The Historical Background to Modernization

El método tradicional de la enseñanza de las ondas mecánicas se reduce al estudio de las principales propiedades y de su propagación por medio de una cubeta con agua, de un resorte helicoidal y de una cuerda unida a un motor vibrador. Se destacan y se explican los conceptos de amplitud, longitud de onda, frente de onda, rayo, onda circular, onda plana y ondas periódicas. Se muestran las propiedades de la reflexión, difracción, refracción e interferencia de las ondas. Cada una de estas propiedades se ejemplifica observando el comportamiento análogo de la luz al reflejarse en un espejo, al difractarse por una abertura rectilínea de ancho variable, al refractarse al pasar a un segundo medio transparente, y al formarse la interferencia cuando la luz atraviesa una doble rendija.

Los distintos métodos de enseñanza de la Física han sido objeto de estudio principalmente en los últimos 50 años. A nivel universitario se desarrollaron proyectos de investigación cuyo objeto de estudio era la enseñanza de la ciencia en general, física en particular, tales como: The Feynman Lectures on Physics y Berkeley Physics Course.

En 1956, el profesor Jerrold Zacharias del Massachusetts Institute of Technology, MIT, (Instituto Tecnológico de Massachuttsetts), formó el Physical Science Study Committee, PSSC, (Comité de Estudio de Ciencias Físicas) y generó un libro con material para laboratorio, que influenció la enseñanza de la Física en las escuelas secundarias de todo el mundo. El principal objetivo del curso está expresado en el

hechos sino básicamente como un proceso continuo a través del cual el hombre busca entender la naturaleza del mundo físico”.

El enfoque del PSSC recibió críticas de algunos investigadores que opinan que el curso es útil para estudiantes interesados en la ciencia y no para el estudiante medio. Debido a estas críticas, en Inglaterra se desarrolló un proyecto similar, llamado: Nuffield Science Teaching Project. Este proyecto compartió algunos de los métodos y objetivos del PSSC y enfatizó también la necesidad de organizar cursos de “Física para todos”, no sólo para futuros científicos o ingenieros. (MIT Institute Archives & Special Collections, 2006)

En Argentina, la Asociación de Profesores de Física de la Argentina, APFA, por medio de la Revista de Enseñanza de Física, ofrece un espacio para exponer reflexiones teóricas, ensayos, ideas, alternativas pedagógico-didácticas y resultados de investigaciones orientadas al mejoramiento de la enseñanza de la física y las ciencias experimentales en todos los niveles del sistema educativo; propiciando que la enseñanza de la Física sea cada vez más significativa y eficiente en todos los niveles educativos.

En Italia, la Universidad de Palermo, por medio de un grupo de investigación en la educación de la Física: Physics Education Research Group, tiene el siguiente trabajo de investigación: Modelling Mechanical Wave Propagation: Guidelines and Experimentation of a Teaching-Learning Sequence. Modelo de la propagación de ondas mecánicas y el papel desempeñado por el medio en donde se propagan las ondas: Guías y experimentos de una secuencia de Enseñanza-Aprendizaje. Análisis de la velocidad de propagación, superposición, descomposición de sonidos haciendo uso de las NTICs, por medio de programas tipo “Shareware”. Trabajo publicado por: Fazio Claudio; Guastella Iván; Sperandeo, Mineo Rosa María; Tarantino Giovanni. Publicado en la revista: International Journal of Science Education, v30 n11, p1491-1530, Septiembre de 2008.

En los Estados Unidos de América, el PhysTec, de la Asociación Americana de Profesores de Física, AAPT, impulsa proyectos para la formación de más y mejores docentes de física cuyo objetivo principal es la investigación en enseñanza de la física. Existen otros enfoques que utilizan menos matemáticas, como por ejemplo el utilizado en el libro Física conceptual, de Paul G. Hewitt, ampliamente utilizado en varias partes del mundo.

Con respecto al tema de ondas, el departamento de física de la universidad de Buffalo, Physics Department, SUNY – Buffalo State College, Buffalo, tiene el siguiente trabajo de investigación: 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. Visualización de la dependencia espacial y temporal que tienen las ondas utilizando simulaciones en tiempo real de gráficos

dinámicos interactivos. Las simulaciones contienen herramientas interactivas que incluyen botones para iniciar, detener y pausar, casillas de verificación, y deslizadores. También son utilizadas para obtener la caracterización de los tipos de ondas de acuerdo al movimiento del medio en que se propagan (ondas transversales y ondas longitudinales) y finalmente diferenciación entre las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas.

En España, el Departamento de Física Aplicada de la Universidad Politécnica de Valencia, tiene el siguiente trabajo de investigación: Digital simulation of wave motion. (Simulación digital del movimiento ondulatorio). Trabajo publicado por: Jaime Riera, Marcos H. Giménez, Ana Vidaurre, Juan A. Monsoriu. En la revista: Journal of Research in Science Teaching, v10 n3 p161 – 166, Diciembre 2002. Uso de las tecnologías de la información y la comunicación (NTICs) en la transmisión de los conocimientos científicos. En el presente trabajo, analizan el diseño de un programa de simulación de movimiento de las ondas en el laboratorio. El objetivo del programa es ayudar a los estudiantes a comprender los conceptos básicos del movimiento ondulatorio. Por esta razón, presentan especial atención a la interactividad y los aspectos gráficos.

En España, Silvia Bravo, Marta Pesa, María Concesa Caballero Sahelices, realizaron un trabajo de investigación conocido como: “Representaciones de alumnos universitarios sobre propagación de ondas mecánicas”, publicado en la revista Enseñanza de las Ciencias, 2009, 27(3), 405-420. Toman como referencia la literatura existente que analiza desde diferentes marcos teóricos el aprendizaje del movimiento ondulatorio, y que cronológicamente se presentan de la siguiente forma:

- Maurines (1992), analiza las respuestas de los estudiantes en base a la idea de un capital dinámico (fuerza, energía, impulso) para explicar por qué la mayoría de los estudiantes concibe la propagación de un pulso en términos de la fuerza que entrega la mano al crear el pulso en la cuerda.

- Linder (1993) Estudia las dificultades de alumnos para conceptualizar los factores que afectan a la velocidad de propagación del sonido y Perales Palacios (1997) analiza conocimientos previos en acústica en alumnos de diferentes edades y niveles. Los resultados evidencian, entre otras, la dificultad de los alumnos para explicar la propagación del sonido en el aire y en medios sólidos.

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

- Wittmann (1998, 2002) describe el razonamiento de los estudiantes en función de patrones de asociación o modelos simples y posteriormente toma un marco teórico más general para interpretar las respuestas de los estudiantes.

- Utges et al. (2002), tomando como referencia el concepto de onda, interpretan las dificultades de los estudiantes en la comprensión de conceptos complejos usando las nociones de conceptos emergentes. causalidad compleja, cambio epistémico. y multiplicidad de representaciones y modelos.

- Welti (2002) investiga algunas dificultades de estudiantes y profesores para interpretar y describir los mecanismos físicos asociados con la generación y propagación de una onda y la energía involucrada en estos procesos.

- Bravo y Pesa (2002) investigan los modos de razonamiento que activan estudiantes universitarios del ciclo básico de carreras de ingeniería al enfrentarse a situaciones problemáticas que involucran la velocidad de propagación de una onda.

- Wittmann, Steinberg y Redish (2003) abordan el razonamiento de los estudiantes sobre propagación del sonido en términos de conjuntos de recursos o bloques de pensamientos que se usan comúnmente en diferentes marcos, con el objetivo de diseñar materiales curriculares.

Los resultados de las investigaciones mencionadas son convergentes en señalar la dificultad de los alumnos para comprender el mecanismo de propagación y el rol del medio de propagación en el movimiento ondulatorio. Esta dificultad es reconocida en uno de los textos de uso corriente por parte del alumno (Eisberg y Lerner, 1983). En el mismo, se presenta un análisis cualitativo interesante acerca de los factores que determinan la velocidad de propagación, pero se reconoce a la vez que este análisis no es intuitivo y. en consecuencia, para el alumno es un aspecto difícil de profundizar.

En Colombia, la falta de comunicación entre las comunidades educativas hace difícil la divulgación de los resultados obtenidos en la enseñanza de la física en educación media, especialmente en los temas relacionados con ondas y no permite que los avances recientes se comenten en las instituciones educativas.

CAPITULO 3