Un modelo didáctico para la enseñanza y aprendizaje de la física

86 Revista Brasileira de Ensino de F´ısica, vol. 25, no. 1, Março, 2003

Un Modelo Didactico para Ensenanza Aprendizaje de la Fısica(A Didactic Model for the Physics Teaching-Learning)

Jose Ricardo Campelo ArrudaInstituto de F´ısica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Av. Sao Francisco Xavier 524, Rio de Janeiro, RJ - Brasil, CEP 20550-031

[email protected]

Recebido em 15 de outubro, 2002. Aceito em 17 de janeiro, 2003.

Esto trabajo tiene como objetivo proponer una alternativa para la solución de dificultades en el aprendizaje dela Fısica, en correspondencia con las exigencias actuales. Esta nueva forma de enseñanza se fundamenta en elenfoque Histórico-Cultural, la Teor´ıa de la Actividad y Generalización Teorica, y es desarrollada a través delmetodo estructural-funcional para la organización del contenido a aprender y las regularidades de la actividadde estudio, que proporciona una posición mas activa de los aprendices, a partir de la realización de acciones tanimportantes como la modelación, la experimentación y la simulación en clase para la solución de problemas(teorico-practicos). La realización de las acciones mencionadas en la resolución de problemas, permite a losestudiantes: compreender la importancia de la Ciencia F´ısica y estructurar sus conocimientos acerca de laFısica, atendiendo a los requisitos del pensamiento cient´ıfico actual.

The aim of this work is to propose an alternative for the solution of difficulties present in learning Physics, incorrespondence with the current demands. This new teaching form is based in the Historical-Cultural focus,the Theory of the Activity and Theoretical Generalization, and is developed through the structural-functionalmethod for the organization of the content to learn and the regularities of the study activity that provides a moreactive position of the learners, starting from the realization of actions so important as the modeling, the experi-mentation and the simulation in classroom for the solution of problems (theoretical-practical). The realizationof the actions mentioned in the resolution of problems, allows to the students to understand the importanceof the Physical Science and to structure their knowledge about Physics, fullfilling to the requirements of thecurrent scientific thought.

I Introducci on

La necesidad de articular los contenidos de la F´ısica conlos intereses prácticos de los alumnos y la búsqueda de lo-grar la enseñanza comprometida con las transformacionestecnico-cient´ıficas actuales, ha sido el centro de las atencio-nes y preocupaciones de las investigaciones en didáctica dela enseñanza de la F´ısica.

La historia de la educación demuestra que existen inten-tos de diseñar procesos educacionales en correspondenciacon las condiciones histórico-concretas de la época a quese refiere y en dependencia de las posibilidades que ofreceel desarrollo de la ciencia para el momento, aún cuandolos modelos proyectados responden a diferentes niveles deconcrecion y a partes también diferentes del proceso pe-dagogico [ Sierra, 1997].

Los desaf´ıos de la práctica pedagógica son cada vezmayores y más complejos en la sociedad contemporánea. Laenseñanza tradicional vigente en muchos sistemas conven-cionales es construido de certezas y éstas se valoran, tantoen la vision del profesor, como en la visión del estudiante;

ademas de ser normativo, prescriptivo, acompaña la logicapositivista de organización de la ciencia, en que la teor´ıaprecede la práctica.

La investigación realizada por [Arruda & Marin, 2001],apunto que la enseñanza tradicional que prioriza la dico-tomıa entre la enseñanza de la parte teórica y la experimen-tal, no favorece el desarrollo del pensamiento deductivo ycon ello la capacidad de generalización de los conocimien-tos adquiridos, es una de las razones del fracaso de los estu-diantes en el aprendizaje de la F´ısica.

La conjuncion teor´ıa-practica como principio pe-dagogico no puede tener un valor en s´ı misma, en razónde ser una unidad constitutiva de los elementos cient´ıficosy culturales que dan consistencia al sistema de conocimien-tos y habilidades de la asignatura de F´ısica. Estos elemen-tos se relacionan directamente a los conceptos, representa-ciones, valores, s´ımbolos y habilidades, que estructuradosapropiadamente constituyen el núcleo concreto del procesoenseñanza-aprendizaje de la F´ısica.

La didactica de la F´ısica desarrollada bajo el principiodialectico de la unidad teor´ıa-practica, ejecuta funciones de

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caracter educativo y cient´ıfico al mismo tiempo. La unidadcorrecta de esa relación exige un cambio de paradigma dela practica pedagógica, es decir, cambiar el paradigma dela Pedagog´ıa Tradicional, mecánico-cartesiano; modelo delalumno – tabula rasa, para el paradigma Histórico-Cultural;modelo del alumno activo [Anexo I], buscando garantizar alalumno actividades que proporcionan el desarrollo del cono-cimiento cient´ıfico, la adquisición de habilidades y hábitos.

En esa perspectiva, según Vygotsky, una enseñanza ori-entada hasta una etapa de desarrollo ya logrado, es inefi-caz del punto de vista del desarrollo general del estudiante;no es capaz de dirigir el proceso de desarrollo, va detrásde el. La teor´ıa de la zona de desarrollo próximo originauna formula que contradice exactamente la orientación tra-dicional: launica enseñanza buena es la que avanza para eldesarrollo.

Las ciencias naturales, en particular la F´ısica, se basanen un proceso del pensamiento hipotético-deductivo, carac-terizandose por una metodolog´ıa cient´ıfica, que parte de unahipotesis teórica, para desarrollarse en dirección a sus con-secuencias lógicas. Estas se caracterizarán y, en una faseposterior, sufrirán una comprobación experimental bajo laforma de confirmación espec´ıfica o aplicación practica deuna teor´ıa.

Apoyados en estas concepciones, es posible la cons-truccion teorico-formal de un modelo didáctico que se basacientıficamente en el proceso enseñanza-aprendizaje de laFısica, en correspondencia con las exigencias histórico-concretas, que recoja conocimientos y habilidades de ma-nera integrada eliminando la dicotom´ıa teor´ıa-practica, po-sibilitando superar las deficiencias existentes en la prepa-racion de los estudiantes en F´ısica.

II Fundamentacion teorica

El proceso de enseñanza-aprendizajede la ciencia F´ısica res-ponde a las demandas y necesidades del desarrollo de la so-ciedad en cada per´ıodo historico. De esa manera, el pro-ceso tiene como objetivo desarrollar integralmente al estu-diante en el aspecto de la formación de su actividad cognos-citiva, del desarrollo del pensamiento y de sus conocimien-tos y habilidades, as´ı como en el aspecto de su personalidad.Segun Vygotsky, el desarrollo del hombre no puede conce-birse como meta o fin, como un nivel estático o prefijado,que todo individuo debe alcanzar para convertirse en sujetode su actuación. El hombre, que es agente activo del procesode creación y de transformación del medio en que vive, tienesu desarrollo condicionado por ese medio [Leontiev, 1983].

Un objetivo de la enseñanza de la F´ısica es proporci-onar a los estudiantes las condiciones favorables para ad-quirir un conjunto de conceptos necesarios para interpretarfenomenos naturales y resolver problemas. El nivel de com-prension de esos conceptos y la extensión de su aplicabilidad

variaran, está claro, de acuerdo con la edad del estudiante yel tipo de instrucción dada. Infelizmente, varias personas, devarias partes del mundo, están de acuerdo que este objectivoraramente se alcanza [Tieberghien, 1986].

El estudio teórico realizado en esta investigación nosconfirma que los fundamentos cient´ıficos desarrollados porVygotsky constituyen un marco de gran importancia en elcambio de la concepción teorico-metodológica del procesode enseñanza - aprendizaje de la F´ısica. Para Vygotsky, lainstruccion esta en el inicio del aprendizaje y desempeñaun papel fundamental en el desarrollo. “Comparado conotros psicólogos como, por ejemplo, Piaget que sugerir´ıaque al aprendizaje sigue el desarrollo, y Skinner que igualael aprendizaje al desarrollo, Vygotsky consideró que la ins-truccion precede y conduce al desarrollo” [Daniels, 1995].“Cuando esto ocurre, ella impele o despierta una serie com-pleta de funciones que están dormidas, en estado de madu-racion en la Zona de Desarrollo Próximo” [Vygotsky, 1989].

Compartimos con Vygotsky la concepción de que elaprendizaje antecede al desarrollo; as´ı, es necesario que lasinstituciones de enseñanza y los profesores, identifiqueminicialmente las capacidades reales de los alumnos y su ni-vel de desarrollo potencial, con el objetivo de identificar for-mas metodológicas que permitan desarrollar actividades deenseñanza-aprendizaje capaces de promover la transición dela zona de desarrollo próximo, al nivel de desarrollo real delsujeto, para el logro de una enseñanza cient´ıfica y desarrol-ladora.

En la investigación teorica queda claro que para Vy-gotsky es a través de la zona de desarrollo próximo que sepercibe el nivel de desarrollo que el niño es capaz de lograren el proceso de maduración. En este proceso de madu-racion el desarrollo del lenguaje es de gran importáncia parael proceso de comunicación en la interación social, pues,a traves de la comunicación es posible establecer la medi-acion entre el sujeto y el objeto del conocimiento. A travésde este proceso de las manifestaciones del pensamiento porel lenguaje, el niño es capaz de estructurar mentalmente laelaboración de conceptos y formas de organización de loreal, reflejando la relación entre sujeto y objeto del cono-cimiento intermediados por los instrumentos y signos [Vy-gotsky, 1993].

Para eso hay que usar en la introducción del nuevo ma-terial la logica de la explicación y del significado (conceptofısico), as´ı como los vinculados a relaciones existentes enla estructura del conocimiento del estudiante, haciendo delnuevo material algo comprensible y asimilable por la estruc-tura cognoscitiva del estudiante. La familiarización con losmedios de enseñanza, objetos y fenómenos, el esclarecimi-ento de las vinculaciones entre ellos y la formación de nocio-nes y conceptos f´ısicos, constituyen el proceso de desarrollode la capacidad de la observación, de la imaginación y delrazonamiento lógico de los estudiantes.


En este contexto, la teor´ıa de asimilación por etapas delas acciones mentales de Galperin, establece que el procesode internalización de la actividad externa en interna es con-cebido como un ciclo cognoscitivo, donde se destacan eta-pas funcionales, que si bien no pueden ser consideradas deforma lineal, pueden ser separadas metodologicamente parasu analisis. Estas etapas son [Beltrán & Gonzalez, 1997]:

La primera etapa es la motivación, lo cual s´ıgnifica quepara enseñarle algo a un alumno este debe tener cualquiermotivo para aprender. La motivación para aprender es si-empre determinada por valores que apoyan y justifican elaprendizaje como atividad de estudio.

La etapa de establecimiento da base orientadora de laaccion debe ser un proceso en que los alumnos puedan cons-truir juntos con el profesor, el modelo de la atividad que re-alizaran. El alumno dispondrá de todos los conocimientosnecesarios sobre el objeto de la acción, las condiciones, lasacciones que comprende la actividad a realizar, los mediosde control y conocerá en esta etapa los limites de aplicaciónde esa actividad.

- El primero tipo de base orientadora de la acción, se ca-racteriza por una composición incompleta de la orientación.Las orientaciones están representadas de forma particular, elproceso de asimilación según este tipo de orientación se ca-racteriza por ser lento y por un gran número de errores en lasolucion de las tareas, es decir, ensayos y errores.

- En el segundo tipo de orientación, caracter´ıstica de laenseñanza tradicional, se da a los alumnos de forma elabo-rada todas las condiciones necesarias para el cumplimientocorrecto de la acción, pero estas condiciones son particula-res, solo sirven para la orientación en un caso determinado.

- El tercer tipo de orientación tiene una compo-sicion completa y generalizada, aplicable a un conjunto defenomenos y tareas de una determinada clase. La activi-dad, según este tipo de orientación, se forma rápidamente,con pocos errores y se caracteriza por su estabilidad, altonıvel de generalización con una mayor transferencia. Deesta forma el alumno dispone de los conocimientos genera-lizados que son en si la esencia de los conocimientos (in-variantes del conocimiento) y el procedimento operacionalpara la ejecución correcta de la actividad (invariantes de lahabilidad). Esta orientación implica asimilar conocimientosconcretos sobre la base de esquemas generales, permitindoa los alumnos orientarse por las cualidades esenciales de laorientacion en la solución de las tareas.

La etapa de formación de acción en el plano material omaterializado, establece que cuando se asimila una activi-dade nueva, la primera etapa, es la material. En esta etapase garantiza en el alumno la comprención de la composiciónoperacional de la acción, de su lógica interna, as´ı como laposibilidad de ejercer el control objetivo del cumplimientode cada una de las operaciones que forman parte de la acti-vidad que construye y realiza.

La etapa de formación de la acción en el plano del lan-guaje externo, constituye la traducción de la acción material(logica de la acción) a una acción verbal. En esta etapa elobjeto de la acción esta representado en forma verbal ex-terno (oral o escrita) y el proceso de transformación del ob-jeto transcurre también en forma verbal externa: en formade razonamiento en voz alta.

La etapa mental es la forma superior, anque por su ori-gen devine de la etapa material, inicial. La etapa mental dela accion significa que la acción, se realiza “para si”, suselementos estrcturales son las representaciones, los concep-tos, las operaciones que se realizan “para si”. El cumplimi-ento de la acción completamente en forma mental significaque la acción recorrio el camino de la interiorización, con-virti endose de externa en interna.

En este estudio se evidenció que, la actividad, por con-siguiente, es un sistema de acciones que poseen una estruc-tura, pasos internos, conversiones y desarrollo. Las accionesincluyen un cierto tipo de operaciones que se hacen en ci-erto orden y en correspondencia con un cierto procedimientou objetivo. Estas pueden ser externas-prácticas e internas-intelectuales. En el contenido de la actividad práctica pu-eden entrar acciones intelectuales y en el contenido de lasactividades intelectuales, acciones externas.

Denominamos acción al proceso que se subordina a larepresentación de aquel resultado que habrá de ser alcan-zado, es decir, el proceso subordinado a un objetivo conci-ente. La atividad humana no puede existir de otra maneraque en forma de acciones o grupos de acciones [Leontiev,1983]. Para Galperin [Galperin, 1982], “La acción es la uni-dad basica del conocimiento, del pensamiento. Las accionesson los componentes fundamentales de la actividad, la es-tructura funcional de la acción humana, esta constituida poruna parte orientadora, una parte ejecutora y otra del control”.

Cuando el contenido y los procedimientos para el desar-rollo de la actividad son dados al estudiante de forma directapor los profesores en el proceso de enseñanza-aprendizaje,se tiende a un tipo de actividad reproductiva por parte delestudiante; se dichos contenidos y procedimientos se dan deforma indirecta a partir de una actividad de estudio, el tipode actividad del estudiante va a ser esencialmente produc-tivo.

Todo esto tiene en cuenta la comprensión del conte-nido de la actividad, las acciones y operaciones utilizadaspara hacer posible el proceso de enseñanza-aprendizaje dela Fısica, familiarizando a los estudiantes con los procedi-mientos a ser ejecutados a través de la Base Orientadora dela Actividad de Estudio, donde se planifican los objetivos,los medios de instrucción y las condiciones necesarias parala realizacion de las acciones, durante las cuales se controlanlos resultados.

De acuerdo con el modelo de actividad, podemos resal-tar el producto de la acción, que en el proceso de enseñanza-


aprendizaje de la F´ısica, debe estar presente en las accionesdel profesor y del estudiante para que el producto de estasacciones alcance la efectividad deseada del proceso e iden-tifique las causas de las dificultades en el aprendizaje, in-formando si el sujeto-mediado y el profesor-mediador delproceso están alcanzando los objetivos planificados duranteel desarrollo de las actividades del proceso de enseñanza-aprendizaje. La base orientadora de la acción es el sistemade condiciones en que realmente se apoya el hombre al cum-plir la actividad [Leontiev, 1983]. El alumno puede construirel sistema de conocimientos y establecer los modelos de lasacciones a ejecutar con vista a la realización de la actividad,asi como el orden de realización de los componentes de laaccion: orientación, ejecución y control.

En laorientacion, el alumno obtiene la idea clara de loque el debe hacer, a través de las informaciones que el ricibiócon respecto al objeto o fenómeno estudiado. Esta etapa delproceso debe dar una idea clara de lo que el alumno debehacer y cuál es la relación que debe establecer con el objetode estudio. La orientación debe ser en forma generalizadapara evitar que el alumno proceda por ensayos y errores, oque limita el logro en el desarrollo de habilidades y activida-des conscientes sobre su acción. La esencia de la motivaciónde los estudiantes para el estudio de la F´ısica, está en crearlas condiciones para que éstos entiendan el nivel del conoci-miento, habilidades y hábitos que ya poseen y el nuevo co-nocimiento que origina la aspiración de saber el nuevo, deadquirir las habilidades y hábitos que les faltan, de aprendera aplicar el conocimiento en soluciones de tareas teóricas ypracticas en su futura especialización.

En la etapa deejecucion, el alumno ejecuta las orienta-ciones para lograr los objetivos delimitados inicialmente. Laconstrucción de un nuevo material ocurre en el proceso derecepcion y comprensión de los conocimientos que consti-tuyen la primera etapa del proceso de enseñanza-aprendizajede la F´ısica que, correctamente estructurado y organizado,origina una interacción dinamica entre el nuevo material yel nivel del conocimiento, habilidades y hábitos que ya seposeen. El objeto de la transformación para el nuevo cono-cimiento fundamentado en sus experiencias anteriores sobrelos conceptos adquiridos provoca as´ı la necesidad interior dedominar el nuevo concepto o ley de la ciencia, en particular,la Fısica y sus métodos de aplicación practica.

En el control, es posible evaluar todo el procesoenseñanza-aprendizaje. Comparando los resultados logra-dos con las orientaciones, es posible evaluar se fué cum-plida la propuesta inicial. Al final de la etapa de control,se establece una relación entre lo planteado y los alcancesobtenidos en el desarrollo del proceso y se leventan indica-dores para efectuar nuevas orientaciones que desencadenanel proximo ciclo cognoscitivo en nivel y complejidad supe-rior al punto inicial.

En la investigación realizada por [Arruda & Marin,

2001], se evidenció que la enseñanza a través de la Gene-ralizacion Teorica, puede hacerse por medio del análisis detodos los conocimientos particulares, resumiendo el núcleoque sirve como base a cada caso particular para ver si todosestos casos son variantes del mismo objeto de estudio. Estaenseñanza significa que el objeto de estudio se presenta yse estructura como el conjunto de invariantes que es la uni-dad esencial del conocimiento de la cual derivan las demás;no es derivable de otro e incorpora un componente forma-tivo que debe formar parte de una asignatura y que está in-tegrado por los conocimientos y las habilidades espec´ıficas.De esa manera, esta enseñanza tiene como punto central unirlo esencial sobre el concepto y sus conexiones y relacionescon los fenómenos del contenido enseñado, proporcionandoun grado mayor de integración del concepto f´ısico, posibi-litando as´ı el conocimiento de la esencia de los fenómenosasociados al concepto estudiado.

En ese enfoque, determinar lo esencial consiste en co-nocer las caracter´ısticas y propiedades del objeto de estudioy saber cuáles son las que lo caracterizan y lo distinguende otros objetos de una cierta clase. Cuando estudiamos losconceptos f´ısicos es necesario que seamos capaces de deter-minar lo esencial, es decir, sus propiedades y caracter´ısticaspertinentes a la clase de fenómenos estudiados. Con base eneste enfoque, las leyes de Newton son invariantes ante lastransformaciones de Galileo. El espacio, el tiempo y la iner-cia(m) son invariantes del movimiento mecánico [Anexo II].

En esta concepción y con el nuevo enfoque meto-dologico para el ordenamiento del contenido de la asigna-tura Fısica estudiado, no existe intervalo de tiempo entre losfenomenos f´ısicos presentados; por consiguiente, para cadaclase de fenómenos estudiados se tiene la visión del todo,pero en niveles diferentes. Desarrollar en los estudiantesel pensamiento teórico, exige, sin duda, un cambio en laspreposiciones del sistema de enseñanza, como lo propusie-ron Vygotsky, y sus seguidores, [Leontiev, 1983], [Galperin,1982], [Davidov, 1974], [Talizina, 1988], entre otros.

De acuerdo con Leontiev [Leontiev,1983], la estructurade la organización concreta de la actividad humana es deter-minada por las necesidades y por los motivos, el propósito,las condiciones y los medios para alcanzarlo, las acciones ylas operaciones. La l´ınea principal de la actividad es que estasiempre tiene un carácter dirigido al objeto; todos sus com-ponentes presentan uno u otro contenido en forma de objetoy ella misma necesariamente está dirigida a la creación decierto producto.

La asimilacion del contenido f´ısico solo existe en formade actividad de estudio cuando el estudiante prueba una ne-cesidad interna y una motivación para tal asimilación. Lasnecesidades y el motivo de estudio orientan a los estudiantesal obtener conocimientos como resultados de la propia acti-vidad transformadora; tal transformación revela, en un ma-terial de estudio, las relaciones interiores y esenciales cuyo


examen permite al estudiante seguir el origen de todas lasmanifestaciones externas del material a asimilar. La necesi-dad de estudio y la necesidad del estudiante de trabajar realo mentalmente con uno u otro objeto, ocurren con el obje-tivo de separar en él los aspectos generales y esenciales yparticulares externos y sus interrelaciones. La asimilacióndebe tener carácter creativo, es decir, debe estar ligada a latransformación del material didáctico y a la obtención de unnuevo producto.

Para que hubiera la transformación creativa, ser´ıa nece-sario el proceso de la experimentación que generar´ıa inves-tigacion y traer´ıa dudas cuyas respuestas buscan elucidar lasolucion del problema. La Actividad de Estudio es un con-junto de acciones y operaciones mentales o prácticas a serrealizadas por el estudiante. El desarrollo de una actividadde estudio sigue una lógica que establece las acciones sigui-entes:

Transformacion de los datos de la actividad de estu-dio de Fısica con el fin de poner al descubierto la relacionuniversal del objeto estudiado;

Modelacion de la relacion diferenciada en forma obje-tal, grafica o por medio de sımbolos;

Transformacion del modelo de la relacion para estu-diar sus propiedades en forma pura;

Control sobre el cumplimento de las acciones anterio-res;

Evaluacion de la asimilacion del procedimiento gene-ral como resultado de la solucion de la actividad de estudiode Fısica presentada.

Cada una de estas acciones está compuesta por las cor-respondientes operaciones, cuyo conjunto cambia según lascondiciones concretas en que se resuelve una u otra activi-dad de estudio [Davidov, 1991].

La actividad de estudio sólo ocurre cuando hay transfor-macion reativa del material de estudio – la asimilación deconceptos f´ısicos transmitidos verbalmente no es actividadde estudio. La actividad de estudio está vinculada ante todocon la transformación de cierto objeto, transformación enla que tras las peculiaridades externas del objeto se puededescubrir, fijar y estudiar su fundamento interno, esencial,del cual luego es posible extraer (o comprender) todas laspropiedades externas de ese objeto.

La condicion de la organización correcta de la actividadde estudio es la presentación a los estudiantes de la tareade estudio cuya resolución requiere de ellos la experimen-tacion con el material de estudio. La tarea de estudio nopuede resolverse sin transformación. Su conducción es he-cha por el profesor, pero la resolución de la tarea de estudioes hecha por el estudiante. La organización correcta de laactividad de estudio presupone que el profesor presenta alestudiante tareas, para cuya resolución es necesaria la orien-tacion dirigida al análisis y la revelación, que por medio dela experimentación practica y mental se convierte en hechos

observables – concretos.

La presentación y la solucion de la tarea de estudio[Anexo III], demandan una organización especial del ma-terial de estudio para que los estudiantes puedan llevar acabo las realizaciones correspondientes, a través de la ex-perimentación material o mental relacionada con ellas. Contal enfoque es posible organizar un curso de F´ısica. La re-alizacion de la actividad de estudio de F´ısica desarrolladatambien presupone que el profesor presta atención especiala la ejecución plena por parte de los estudiantes, de las acci-ones y operaciones de estudio. En s´ıntesis, de acuerdo con lateorıa de asimilación por etapas de las acciones mentales, elmovimiento individual puede ser garantizado por la estruc-turacion especial de la asignatura, cuando en el mismo comi-enzo de la enseñanza de la F´ısica, se exponen los conceptosfısicos mas generales que forman la asignatura de F´ısica, deacuerdo con el tercer tipo de aprendizaje según Galperin.

La elaboración del modelo didáctico presupone el diseñode un nuevo contenido de la F´ısica, as´ı como la modelacióny experimentación del objeto f´ısico a transformar, basado enla actividad de estudio. Esto es posible cuando los estudi-antes efectúan aquellas transformaciones espec´ıficas de losobjetos f´ısicos, en su propia práctica laboral se modelan yrecrean las propiedades internas del objeto que se convier-ten en contenido del concepto f´ısico. Estas acciones que re-velan y construyen las conexiones esenciales y generales delos objetos f´ısicos, sirven de fuente para las abstracciones,generalizaciones y conceptos teóricos.

La base de la fundamentación realizada nos per-mitio un analisis de los principales presupuestos teórico-metodologicos, que servieron de fundamentos a la con-cepcion de nuestro modelo didáctico para la enseñanza-aprendizaje de la F´ısica.

III Presupuestos y principios quefundamentan el modelo didactico

Describiremos a continuación los principales presupues-tos teorico-metodológicos que fundamentan el modelodidactico necesarios para hacer la enseñanza de la F´ısicamas efectiva y motivadora.

Los principales presupuestos teorico-metodologicosson:

• Considerar la estructura cognoscitiva de los estudian-tes como punto de partida de la construccion del conocimi-ento cientıfico;

• Realizar la actividad de ensenanza de la Fısica ba-sada en el metodo cientıfico y conducir a los estudiantes auna actividad tıpica de investigacion cientıfica;

• Realizar la actividad de ensenanza de la Fısica comotrabajo colectivo y dirigido a los estudiantes;


• Garantizar en los estudiantes la condicion de sujetoactivo de su propio aprendizaje, dando significacion y moti-vando su participacion en el proceso ensenanza-aprendizajede la Fısica;

• Ejecutar el proceso de ensenanza-aprendizaje de laFısica, considerando el grupo de actividades que el estudi-ante (mediado) es capaz de realizar con la ayuda, colabo-racion y la orientacion del Profesor (mediador).

El modelo didactico tiene como eje los principios si-guientes:

• Concepcion sistemica estructural-funcional de orga-nizacion de los contenidos de las asignaturas de la Fısica;

• Enfoque fenomenologico de los conceptos fısicos, esdecir, las relaciones recıprocas existentes entre los elemen-tos de un concepto fısico son: el modelo fısico, el plan fe-nomenologico de la descripcion de la realidad y el aparatoformal de la teorıa;

• Realizar la ensenanza basada en el metodo cientıfico,utilizando la actividad de estudio como actividad colectivay orientada hacia la formacion del pensamiento deductivode los estudiantes.

IV Actividad de estudio como meto-dologıa fundamental del modelodidactico

El desarrollo rapido de la ciencia F´ısica, su diferenciacióny la estrecha vinculación de los distintos enfoques en elanalisis de los problemas complejos, exigen del estudianteuna capacidad especial, un pensamiento simultáneo en dife-rentes planos lógicos, es decir, la habilidad de construir va-rias cadenas lógicas y retener en la memoria una gran canti-dad de informaciones. Cuando la enseñanza está organizaday estructurada correctamente, entre los conocimientos, lashabilidades y los hábitos se origina una interacción dinamicaque desempeña un importante papel en la actividad creativadel estudiante.

La planificacion de la actividad cognoscitiva movilizarála atencion y el razonamiento activo del estudiante, una vezque lo prepara para recibir el nuevo material, familiarizarsecon los hechos, objetos y fenómenos cuyo estudio compren-den. La primera parte de la Actividad de Estudio se refierea la orientación, es decir, en esta fase el profesor es fuentede informacion, tanto de los conocimientos de la asignatura,como del contenido de la actividad de estudio que se estáformando. Esta parte consiste en preparar al estudiante paradesarrollar la actividad de estudio y por consiguiente la ad-quisicion de conocimientos y habilidades a través de la mo-tivacion.

La formacion de la base orientadora de la actividad deestudio, tiene como objetivos:

• Mostrar el contenido de la actividad de estudio al es-tudiante y el esquema de trabajo que debera incluir todoslos aspectos necesarios para la realizacion de las accionesde estudio por el estudiante;

• Elaborar las instrucciones sobre la actividad de estu-dio en forma generalizada. Ası el procedimiento de identi-ficacion debe ofrecer una forma generalizada para trabajary no una forma concreta;

• Elaborar la comprobacion del sistema de carac-terısticas necesarias y suficientes, registrar los resultadosen la forma generalizada, comparar con la regla logica ypor ultimo las conclusiones.

Definidas las acciones necesarias para la realización dela actividad de estudio, deben modelarse las acciones exter-nas que faciliten la formación de las habilidades para que losestudiantes tengan una idea consciente y clara de todos es-tos conceptos. Esto permitirá al estudiante entender el con-tenido del conocimiento de la asignatura F´ısica, as´ı como lalogica que sigue la actividad de estudio con estos esclareci-mientos, lo que garantizará la orientación de los estudiantestanto en los conceptos como en la actividad de estudio a re-alizar.

La segunda parte de la actividad de estudio se refiere alaprendizaje y asimilación del objeto de estudio a ser trans-formado, es decir, el profesor tiene que ser el mediador quedirige la accion del estudiante. El profesor tiene que asegu-rar al estudiante un conjunto de tareas, el esquema de estu-dio, en que está presente el modelo de la actividad de estu-dio, los conocimientos que se deben asimilar, as´ı como, elsistema de habilidades necesarias y los medios de control.Esta parte se constituye de la acción de estudio material omaterializada, de los niveles: verbal externo, verbal internoy mental.

• En la etapa denominada deacciones externas mate-rializadas los estudiantes tienen que resolver la situación-problema, teniendo que representarla en forma externa ma-terial o materializada. Esta etapa, además de estar relaci-onada con la situación-problema, sirve como recurso parala adquisicion de habilidades, as´ı como, para asimilar losconocimientos que se aplican para la realización de estashabilidades, es decir, el proceso de asimilación de los cono-cimientos siempre es el proceso de su aplicación en formade habilidades.

En esta etapa, los estudiantes (mediados) deben reali-zar el trabajo independiente con la colaboración del profe-sor (mediador), teniendo como tarea principal asimilar todoel contenido operacional, as´ı como hacer las conclusionespertinentes a esta etapa. Deben formularse problemas di-ferentes de una cierta clase, aplicados en varias situacionespara hacer consciente la actividad de estudio en todas susconexiones y relaciones.

• En elnivel verbal externopuede registrarse y contro-lar las acciones de estudio del estudiante en la solución de


la situacion-problema y su producto. La función del controles muy importante para la formación de la atención del es-tudiante. Este control puede ser realizado por el estudiantea traves de la actividad de estudio o puede ser mediado porel profesor o por mecanismos externos cuando se trata deuna experimentación, la que requiere instrumentos necesa-rios para su realización. A la medida en que se desarrolla,el estudiante tiende a pasar de una acción de control externohacia una acción interna.

• En el nivel verbal interno el estudiante resuelve lasituacion-problema independientemente, consciente de lasoperaciones que realiza concretando el trabajo desarrolladopara la transformación del objeto de estudio.

• En el nivel mental todas las conexiones y relacionesadquieren un lenguaje interno. En esta etapa pueden ocurrirdos modos de interiorización: los estudiantes pueden guar-dar internamente todo el esquema y actuar como si ellos es-tuvieran aprovechándose de la imagen ilustrativa; otros noven el esquema internamente, pero siguen un orden lógico– ellos actúan logicamente [Gardner, 1994]. En esta etapa,debe alcanzarse lageneralizacion, la sıntesis maxima en laejecucion de la actividad de estudio y una independencia ab-soluta.

En sıntesis, la creación de esto Modelo Didáctico, ad-quiere una gran importancia para la didáctica de la F´ısica,ya que brinda las bases cient´ıficas sobre las cuales se ba-san los elementos que componen el sistema didáctico y queintegrados, instrumentan la práctica pedagógica del procesoenseñanza-aprendizaje de la F´ısica.

V Construccion del contenido en elmodelo didactico

El contenido está vinculado con la información cient´ıfica yel conjunto de métodos y tecnicas de trabajo de la cienciaFısica, mediante conceptos, leyes, principios, teorias y elcuadro f´ısico del mundo, as´ı como las habilidades que nece-sitan las relaciones del alumno con el objeto de estudio.

De acuerdo con Salmina [Salmina, 1989], las investiga-ciones psicológicas demuestran que el desarrollo de uno uotro nivel de formación del conocimiento y el desarrollo delpensamiento se determinan por el contenido del conocimi-ento asimilado.

“Las investigaciones han demostrado que las informaci-ones factuales y los conceptos memorizados durante el cursotradicional tiene poca solidez. Un estudio realizado al res-pecto demostró que después de un curso rico en informaco-nes factuales, los alumnos sólo recordaban menos de 20%de los contenidos tan sólo seis semanas después del exa-men final [Feldberg, 1994]. Por eso, lo importante no es lacantidad de información acumulada por el alumno, sino laposibilidad del alumno de selecionar los contenidos genera-

les y relevantes para comprender y solucionar la diferentestareas” [Beltran & Gonzalez, 1997].

La estructuración de una asignatura en el modelodidactico puede ser la forma sistémica estructural – funci-onal, fundamentada bajo el tercer tipo de base orientadorade la acción, dirigido a la formación de los conocimientosteoricos y de acuerdo con la teor´ıa de asimilación por etapasde las acciones mentales de Galperin, que garantiza que elmovimiento individual puede ser realizado por la estructu-racion especial de la asignatura, cuando en el principio dela enseñanza, se exponen los conocimientos más generalesque forman la asignatura.

En este contexto, el objeto de estudio se presenta comoun objeto complejo y tiene como objetivo la revelación delfuncionamiento y desarrollo del objeto en sus caracter´ısticasinternas y externas. De esa manera, la tarea principal es lainvestigacion del esquema del principio de desmembracióndel objeto, lo que en la conservación del todo, garantizará laposibilidad de su análisis.

Para Leontiev, no son los conceptos (ni, por consigui-ente, los significados, ni los signos, ni los instrumentos),sino la actividad real que une al individuo con la realidadcircundante, la que determina el desarrollo, tanto de la con-ciencia en su conjunto, como de algunas funciones ps´ıquicas[Leontiev, citado en Talizina, 1988].

El aspecto principal de la estructuración de la asigna-tura de la F´ısica a través del modelo sistémico estructural-funcional, es lo que permite describir el objeto complejo ensu estado conservado, como si fuera en sincron´ıa, resaltandoen el la composición y estructura que garantizan su exce-lente funcionamiento, en un sistema mayor o la existenciaestable en un medio circundante.

En la construcción de las asignaturas de F´ısica que refle-jan este tipo de investigaciones sistémicas, las caracter´ısticasestables estructural-funcional de cada nivel del sistema sedenominan invariantes del sistema [Anexo II]. El procedi-miento para construir una asignatura en correspondencia conlos principios del enfoque sistémico estructural-funcional deun programa de estudios de una asignatura de la F´ısica, tieneque partir de la posición de que con la lógica de la estruc-turacion, el programa debe formar cierto tipo (sistémico) deorientacion en los fenómenos de la realidad estudiada.

VI Sistema didactico

El abordaje sistémico posee un enfoque basado en concep-tos, procesos y procedimientos directamente relacionadoscon la teor´ıa de sistemas. Un sistema corresponde a un con-junto de elementos ligados entre s´ı por una cadena de re-laciones e interacciones, constituyendo un todo organizadoque se relaciona dinámicamente con el medio externo. Estásujeto a los cambios continuos y siempre presenta una con-ducta o una acción espec´ıfica. Corresponde a una entidad


constituida por elementos interactivos e interrelacionadosentre s´ı y con el todo, integrados para alcanzar cierto ob-jetivo.

Esta tendencia de conceptuar el sistema como una enti-dad, y no como un aglomerado de partes, es coherente conla ciencia contemporánea que no aisla más los fenómenosen contextos estrictamente confinados, sino que incluyetambien el analisis de las interacciones y interrelacionesexistentes entre ellos. A través de un análisis logico y delestudio de las interacciones e interrelaciones existentes en-tre los procesos, se lista cada uno de los componentes delproceso sistémico, construyendo un modelo representativo.

En ese contexto, el Sistema Didáctico para la enseñanza-aprendizaje de la F´ısica es: Un conjunto de elementos que seencuentran en completa interacción y que posee una lógicainterna caracter´ıstica y en el que el movimiento de cada unade ellas se subordina a las regularidades del todo para re-solver una tarea de estudio que constituye la secuencia deacciones a través de las cuales se podrá alcanzar el objetivode la unidad o tema de una asignatura de F´ısica.

Los procedimientos para instrumentalizar el sistemadidactico, desde el punto de vista sistémico, corresponden ala interaccion de los elementos que realizan las actividadesy acciones en el proceso enseñanza-aprendizaje de la F´ısicay que son introducidos en el ambiente de un estudiante paraque este interactúe con ellos. Esta interacción permite laconstrucción de conocimientos y la aquisición de habilida-des por parte del estudiante, en el sentido de alcanzar losobjetivos del aprendizaje especificados.

La intrumentación del Modelo Didactico presentado esobtenida a través del sistema didáctico, que se fundamentaen el analisis sistemico de los elementos que lo compo-nen: problema, objeto, objetivo, contenido, metodolog´ıay evaluacion, analizandose la estructura y funciones de suscomponentes, as´ı como las interrelaciones entre estos ele-mentos.

El Sistema Didáctico tiene una estructura y una secu-encia instruccional; cada componente es caracterizado porsu funcion en el proceso de enseñanza-aprendizaje de laFısica; la interacción de estos elementos es lo que estableceel caracter sistémico del proceso de enseñanza-aprendizajede la F´ısica [Figura 1 y 2].

El sistema didáctico presenta como elementos de entradala relacion problema-objeto, objetivos-contenido, necesida-des en el aprendizaje del estudiante que presenta el conoci-miento previo como punto de partida para lograr los obje-tivos para los cuales el sistema didáctico fue planeado; ta-les objetivos serán concretados a través de la metodolog´ıa ysus elementos estructrurales que interactúan, determinandola dinamica del proceso, para alcanzar los objetivos genera-les de la asignatura de F´ısica, los cuales son considerados

los elementos de salida [Figura 3].La concepción del sistema didáctico es de sistema abi-

erto por su interrelación con el curr´ıculo de las carreras(medio). Los elementos del sistema didáctico a su vezpueden ser considerados como subsistemas de orden infe-rior. La estructura general del proceso didáctico corres-ponde al proceso de sistematización de los componentesdel sistema didáctico, estructurando el sistema de una ma-nera general e identificando toda la estructura del proceso deenseñanza-aprendizaje de la F´ısica, ofreciendo la secuenciametodologica a ser desarrollada para la operacionalizaciónde dicho proceso. Esta estructura se describe a seguir.

ProblemaEn el diseño curricular de una asignatura básica de F´ısica

se expresa la necesidad que tiene determinada especialidaddel conocimiento de la ciencia F´ısica objeto de estudio, loque se define a partir de los contenidos (sistema de conoci-mientos y habilidades) necesarios, de las caracter´ısticas delperfil profesional modelado, as´ı como la caracterización per-sonal de los estudiantes que ingresan en la universidad y supreparación precedente.

Objeto de estudioEsta definido por la ciencia F´ısica y en corresponden-

cia con el diseño del curr´ıculo que tiene los valores de loscontenidos, los valores metodológicos y los históricos. Elvalor del contenido está en que él esta constituido por losconceptos, las leyes y los principios de la Teor´ıa Fısica, as´ıcomo por sus relaciones, de manera que a todo ello le sonineherentes un conjunto de habilidades relacionadas con elobjeto de estudio. En el valor metodológico tenemos en cu-enta tanto el método de investigación cient´ıfica, basado enlas actividades de estudio de F´ısica, como en las potenci-alidades de éste en el desarrollo personal y profesional delestudiante. El valor histórico se manifesta a través del desar-rollo del contenido (teor´ıas fısicas) y de la metodolog´ıa quedesarrolla el proceso de enseñanza-aprendizaje de la F´ısica,de manera que el estudiante se percata de la naturaleza socialdel trabajo cient´ıfico, de sus interrelaciones con la sociedad,ası como se apropia de la visión de la materialidad y cog-noscibilidad del mundo.

ObjetivosAl principio del proceso se realiza la definición de los

objetivos de la asignatura relacionados con el contenido alcual seran aplicados, expresados en términos de aprendi-zaje, de conocimientos y habilidades. Esos objetivos des-criben, los resultados que se pretenden alcanzar a través deldesarrollo del sistema didáctico se caracterizan en funcióndel dominio y del tipo de aprendizaje pretendidos. Ellosconcretan en el sistema didáctico, tanto en el marco edu-cativo como instructivo, el problema de la construcción delconocimiento, que de esta manera queda resuelto.


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Figura 1. Esquema metodológico para el desarrollo de un Sistema Didáctico.


Figura 2. Modelo de Aplicación del Sistema Didáctico.

Figura 3. Relación Estructural de los elementos del Sistema Didáctico.

Contenido

Es la parte del objeto de estudio en la que se precisa elsistema de conocimientos y de habilidades, donde se espe-cifican cuales son los conocimientos esenciales a partir delos cuales los estudiantes desarrollan todos los conocimi-entos y las habilidades previstos. Corresponde al resumendel programa propuesto para la asignatura F´ısica en el queaparece el sistema de conocimientos cient´ıficamente elabo-rados y estructurados según el metodo sistémico estructural-funcional de organización del contenido a ser desarrollado.

Metodologıa

Es el componente en el que se concretan las relacionessujeto-objeto de estudio y sujeto - sujeto (alumno-alumno yalumno-profesor). Es a través de ella que el alumno, bajo laorientacion del profesor, se apropia del contenido y alcanzael objetivo.

En la metodolog´ıa de enseñanza-aprendizaje de laFısica (Actividad de Estudio) se manifestan las relacionesdialecticas teor´ıa-practica, concreto-abstracto, educación-instruccion, enseñanza-aprendizaje, as´ı como se concreta atraves de esta la formación de valores. El desarrollo del pro-ceso de enseñanza-aprendizaje y la dinámica de las claseses realizada a través de las acciones de las Actividades deEstudio por el estudiante, bajo las orientaciones de profesor.

Las Bases Orientadoras de la Actividad de Estudio tie-nen la estructura siguiente:

Actividad de estudio tipo I

Objetivo

Esta actividad tiene como objetivo proponer una situ-acion-problema y a partir de esta encontrar los conceptosesenciales y generalizados implicados en su solución del ob-jeto de estudio, a través del modelaje y experimentación de


la actividad de estudio.

Orientacion

- Fundamentar el conocimiento f´ısico en el tema del es-tudio;

- Formular la tarea de estudio;

Etapa no 1

Analizar la Actividad de Estudio propuesta, hacer la re-presentacion y solucion del problema, describir los factoresque son indispensables para la solucion del problema pro-puesto.

Etapa no 2

Modelar el objeto de estudio: definir las magnitudesy atributos necesarios y suficientes, construir el conceptofısico y la formulacion matematica de la solucion del pro-blema.

Etapa no 3

Con base en el modelaje de la situacion-problema, ana-lice los elementos y propiedades esenciales y las magnitudesfısicas implicadas en el fenomeno, ası como la interrelaciondel concepto fısico (modelo, fenomenologıa y formalismomatematico) definido.

Etapa no 4

Realizar la experimentacion del modelo planteado, re-producir el fenomeno previsto y hacer las observaciones, lasmediciones y registrar los datos.

Etapa no 5

Analizar los resultados de la experimentacion en re-lacion al conocimiento disponible de la ciencia Fısica, fa-voreciendo la revision de la modelacion inicialmente elabo-rada.

Etapa no 6

Elaborar un informe que sintetice la actividad (accionesfundamentales) realizada, resaltando los aspectos de interesmayor y relevancia como resultado de la experimentacion,para ser presentado y discutido al final de la Actividad deEstudio.

Etapa no 7

Generalizar y reflejar el concepto estudiado, profundi-zar en diferentes aspectos la situacion fısica examinada,concebir su translacion a otros contextos y aplicabilidad.

Actividad de estudio tipo II

objetivo

Esta Actividad tiene como objetivo mostrar el fenómenofısico y a partir de esta demostración definir los conceptosimplicados, as´ı como, para caracterizar los elementos y laspropiedades esenciales del fenómeno f´ısico estudiado.

Orientacion

Demostrar un fenómeno f´ısico a partir de los elementosesenciales y de la interrelación entre el modelo, formalismomatematico y fenomenolog´ıa del concepto considerado.

Etapa no 1

Concebir la realizacion de la Actividad de Estudio,como respuesta a ciertas preguntas o como parte de la so-lucion de un problema.

Etapa no 2Identificar las magnitudes, propiedades esenciales y

parametros del fenomeno observado. Definir los elementosesenciales y el concepto del fenomeno observado.

Etapa no 3Formular una situacion-problema del objeto estudiado.Etapa no 4Analizar la situacion-problema. Hacer la represen-

tacion y solucion del problema. Describir los factores queson indispensables para la solucion del problema propuesto- la transformacion del objeto de estudio.

Etapa no 5Modelar el objeto del estudio: Definir las magnitudes,

parametros y atributos necesarios y suficientes, elaborar laformulacion matematica de la solucion del problema.

Etapa no 6Realizar la experimentacion del modelo planteado o si-

mular la formulacion matematica de la modelacion de lasolucion del problema, reproducir el fenomeno previsto yhacer las observaciones, las mediciones y registrar los da-tos.

Etapa no 7Analizar los resultados de la experimentacion en re-

lacion al conocimiento disponible de la ciencia Fısica, fa-voreciendo la revision de la modelacion inicialmente elabo-rada.

Etapa no 8Elaborar el esquema logico de los conceptos implicados

en la actividad de estudio.Etapa no 9Generalizar y reflejar el concepto estudiado, profundi-

zar en diferentes aspectos la situacion fısica examinada,concebir su traslacion a otros contextos y aplicabilidad.

Actividad de estudio tipo IIIObjetivoEsta Actividad tiene como objetivo utilizar la investi-

gacion extra-clase como método de enseñanza-aprendizaje,conduciendo el estudiante a relacionar la enseñanza de laFısica con su especialización a traves de un tema de su in-teres, es decir, articular el conocimiento f´ısico con el de otrasareas del conocimiento cient´ıfico y con su especialidad, sercapaz de contextualizar y investigar las situaciones socialesque contengan aspectos f´ısicos y/o tecnológicos relaciona-dos con su especialidad.

Realizar una investigación de carácter cient´ıfico comoparte del proceso de enseñanza-aprendizaje de la F´ısica, apartir del contenido de la Asignatura F´ısica y elaborar unainvestigacion de manera de usar el método cient´ıfico en lasolucion del problema en determinado contexto. El contextoes una situación concreta de relevancia y actualidad en la


asignatura, disciplina, especialidad o en la sociedad, que esusada como marco motivacional y conductor para la presen-tacion, desarrollo y evaluación de contenidos temáticos confines de aprendizaje, [Garc´ıa Martınez, 1997] y que esto estéen conexión con su especialidad.

El desarrollo de la investigación tiene como base los si-guientes ´ıtems:

Investigacion bibliografica;Antecedentes y contexto del problema de estudio;Elaboracion teorica;Formulacion de hipotesis;

Modelacion;Experimentacion;Resultados y conclusiones.Tareas de estudioLa condicion de la organización correcta de la activi-

dad de estudio es el planteo, ante los estudiantes, de la tareade estudio, cuya resolución requiere de ellos la experimen-tacion con el material de estudio. Las tareas de estudio sonel material de estudio para que los estudiantes puedan llevara concretización las actividades de estudio de F´ısica [AnexoIII].

Cuadro 1- Diferencias entre las tres etapas de desarrollo del cuadro f´ısico del mundo.

Evaluacion

Constituye este componente la forma en que se com-prueba el desarrollo del aprendizaje a través del proceso deenseñanza-aprendizaje de la F´ısica. Las clases en este mo-delo tienen un carácter diferenciado, es decir, su operacio-nalizacion tiene un carácter sistémico, donde la evaluacióndesempeña un importante papel en la retroalimentación delproceso. En el sistema didáctico desarrollado aqu´ı, esta eva-luacion se realiza a través de los siguientes elementos:

Actividad de estudio de F´ısica - El acompañamiento ycontrol del proceso de enseñanza – aprendizaje de la F´ısicaes realizado a través de las actividades de estudio, infor-mando y retroalimentando el proceso.

Evaluacion final - Aplicar las pruebas de evaluación delcontenido con la siguiente estructura : pregunta teórica dedesarrollo conceptual; pregunta de aplicación de situación-problemica; y preguntas que usan análisis con argumen-tacion, usando las cacter´ısticas esenciales para analizar ladeduccion

VII Relaciones entre los componentesdel sistema didactico

A partir de los objetivos de la asignatura F´ısica, se determi-nan los objetivos educativo-instructivo de cada contenido,esto se fundamenta con el criterio de que el objeto de es-tudio de la F´ısica es el Cuadro F´ısico del Mundo [Cuadro1] y el objeto de estudio de cada asignatura de F´ısica es enparticular una Teor´ıa Fısica (objeto).

Siendo as´ı, la relacion dialectica Problema - Objetonos permite definir los objetivos de la asignatura de F´ısica,tanto educativos como instructivos, as´ı como, la relacióndialectica que se establece entre cada uno de los elemen-tos: objetivo-contenido, contenido-metodolog´ıa, objetivo-metodolog´ıa y a traves de la metodolog´ıa el estudiante seapropia del contenido y alcanza el objetivo.


VIII Instrumentalizaci on del sistemadidactico

La instrumentalización del Sistema Didáctico es realizadaa traves de sus componentes caracterizados con funcionesy procedimentos espec´ıficamente planeados para esta finali-dad y a través de las etapas espec´ıficas en correspondenciacon el proceso de sistematización del modelo de desarrollooperacional del sistema didáctico y que se desarrolla de lasiguiente forma:

• Analisis y reajuste del plan de la asignatura F´ısica.• Elaboracion de las tareas de estudio.• Adecuacion de los medios de enseñanza con los con-

tenidos de la asignatura.• Organización y direccion del proceso de enseñanza –

aprendizaje de la F´ısica.• Organización de las clases.• Practica Docente:- Aplicacion de las actividades de estudio de F´ısica –

metodolog´ıa de enseñanza de la F´ısica, a través de las tareasde estudio.

- Control del proceso.- Evaluacion.La creacion, sistematización e instrumentalización del

sistema didáctico, que instrumentaliza el modelo, es unacontribucion a la didactica de la F´ısica, posible de ser ex-tendida a otras disciplinas.

Esta nueva concepción de la enseñanza-aprendizaje de laFısica ofrece un enfoque sistémico de la asignatura, propor-cionando un control a lo largo de todo el proceso, de formatal que el profesor traslada la atención del resultado del pro-ceso, (es decir, de su aspecto cuantitativo, que evidencia tansolo la medicion de los resultados finales), al aspecto cuali-tativo de las etapas a través de las cuales transcurre el pro-ceso, por medio de las actividades de estudio que propicianla retroalimentación de todo el proceso.

A partir de este sistema didáctico, que instrumentaliza elmodelo didactico, es posible lograr una enseñanza de cali-dad de la F´ısica y una nueva didáctica para la F´ısica que res-ponda a las exigencias cient´ıfico-tecnicas contemporáneas.

IX Conclusiones

Adoptar esta nueva enseñanza – aprendizaje de la F´ısica ba-sada en la concepción sistemica estructural – funcional delos contenidos a partir de los invariantes, con enfoque feno-menologico de los conceptos f´ısicos y utilizando la actividadde estudio como metodolog´ıa de trabajo fundamental, per-mitira el desarrollo del pensamiento deductivo de los alum-nos y con ello la capacidad de generalización de los conoci-mientos adquiridos [Arruda & Marin, 2001]. Los aspectosfundamentales obtenidos son:

- desarrollar en los estudiantes métodos cient´ıficos detrabajo a partir de la aplicación de las actividades de estu-dio;

- demostrar el desarrollo de habilidades prácticas yteoricas por parte de los estudiantes, haciendo que ellos con-ciban sus propias ideas con respecto al conocimiento de losconceptos cient´ıficos de la Ciencia F´ısica y comprueben sucapacidad para resolver problemas a imagen y semejanza delos problemas cient´ıficos;

- desarrollar niveles superiores de las capacidades cog-nitivas, el pensamiento teórico y creador del estudiante;

- consolidar en los estudiantes la concepición cient´ıficadel mundo, utilizando el cuadro f´ısico como elemento rector,asegurando que la F´ısica constituye un basamento cient´ıficoy una importante herramienta de trabajo.

• La enseñanza de la F´ısica a través de las Actividadesde Estudio de F´ısica demostra que la relación entre la so-lucion de problemas teóricos, en que se usa la modelación,la experimentación y la simulación en clase, hace que el es-tudiante tenga un papel activo en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la F´ısica y que consolidan la verificación dela actividad teórica y practica de la enseñanza de la F´ısica.Las Actividades de Estudio de F´ısica as´ı formuladas superanlas dificultades de la enseñanza tradicional y las limitacionesy deficiencias del trabajo experimental que hoy tiene lugaren la enseñanza de la F´ısica y que desvirtúan significativa-mente la verdadera actividad de la ciencia [Arruda & Marin,2001].

• La concepción de esto modelo didáctico, no sólo con-sidera el proceso en s´ı mismo, sino también los diferentesmomentos por los cuales éste pasa, donde el control y laevaluacion cumplen un papel importante, que apuntan a cri-terios de calidad para la evaluación del aprendizaje del es-tudiante. El profesor transfiere la atención del resultado delproceso – aspecto cuantitativo, que evidencia solamente lamedicion de los resultados en calificaciones finales, al as-pecto cualitativo de las etapas en que transcurre el proceso ypor las transformaciones que se producen, proporcionandouna enseñanza de calidad.

• Considerar el proceso de enseñanza-aprendizaje de laFısica de manera sistémica y desarrollado como un conjuntode partes interligadas, y que posee una lógica interna ca-racter´ıstica, donde el control y la evaluación (cuantitativa ycualitativa) desempeñan un papel importante en la retroali-mentacion del proceso necesario para conseguir los objeti-vos planificados, tanto en la visión del profesor, como delestudiante.

• Para impartir el nuevo modelo de enseñanza, el pro-fesor tendrá que tener habilidad, tanto en el tratamientocon el formalismo matemático, como con la fenomenolog´ıadel concepto estudiado; es decir, que no exista más en laenseñanza de la F´ısica la dicotom´ıa entre la parte teórica y


practica, pasando a tener un único caracter, donde la inter-relacion de la estructura del concepto f´ısico es uno de losfundamentos de este abordaje.

• A partir de este modelo, es posible establecer un sis-tema didactico para la enseñanza de la F´ısica, teniendo encuenta la importancia de la F´ısica, de manera de contribuiral desarrollo cient´ıfico-tecnico de la sociedad y establecer unnuevo paradigma pedagógico que responde a las exigenciascontemporáneas.

Referencias

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[3] DANIELS, H. (Org.).Vygotsky em Foco: pressupostos e des-dobramentos,2a ed. Campinas – São Paulo: Papirus, 1995.

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[13] SIERRA, Alicia, Modelo Pedagógico: Consideraciones Ge-nerales, Varona, Revista Cient´ıfico-Metodologica, No. 24,enero-junio, 1997, pp. 20-28.

[14] TAL IZINA, N.F. Psicologia de la enseñanza.Editorial Pro-greso, Moscú, 1988.

[15] VYGOTSKY, L. S. A Formacao Social da Mente. LivrariaMartins Fontes Editora Ltda - São Paulo - Brasil 1989.

[16] VYGOTSKY, L. S.Pensamento e Linguagem. Traducao Jef-ferson Luiz Camargo. São Paulo - Martins Fontes, 1993.


Anexo I


Anexo II

Presentamos el resumen de la asignatura F´ısica GeneralI, utilizando para la organización del contenido el métodosistemico estructural-funcional de orientación, para estudiarlos fenomenos f´ısicos relativos a la Mecánica Clasica, delmovimiento de los cuerpos macroscópicos observables.

Programa de la asignatura F´ısica General IDisciplina: Fısica GeneralAsignatura: F´ısica General IAno: PrimerSemestre: PrimerProblema de la asignaturaLa necesidad de la definición y interpretación de los in-

variantes del movimiento mecánico de un objeto y su apli-cacion basado en las leyes de Newton para varias clases deproblemas, en la descripción y caracter´ısticas del movimi-ento mecánico.

Objeto de EstudioMovimiento Mecanico:Estructura del Movimiento Mecánico y sus invariantes;Descripcion del Movimiento Mecánico basado en las

leyes de Newton;Caracter´ısticas del Movimiento Mecánico basado en las

leyes de Conservación.Objetivo EducativoContribuir a consolidar en los estudiantes la concepción

cientifica del mundo a partir de la comprensión del cuadrofısico contemporáneo.

Contribuir al desarrollo del pensamiento deductivo y lacapacidad de razonamiento a través de un modo de asi-milacion de los contenidos donde predomine al enfoquesistemico, as´ı como contribuir al desarrrollo de la capaci-dad de trabajo independente y la formación de habilidadeslogicas del pensamiento.

Articular el conocimiento f´ısico con el de otras áreas delconocimiento cient´ıfico y con su especialidad y ser capaz deemitir juicio de valor con respecto a situaciones sociales quecontengan aspectos f´ısicos y/o tecnológicos importantes.

Actuar de acuerdo con la concepción del mundo y la so-ciedad mediante la aplicación de la ciencia F´ısica en la cons-titucion, estructura y desarrollo de las carreras, as´ı comolos procesos cient´ıficos-tecnicos que tienen lugar en ella,su transformación mostrando habilidades y conocimientosacordes con el perfil del futuro profesional de la carrera.

Objetivo InstructivoInterpretar los fenómenos y procesos que dan origen

a los movimientos mecánicos e identificar y aplicar lasleyes de Newton a partir de los invariantes del movimientomecanico.

Caracterizar cualitativa y cuantitativamente el cuadromecano-clásico, estableciendo cada una de las teor´ıas que lodescribien mediante su ralación con el objeto y su movimi-ento caracter´ıstico, utilizando el formalismo matematico, elcalculo diferencial e integral en la formulación de las leyes,

la inducion - deducción como metodo fundamental para es-tablecerlas as´ı como conocer los modelos que permitan ladescripcion del objeto de estudio.

Aplicar las leyes de coservación de la cantidad de movi-miento lineal, la cantidad de movimiento angular y la ener-gia mecanica, tanto en una como en dos dimensiones paradescribir el movimiento mecánico de una part´ıcula, un sis-tema de part´ıculas y un cuerpo r´ıgido, destacando la relacióny la mayor generalidad de estas leyes sobre las leyes deNewton.Sistema de habilidades

Describir o caracterizar el cuadro mecano-clásico a par-tir de las teorias f´ısicas que lo componen, induciendo o de-duciendo las leyes fundamentales a él inherentes.

Explicar las teórias fısicas – posiciones que sustenta lateorıa, hechos f´ısicos fundamentales en que se basa, resulta-dos fundamentales a que conduce y l´ımite de validez. Parael cuadro mecano – clásico del mundo, el l´ımite de validezes : v<< c y regiones de dimensiones 10−8 ≤ x ≤ 1021

m.Formular las leyes f´ısicas, describir los experimentos

que las conforman, precisar los modelos vinculados a estasleyes y aplicarlas en el estudio de fenómenos f´ısicos.

Caracterizar los fenomenos f´ısicos que se observan, vin-cularlos con la propiedad que lo origina y las magnitutes quepermiten estudiarlo y utilizarlos en ejemplos prácticos.

Identificar, caracterizar y determinar los invariantes delos principales movimientos de un objeto observable bajolas leyes de Newton y las leyes de conservación.

Enunciar e interpretar las leyes de conservación de lacantidad de movimiento lineal, la cantidad de movimientoangular y de la energ´ıa y aplicarlas en situaciones práticas.

Describir los experimentos y vincularlos con la teor´ıade la cual es fundamento, precisar los objetivos, montar lainstalacion experimental siempre que ello sea posible o ex-plicar el esquema de la instalación, utilizar los instrumentosde medicion fundamentales, observar los experimentos e in-terpretar los resultados, elaborar informes técnicos, diseñarexperimentos sencillos y aplicar la teoria de erros en el pro-cesamiento de los datos.Sistema de conocimientos

- Invariantes del movimiento mecánico.- Leyes del movimiento mecánico.- Fuerza: Sistemas de Fuerzas concurrentes, momento

de una fuerza aplicada en el cuerpo.- Fuerza de fricción (coeficientes de fricción estatico y

cinetico).- Movimiento rectyilıneo, parabólico y circular.- Princıpio de inercia y de relatividad de Galileo.- Movimiento de un cuerpo r´ıgido al redor de un eje fijo.- Trabajo y energ´ıa mecanica.- Conservación de la energ´ıa.- Conservación de la cantidad de movimiento lineal: sis-

temas de part´ıculas.- Colisiones.- Conservación de la cantidad de movimiento angular.



Anexo III

Tareas de Estudio disenadas para lograr los objeti-vos propuestos de la asignatura F´ısica General I, paraaplicacion de las actividades de estudio tipo I y II.

1. Establecer relación entre una determinada magnitud,su patron y el grado de incertidumbre de dicho patróncon respecto a una medida, necesario a explicar loscriterios de utilización de cifras significativas.

2. El resultado de una medida posee un número limitadode cifras significativas. Esto es debido a la limitaciónde la precisión de cualquier instrumento de medidautilizado. Sin embargo, la naturaleza del instrumentono es el único factor para influenciar en el resultadode una medida. Preguntase: ¿Cuales son los factoresprincipales que influyen en los errores en una experi-mentacion?

3. Mostrar que los errores en una experimentación (es-tadısticos), cuando responden a un gran número decausas, obedecen a leyes matemáticas que permitenarribar a conclusiones importantes sobre un fenómenodado, aún cuando las medidas están sujetas a errores.

4. Formular las leyes de Newton a partir de los invarian-tes del movimiento mecánico.

5. Interpretar las ecuaciones de Newton en forma dife-rencial analizando en ellas los fenómenos envueltos.

6. Determinar las intensidades de las fuerzas aplicadas aun punto que corresponde al equilibrio del sistema ygeneralizar las leyes de Newton para el caso estacio-nario – sistema de fuerzas concurrentes.

7. Analizar las caracter´ısticas de la fuerza para el casoestacionario y determinar las intensidades de las fuer-zas aplicadas a un punto que corresponde al equilibriodel sistema.

8. Deducir e interpretar la ecuación del momento de unafuerza aplicada en el cuerpo.

9. Determinar la fuerza de fricción interpretando ademáslos coeficientes de fricción estatico y cinetico y de-terminar el coeficiente de fricción estatica entre dossuperficies.

10. Determinar las caracteristicas y la interrelación de losconceptos de velocidad, espacio y tiempo de un mu-eble en Movimiento Uniforme. Verificar la relaciónexistente entre la velocidad instantánea y la velocidadmedia.

11. Investigar como var´ıa la velocidad de un objeto sujetoa una aceleración constante.

12. Obtener e interpretar el concepto de velocidad y ace-leracion instantanea en un sistema de coordenadas.

13. Deducir e interpretar las ecuaciones del movimientode los proyectiles y determinar la aceleración de lagravedad.

14. Explicar a partir del movimiento de un cuerpo en quéconsiste el fenómeno de ca´ıda libre y determinar laaceleración debida a gravedad.

15. Definir e interpretar el concepto de fuerza centr´ıpetapara una part´ıcula en movimiento circular.

16. Caracterizar el fenómeno de rotación de un cuerporıgido y sus elementos esenciales.

17. Definir e interpretar el concepto de velocidad y acele-racion angular del movimiento de rotación de un cu-erpo rıgido.

18. Definir e interpretar el concepto de velocidad y acele-racion tangencial y aceleración centr´ıpeta.

19. Obtener las ecuaciones del movimiento de rotaciónhaciendo una comparación con las ecuaciones del mo-vimiento lineal.

20. Obtener e interpretar la expresión del torque ejercidopor una fuerza.

21. Deducir e interpretar el momento de inercia de un sis-tema de part´ıculas.

22. Determinar el momento de inercia de un cuerporıgido.

23. Interpretar la ecuación del momento de inercia paraun sistema de ejes paralelos.

24. Definir e interpretar la naturaleza vectorial de la ro-tacion de un cuerpo r´ıgido, haciendo énfasis en elfenomeno del momento angular.

25. Obtener e interpretar la relación entre los vectoresL ,p y τ .

26. Describir e interpretar la ley de conservación del mo-mento angular.

27. Obtener e interpretar el concepto de trabajo de una fu-erza constante.

28. Obtener e interpretar el trabajo de una fuerza variable.

29. Obtener e interpretar la energ´ıa cinetica de unapartıcula .


30. Obtener e interpretar el trabajo como la variación dela energ´ıa cinetica.

31. Definir el concepto de potencia como la tasa de vari-acion del trabajo.

32. Obtener e interpretar la energ´ıa potencial de un sis-tema.

33. Definir e interpretar los conceptos de energ´ıa cineticay potencial de un sistema mecánico y calcular la ener-gia cinetica y potencial entre dos momentos conside-rados.

34. Analizar el proceso de transmisión energética de uncuerpo a partir de la energ´ıa potencial en energ´ıacinetica.

35. Verificar la conservación de la energ´ıa mecanica de unsistema.

36. Caracterizar e interpretar la conservación de la energ´ıade un sistema.

37. Obtener e interpretar la posición de centro de masa deun sistema de part´ıculas.

38. Obtener e interpretar la posición del centro de masade cuerpos continuos.

39. Caracterizar el movimiento del centro de masa.

40. Deducir e interpretar en forma integral el impulso deuna fuerza aplicada en el cuerpo.

41. Deducir e interpretar las velocidades relativas de apro-ximacion y alejamiento de los cuerpos en una colisiónelastica.

42. Caracterizar la energ´ıa cinetica de la part´ıcula enterminos del momento lineal.

43. Definir momento para un sistema de part´ıculas.

44. Deducir la ecuación del momento para un sistema departıculas.

45. Interpretar la ley de conservación del momento paraun sistema de part´ıculas.

46. Deducir e interpretar la energ´ıa cinetica de un sistemade part´ıculas.

47. Determinar la energ´ıa potencial gravitatoria de un sis-tema y verificar las ecuaciones de la ca´ıda libre y dela conservación de la energ´ıa. Calcular la velocidadde un cuerpo que cae en el campo gravitatorio de laTierra.

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Un modelo didáctico para la enseñanza y aprendizaje de la física