMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIN MEDIA,

UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL

LUIS HERNANDO TAMAYO LLANOS.CDIGO: 0403172

UNIVERSIDAD DEL VALLEINSTITUTO DE EDUCACIN Y PEDAGOGA

MAESTRA EN EDUCACIN, NFASIS ENSEANZA DE LAS CIENCIASNATURALES

SANTIAGO DE CALIOCTUBRE DE 2010

CONSTRUCCIN Y MATEMATIZACIN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DEFENMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIN MEDIA,

UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL

LUIS HERNANDO TAMAYO LLANOS.CDIGO: 0403172

TESIS DE MAESTRA

Director de La TesisDr. LVARO PEREA, Ph.D.

UNIVERSIDAD DEL VALLEINSTITUTO DE EDUCACIN Y PEDAGOGA

MAESTRA EN EDUCACIN, NFASIS ENSEANZA DE LAS CIENCIASNATURALES

SANTIAGO DE CALIOCTUBRE DE 2010

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, quiero agradecer a mi esposa Ana Milena, que con su silencio,amor, confianza y decidida colaboracin apoy incondicionalmente el logro deeste objetivo.

A mis hijas Carolina y Camila, que con un profundo amor son un motor en mivida y mantienen viva la esperanza de lograr nuevos xitos.

A la Universidad Santiago de Cali, por haber apoyado m proyecto decapacitacin.

Al Colegio Berchmans, Compaa de Jess, por su valiosa formacinIgnaciana que me brind durante cinco aos y por permitir realizar el trabajo deinvestigacin en sus aulas.

A mis hermanos y mis amigos que permanentemente me animaron con suinmenso cario para no desfallecer.

Al Licenciado Arnulfo Rojas Vidal por su generosa colaboracin, quien congran aprecio me ofreci sin restricciones su ayuda y puso a disposicin susaber, su experiencia y el material presentado en las plataformas virtuales.

Al Dr. lvaro Perea, que con su indeclinable acompaamiento e incansableorientacin me mostr con su mano extendida el camino y la direccin paraalcanzar el logro.

A Dios por permitirme luchar por perfeccionar mis conocimientos y emprendernuevos retos.

CONTENIDOpg.

RESUMEN...............................................................................................................9

INTRODUCCIN...................................................................................................10

CAPITULO 1 .........................................................................................................12

1. FUNDAMENTOS TERICOS ...........................................................................121.1 INTRODUCCIN Y TERMINOLOGA .............................................................. 121.2 REFERENTES EPISTEMOLGICOS. MODELO COGNITIVO DE CIENCIA .. 121.3 REFERENTES PEDAGGICOS Y DIDCTICOS. MODELOSPEDAGGICOS..................................................................................................... 141.3.1 El aprendizaje significativo de David Ausubel (Ausubel D., 1983), unmodelo centrado en el aprendizaje......................................................................... 161.3.2 Constructivismo gentico - estructural de Piaget, (Piaget J., 1970, Cap.1). .. 181.3.3 Vygotsky (Vygotsky L., 1964) y sus aportes a la pedagoga......................... 201.3.4 Teora de la actividad y su influencia didctica. La actividad del profesor. .... 23

CAPITULO 2 .........................................................................................................312. REVISIN BIBLIOGRFICA. ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEANZA DELAS ONDAS ........................................................................................................... 312.1 REVISIN BIBLIOGRFICA ............................................................................ 312.2 ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEANZA DE LAS ONDAS........................... 33

CAPITULO 3 .........................................................................................................37

3. EL PROBLEMA Y LA METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN................... 373.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................... 373.2 HIPTESIS....................................................................................................... 373.3 OBJETIVOS...................................................................................................... 373.3.1 Objetivo general............................................................................................. 373.3.2 Objetivos especficos..................................................................................... 373.3.2.1 Objetivo especfico 1 .................................................................................. 373.3.2.2 Objetivo especfico 2 .................................................................................. 383.4 METODOLOGA UTILIZADA EN LA INVESTIGACIN ................................... 383.5 INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIN PARA LA OBTENCIN DE DATOS. 393.5.1 Cuestionario de Diagnstico .......................................................................... 393.5.2 Encuesta estructurada hecha a profesores de educacin media y superior.. 393.5.3 Aplicacin del modelo virtual y desarrollo de dos prcticas de laboratoriovirtual ...................................................................................................................... 393.6 APLICACIN DE LOS INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIN ..................... 40

CAPITULO 4 .........................................................................................................47

4. RESULTADOS Y ANLISIS............................................................................. 474.1 ANLISIS DE LA ENCUESTA A MAESTROS ................................................. 474.2 ANLISIS A LAS RESPUESTAS DEL CUESTIONARIO DE DIAGNSTICO . 524.2.1 Fortalezas ...................................................................................................... 534.2.2 Debilidades .................................................................................................... 534.2.3 Anlisis cuantitativo Grupo A, Tabla 6. Respuestas del Grupo A .................. 554.2.4 Anlisis cuantitativo Grupo B, Tabla 8. Respuestas del Grupo B .................. 594.2.5 Anlisis cuantitativo Grupo C, Tabla 10. Respuestas del Grupo C............... 634.2.6 Anlisis cuantitativo Grupo D, Tabla 12. Respuestas del Grupo D................ 674.2.7 Anlisis cualitativo Grupo A ........................................................................... 734.2.8 Anlisis cualitativo Grupo B ........................................................................... 744.2.9 Anlisis cualitativo Grupo C ........................................................................... 754.2.10 Anlisis cualitativo Grupo D ......................................................................... 764.3 CUESTIONARIO DE CONTROL ...................................................................... 79Diagrama B............................................................................................................. 83Diagrama A............................................................................................................. 83

CAPITULO 5 .........................................................................................................98

5. PROPUESTA METODOLGICA Y PROGRAMTICA. ESTRATEGIAS PARAMEJORAR LA CONSTRUCCIN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DEFENMENOS ONDULATORIOS..........................................................................985.1 CONSTRUCCIN Y MATEMATIZACIN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DEFENMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIN MEDIA,UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL.................................................................... 985.2 PLATAFORMAS SUGERIDAS ......................................................................... 995.3 IDENTIFICACIN DE LAS CARACTERSTICAS DE UNA ONDA................. 1005.4 PRCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL 1 Y 2 ......................................... 1005.5 DEDUCCIN DE LA ECUACIN DE ONDA.................................................. 1015.6 APLICACIN DEL CUESTIONARIO DE CONTROL ..................................... 104

CAPITULO 6 .......................................................................................................105

6. CONCLUSIONES E IMPLICACIONES DIDCTICAS ....................................1056.1 DESDE LA METODOLOGA UTILIZADA ....................................................... 1056.2 DESDE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.................................................... 1086.2.1 Resumen de conclusiones........................................................................... 113

CAPITULO 7 .......................................................................................................1157.1 ESTRATEGIA DE CONTINUIDAD DEL PROYECTO .................................... 115

BIBLIOGRAFA...................................................................................................116

CIBERGRAFIA....................................................................................................120

ANEXOS ............................................................................................................. 121

LISTA DE TABLAS

pg.

Tabla 1. Modelo pedaggico centrado en el aprendizaje ....................................... 16Tabla 2. Resumen de respuestas a la pregunta No. 1. Encuesta a maestros ........ 48Tabla 3. Resumen de respuestas a la pregunta No. 2. Encuesta a maestros ........ 49Tabla 4. Resumen de respuestas a la pregunta No. 3. Encuesta a maestros ........ 50Tabla 5. Resumen de respuestas a la pregunta No. 4. Encuesta a maestros ........ 51Tabla 6. Respuestas del Grupo A.......................................................................... 55Tabla 7. Anlisis estadstico a respuestas del Grupo A.......................................... 56Tabla 8. Respuestas del Grupo B........................................................................... 59Tabla 9. Anlisis estadstico a respuestas del Grupo B.......................................... 60Tabla 10. Respuestas del Grupo C......................................................................... 63Tabla 11. Anlisis estadstico a respuestas del Grupo C........................................ 64Tabla 12. Respuestas del Grupo D........................................................................ 67Tabla 13. Anlisis estadstico a respuestas del Grupo D........................................ 68Tabla 14. Resumen de las preguntas que presentan dificultad .............................. 78Tabla 15. Temas asociados a las preguntas que presentan dificultad ................... 78Tabla 15. Respuestas del cuestionario de control Grupo A.................................... 85Tabla 16. Comparacin de variables Grupo A........................................................ 86Tabla 17. Respuestas al cuestionario de control Grupo B...................................... 87Tabla 18. Comparacin de variables Grupo B....................................................... 88Tabla 19. Respuestas al cuestionario de control Grupo C...................................... 89Tabla 20. Comparacin de variables Grupo C....................................................... 90Tabla 21. Respuestas del cuestionario de control Grupo D................................... 91Tabla 22. Comparacin de variables Grupo D....................................................... 92Tabla 23. Comparacin de variables de los promedios totales ............................. 92Tabla 24. Respuestas al cuestionario de diagnstico del Grupo Universitario. ...... 94Tabla 25. Comparacin de variables Grupo Universitario ...................................... 95Tabla 26. Respuestas al cuestionario de control del Grupo Universitario............... 96Tabla 27. Comparacin de variables Grupo Universitario ...................................... 97

LISTA DE GRFICOS

pg.

Grfico 1. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnstico ... 57Grfico 2. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados por el Grupo A ....... 57Grfico 3. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnstico .... 61Grfico 4. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados por el Grupo B ....... 61Grfico 5. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnstico .... 65Grfico 6. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados Grupo C ................. 65Grfico 7. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnstico .... 69Grfico 8. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados Grupo D ................. 69Grfico 9. Comparativo entre Grupos. Promedio de porcentajes logradosanalizando cada una de las variables de estudio. .................................................. 71Grfico 10. Comparativo entre grupos. Promedio de aciertos por variable ............ 71Grfico 11. Comparacin entre los resultados obtenidos en el cuestionariodiagnstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 86Grfico 12. Comparacin entre los resultados obtenidos en el cuestionariodiagnstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 88Grfico 13. Comparacin entre los resultados obtenidos en el cuestionariodiagnstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 90Grfico 14. Comparacin entre los resultados obtenidos en el cuestionariodiagnstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 92Grfico 15. Comparacin de los resultados promedios del grado obtenidos en elcuestionario diagnstico y en el cuestionario de control. ........................................ 93Grfico 16. Resultados obtenidos por el Grupo universitario en el Cuestionario dediagnstico. ............................................................................................................ 95Grfico 17. Comparacin de los resultados obtenidos por el Grupo universitarioen el cuestionario de diagnstico y el cuestionario de control. ............................... 97

LISTA DE ANEXOS

pg.

ANEXO A. PLANEACIN PERIDICA I PERIODO 2009-2010 .......................... 121ANEXO B. CUESTIONARIO DE DIAGNOSTICO ................................................ 126ANEXO C. HOJA DE RESPUESTAS ................................................................... 128ANEXO D. LABORATORIO VIRTUAL No.1 ........................................................ 130ANEXO E. LABORATORIO VIRTUAL No 2 ........................................................ 134ANEXO F. ENCUESTA A DOCENTES ................................................................ 138ANEXO G. HOJA DE RESPUESTAS, CUESTIONARIO DE CONTROL ............. 140ANEXO I. GUA DE ONDAS................................................................................. 145ANEXO J. RESPUESTAS A ENCUESTA A DOCENTES .................................... 157ANEXO K. TALLER DE PTICA.......................................................................... 163ANEXO L. TALLER DE ONDAS........................................................................... 165ANEXO M. 1DVD CON EL PROGRAMA: PHET: PHYSICS EDUCATIONTECHNOLOGY - UNIVERSITY OF COLORADO (SOFTWARE LIBRE).............. 168ANEXO N. 1DVD CON EL PROGRAMA: PROYECTO NEWTON, INSTITUTODE TECNOLOGAS EDUCATIVAS (ITE), DEL MINISTERIO DE EDUCACIN,GOBIERNO DE ESPAA..................................................................................... 169ANEXO O. GUA DE LABORATORIO - CUBETA DE ONDAS ............................ 170ANEXO P. TABLAS DE RESPUESTAS A LOS DOS CUESTIONARIOS. ........... 175

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RESUMEN

Uno de los aspectos ms llamativos es que, de manera tradicional, la enseanzadel concepto de onda se encuentra limitada a clases magistrales, prcticasexperimentales y demostraciones que aportan al estudiante un aprendizajemecnico, memorstico y poco significativo, debido a la complejidad del mismo.Los docentes representan las ondas por medio de diagramas en el tableroeliminando su carcter dinmico.

Investigaciones sobre la complejidad de la construccin de estos conceptos nosconduce a disear una propuesta didctica para ayudar al estudiante en laconstruccin cientfica del concepto de onda. La propuesta est diseadautilizando modelos virtuales de ondas que permiten la visualizacin del carcterdinmico de las ondas, la medicin de sus parmetros y la interactividad delestudiante con el fenmeno mostrando una relacin causa efecto. Para ello seseleccionaron dos plataformas (PhET y Proyecto Newton) que reproducen lasondas bajo un ambiente de micromundos digitales y de modelos virtuales.

La aplicacin de la propuesta didctica en un grupo de estudiantes de educacinmedia produjo un excelente resultado en la construccin del concepto de onda yde fenmenos ondulatorios.

Palabras Clave: modelo Virtual, Plataforma, PhET, Proyecto Newton, Ondas,Funcin de Onda, TICs.

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INTRODUCCIN

NOMBRE DE LA TESIS: Construccin y matematizacin del concepto de onda yde fenmenos ondulatorios, en estudiantes de educacin media, utilizando unmodelo virtual.

LNEA DE INVESTIGACIN: Las nuevas tecnologas de la informtica y lacomunicacin y su relacin con la educacin en ciencias naturales.

El presente trabajo de investigacin es la tesis de maestra en educacin, nfasisenseanza de las ciencias naturales, la cual se llev a cabo teniendo en cuentauna concepcin epistemolgica de ciencia, la funcin de los procesos cognitivos yla teora de la actividad, propuestos bajo el marco terico de: Modelo Cognitivo deCiencia Escolar (R. Giere 1992, A. Perea 1999, M. Izquierdo 1999)

La investigacin se desarroll con estudiantes de educacin media de de uncolegio privado estrato cinco de la ciudad de Cali y con estudiantes universitariosde quinto semestre de Ingeniera de Sistemas de una Universidad privada de Cali,en donde se puso en prctica un modelo didctico diseado para trabajar en laconstruccin y matematizacin del concepto de ondas.

Con los estudiantes universitarios se realiz una entrevista para recogerinquietudes acerca de sus experiencias obtenidas en los cursos de fsica recibidosen el bachillerato en donde se haba desarrollado el tema de ondas.

Los estudiantes manifestaron las siguientes inquietudes:

La gran mayora de ellos tuvieron dificultad en la comprensin de los cursos defsica general, debido a que su enfoque estaba orientado a la resolucin deproblemas numricos cuantitativos correspondientes a los propuestos en lostalleres y al final de cada captulo del texto gua, mas no a la resolucin deproblemas de la vida cotidiana.

En la resolucin de algunos problemas numricos se evidenciaba dificultad en lacomprensin de sus enunciados, confusin en la eleccin de las frmulas que sedeban aplicar e inconvenientes con los desarrollos algebraicos, adems de losbajos resultados obtenidos en la prueba de Fsica realizada por el ICFES.

Al consultar con algunos profesores acerca de sus experiencias obtenidas aldesarrollar los cursos de fsica general en la educacin media, respondieron:

- A los estudiantes hay que prepararlos para que obtengan un buen resultadoen las pruebas de estado, ICFES, por lo tanto se les entrena para queadquieran destrezas en el manejo de los cuestionarios, dando cumplimiento enlo posible a los programas propuestos.

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- No hay presupuesto suficiente para la dotacin de los laboratorios.

- Los estudiantes no se sienten motivados por estudiar asignaturas en donde sepresenten situaciones de anlisis que conlleven a desarrollos matemticos.Los estudiantes muestran mayor inclinacin por las ciencias sociales y lashumanidades que por las ciencias naturales y las matemticas porconsiderarlas complejas.

Adicionalmente los profesores manifestaron, que en pocas ocasiones, seapoyaban en prcticas de laboratorio o en demostraciones reales para construirlos conceptos fundamentales que subyacen en los principios que explican losfenmenos naturales.

De acuerdo a lo anterior, en ciertas ocasiones la enseanza tradicional vigente dela Fsica en educacin media se encuentra reducida a clases magistralesacompaadas de prcticas de laboratorio (algunas veces) en donde sedesarrollan los conceptos que le aportan al estudiante un aprendizaje normativo,mecnico, memorstico, repetitivo y poco significativo.

La investigacin realizada por (Arruda & Marn, 2001), apunt que la enseanzatradicional que prioriza la dicotoma entre la enseanza de la parte terica y laexperimental, no favorece el desarrollo del pensamiento deductivo y con ello lacapacidad de generalizacin de los conocimientos adquiridos. En estaperspectiva, segn Vygotsky, una enseanza orientada hasta una etapa dedesarrollo ya logrado, es ineficaz desde el punto de vista del desarrollo generaldel estudiante.

Es por esta razn que existe la necesidad de desarrollar materiales escritos deteora y de laboratorio, desarrollados a partir del modelo cognitivo de ciencia, quele ayuden al estudiante a construir los conceptos fundamentales que le permitan elentendimiento de los fenmenos naturales.

En el presente trabajo de investigacin se utilizan los modelos cognitivos virtuales,en forma de simulaciones o applets, desarrollados con base en las nuevastecnologas de la informacin y la comunicacin (NTICs) que permiten acercar deuna u otra manera las leyes y principios fundamentales que explican losfenmenos de las ciencias naturales, Fsica en particular, tanto a los estudiantesregulares o presenciales, como a los no presenciales. El caso a estudiar por elmtodo propuesto es el fenmeno ondulatorio.

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CAPITULO 1

1. FUNDAMENTOS TERICOS

1.1 INTRODUCCIN Y TERMINOLOGA

En este captulo se presentan los fundamentos tericos que son el marco tericode la presente investigacin y se sustenta la propuesta metodolgica sobre laenseanza de la ciencia, tomando como referente la Fsica.

En primer lugar se hace una presentacin puntual sobre el modelo cognitivo deciencia (mcc) que servir de referente epistemolgico (Giere, 1992; Izquierdoet al, 1996, 1999), en la medida que rene de manera coherente los aportesde la Epistemologa y la Psicologa, desarrollndose a partir de l la cienciaescolar, con su propia dinmica y metodologa. En segundo lugar se muestran losaportes significativos de la Historia de la Ciencia como apoyo y factormotivacional en la enseanza de las ciencias, fsica en particular.

Posteriormente se presentan los modelos pedaggicos que sirven de baseen la construccin de la teora de la actividad: El aprendizaje significativo deAusubel, el constructivismo gentico - estructural de Piaget, las bases socio-culturales del desarrollo individual como accin mediada, la zona de desarrolloprximo, ZDP, la interactividad, la intersubjetividad e internalizacin de Vygotsky.

Finalmente se presenta la Teora de la actividad a la luz de los estudios de Leontiev,Vygotsky y Galperin (Talzina, 1988; citado en Perea 1999) que fundamenta lapropuesta metodolgica y programtica y con la que el profesor lleva al aula declase todo el andamiaje terico.

1.2 REFERENTES EPISTEMOLGICOS. MODELO COGNITIVO DE CIENCIA

Un aspecto poderoso de la didctica de las ciencias naturales es su relacindirecta con la psicologa y con el estudio del aprendizaje. Adriz (1999),sostiene que el aprendizaje, como proceso de construccin de conocimientomediante conceptos bien fundamentados, se debe tener en cuenta como unobjeto de estudio en la didctica de las ciencias naturales en la medida enque se constituye como una actividad de gestin de saberes en el aula.Desde esta perspectiva, el modelo cognitivo (Giere 1992) resulta apropiadopara ser aplicado en la ciencia escolar puesto que establece una conexinentre los modelos tericos y las representaciones mentales (modelos) quetienen los estudiantes acerca de los fenmenos naturales, determinada pormetas, objetivos y sistemas de regulacin.

Dentro de los diferentes modelos de ciencia (el empirismo y neopositivismo;el racionalismo; el constructivismo), se toma el modelo cognitivo de ciencia

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(Giere, 1992, 1996; Izquierdo et al, 1996, 1999, citado en Perea 1999),tenindose en cuenta los aspectos sociales de las ciencias y sus aspectosproblemticos en la relacin entre los experimentos, los lenguajes y lasteoras cientficas. Y en segundo lugar, porque permite fundamentar,epistemolgicamente, de manera autnoma, a la Ciencia Escolar tanto ensu diseo como en su relacin con los estudiantes.

La Ciencia, como actividad humana, es vista como un proceso cognitivo conel cual se genera conocimiento que se construye mediante procesossociales, la aceptacin de la existencia de la realidad y la posibilidad deconocerla, interpretndola mediante modelos que le dan sentido.

El modelo cognitivo de ciencia (mcc) considera que los agentescognoscitivos revelan representaciones del mundo y hacen juicios, tantoacerca de ste como de sus representaciones, mediante una racionalidadhipottica. Giere califica esta posicin como un realismo naturalista, porcuanto considera que las teoras realizan una representacin del mundo ypretende explicar los juicios y decisiones cientficas, a partir de los propioscriterios de los cientficos, como personas cognoscitivas comunes ycorrientes y no de un principio racional general. Se acepta, entonces, quelos hechos del mundo son reconstruidos en el marco de las teorascientficas para convertirse en hechos cientficos, lo que hace necesario quenos representemos de manera coherente tanto el fenmeno hecho delque nos ocupamos, como el instrumento que utilizamos y las acciones querealizamos en la experimentacin (Izquierdo et al, 1996, 1999, citado enPerea 1999).

El Modelo Cognitivo de Ciencia propuesto por Giere (1992), se preocupapor la ciencia como su objeto de estudio y plantea que la ciencia es unaactividad cognoscitiva relacionada con la generacin de conocimiento y laintegra con otras ramas del conocimiento. Tal integracin le permitecomprender las capacidades cognoscitivas del hombre quien posee losrecursos con que puede articular las teoras cientficas comointerpretaciones o abstracciones del mundo real con cierto grado deaproximacin y semejanza y que le proporcionan una explicacin cientficade los fenmenos de la realidad.

En el proceso de la construccin de conocimiento por parte de losestudiantes se requiere de lo que se llama la Ciencia Escolar, previa latransposicin didctica, que es la transformacin de un objeto de saber enun objeto de enseanza, es decir, la transformacin del saber cientfico enalgo apto para ser aprendido a las diferentes edades y en los diferentescontextos (Chevallard, 1985, 199, citado en Perea 19991). En la CienciaEscolar, los agentes cognoscitivos son los estudiantes que tienen suspropias representaciones de los fenmenos y emiten juicios sobre stos y

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sobre s mismos, conocimiento que ha sido adquirido por su interaccin conel mundo y con la clase (con el profesor y con sus condiscpulos). Estosagentes cognoscitivos, los alumnos, han de construir tambin elconocimiento cientfico sobre el mundo mediante modelos tericos.

Aplicando a la Ciencia Escolar el modelo cognitivo de ciencia, se planificanacciones que relacionan los contenidos y la manera de ensearlos yaprenderlos, correspondindole al profesor disear las estrategiasdidcticas para que el estudiante, mediante la accin, realice el proceso deaprendizaje. Estas acciones atienden a criterios de seleccin ysecuenciacin de los contenidos, en relacin a las finalidades del currculo,pensando en el sentido que van a tener para los alumnos y en lo que lesvan a permitir hacer, buscando que el estudiante identifique la necesidadde una meta a lo largo del proceso. As, se impulsa una gestin en el aulaque incluye acciones metodolgicas, en las que se inscribe la que en estetrabajo se propone y se disean experimentos y problemas, acordes alcontexto escolar, en una combinacin e integracin entre razonamiento yexperimentacin que hagan relevante a la experimentacin y la resolucinde problemas siempre en el marco de un modelo terico que es lo que le dasentido (Izquierdo et al, 1996, citado en Perea 1999).

Al terminar el proceso es de esperar que el estudiante haya construido losconceptos, lo que se demuestra cuando, ante situaciones problemticasdemuestre comprensin y aplique adecuadamente la temtica cientficamediante el manejo coherente del lenguaje, verbal y escrito, comoelementos reguladores del modelo terico. Es de suponer que en esteproceso se ha reducido la ZDP entre el estudiante y el profesor (A. Perea,1999), de tal manera que se reduce la brecha conceptual entre el estudiantenovato y el profesor experto.

1.3 REFERENTES PEDAGGICOS Y DIDCTICOS. MODELOSPEDAGGICOS

Segn Jos Domingo Contreras (citado por Dvila Sergio, 1990) Ensear esprovocar dinmicas y situaciones en los que pueda darse el proceso deaprender en los alumnos. Una de las caractersticas esenciales de laenseanza es la intencionalidad del profesor. Los alumnos adquierenmuchos conocimientos fuera del saln de clase de manera cotidiana, peroen la clase aprenden lo que intencionalmente quiere ensearles el profesor.Las actividades que proponen el profesor y los materiales didcticos deapoyo que usa no cumplirn su autntica misin, si el educador nomanifiesta una intencionalidad educativa. Es la intencin educativa delprofesor la que permite el desarrollo de la autonoma en el estudiante. Unapersona intelectualmente autnoma es alguien que tiene sus propias ideasindependiente de que sean o no sean aceptadas por otros, que comprende

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las ideas de los dems, que es capaz de situarse en otros puntos de vista,que sabe dar juicios ante situaciones y es dueo de su propio pensamiento.

En muchas ocasiones se encuentran profesores que ensean muy bien sumateria, pero sus alumnos no aprenden casi nada. Otras veces sucede locontrario, se encuentran profesores que no saben ensear, pero cuyosalumnos aprenden mucho, al organizarse para estudiar por s mismos o engrupo. Esto sucede porque el aprendizaje y la enseanza son dos procesosdistintos. Por lo tanto la funcin principal del profesor no es ensear oreproducir el conocimiento, sino propiciar que sus alumnos comprendan yconstruyan, en lo posible, los conceptos fundamentales y estn encapacidad de usarlos en diferentes contextos (competencias bsicas), paraello debe orientarlos a que aprendan cmo aprender, desarrollando suautonoma para abordar los conocimientos en forma independiente y poderaplicarlos en diversas situaciones de la vida cotidiana con criterio propio.Hoy da se tienen varias Teoras del Aprendizaje, todas tienen elementosvaliosos pero todava no se ha podido encontrar la verdadera forma cmoel ser humano aprende. Estas teoras se aplican de acuerdo a laconcepcin de lo que debe ser una institucin escolar. (Zarzar Charur 1988,citado por Dvila, Sergio, 1990).

El aprendizaje sugiere que la relacin que hay entre la enseanza y elaprendizaje no es una relacin causa - efecto, se sabe que hay aprendizajesin enseanza formal y enseanza formal sin aprendizaje. La relacin entreestos dos procesos es de dependencia ontolgica (Contreras 1990, citadopor Dvila, Sergio, 1990). Las teoras de enseanza deben hacer referenciaa las teoras que intentan explicar el aprendizaje. Al analizar la enseanzase deben tomar en cuenta otros factores como el marco conceptual en elque se pretende desarrollar. Segn Vygotsky el que el proceso deenseanza se d en un espacio institucional debe orientarse a considerarelementos de tipo sociolgico para entender lo que sucede en una escuela.

Las teoras de la enseanza deben atender tambin a elementos de tipofilosfico, especialmente los epistemolgicos, para poder as tener basespara enfrentarse al los problemas de la naturaleza del conocimientohumano. Segn Vygotsky tambin deber acudir a la didctica para tenerreferentes propositivos que le permitan acortar la distancia entre lasfinalidades educativas y la realidad de sus alumnos (citado por Mancini etal, 2004).

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1.3.1 El aprendizaje significativo de David Ausubel (Ausubel D., 1983), un modelocentrado en el aprendizaje

Ausubel presenta un modelo pedaggico educativo centrado en aprendizajemismo, no en el educador, como en el modelo tradicional; tampoco en elalumno como se lleg a proponer en algunas escuelas de tipo activo. Hoyse busca centrar el modelo educativo en el aprendizaje mismo. Con estemodelo pedaggico se pretende orientar a los alumnos en la bsqueda desoluciones para resolver las situaciones de aprendizaje en lugar de darlesuna respuesta directa a sus dudas sobre una actividad, para que estosconstruyan o consoliden su estructura cognitiva, facilitando la integracinproactiva. (Dvila, Sergio, 2000).

Las actividades del profesor y del alumno en este modelo son diferentes yse presentan resumidas en el siguiente cuadro:

Tabla 1. Modelo pedaggico centrado en el aprendizaje

El Profesor El AlumnoMotiva y disea actividadesde aprendizaje

Realiza actividades diversas.

Es promotor delaprendizaje. Ensea aaprender

Construye su propio aprendizaje y lo relaciona conlo que ya sabe y con conocimientos de otras reas.

Evala el proceso en formadiagnstica y continua

Se autoevala

El papel del alumno en este modelo no es slo activo sino que es proactivo.Desde esta perspectiva, se puede entender la afirmacin: El trabajo deldocente no es ensear, el trabajo del docente es propiciar que sus alumnosaprendan.

Un aprendizaje es significativo cuando los contenidos son relacionados demodo no arbitrario y sustancial (no al pie de la letra) con lo que el alumno yasabe. Por relacin sustancial y no arbitraria se debe entender que las ideasse relacionan con algn aspecto existente especficamente relevante de laestructura cognoscitiva del alumno, como una imagen, un smbolo yasignificativo, un concepto o una proposicin (Ausubel 1983, citado porDvila, Sergio, 2000).

En el desarrollo del presente modelo pedaggico presentado por Ausubel,Aprendizaje Significativo por Recepcin, se debe emplear un materialintroductorio (organizadores previos) presentado por el docente respecto delos nuevos conceptos, antes que el material de aprendizaje, con la finalidad

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de provocar una actitud positiva para el aprendizaje significativo. Losorganizadores previos son un puente cognitivo entre las ideas que elalumno posee y lo que debe saber.

Segn Ausubel, esto quiere decir que en el proceso educativo, esimportante considerar lo que el individuo ya sabe de tal manera queestablezca una relacin con aquello que debe aprender. Este proceso tienelugar si el alumno tiene en su estructura cognitiva conceptos, estables ydefinidos, con los cuales la nueva informacin puede interactuar.

El aprendizaje significativo ocurre cuando una nueva informacin seconecta con un concepto relevante preexistente en la estructura cognitivadel individuo y funciona como un punto de anclaje.

En el aprendizaje mecnico o memorstico, la informacin nueva no seasocia con los conceptos previos en la estructura cognitiva, contrariamenteal aprendizaje significativo, se produce cuando no existen conceptosrelevantes adecuados, de tal forma que la nueva informacin esalmacenada arbitrariamente, sin interactuar con conocimientospreexistentes, produciendo una interaccin nula o mnima entre lainformacin recientemente recibida y la ya almacenada. (Ausubel 1983). Unejemplo de ello es la simple memorizacin de las frmulas en fsica.

Finalmente Ausubel no establece una distincin entre aprendizajesignificativo y mecnico como una dicotoma, sino como un continuum(memorstico y significativo), ambos tipos de aprendizaje pueden ocurrirconcomitantemente en la misma tarea de aprendizaje (Ausubel 1983, citadopor Mancini, Luis et al, 2004 ); por ejemplo la simple memorizacin defrmulas se ubicara en uno de los extremos de ese continuo (aprendizajemecnico o memorstico) y el aprendizaje de relaciones entre conceptospodra ubicarse en el otro extremo (Aprendizaje Significativo).

El modelo pedaggico presentado por Ausubel estudia los acontecimientosque ocurren en la mente de una persona cuando enfrenta una actividadcualquiera. Su inters es desentraar cmo se almacena y cmo serecupera la informacin, y de qu modo se produce la utilizacin de losconocimientos adquiridos. La memoria humana, constituye un conjunto deprocesos que interactan, permitiendo que el material de la informacinalcance una determinada organizacin, de manera que la tarea derecuperacin de lo aprendido tenga mayor dinmica y propiedad conceptual.(Mancini, Luis et al, 2004).

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1.3.2 Constructivismo gentico - estructural de Piaget, (Piaget J., 1970, Cap.1).

Las investigaciones de Piaget marcan el comienzo de la concepcinconstructivista del lenguaje y el pensamiento. Las ms importantes son el abordajede la epistemologa desde una perspectiva gentica y el estudio de losconocimientos en funcin de su construccin. Piaget realiza el estudio delconocimiento desde el punto de vista que denomina epistemologa gentica, ysostiene una explicacin diferente frente a las posiciones empirista y racionalista.Segn la explicacin gentica del conocimiento, este se enlaza con acciones uoperaciones, y lo ms importante es el desarrollo de la capacidad cognitiva.(Mancini, Luis et al, 2004).

El origen de la epistemologa gentica se encuentra al investigar cmo aumentanlos conocimientos. La experiencia sobre el objeto que conduce a la abstraccin apartir de l es la experiencia fsica, que es el descubrimiento de las propiedadesde las cosas. Es el sujeto el que abstrae las propiedades a partir de su accin y noa partir del objeto, se trata de coordinacin de acciones. Para Piaget, laepistemologa es la teora del conocimiento valido y es por naturalezainterdisciplinaria. Sostiene que la construccin del conocimiento es un proceso yque la primera regla de la epistemologa es estudiar cmo aumentan losconocimientos. Su concepcin es que todo conocimiento est siempre en devenir,pasa de un estado de menor conocimiento a otro ms completo. (Mancini, Luis etal, 2004)

Segn Piaget, el pensar tiene su origen en las acciones fsicas realizadas por elsujeto que luego son interiorizadas. En la interaccin con la realidad se construyeel conocimiento del mundo. Por la asimilacin se incorpora la nueva informacinque pasa a formar parte de su conocimiento. La acomodacin permite transformarla informacin poseda en funcin de la nueva. El conocimiento no es una copia dela realidad, ni est determinado por la estructura mental del sujeto: es laconsecuencia de la participacin en esos dos elementos. Para Piaget lasestructuras mentales, que son las que deciden la manera en que un sujeto tieneacceso al conocimiento del mundo, no son innatas sino adquiridas. La estructuramental, que da forma y contenido a la accin del sujeto, se entiende como unsistema autorregulado que interacta con el medio externo por medio deesquemas de accin, del tal manera, que las estructuras se van construyendo yhacindose progresivamente ms complejas, a medida que el sujeto interaccionacon el mundo fsico y social y madura biolgicamente, siempre partiendo deestructuras mentales ms simples. (Mancini, Luis et al, 2004).

En este proceso de desarrollo cognitivo construccin de las estructurasmentales, Piaget describe tres grandes etapas periodos secuenciales deldesarrollo cognitivo:

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Periodo Sensoriomotor (0 - 2 aos). Es la etapa anterior al lenguaje y alpensamiento propiamente dicho. El nio es guiado en su actividad por esquemaspuramente prcticos. Es el periodo de la organizacin espacial y de laconstruccin del primer invariante que es el objeto.

Periodo de la inteligencia representativa u operatoria. Es el periodo en que sepreparan y se organizan las operaciones concretas. Dentro de este periodopueden distinguirse dos subperiodos:

Subperiodo preoperatorio (hasta los 7-8 aos) En el que, con la aparicin dellenguaje y las imgenes mentales, las acciones empiezan a interiorizarse, pero noalcanzan an el nivel de las operaciones reversibles. Las estructuras mentales sonrgidas y ligadas casi en su totalidad a lo real (realidad perceptiva externa acciones imaginadas).

Subperiodo de las operaciones concretas (hasta los 11-12 aos). Las accionesinteriorizadas alcanzan el nivel de la reversibilidad, apareciendo con ello lasoperaciones y las estructuras operatorias concretas (clasificaciones, seriaciones,etc.) cuyas acciones estn limitadas a la organizacin de datos inmediatos. Con laconsecucin de la reversibilidad, las estructuras mentales pierden rigidez y sealcanzan las diversas formas de conservacin (de la cantidad de materia, delpeso, del volumen).

Periodo de las operaciones formales (11/12 - 14/15 aos). Las operacionesmentales amplan su radio de accin, no limitndose a organizar datos concretosde la realidad, sino extendindose hacia lo posible y lo hipottico. Aparecen lasestructuras operatorias formales - combinatoria y el grupo de las transformaciones,reversibilidad por inversin y reciprocidad, integradas en un nico sistema.

De acuerdo a la teora piagetiana, es importante anotar que, en el proceso dedesarrollo cognitivo, el orden de aparicin de los distintos niveles psicoevolutivoses secuencial, es decir, para todos los individuos, siempre el periodosensoriomotor preceder al de la inteligencia representativa y ste al de lasoperaciones formales; los distintos estadios psicoevolutivos estn relacionadosentre s de modo jerrquico, de manera que las estructuras mentales que poseeun sujeto en estadios superiores suponen e integran las que haba adquirido enestadios inferiores y que cada nivel psicoevolutivo es cualitativamente distinto delos dems. Las diferencias cualitativas vienen determinadas por las diferentesestructuras mentales que poseen los sujetos en cada nivel. Estas estructurasmentales, que caracterizan a cada periodo, no realizan sus funciones de maneraaislada, sino formando un sistema compacto, que las integra entre s en unaestructura de conjunto.

Desde el punto de vista del rea de la Didctica de las Ciencias Naturales, elmodelo psicoevolutivo piagetiano, segn el cual los individuos se desarrollan

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siguiendo la lnea progresiva-integrativa de los estadios niveles sucesivos,facilitara algunos criterios para el establecimiento de secuencias didcticas. Estoscriterios deben ser coherentes con el modelo terico que se propone, de talmanera, que la propia secuencia didctica acta como promotora del pensamientoformal.

1.3.3 Vygotsky (Vygotsky L., 1964) y sus aportes a la pedagoga.

Casi simultneamente con las investigaciones de Piaget, Vygotsky elabora suteora sobre el origen social de la mente. En ella propone un camino de doble vaen la formacin de las funciones cognitivas. Seala que estas funciones surgenprimero a partir de la interaccin social del sujeto con otros y luego se construyenen el interior de ese sujeto a modo de proceso cognitivo. Es decir que primero seproducen en el campo interpersonal para luego integrarse en plano interpersonal.(Mancini, Luis et al, 2004)

En la estructuracin de su teora sociocultural Vygotsky parte de los siguientessupuestos bsicos:

- Mtodo gentico o evolutivo: (Wertsch, James 1988, Los origenes sociales delas funciones psicologicas superiores pg. 32, citado por Mancini, Luis et al,2004). seala, desde lo conceptual, que la palabra mtodo indica el caminoa recorrer y el trmino gentico esta utilizado tanto desde lo ontognico (elindividuo en s) como desde lo filognico (el individuo considerado dentro de laespecie humana), y que el anlisis gentico fundamenta el origen social de laactividad mental.

Asegura Wertsch (citado por Mancini, Luis et al) que las funciones psicolgicas,propias del desarrollo natural, como la memoria, la atencin, la percepcinaparecen en forma primaria, y luego evolucionan hacia formas superiores. Mercedal desarrollo y participacin cultural, las funciones elementales originan losprocesos superiores. Esta diferencia entre fenmenos de orden natural(inferiores) y procesos de orden cultural (superiores), surge como una necesidadpara diferenciar los fenmenos comunes a animales y personas de los inherentesa los seres humanos.

Puede destacarse que la organizacin social de la enseanza es la forma decooperacin entre el nio y el adulto. En ese contexto se entiende la mediacincomo un proceso dialctico que le permite al alumno pasar de un nivel deconocimiento a un nivel superior.

- Origen de los procesos psicolgicos superiores: La mayor argumentacin deVygotsky sobre la implicancia de los procesos sociales en la formacin de losprocesos psicolgicos superiores radica en los denominados fenmenosinterpsicolgicos. Estos ltimos estn relacionados con la conformacin de

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pequeos grupos que poseen una interaccin social determinada, cuyasprcticas comunicativa y dinmica son de carcter interpsicolgico.

Al estudiar los sistemas de representacin que permiten la participacin en losprocesos sociales, se pone el acento en la internalizacin del discurso. Lainternalizacin no es una copia de la realidad externa, es de naturaleza socialtransaccional, en esa integracin interior, el sujeto incorpora tanto laspercepciones como las formas ms elaboradas del lenguaje y del pensamiento.Durante ese proceso reconstruye la actividad externa, interpsicolgica, en unaconstruccin interna interpsicolgica.

- Instrumentos que actan como mediadores en los procesos psicolgicos: Lasherramientas psquicas son las mediadoras entre s mismo y el entorno, y sonde origen social, como los sistemas de notacin, las obras de arte, esquemas,diagramas, mapas, dibujos y el lenguaje hablado. Las herramientaspsicolgicas transforman el funcionamiento mental, son la resultante de laevolucin socio cultural y estn directamente relacionadas con la interaccinsocial y la relacin cara a cara

- Ley de la gentica general del desarrollo cultural: Segn Wertsch (1988, pg.77) Vygotsky la fundamenta de la siguiente manera: Cualquier funcin en eldesarrollo cultural aparece dos veces o en dos planos diferentes. En primerlugar aparece en el plano social y luego en el plano psicolgico. En principioaparece entre las personas y como una categora interpsicolgica, para luegoaparecer como una categora intrapsicolgica. Esto es igualmente cierto conrespecto a la atencin voluntaria, la memoria lgica, la formacin de conceptosy el desarrollo de la volicin

- Zona de desarrollo prximo: Vygotsky explica que todo alumno es capaz derealizar ciertos aprendizajes relacionados con su nivel de desarrollo. Otraspropuestas didcticas solo podrn ser resueltas con la ayuda del profesor, deun adulto o de otros alumnos ms aventajados. Esta distancia entre lo que elalumno pueda aprender en forma autnoma y lo que aprende mediante laayuda de otros es lo que se conoce como zona de desarrollo prximo (ZDP).

Mediante la ZDP se relaciona el medio externo sociocultural, en el que serealizan procesos interpersonales sobre actos compartidos y socialmentesignificativos con el interno individual, en el que se realizan procesos cognitivossobre significados de acciones propias y aquellos que se vislumbran porsugerencias de las acciones de otros.

Este proceso esta delimitando un espacio en el que la accin del docente tiene unpapel importante en el cambio cognitivo del alumno. La propuesta de Vygotskyconcede al docente el rol de facilitador en el desarrollo mental del alumno a travsdel cual el educando podr alcanzar aprendizajes ms complejos. La zona de

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desarrollo prximo es un espacio virtual en el que en forma cooperativa con sussemejantes y mediante la interaccin con las personas del entorno el alumnoevoluciona desde lo social a lo personal.

Segn Vygotsky en las escuelas se deben crear contextos sociales, es decir,zonas de desarrollo prximo para adquirir, usar y dominar las herramientasculturales. La ZDP puede ser considerada como una herramienta, donde la clasefuncione a travs del dilogo, el trabajo grupal y la solucin de problemas. Ademspermite al docente examinar el nivel potencial de rendimiento de sus alumnos y sunivel de desarrollo real.

En la propuesta de Vygotsky se enuncian los siguientes criterios que deben serconsiderados en actividades interactivas que permitan la interaccin pedaggicaen relacin con el cambio cognitivo: (Mancini, Luis et al, 2004)

- La clase debe ser concebida como un lugar de encuentro de alumnos bajo laorientacin docente.

- Cuanto ms conozca al alumno, mejor podr el docente desempear la tareade facilitador y mediador. El conocimiento personal y grupal permite identificarlas fortalezas y debilidades de los estudiantes.

- El rol del docente debe pasar por la organizacin de una tarea didctica quesupere las prcticas homogneas para promover el nivel potencial dedesarrollo de cada alumno. Favorecer el desplazamiento cognitivo del alumnodesde un punto inicial (alumno necesitado de ayuda) hasta un nivel final(alumno independiente y autnomo).

- Las actividades interactivas en el aula (la conversacin didctica) son unaestrategia didctica para la construccin de la ZDP.

- La conversacin instructiva espontnea, estrategia mediadora desarrollada porel docente, es la que provoca el desarrollo de las capacidades interpersonales.

- El trabajo grupal, permite la creacin de vnculos ms estables entre sujetos,facilita el desarrollo de la comunicacin y el contacto social.

- El desarrollo de los conceptos cotidianos y los conceptos cientficos son elresultado de la comunicacin. El proceso de apropiacin de los conceptoscotidianos se produce fuera del marco escolar, correspondiendo a la escuelala introduccin a la construccin de los conceptos cientficos. La intervencindidctica del docente produce el vnculo dialctico entre ambos.

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1.3.4 Teora de la actividad y su influencia didctica. La actividad del profesor.

Ensear en cualquier disciplina y en particular en las cientficas, significa motivar einvolucrar a los estudiantes en un proceso de construccin, deconstruccin yreconstruccin de sus propios conocimientos, habilidades, actitudes, afectos,formas de comportamiento y valores. Es hacer que vivan y sientan que la cienciaes una actividad humana y no un conjunto de conocimientos dogmticos quedeben aprender de memoria. La mayora de las corrientes pedaggicas ydidcticas contemporneas abogan por un cambio conceptual en la educacin,que generalmente se concibe que consista en mover el centro de atencin de laenseanza al aprendizaje, en reconceptualizar la actividad de estudio del alumno,considerando que el profesor debe actuar como orientador, facilitador o mediadordel aprendizaje del estudiante. El cambio conceptual en la educacin requierenecesariamente de una nueva concepcin de la enseanza, recontextualiza elpapel del profesor en el proceso de enseanza aprendizaje dndole una visintotalizante y dialctica, es por ello que en este trabajo se presente una concepcinde la actividad del profesor, obtenida a partir la teora de la actividad de Vygotskyaplicada por Aleksi Nikolyevich Leontiev, integrando elementos de los principiosgenerales de la calidad total. (VIDAL, Gonzalo, 2005)

La Teora de la Actividad fue expuesta por Aleksi Nikolyevich Lentiev (1979),fundamentndola, a su vez, en la teora de la formacin por etapas de lasacciones mentales, de Galperin, alumno de Vygotsky, como el propio Leontiev.

Para Leontiev, la actividad relaciona al sujeto con el mundo donde tiene lugar eltrnsito del objeto hacia su forma subjetiva. La actividad aparece como el procesoen el cual tiene lugar las transformaciones mutuas entre los polos sujeto-objeto,cuya funcin real consiste en que orienta al sujeto en el mundo de los objetos. Elobjeto es transformado en su imagen, forma subjetiva, por la actividad humana,con la ayuda de instrumentos y la actividad es convertida en sus productosobjetivos.

Para Vygotsky (1982, Talizina, 1988, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005), laactividad humana es el proceso que media la relacin entre el ser humano (sujeto)y aquella parte de la realidad que ser transformada por l (objeto detransformacin). El sujeto resulta tambin transformado, porque se originancambios en su psiquis por medio de signos que, como el lenguaje, sirven deinstrumentos. La actividad psquica (interna) y la prctica (externa) no son doscosas diferentes, sino dos formas de un todo nico: la actividad. La unidad entreambas formas revela la indivisibilidad de la vida ntegra del hombre, que semanifiesta en dos formas, la material y la ideal.

La Teora de la Actividad de A.N. Lentiev (1981 citado por VIDAL, Gonzalo,2005) permite realizar un anlisis integral de la actividad humana, delimitando suscomponentes principales y las relaciones funcionales que entre ellos se producen,

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as como su desarrollo. La actividad se concibe como un sistema de acciones yoperaciones que realiza el sujeto sobre el objeto, en interrelacin con otrossujetos.

Segn A.N. Lentiev (1981, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005), en cualquieractividad humana, el sujeto acta sobre el objeto impulsado por sus motivos, porlas necesidades internas y externas que surgen en l para alcanzar su objetivo: larepresentacin que ha imaginado del producto a lograr. Antes de realizar laactividad el sujeto elabora su base de orientacin. Planifica la actividad, losprocedimientos y los medios que va a utilizar, las condiciones en que se deberealizar y el producto a lograr. Los procedimientos a utilizar dependen del sujeto,de las caractersticas de objeto, de los medios que se dispongan y de lascondiciones. Los medios son los instrumentos materiales, informticos, lingsticosy psicolgicos que posee el sujeto y que emplea en la transformacin del objeto.Las condiciones son el conjunto de situaciones de naturaleza ambiental,psicolgica y social en que se efecta la actividad. Los productos son losresultados logrados mediante la actividad. Se distinguen las transformaciones enel objeto, el sujeto, los medios, los procedimientos y las condiciones. Los objetivosrelacionan entre s a los componentes de la actividad y le dan una direccindeterminada hacia el resultado final (VIDAL, Gonzalo, 2005)

En el plano educativo, el aprendizaje de determinados conocimientosconstituye una actividad cuando sea motivado por la necesidad cognoscitiva.Los conocimientos que el alumno pretende adquirir aparecen como un motivoen el que se ha materializado, la necesidad cognoscitiva del que aprende.Pero, al mismo tiempo, intervienen constituyendo el objetivo de esta actividad.Si el alumno no tiene necesidad cognoscitiva, bien no estudiar, bienestudiar para satisfacer otra necesidad, como por ejemplo, obtener unabuena calificacin. En ste ltimo caso, el aprendizaje ya no representar unaactividad, pues la adquisicin de los conocimientos, objeto de estudio, no lellevan a satisfacer su necesidad, slo le sirve de objetivo intermedio" (Jorba ySanmart, 1994, citado en PEREA, A 1999).

La actividad del profesor, significa motivar e involucrar a los estudiantes en unproceso de construccin, deconstruccin y reconstruccin de sus propiosconocimientos, habilidades, actitudes, afectos, formas de comportamiento yvalores. Es hacer que vivan y sientan que la ciencia es una actividad humana y noun conjunto de conocimientos que deben aprender de memoria.

El profesor como sujeto de la enseanza, debe planificar, organizar, regular,controlar y corregir el aprendizaje del alumno (Trist 1985, Reyes 1999, citado porVIDAL, Gonzalo, 2005), su caracterstica fundamental radica en que en el procesode enseanza aprendizaje lo que se transforma no es un objeto material sino unser humano, una persona que se modifica as misma con la ayuda de otraspersonas ms capaces, especialmente con la orientacin del profesor. Es por

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ello que el objeto de la actividad del profesor no es exactamente el alumno, sinola direccin de su aprendizaje; que con su ayuda construye y reconstruye susconocimientos, habilidades, hbitos, afectos, actitudes, formas de comportamientoy sus valores, en constante interaccin con el medio socio cultural donde sedesenvuelve (VIDAL, Gonzalo, 2005).

Los motivos que mueven al profesor son los de motivar a sus alumnos por elaprendizaje de la materia que dicta y de contribuir al crecimiento personal de cadauno de ellos.

Los objetivos de la enseanza deben estar en correspondencia con los objetivosde aprendizaje, es decir, con las finalidades que pretenden lograr los estudiantes;as como con la demanda social.

La base de orientacin del profesor comprende la preparacin de los contenidosde la materia que dicta, la caracterizacin psicopedaggica de los estudiantes demanera personal y grupal, y el reconocimiento de las condiciones ambientales,psicolgicas y sociales en que tendr lugar el proceso de enseanza aprendizaje.Los procedimientos de la enseanza son los mtodos, tcnicas y estrategiaspedaggicas que planifica, organiza e introduce el profesor en el proceso parapropiciar el aprendizaje de sus alumnos, regularlo y corregirlo. Deben estar encorrespondencia con los contenidos, la actividad del alumno, los mediosdisponibles, y las condiciones en que se verifica el aprendizaje.

Los medios pedaggicos son los recursos materiales, informativos, lingsticos ypsicolgicos que emplea el profesor para facilitar una comunicacin educativaeficaz con sus alumnos y, con ello, el proceso de interiorizacin de los contenidosde un plano social a un plano individual.

Las condiciones ambientales deben favorecer el proceso de enseanzaaprendizaje; la creacin de un clima psicolgico favorable es tambinresponsabilidad del profesor, especialmente estimulando la seguridad de losestudiantes en s mismos, la autoestima y el sentido de pertenencia al grupo. Paraello, las condiciones sociales en que tiene lugar el proceso son de sumaimportancia, en tanto que la conjugacin apropiada del trabajo individual y grupalfacilita la interiorizacin por el alumno de los contenidos especficos y noespecficos.

Los productos del proceso de enseanza aprendizaje son las transformacioneslogradas tanto en la personalidad del estudiante y en la actividad del profesor,como en el proceso mismo.

Al realizar toda actividad humana se presentan cuatro episodios principalesque son: orientacin, ejecucin, control y correccin.

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- La Orientacin del profesor comienza con la planificacin y organizacinde las futuras acciones a ejecutar en compaa de los alumnos. Laplanificacin consiste en la programacin de un contenido ideal o deseadoque orienta el trabajo de la institucin en un periodo dado (planeacinperidica). Debe contemplar los objetivos, los propsitos, los contenidos,las tareas del estudiante, los recursos pedaggicos, los procedimientosnecesarios y las formas de evaluacin para asegurar el cumplimiento delos objetivos.

La organizacin del proceso de enseanza aprendizaje debe comprender laorganizacin espacio temporal, la organizacin del trabajo y la organizacin de sudireccin. La primera se refiere a la particin del proceso en subprocesos. Lasegunda trata de la distribucin ms conveniente del trabajo de los alumnos y delestablecimiento de las medidas para asegurar la eficaz interaccin entre ellos. Latercera consiste en la creacin de la red de relaciones entre los profesores y, entreestos, y los estudiantes (Trist, 1985, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005).

La planeacin es un momento imprescindible para el logro de una educacin decalidad. Planear, desde esta perspectiva, significa establecer qu debe hacersedurante el proceso de enseanza aprendizaje, cmo debe ste desarrollarse,mediante qu acciones concretas y sus responsables, atendiendo a las metas y ala misin de la institucin educativa, es decir, a las necesidades del alumno, de lafamilia del alumno, del proceso educativo que recibir al alumno en un siguientenivel escolar y de la sociedad en general (Reyes, 1999, citado por VIDAL,Gonzalo, 2005).

- La Ejecucin: Es la puesta en prctica de las acciones planificadas, esllevar a cabo lo planeado.

En este momento es de suma importancia la persistencia en el propsito, yaque la actitud de las personas que participen en el proceso es el factor msimportante en la calidad del mismo. Por ello, en esta etapa la comunicacineducativa juega un papel preponderante, porque permite crear una red derelaciones interpersonales afectivas que facilitan el compromiso de losparticipantes con el logro de lo planificado (Reyes, 1999, citado por VIDAL,Gonzalo, 2005).

Es importante que el profesor mantenga una actitud positiva hacia losestudiantes y la capacidad de comprensin del otro, para lo que debeplantearse una estrategia y una tctica de comunicacin en el saln de clase,que le permita asumir un estilo de direccin democrtico y comunicativo,caracterizado por:

Tener en cuenta las particularidades individuales, la experiencia personal,las necesidades y la actividad del alumno.

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Trabajar con el grupo como un todo, sin abandonar el enfoque personal enel tratamiento de los estudiantes.

No ser estereotipado ni en la conducta, ni en los juicios.

No ser selectivo en los contactos, ni subjetivo en las valoraciones.

No ser agresivo en las relaciones.

Estimular la participacin activa de los estudiantes en la manifestacin decriterios tanto de temas docentes como de otra ndole.

Preocuparse por los problemas y dificultades de los estudiantes, tanto enel rea docente como en lo personal y familiar.

Ser sensible y tener tacto en el trato.

Destacar ms los logros que las insuficiencias.

Encaminar su actividad a la formacin integral de la personalidad delalumno.

- El Control: consiste en la comprobacin de la calidad del aprendizajelograda por el alumno, contrastando lo alcanzado con los objetivos que seperseguan, a la vez que se comprueba la accin educativa del profesor.

El control cumple dos importantes funciones: En primer lugar revela la efectividaddel trabajo realizado durante la planificacin, la organizacin y la regulacin, con loque permite corregir las decisiones errneas, total o parcialmente, que se hayantomado en este sentido y, en segundo lugar, posibilita responder a tiempo y coneficacia a las desviaciones sufridas en el cumplimiento de los objetivos.

- La Correccin: es el momento de reflexin y de toma de decisiones sobreproceso de enseanza aprendizaje que ha finalizado. En este momento elprofesor adopta las acciones correctivas necesarias para eliminar loscomportamientos indeseados y que han limitado el cumplimiento de losobjetivos trazados. (VIDAL, G. Cuba 2005)

Como observamos en las fases, brevemente expuestas, la actividad tiene un papelpreponderante en la formacin del conocimiento, como una relacin entre loexterno y los procesos internos. La actividad relaciona al sujeto con el mundo y laentiende como los procesos del sujeto hacia la realidad y "donde tiene lugar eltrnsito del objeto hacia su forma subjetiva, la actividad aparece como el procesoen el cual tiene lugar las transformaciones mutuas entre los polos "sujeto-objeto "

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Un rasgo caracterstico de la actividad es la coincidencia del motivo y el objetivo:se motiva sta por el objetivo a cuyo logro est dirigida. En el plano educativo, laconstruccin de determinados conocimientos constituye una actividad cuando seamotivada por la necesidad cognoscitiva. El uso de instrumentos, como objetosmediadores de la actividad, forma parte esencial en la teora de la actividad. Seconsideran instrumentos los materiales con los que el hombre se relaciona con elexterior y los instrumentos-signo (lingstico no) con los que se producen losprocesos psicocognitvos. Con ellos se establece la comunicacin en los trminosa que Vygotsky hace referencia. (Figura 1: relacin sujeto-objeto en la actividad).

Los principales componentes de algunas actividades humanas los constituyen lasacciones que las realizan. Llamamos accin a la representacin del resultado quedebe alcanzarse, sea el proceso subordinado a un objetivo consciente. Al igualque el concepto del motivo se correlaciona con el de la actividad, el concepto delobjetivo se correlaciona con el de la accin (Figura 3: niveles de anlisis).

La accin se determina como un proceso orientado e impulsado por el motivo dela actividad. Un rasgo caracterstico de la accin, lo constituye la no coincidenciadel motivo y del objetivo. El sentido, interviene como la relacin entre dos cosasque cumplen funciones especificas en la actividad y que constituyen elementosestructurales.

Figura 1. Relacin sujeto-objeto en la actividad

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En la teora de la actividad, el anlisis empieza por separar algunas actividades enfuncin de los motivos, coincidentes con los objetivos que los impulsan. Despus,se analizan las acciones que conforman las actividades, que son estimuladas por elmotivo de la actividad de la que forman parte, pero orientadas a la consecucin desu propio objetivo.

En la Figura 2 se resumen las relaciones entre los elementos estructurantes de laaccin (Jorba y Sanmart, 1994, citado en PEREA, A. 1999).

Figura 2. Relaciones entre los elementos estructurales de la accin Jorba ySanmart, 1994

Finalmente, se diferencian las operaciones que dependen, de manera directa, delas condiciones en que se lleva a cabo la accin que materializan. Estos tresniveles de anlisis pueden diferenciarse ya que actividad y accin representanrealidades autnticas y no coincidentes, pues una accin puede variarindependientemente de una actividad (Jorba y Sanmart, 1994, citado en PEREA,A. 1999). La Figura 3 presenta los diferentes niveles del anlisis

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Figura 3. Niveles de Anlisis Jorba y Sanmart, 1994

Nivel deAnlisis Unidades

Primero Actividad-----------correlacionada ---------------------------- Motivo

Segundo Accin---------------correlacionada---------------------------- Objetivo

Tercero Operacin----------correlacionada---------------------------- Condiciones

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CAPITULO 2

2. REVISIN BIBLIOGRFICA. ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEANZA DELAS ONDAS

En este captulo, hacemos una revisin bibliogrfica de las investigacionesrelacionadas con la enseanza de las ondas en diferentes pases. Partimospresentando el diseo curricular de las ciencias naturales propuesto por elMinisterio de Educacin Nacional con el objetivo de identificar los ejes vertebralesque recorren el currculo en ciencias y su correspondencia con los temaspresentados en los textos gua que se consideran ms populares en la educacinmedia y superior.

2.1 REVISIN BIBLIOGRFICA

De acuerdo con los lineamientos propuestos por el ministerio de educacinnacional (Ley 115 de 1994), para educacin media, y los estndares bsicos decompetencias en ciencias naturales del Ministerio de Educacin Nacional (MEN),repblica de Colombia, 2004, el contenido referente a ondas debe ser presentadoen dos unidades (ver anexo A):

UNIDAD 1: VIBRACIONES Y ONDAS

1.1 Movimiento armnico simple.1.2 Movimiento ondulatorio.1.3 Fenmenos ondulatorios: Reflexin, Refraccin, Difraccin e Interferencia.1.4 Sonido.

UNIDAD 2: PTICA

2.1 Naturaleza de la luz.2.2 Refraccin y reflexin.2.3 Espejos y lentes.2.4 El ojo humano defectos visuales

Los textos que se utilizan con ms frecuencia en la enseanza de la Fsica eneducacin media en Colombia, en donde los contenidos de ondas que presentanse encuentran en concordancia con los estndares bsicos de competencias enciencias naturales del M.E.N. son:

Fsica Fundamental de Michel Valero, volumen 2, grupo editorial norma 1983, endonde el tema de ondas se encuentra en concordancia con lo propuesto por elMEN, y su presentacin es la siguiente:

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- Movimiento Ondulatorio: Propagacin y ecuacin de onda. Superposicin deondas.

- Sonido: Las ondas sonoras.- La luz: Naturaleza de la luz. Espejos planos y esfricos. Lentes instrumentos

pticos.- ptica Fsica: Interferencia difraccin. Polarizacin.

Fundamentos de Fsica de Serway Faughn, volumen 2, editorial Thomson sextaedicin 2007, su presentacin es la siguiente:

- Vibraciones y ondas.- Sonido.

Fsica conceptos y aplicaciones de Paul E. Tippens, volumen 2, editorial McGRAWHill tercera edicin 2000, su presentacin es la siguiente:

- Movimiento ondulatorio.- Sonido.- Luz e iluminacin.- Reflexin y espejos.- Refraccin.- Lentes e instrumentos pticos.- Interferencia, difraccin y polarizacin.

Fundamentos de Fsica 2 de F. Bueche, editorial McGRAW Hill 1984, supresentacin es la siguiente:

- Movimiento ondulatorio.- Sonido.- Propiedades de la luz.- Dispositivos pticos.- Interferencia y difraccin.

Los textos ms comunes que se utilizan en la educacin superior cubrenampliamente los objetivos propuestos los estndares bsicos de competencias enciencias naturales propuestos por el MEN, en donde los contenidos sobre el temade ondas se presentan con mayor profundidad en relacin con el manejomatemtico, son:

Fsica, de Marcelo Alonso y Edward J. Finn, editorial Addison Wesley, Editorial:Addison-Wesley Iberoamericana, primera edicin 1995, su presentacin es lasiguiente:

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- Movimiento ondulatorio.- Ondas electromagnticas.- Reflexin, refraccin y polarizacin.- Geometra de las ondas.- Interferencia.- Difraccin.

Fsica Universitaria, v1 y v2, de Sears Zemansky, Young Freedman, editorialAddison Wesley 2009, decimosegunda edicin, en donde los contenidos sobre eltema de ondas se presentan as:

- Ondas mecnicas.- Sonido y el odo.- Ondas electromagnticas.- Naturaleza y propagacin de la luz.- ptica geomtrica e instrumentos pticos.- Interferencia.- Difraccin.

2.2 ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEANZA DE LAS ONDAS

El mtodo tradicional de la enseanza de las ondas mecnicas se reduce alestudio de las principales propiedades y de su propagacin por medio de unacubeta con agua, de un resorte helicoidal y de una cuerda unida a un motorvibrador. Se destacan y se explican los conceptos de amplitud, longitud de onda,frente de onda, rayo, onda circular, onda plana y ondas peridicas. Se muestranlas propiedades de la reflexin, difraccin, refraccin e interferencia de las ondas.Cada una de estas propiedades se ejemplifica observando el comportamientoanlogo de la luz al reflejarse en un espejo, al difractarse por una aberturarectilnea de ancho variable, al refractarse al pasar a un segundo mediotransparente, y al formarse la interferencia cuando la luz atraviesa una doblerendija.

Los distintos mtodos de enseanza de la Fsica han sido objeto de estudioprincipalmente en los ltimos 50 aos. A nivel universitario se desarrollaronproyectos de investigacin cuyo objeto de estudio era la enseanza de la cienciaen general, fsica en particular, tales como: The Feynman Lectures on Physics yBerkeley Physics Course.

En 1956, el profesor Jerrold Zacharias del Massachusetts Institute of Technology,MIT, (Instituto Tecnolgico de Massachuttsetts), form el Physical Science StudyCommittee, PSSC, (Comit de Estudio de Ciencias Fsicas) y gener un libro conmaterial para laboratorio, que influenci la enseanza de la Fsica en las escuelassecundarias de todo el mundo. El principal objetivo del curso est expresado en elprlogo de la primera edicin: Se presenta la Fsica no como un mero conjunto de

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hechos sino bsicamente como un proceso continuo a travs del cual el hombrebusca entender la naturaleza del mundo fsico.

El enfoque del PSSC recibi crticas de algunos investigadores que opinan que elcurso es til para estudiantes interesados en la ciencia y no para el estudiantemedio. Debido a estas crticas, en Inglaterra se desarroll un proyecto similar,llamado: Nuffield Science Teaching Project. Este proyecto comparti algunos delos mtodos y objetivos del PSSC y enfatiz tambin la necesidad de organizarcursos de Fsica para todos, no slo para futuros cientficos o ingenieros. (MITInstitute Archives & Special Collections, 2006)

En Argentina, la Asociacin de Profesores de Fsica de la Argentina, APFA, pormedio de la Revista de Enseanza de Fsica, ofrece un espacio para exponerreflexiones tericas, ensayos, ideas, alternativas pedaggico-didcticas yresultados de investigaciones orientadas al mejoramiento de la enseanza de lafsica y las ciencias experimentales en todos los niveles del sistema educativo;propiciando que la enseanza de la Fsica sea cada vez ms significativa yeficiente en todos los niveles educativos.

En Italia, la Universidad de Palermo, por medio de un grupo de investigacin en laeducacin de la Fsica: Physics Education Research Group, tiene el siguientetrabajo de investigacin: Modelling Mechanical Wave Propagation: Guidelines andExperimentation of a Teaching-Learning Sequence. Modelo de la propagacin deondas mecnicas y el papel desempeado por el medio en donde se propagan lasondas: Guas y experimentos de una secuencia de Enseanza-Aprendizaje.Anlisis de la velocidad de propagacin, superposicin, descomposicin desonidos haciendo uso de las NTICs, por medio de programas tipo Shareware.Trabajo publicado por: Fazio Claudio; Guastella Ivn; Sperandeo, Mineo RosaMara; Tarantino Giovanni. Publicado en la revista: International Journal of ScienceEducation, v30 n11, p1491-1530, Septiembre de 2008.

En los Estados Unidos de Amrica, el PhysTec, de la Asociacin Americana deProfesores de Fsica, AAPT, impulsa proyectos para la formacin de ms ymejores docentes de fsica cuyo objetivo principal es la investigacin enenseanza de la fsica. Existen otros enfoques que utilizan menos matemticas,como por ejemplo el utilizado en el libro Fsica conceptual, de Paul G. Hewitt,ampliamente utilizado en varias partes del mundo.

Con respecto al tema de ondas, el departamento de fsica de la universidad deBuffalo, Physics Department, SUNY Buffalo State College, Buffalo, tiene elsiguiente trabajo de investigacin: Conceptual Learning Approach to Waves -Project CLAW-. (Enfoque del Aprendizaje conceptual de ondas (Proyecto CLAW).Trabajo publicado por: Dan MacIsaac, Ph.D. En la revista: The Physics Teacher,v45 n7 p462 462, Octubre 2007. Visualizacin de la dependencia espacial ytemporal que tienen las ondas utilizando simulaciones en tiempo real de grficos

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dinmicos interactivos. Las simulaciones contienen herramientas interactivas queincluyen botones para iniciar, detener y pausar, casillas de verificacin, ydeslizadores. Tambin son utilizadas para obtener la caracterizacin de los tiposde ondas de acuerdo al movimiento del medio en que se propagan (ondastransversales y ondas longitudinales) y finalmente diferenciacin entre las ondasmecnicas y las ondas electromagnticas.

En Espaa, el Departamento de Fsica Aplicada de la Universidad Politcnica deValencia, tiene el siguiente trabajo de investigacin: Digital simulation of wavemotion. (Simulacin digital del movimiento ondulatorio). Trabajo publicado por:Jaime Riera, Marcos H. Gimnez, Ana Vidaurre, Juan A. Monsoriu. En la revista:Journal of Research in Science Teaching, v10 n3 p161 166, Diciembre 2002.Uso de las tecnologas de la informacin y la comunicacin (NTICs) en latransmisin de los conocimientos cientficos. En el presente trabajo, analizan eldiseo de un programa de simulacin de movimiento de las ondas en ellaboratorio. El objetivo del programa es ayudar a los estudiantes a comprender losconceptos bsicos del movimiento ondulatorio. Por esta razn, presentan especialatencin a la interactividad y los aspectos grficos.

En Espaa, Silvia Bravo, Marta Pesa, Mara Concesa Caballero Sahelices,realizaron un trabajo de investigacin conocido como: Representaciones dealumnos universitarios sobre propagacin de ondas mecnicas, publicado en larevista Enseanza de las Ciencias, 2009, 27(3), 405-420. Toman como referenciala literatura existente que analiza desde diferentes marcos tericos el aprendizajedel movimiento ondulatorio, y que cronolgicamente se presentan de la siguienteforma:

- Maurines (1992), analiza las respuestas de los estudiantes en base a la ideade un capital dinmico (fuerza, energa, impulso) para explicar por qu lamayora de los estudiantes concibe la propagacin de un pulso en trminos dela fuerza que entrega la mano al crear el pulso en la cuerda.

- Linder (1993) Estudia las dificultades de alumnos para conceptualizar losfactores que afectan a la velocidad de propagacin del sonido y PeralesPalacios (1997) analiza conocimientos previos en acstica en alumnos dediferentes edades y niveles. Los resultados evidencian, entre otras, la dificultadde los alumnos para explicar la propagacin del sonido en el aire y en mediosslidos.

- Utges y Pacca (1998) han sistematizado las principales representaciones deonda de estudiantes secundarios y otras investigaciones. Bravo y Pesa (2002)han ampliado la validez de estas representaciones al mbito universitario.

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- Wittmann (1998, 2002) describe el razonamiento de los estudiantes en funcinde patrones de asociacin o modelos simples y posteriormente toma un marcoterico ms general para interpretar las respuestas de los estudiantes.

- Utges et al. (2002), tomando como referencia el concepto de onda, interpretanlas dificultades de los estudiantes en la comprensin de conceptos complejosusando las nociones de conceptos emergentes. causalidad compleja, cambioepistmico. y multiplicidad de representaciones y modelos.

- Welti (2002) investiga algunas dificultades de estudiantes y profesores parainterpretar y describir los mecanismos fsicos asociados con la generacin ypropagacin de una onda y la energa involucrada en estos procesos.

- Bravo y Pesa (2002) investigan los modos de razonamiento que activanestudiantes universitarios del ciclo bsico de carreras de ingeniera alenfrentarse a situaciones problemticas que involucran la velocidad depropagacin de una onda.

- Wittmann, Steinberg y Redish (2003) abordan el razonamiento de losestudiantes sobre propagacin del sonido en trminos de conjuntos derecursos o bloques de pensamientos que se usan comnmente en diferentesmarcos, con el objetivo de disear materiales curriculares.

Los resultados de las investigaciones mencionadas son convergentes en sealarla dificultad de los alumnos para comprender el mecanismo de propagacin y el roldel medio de propagacin en el movimiento ondulatorio. Esta dificultad esreconocida en uno de los textos de uso corriente por parte del alumno (Eisberg yLerner, 1983). En el mismo, se presenta un anlisis cualitativo interesante acercade los factores que determinan la velocidad de propagacin, pero se reconoce a lavez que este anlisis no es intuitivo y. en consecuencia, para el alumno es unaspecto difcil de profundizar.

En Colombia, la falta de comunicacin entre las comunidades educativas hacedifcil la divulgacin de los resultados obtenidos en la enseanza de la fsica eneducacin media, especialmente en los temas relacionados con ondas y nopermite que los avances recientes se comenten en las instituciones educativas.

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CAPITULO 3

3. EL PROBLEMA Y LA METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

Este captulo recoge la orientacin de la presente investigacin, la identificacin,descripcin, delimitacin y clasificacin del problema a investigar, cual es lapertinencia, importancia o sentido de la introduccin del uso de un modelo virtualen la construccin del concepto de ondas y de fenmenos ondulatorios.

3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

De acuerdo a la situacin planteada en la introduccin de la presenteinvestigacin, La pregunta fundamental que surge de la descripcin de estaproblemtica es: Qu modelo utilizan los estudiantes de educacin media paraconstruir el concepto de onda y de fenmenos ondulatorios?

3.2 HIPTESIS

El tema de ondas aparece en los currculos escolares y se desarrolla en las clasesde fsica, sin embargo al final de la enseanza de los cursos, cuando se realizanlas evaluaciones o se pasa a niveles universitarios, se tiene que el concepto deonda y de fenmenos ondulatorios que presentan los alumnos es deficiente, lo quehace necesario propuestas didcticas donde el estudiante construya con rigorestos conceptos.

3.3 OBJETIVOS

3.3.1 Objetivo general

Construir el concepto de onda y de fenmenos ondulatorios utilizando un modelovirtual e identificar el grado de comprensin del concepto de onda y defenmenos ondulatorios en los estudiantes de educacin media de un colegio enCali, Valle del Cauca.

3.3.2 Objetivos especficos

3.3.2.1 Objetivo especfico 1

Identificar el grado de comprensin que tienen los estudiantes acerca de lascaractersticas de las ondas (amplitud, longitud de onda, periodo y velocidad depropagacin) y de los fenmenos ondulatorios (reflexin, refraccin, difraccin einterferencia).

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3.3.2.2 Objetivo especfico 2

Aplicar un modelo virtual didctico que permita a los estudiantes construir ymatematizar los conceptos de ondas y de fenmenos ondulatorios.

3.4 METODOLOGA UTILIZADA EN LA INVESTIGACIN

El trabajo de investigacin se realiza como una tesis de Maestra en Educacin, yconsiste en la aplicacin de una propuesta didctica para la construccin delconcepto de onda y de fenmenos ondulatorios utilizando un modelo virtual. Losresultados se contrastan con la metodologa utilizada tradicionalmente en elcolegio seleccionado para realizar el estudio.

La investigacin se desarroll con un grupo homogneo y diferenciado deestudiantes de grado once, (cuatro salones con 108 alumnos), con edades entre15 y 17 aos, de un colegio privado, coeducativo (conformado por hombres ymujeres), de manera sincrnica, tomando como referente el tema de las ondasque se estudia en el primer periodo acadmico.

Utilizamos, como metodologa de la investigacin, la desarrollada en la Etnografay diseo cualitativo en investigacin educativa, propuesta por Judith P. Goetz yMargaret D. LeCompte en donde se llevaron a cabo los siguientes pasos:

- Elegimos un problema especfico a partir del anlisis de los temas en donde losalumnos evidencian dificultades en la comprensin de los conceptos. Laspruebas de estado ICFES sirvieron como referencia ya que aplican uncuestionario de fsica compuesto de veinticuatro preguntas, en donde el 30%de ellas corresponde al tema de ondas (siete preguntas).

- Aplicamos un cuestionario de diagnstico a los estudiantes para medir el gradode apropiacin de los conceptos despus de haber recibido tres semanas declases, bajo el mtodo convencional (clase magistral, demostracionesdinmicas de ondas con un resorte helicoidal y realizacin de una prctica delaboratorio con la cubeta de ondas). No se hizo estudio de los conocimientoscientficos previos de los alumnos que conformaron la muestra. En elcuestionario se tuvieron en cuenta las siguientes variables de fenmenos quese deban analizar y se les hizo seguimiento por medio de un posteriorcuestionario: Naturaleza y caractersticas de una onda, movimiento del medioen el cual se propagan las ondas e interferencia constructiva y fenmenos deonda: reflexin, refraccin y difraccin.

- Hicimos una encuesta estructurada a profesores de educacin media ysuperior para indagar sobre el uso de modelos y la utilizacin de las NTICs(nuevas tecnologas de informacin y la comunicacin) en la enseanza de la

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Fsica, en nuestro caso sobre el tema de ondas y fenmenos ondulatoriosdesarrollados en las clases.

- Se puso en prctica el mdulo de aprendizaje sobre ondas con rigor cientficoy fundamentacin didctica que por supuesto incluye el marco terico quehemos expuesto en el captulo 1. Aplicamos el uso de modelos y delaboratorios virtuales que se encuentran en las plataformas seleccionadas:PhET y Proyecto Newton.

- Despus del desarrollo del modelo virtual y de los laboratorios virtuales,aplicamos un segundo cuestionario como control, con contenidosdidcticamente seleccionados centrado no tanto en los contenidos como en laposesin de esquemas conceptuales que permiten la construccin delconocimiento, en donde se le hizo seguimiento al nivel de apropiacin de lasvariables elegidas para el estudio.

- Realizamos el anlisis descriptivo cuantitativo y cualitativo. Significatividadestadstica, bondad del ajuste, correlaciones, contraste de diferencias entredos muestras, anlisis DOFA, y discriminacin y validez estadstica, utilizandoel programa estadstico SPSS.

- Planteamos las conclusiones de la investigacin y las recomendaciones.

La metodologa se desarrolla atendiendo a la pregunta problema sobre Qumodelo utilizan los estudiantes de educacin media para construir el concepto deonda y de modelos ondulatorios?

3.5 INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIN PARA LA OBTENCIN DE DATOS

3.5.1 Cuestionario de Diagnstico

Ver Anexo B

3.5.2 Encuesta estructurada hecha a profesores de educacin media y superior

Ver Anexo F

3.5.3 Aplicacin del modelo virtual y desarrollo de dos prcticas de laboratoriovirtual

Ver Anexos D y E

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3.6 APLICACIN DE LOS INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIN

Se dise una ruta didctica lgica con el propsito de servir de gua en el trabajode la construccin y la matematizacin del concepto de onda en los estudiantes degrado once. El objetivo central es que los estudiantes construyan el concepto deonda tomando como comparacin un modelo virtual en el que se producen ondas.

Las intenciones con respecto a los resultados del presente estudio, son las dediscutirlos y socializarlos con profesores del rea de fsica con el objetivo demejorar los procesos de enseanza para con los futuros estudiantes. El alcancees el de llegar a construir otros conceptos utilizando la misma metodologa.

El inters est centrado en que el estudiante est en capacidad de identificar lascaractersticas de una onda y los fenmenos ondulatorios, explicar el movimientodel medio en que se propaga la onda, describir este fenmeno por medio de unaecuacin, resolver problemas cuantitativos y asociar el conocimiento adquirido acasos de la vida cotidiana.

Un aspecto que despierta el entusiasmo de la investigacin y la curiosidad en losestudiantes, es el hecho de que se utilizan las nuevas tecnologas de lainformacin y la comunicacin (NTICs) como una herramienta que es de usocotidiano y que se encuentra al alcance de la poblacin estudiantil.

La ruta didctica, como instrumento de investigacin, se aplic en las clasesregulares de Fsica en las instalaciones de un colegio que posee la caractersticade ser coeducativo (hombres y mujeres) y que funciona con la modalidad deeducacin personalizada. Se trabaj con una poblacin pequea y diferenciada de108 estudiantes que no fueron elegidos por voluntariedad ya que todos debanparticipar del estudio, con edades que oscilan entre los 15 y los 17 aos, deestrato socioeconmico 4 y 5 durante el perodo acadmico en donde se dicta eltema de ondas.

En el estudio participaron dos cohortes de estudiantes, una correspondiente a lapromocin 2008 2009 y la otra a la 2009 2010, de manera diacrnica (en elcurso del periodo).

La cohorte 2008 2009 se utiliz como marco de referencia al comparar losresultados de final de periodo con los resultados obtenidos por la promocin 2009 2010, tomando como comparacin que las dos fueron evaluadas porcompetencias.

Los estudiantes de grado once de la promocin 2009 2010, con quienes serealiz el estudio, recibieron clases magistrales las tres primeras semanas delperiodo acadmico en donde cubrieron los temas de movimiento armnico simple,(M.A.S), ondas y de fenmenos ondulatorios, de acuerdo a la programacin

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peridica (ver anexo No. A). Las clases se acompaaron con demostracioneshechas con un resorte helicoidal de cinco metros de longitud y con un laboratorioreal con la cubeta de ondas (ver anexo No. O) que sirvieron para explicar laproduccin de ondas (frentes de onda) y propagacin de las ondas mecnicas.

Antes de realizar la primera evaluacin se les practic un cuestionario dediagnstico (ver anexo No. B), de respuesta abierta (ver hoja de respuestasanexo. No. C), en donde se consult sobre la apropiacin de los conocimientosbsicos adquiridos sobre ondas haciendo uso de la manera tradicional deenseanza utilizada en el colegio. Se elabor un cuestionario estndarpresecuencializado, para realizar un muestreo aleatorio delimitado naturalmente(se incorpor el 100% del universo, equivalente a todo el grado once),garantizando el anonimato.

En el cuestionario se tuvieron en cuenta las siguientes variables de fenmenosque se deban analizar: Naturaleza y caractersticas de una onda, movimiento delmedio en el cual se propagan las ondas e interferencia constructiva y fenmenosde onda: reflexin, refraccin y difraccin.

I. Naturaleza y caractersticas de una onda.

Con las preguntas 1, 2 y 3, se trata de averiguar cul es el concepto de Onda quetienen los estudiantes analizado desde su cotidianidad, para ello se le presentancinco casos diferentes para que identifiquen si corresponden a movimientosondulatorios, justificando su respuesta; adems se le presentan dos diagramasque identifican la misma onda y con base en ellos, se pretende que losestudiantes identifiquen (y/o definan en lo posible) las siguientes caracters