Comparison with other methods

Como parte de la estrategia y para el apoyo de la misma, el autor de la presente tesis elaboró un conjunto de recursos bibliográficos y computacionales dado por los siguientes elementos: Libros electrónicos de Física:

Se preparó especialmente un libro electrónico de tres tomos como parte fundamental de los medios que sustentan la estrategia, que contienen todas las materias de estudio de la disciplina Física para las Carrera de Ciencias Técnicas. Los tomos del libro son:

Mecánica y Física Molecular, con los temas Cinemática; Cinemática relativista; Dinámica; Energía; Sistemas de partículas relativistas; Partículas cargadas eléctricamente en interacción con campos electrostáticos y magnéticos uniformes: Oscilaciones mecánicas; Ondas mecánicas; Ondas longitudinales; Efecto Doppler y modos normales; Teoría cinético molecular; Ley Cero de la Termodinámica; Primera Ley de la Termodinámica; Segunda Ley

de la Termodinámica; Fenómenos de transporte y Teoría electrónica clásica de la conducción en metales.

Electromagnetismo y Óptica, con los temas Carga eléctrica; Campo magnético estacionario; Dipolos eléctricos y magnéticos; Campo magnético no estacionario; Ecuaciones de Maxwell; Dependencia de la conducción eléctrica con la temperatura; Dieléctricos; Semiconductores; Propiedades magnéticas de las sustancias; Ondas electromagnéticas; Luz polarizada y superposición de luz polarizada; Interferencia de la luz; Difracción de la luz y Redes de difracción.

Física Cuántica, con los temas Modelo fotónico de la luz; Propiedades duales de las micropartículas; Elementos de Mecánica Cuántica; Tratamiento mecano - cuántico del átomo monoelectrónico; Tratamiento mecano - cuántico del átomo multielectrónico; Elementos de la Mecánica Cuántica de los sólidos; El núcleo atómico; Características de las radiaciones nucleares; Reacciones nucleares y Partículas elementales. En el Anexo 5 se dan detalles de los contenidos de los temas de los tres tomos.

El libro consta de ecuaciones; esquemas; gráficas; tablas de valores típicos; simulaciones (algunas de las cuales son pequeñas prácticas virtuales en sí mismas); colección de situaciones problémicas, de tareas de seminario y de tareas de práctica de laboratorio. También consta de una colección de afirmaciones sobre los aspectos de estudio para establecer discusiones iniciales en las conferencias; así como datos sobre los aportes de los principales científicos de las Ciencias Físicas y resúmenes sobre los contenidos.

Este libro fue grabado en un en disco compacto por parte del MES y distribuido por todo el país como parte de los medios para la Física en las carreras de la Municipalización de la Educación Superior.

Por las necesidades educativas específicas de las SUM, el autor preparó otro libro electrónico de Física, especialmente preparado para el modelo pedagógico de este tipo de curso universitario.

Adicionalmente se preparó un tercer libro electrónico de Física, dedicado en este caso a la Carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica.

Con las adecuaciones pertinentes en cuanto a los niveles de asimilación y de profundidad el autor preparó otro libro para la Física Básica que se imparte en la universidad como complemento a la formación del nivel medio.

En el libro el nivel de profundidad es el adecuado para los requerimientos universitarios para Carreras de Ciencias Técnicas y trata todos los sistemas de conocimientos que están diseñados en los programas de la disciplina. Se abordan básicamente las teorías de la Mecánica del Newton; de la Teoría Cinético Molecular y de la Termodinámica; del Electromagnetismo Clásico de Maxwell; los elementos de la Teoría Especial de la Relatividad; elementos de la Mecánica Cuántica; de la Física Atómica y de la Física Nuclear y elementos de la Teoría de los Quark. En el libro son utilizadas las herramientas matemáticas de este nivel tales como el Álgebra, la Geometría; la Trigonometría; el Cálculo Diferencial; el Cálculo Integral; las Ecuaciones Diferenciales en una y varias variables; el Álgebra y el Cálculo Vectorial; la Variable Compleja, entre otras. Estas herramientas se utilizan con todo rigor, pero sin desviar la atención de los contenidos físicos.

El libro se ha preparado especialmente para propiciar el aprendizaje productivo. Esto se evidencia en que en todas sus partes se dispone de las indicaciones para el desarrollo de actividades por parte del estudiante, incluso desde la exposición de nuevos materias de estudio.

El libro se ha preparado como parte de un sitio Web y el estudiante tiene amplias posibilidades de navegación y de hacer distintos acercamientos al material de estudio. El libro tiene una presentación sobria y amistosa con un diseño no agresivo de colores e imágenes y es de fácil manejo desde el punto de vista de la utilización del navegador.

En la elaboración del libro se ha seguido el Paradigma Histórico Cultural. Existen elementos en el libro para que el estudiante intente evaluar sus conocimientos y habilidades y cuáles serían sus potencialidades. La actividad que desarrolla el estudiante, por ejemplo con las animaciones o con las soluciones a las colecciones de situaciones problémicas, de tareas de seminario y de laboratorios, permite la explotación o el trabajo con la zona de desarrollo próximo.

El libro mantiene posiciones materialistas dialécticas en los análisis del desarrollo de distintos avances técnicos y científicos con base en la Física, su condicionamiento histórico y los nexos entre la ciencia, la tecnología y la sociedad. Y además estas posiciones materialistas dialécticas se manifiestan en la aceptación del carácter objetivo de la realidad. Y de las propiedades de la materia y sus formas de existencia y el papel de las Ciencias Físicas en el desarrollo de una concepción científica del mundo.

El libro hace un uso correcto del Sistema Internacional de Unidades con el rigor que exige la ley.

Colección de situaciones problémicas:

La disciplina hace uso de las diversas formas organizativas docentes, a saber: conferencias, clases prácticas, seminarios, prácticas de laboratorios y consultas.

Así se preparó una colección de situaciones problémicas variada y que abarca toda la materia de estudio de la disciplina.

Esta colección muestra un carácter sistémico, no solo dentro de ella misma, sino también en relación con las colecciones de tareas de seminario y laboratorios. El carácter sistémico se aprecia en los elementos siguientes:

 Ninguna situación problémica es copia de otra de la colección, pero si se complementan en cuanto a su contenido.

 Las situaciones problémicas tratan de simular situaciones reales de la tecnología o la ciencia, en consonancia con el principio de la enseñanza del carácter científico del proceso de EA. Los otros principios de la enseñanza son aplicados en las situaciones problémicas. Esto hace que esta colección, vista como sistema, tenga determinadas reglas o principios de constitución y de interacciones entre las situaciones problémicas. (Ruiz, 2001c). Ver Anexo 10

 A estas situaciones problémicas no se les buscan las soluciones por métodos “algorítmicos” esteriotipados. En su solución los estudiantes deben elaborar hipótesis de trabajo, que permiten ver las generalizaciones de los resultados. Por ello, las relaciones entre las soluciones a las situaciones problémicas no son formales y externas, sino que van a las esencias de las soluciones. Esto permite una internalización mayor y desarrollar sus propias vías, y por ello, una mayor explotación de la ZDP.

Todas estas situaciones problémicas han sido diseñadas por el autor de esta tesis y han sido enriquecidas con el aporte de los estudiantes.

Estas situaciones problémicas contienen dentro de sí el equivalente a miles de problemas o ejercicios tradicionales de la Física.

La colección de situaciones problémicas se presenta dentro del libro electrónico y en una base de datos especialmente elaborada, que complementa la información ofrecida al estudiante en el libro.

Colección de tareas de seminario

La colección de tareas para los seminarios, que también fue concebida con un carácter sistémico, está dirigida especialmente hacia las principales aplicaciones de las teorías físicas y sus sistemas de leyes y principios en el desarrollo tecnológico que ha alcanzado la humanidad. El carácter abierto de estas tareas no significa que no se adecuen al nivel de profundidad establecido para esta disciplina en cada carrera. Si bien las fuentes de información para resolver estas tareas de seminario necesariamente tienen que complementar al libro electrónico y al libro oficialmente establecido como libro de texto. Pero el nivel de profundidad queda marcado por el trabajo de orientación del profesor y dependerá de cada carrera. Las conexiones con otras disciplinas de cada carrera son importantes para la contribución con esas disciplinas.

También esta colección de tareas se presenta en el libro electrónico y en una base de datos especialmente elaborada que contiene, entre otras informaciones, las posibles fuentes bibliográficas, que incluyen las búsquedas en Internet.

Colección de tareas de práctica de laboratorios reales y virtuales

La colección de tareas de las prácticas de laboratorios reales se ha elaborado también con un carácter sistémico intrínseco y extrínseco, esto último es cierto si se toman en cuenta todas las actividades prácticas de la disciplina, e incluso las actividades teóricas.

Esta colección aparece de la misma forma en el libro electrónico, en una base de datos preparada especialmente al efecto, en los se dan más detalles que los que aparecen en el libro electrónico.

Es interesante señalar que esta colección ha crecido y se ha mejorado constantemente a partir de la instrumentación de la estrategia, pues cada equipo, al realizar una práctica de laboratorio, ha de proponer y realizar una tercera tarea ideada por el equipo. Estas tareas son luego sustentadas por el equipo de estudiante y el profesor puede seleccionar las que cumplan los requisitos para integrar la colección.

Colección de tareas de práctica de laboratorio virtuales

Esta colección tiene algunas semejanzas con la de las prácticas reales, pero a la vez tiene sus diferencias.

Ella tiene también el mencionado carácter sistémico y de igual forma aparecen en una base de datos preparada al efecto.

La principal diferencia estriba en que los estudiantes no tienen que preparar el protocolo inicial antes de realizar la práctica y puede trabajar en composición de su equipo ante la computadora, sin la presencia del profesor durante todo el tiempo de duración de la práctica. Además, el autor de la presente tesis preparó un sitio Web con lacolección de las tareas de las prácticas de laboratorios virtuales y con los “applets” necesarios parasu realización.

Entrenadores inteligentes

Por parte del autor se desarrollaron tres entrenadores basados en las técnicas de la Inteligencia Artificial, que permiten a los estudiantes, en composición de sus correspondientes equipos, entrenarse en tres partes de la Física, a saber: la Dinámica de la Partícula, la Electrostática y la Interferencia Luminosa.

Al enfrentarse a cada entrenador los estudiantes en su equipo deben responder a preguntas de dificultad creciente o ascendente en dependencia de la autoevaluación que ellos le asignen a cada una de sus respuestas. Y como para emitir esa autoevaluación de cada respuesta a ellos se

les presenta una página de aclaraciones, existen tres momentos de aprendizaje para el equipo y para cada estudiante.

Los recursos bibliográficos y computacionales elaborados fueron evaluados con los métodos de la observación participante propios de las investigaciones cualitativas y con la utilización de las mismas fuentes de datos que para la evaluación de la bibliografía de texto y de consulta tradicional. Los resultados fueron:

(82) Excelente (9,4) Muy bien (4,9) Bien (2,7) Regular (1) Mal

Lo que se induce a considerar que estos medios permiten desarrollar la estrategia didáctica. Ver Anexo 6.