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Formación
continuada del profesorado de Ciencias.
Una experiencia en Centroamérica
y El Caribe |
Zahandra Judith Lam (El Salvador)
Índice
Se pretende que los(as) alumnos(as) comprendan los
fenómenos ópticos y sus aplicaciones cotidianas, biológicas
y tecnológicas.
- Después de discutir y analizar las
primeras concepciones sobre la luz, los estudiantes redactarán
puntos claves de la teoría de Newton y de Huygens.
- Al finalizar el apartado sobre la propagación
de la luz los alumnos construirán aparatos para comprobar la
forma en que viaja la luz (formados en grupos).
- Después de haber estudiado los fenómenos
de la luz cuando pasa de un medio a otro, los alumnos expondrán
las aplicaciones en la vida actual.
- Después de haber realizado una investigación
en equipo sobre Young, Fresnel y otros científicos, cada equipo
hará una breve exposición.
Comenzaremos con el tema:
- Primeras concepciones sobre la luz.
- Se les pedirá a los alumnos que
expresen sus hipótesis y las comparen con las de Platón
y Aristóteles.
- Analizaremos algunos aspectos para decidir si
se trata de onda o partícula. Para ello se les presentará
el debate entre Newton y Huygens.
- Aquí introduciremos el concepto de
rayo que es válido en ambos modelos.
- Y se discutirá "la autoridad
científica" (CTS) que aunque eran más correctas
las concepciones de Huygens, se impusieron las de Newton.
- Propagación de la luz.
- Dirección de propagación de la
luz.
- ¿En que dirección viaja?
- Se propondrá alguna forma de comprobar
en que dirección se propaga la luz.
- Realizar alguna de las contrastaciones
propuestas.
- Concluir que la luz viaja en línea
recta y en todas direcciones.
- Se les pedirá que en equipo de trabajo
construyan algún aparato para la comprobación p.e. la
cámara oscura.
- Para la velocidad de la luz se les pedirá
que diseñen algún experimento para determinar la
velocidad de la luz.
- Con ello nos remontaremos a las aportaciones
de Galileo, Roemer, Fizeau, Foucault y Michelson.
- ¿Qué sucede cuando la luz llega de un
medio a otro?
- Hablaremos sobre los fenómenos de
reflexión y refracción de la luz.
- Reflexión. Espejos.
- Se explicará que le sucede a
un rayo de luz que incide en un espejo.
- Se abordará la reflexión
difusa y regular.
- Mediante experimentos se comprobarán
las leyes de la reflexión.
- Los alumnos dibujarán los
rayos y las imágenes con espejos planos y esféricos.
Después lo comprobará manipulando dichos
espejos.
- Se les pedirá a los
estudiantes que menciones las aplicaciones de la reflexión.
- Refracción. Lentes.
- Se les preguntará cuando un
rayo de luz llega a la superficie del agua.
- Se realizarán experiencias
para contrastar o afirmar sus hipótesis.
- Se les explicará las leyes de
la refracción.
- Se construirá mediante rayos
la formación de imágenes en lentes
convergentes y divergentes.
- Después contrastarán
sus dibujos manipulando lentes.
- Para la implicación CTS se
abordará el tema de la visión.
- Se explicará la formación
de imágenes en los ojos.
- Se hará comparación con
una cámara fotográfica.
- Se hablarán sobre los defectos
de la visión y forma de corregirlos mediante el uso
de lentes.
- Naturaleza de la luz.
- Se les pedirá que dibujen lo que
sucede al frente de ondas en la reflexión y la refracción.
- Se presentará algún texto o
fotocopia sobre Young y Fresnel para discutirlo.
(Alumnos del segundo año de bachillerato,
16-17 años)
Antes de comenzar con el tema sobre la luz, los
alumnos han estudiado lo referente a:
- Ondas, reflexión y refracción.
- Magnetismo.
- Electricidad.
Se hará un repaso de éstos temas para
irlo ubicando en la relación de ellos con el nuevo tema.
Como motivación para iniciar el tema se hará
una "lluvia de ideas" para indagar las preconcepciones que
tienen sobre la luz y luego se les preguntará cuales ideas les
parecen más interesantes para estudiar.
Actividad 1. Expongan a titulo de hipótesis
sus ideas acerca de qué es la luz. Den argumentos en los que basan
sus ideas.
- Comentario 1. Se espera que
surjan ideas parecidas a las de los pitagóricos.
Platón
p.e. suponía que nuestros ojos emitían pequeña partículas
que al llegar a los objetos lo hacían visibles (si fuera así,
aunque no hubiera luz podríamos ver).
Pitágoras y Demócrito
sostenían que la visión era el resultado de imágenes
que viajaban desde el objeto al ojo.
Entre los argumentos puede ser
que surja las propuestas de onda o partícula. Esto nos servirá
para la siguiente actividad.
A.2. Sugieran que aspectos del
comportamiento de la luz podemos analizar para decidir si se trata de onda
o partícula.
- C.2. Aquí podemos
analizar el debate controversial entre Newton (defensor de la teoría
corpuscular) y Huygens (teoría ondulatoria).
Preguntar cuales
son los fenómenos que cabe esperar según cada una de las
concepciones.
Podemos en éste momento introducir el concepto
de rayo ya sea como dirección de propagación de partículas
o perpendicular al frente de onda.
Iniciaremos el estudio de las propiedades de la luz.
A.3.. Expresen sus ideas sobre cómo
se propaga la luz.
- C.3. Esto permitirá
darnos cuenta de la necesidad de estudiar la dirección de
propagación y a que velocidad lo hace.
A.4. Propongan alguna manera de
comprobar en qué dirección se propaga la luz.
- C.4. Puede ser que surjan
propuestas como la de Galileo, o que describan otras.
A.5. Realicen alguna de las
contrastaciones propuestas.
- C.5. Al realizarla se podrá
explicar las dificultades que los primeros investigadores tuvieron, para
llegar a la conclusión de que la luz viaja en línea recta,
en todas direcciones.
A.6. Observar el siguiente esquema:
Si encendemos el foco ¿Qué se
observará en cada una de las dos hendiduras?
Razonen sus
respuestas.
- C.6. Después de haber
discutido sus respuestas, se realizará la experiencia práctica
y de nuevo se discutirán las contrastaciones.
Recomendar la
construcción de cámara oscura o de la cámara de
humo.
A.7. La propagación de la luz en
línea recta permite explicar la formación de sombras y de
eclipses.
Dibujar un esquema con las posiciones del Sol, Tierra y Luna
que permita explicar el eclipse de la Luna.
- C.7. Al mostrar el esquema los
alumnos podrán visualizar cómo se forma el eclipse debido
a la interferencia de la Tierra.
A.8. Mencionen las ideas que tengan
sobre la velocidad de la luz.
- C.8. En ésta actividad
pueda ser que varios ya conozcan el valor numérico y lo digan
pero siempre es conveniente recordarlo.
A.9. Propongan algún diseño
experimental adecuado para determinar la velocidad de la luz.
- C.9. Los alumnos observan que
la luz viaja casi instantáneamente, por lo que diseñar un
aparato o forma de medirla les resultará interesante.
En ésta
actividad se puede comentar el diseño de Galileo y compararlos
con los que ellos proponen.
A.10. Exposición por el profesor
sobre los métodos de Roemer, Fizeau y Foucault para determinar la
velocidad de la luz.
- C.10. Se hará énfasis
en el método utilizado por cada uno de ellos, los problemas a
cuales se enfrentaron y cómo se fue perfeccionando para llegar al
valor actual.
3.1 Reflexión de la luz. Espejos.
A.11. Expongan a manera de hipótesis
que sucede cuando un rayo de luz choca con una superficie irregular.
- C.11. La mayoría de
alumnos piensan que la luz sólo se refleja en espejos o
superficies pulidas no conciben la reflexión en objetos de forma
irregular.
Por eso el profesor deberá aclarar muy bien la
condición difusa y sus aplicaciones.
A.12. Explicar la reflexión de la
luz (se puede mostrar gráficamente) a partir de las concepciones
corpuscular y ondulatoria.
- C.12. Aquí recordaremos
las dos teorías sobre la luz: la corpuscular y la ondulatoria.
Al
final, debe resaltarse que con ambos modelos se puede explicar la
reflexión.
A.13. Proponer un diseño
experimental que permita comprobar la relación existente entre el ángulo
de incidencia y el de reflexión.
- C.13. Al realizar la
experiencia el alumno adquirirá destreza en el manejo de
transportadores, reglas, etc.
También se puede aprovechar el
mismo experimento para comprobar o descubrir que el rayo incidente, rayo
reflejado y la normal están en un mismo plano.
A.14. Explicar la formación de la
imagen de un objeto plano, aplicando las leyes de la reflexión.
A.15. Predecir, aplicando la ley de la
reflexión, qué sucede con los rayos incidentes sobre espejos
cóncavos y convexos. Verificarlo y sugerir alguna aplicación
práctica.
- C.14. y C.15. La formación
de imágenes en un espejo plano no es muy difícil de
comprender para el alumno, pero en un espejo cóncavo o convexo se
le dificulta, por lo que debe presentarse con mucho cuidado para no
confundirlo. Debe mencionarse el papel que juega el ojo como parte
integrante del sistema óptico.
3.2. Refracción de la luz. Lentes.
A.16. Mostrar un vaso de vidrio
transparente, conteniendo agua por la mitad y con un lápiz que
atraviese el agua y aire.
A.17. Exponer sus ideas de cómo
es que sucede este fenómeno.
- C.16. y C.17. Esta experiencia
sencilla le permitirá al profesor orientar a los alumnos a la
comprensión de la refracción de la luz y descubrir las
leyes de la refracción.
Es aquí donde el maestro debe
explicar lo que le sucede a un haz de luz al pasar de un medio menos
denso (aire) a otro más denso (agua).
A.18. Explicar la refracción de
la luz a partir de las concepciones corpuscular y ondulatoria.
A.19. Suponiendo que la velocidad de la
luz en el medio B, es menor que en el medio A, dibujen cualitativamente la
onda refractada aplicando el principio de Huygens.
- C.19. Esto les permite aplicar
lo aprendido en las actividades A.16-A.17-A.18.
A.20. Explicar las leyes de la refracción.
- C.20. Puede referirse también
a la ley de refracción de Snell - Descartes.
A.21. Construyan (utilizando rayos) la
imagen formada en lentes convergentes y divergentes.
A.22. Contrasten sus dibujos manipulando
lentes.
- C.21. y C.22. Los alumnos
manipularán reglas, y tratarán de formar las imágenes,
luego al realizar las experiencias con las lentes podrán comparar
los resultados obtenidos con los esperados por ellos.
A.23. Explicar como funciona el ojo
humano y la formación de imágenes en él.
(retomar
la cámara oscura)
- C.23. Al explicarle que el ojo
humano posee una lente y que las imágenes se forman cuando el
rayo de luz la atraviesa, estaríamos relacionando la física
con la biología.
A.24. Formar equipos de trabajo e
investigar el funcionamiento del ojo comparándolo con el
funcionamiento de la cámara fotográfica.
A.25. Exponer la semejanza entre el
funcionamiento del ojo y la cámara fotográfica.
- C.24. y C.25. Al realizar las
investigaciones se fomenta el trabajo en equipos, la armonía, la
toma de decisiones, etc.
A.26. Invitar a la clase a un oftalmólogo
(o un doctor) para que hable sobre los defectos de la visión y la
corrección de éstos mediante el uso de lentes.
- C.26. Esto permitirá al
alumno comprender que el estudio de la física (en especial los
lentes) tiene impacto en otros campos.
A.27. Presentar algún texto o
fotocopia sobre Young y Fresnel para analizarlo y discutirlo en la clase.
Discutir
sobre la dispersión de la luz
Dentro de las actividades que podemos considerar
para evaluación mencionaremos:
- Se les pedirá que en equipo de trabajo
construyan algún aparato para la comprobación de que la
luz viaja en línea recta.
- El diseño de algún experimento para
determinar la velocidad de la luz.
- Mediante un experimento se comprobarán las
leyes de la reflexión.
- La investigación de la aplicación
de la reflexión en aparatos modernos (p.e. telescopio,
periscopio, etc.).
- La comparación del funcionamiento de la cámara
fotográfica con el ojo humano.
- La construcción de imágenes
mediante rayos al pasar por lentes convergentes y divergentes.
- Elaboración de un álbum con
recortes de revistas, periódicos, etc. sobre avances tecnológicos
en los cuales se aplica la reflexión y refracción de la
luz.
- La creatividad.
- Precisión en el manejo de instrumentos.
- Calidad del trabajo realizado.
- Coherencia.
- Adecuación de actividades con respecto al
tema.
- Grado de dificultad, de acuerdo al nivel.
ALVARENG, M., (1981). Física General.
Editorial Harla, México.
SOLBES, J. y TARÍN, F. Física, 2º
Bachillerato, Editorial Octaedro, España.
Ministerio de Educación y Ciencia, Ciencias
de la Naturaleza, primer curso de Educación Secundaria Obligatoria,
Editorial Edelvives. España.
CALATAYUD M.L. et al (1990) La Construcción
de las Ciencias Físico-QuímicasProgramas - guía
de trabajo y comentarios para el profesor, Editorial NAU Libres, España.
CASTILLO, F. (1997) Ciencias Naturales,
Química Impresos, El Salvador.
