Unidad Didáctica - Física

Propuestas didácticas innovadoras en educación científica

Principios didácticos en la enseñanza de las ciencias experimentales

En el proceso de enseñanza-aprendizaje, se deben tomar en cuenta varios factores que son primordiales para contribuir a un mejor entendimiento del contenido curricular, en este caso para la enseñanza de las ciencias experimentales. Entre estos factores, se destacan los principios didácticos, estos sin duda orientaran y facilitaran los aprendizajes, y la enseñanza. Para una mejor ejemplificación de lo anterior narrado, se procede a mencionar y describir cuatro de los principios didácticos:

    

• Principio de Ordenamiento: Es primordial estructurar un lineamiento, un esquema y un orden desde donde se inicia y hasta donde se llegará o se pretenderá llegar, esto a fin de lograr un mejor entendimiento y una mayor fluidez de ideas, para la realización de las actividades propuestas; de tal forma que sirva como directriz y en rute las actividades organizadamente.

•  Principio de Responsabilidad: Este principio se considera importante debido a que de él dependerán muchos otros principios, tareas y quehaceres; es vital llegar a la comprensión plena, de ambas partes, el educador y el educando, de que adquieran madurez y compromiso para desarrollar de forma consistente los objetivos pretendidos.

• Principio de Adecuación: Es importante señalar que no todas las personas tienen las mismas cualidades y, o capacidades, y que por esto se deberá adecuar el currículo para hacer efectivo el aprendizaje y de esta forma contribuir a la inclusión y la puesta en práctica de adecuaciones para equilibrar el estilo y ritmo de los estudiantes de forma individual.

• Principio de Evaluación: En este principio se encierran diferentes formas e instrumentos de evaluación, los cuales evidenciaran los aprendizajes y debilidades de forma más clara o directa, según el tipo de evaluación y el instrumento que se aplique.

Rol del profesor y el estudiante en ambientes de enseñanza y aprendizaje.

·  Rol del profesor: El docente debe ser un guía un facilitador del proceso de enseñanza para los estudiantes, deberá ser creativo para atraer la atención del estudiantado, evitando las distracciones y sin salirse del contexto. Además, deberá ser capaz de identificar estilo y ritmo de aprendizaje de cada uno de los individuos, para que así pueda adecuar el currículo, para facilitar el proceso de enseñanza-aprendizaje.

· Rol del estudiante: El estudiante deberá ser capaz de identificar sus destrezas, habilidades y debilidades, para así poder reforzar y buscar su desarrollo individual y colectivo. Según Hernández (2005), “el alumno debe ser entendido como un ser humano que tiene la habilidad de socializar fácilmente, siendo protagonista de las interacciones sociales en las que se ve involucrado en su vida escolar y como ciudadano.”

Elementos del entorno que facilitan la enseñanza de las ciencias experimentales

Al referirse a los elementos del entorno, se puede decir que se incluyen todos aquellos elementos que se observan alrededor de nuestro entorno, en el centro educativo o comunidad, que nos ayude a construir aprendizajes a través de apreciaciones, experiencias relaciones y experimentos. 

Es necesaria la presencia de la tecnología en la enseñanza de las ciencias, como elemento capaz de facilitar la conexión con el mundo real y una mejor comprensión de la naturaleza de la ciencia y la tecno ciencia contemporáneas (Acevedo, 2004).

En la actualidad se puede contar con múltiples herramientas que nos permiten innovar en el área de educación científica, no es como hace una o dos décadas que el acceso a las tecnologías e información era más restringido, costoso, riesgoso y complejo, sino que ahora se implementan las tics como fuentes de primera mano para trabajos investigativos, que su acceso a pesar de no ser generalizado, se a aumentado en casi todo el mundo, haciendo que la mayoría pueda usarlas como herramientas para el mejoramiento del proceso de enseñanza y aprendizaje permitiendo así una mejor calidad y cantidad de aprendizajes, y a su vez facilitando ambos procesos educativos.

Contenido práctico

               

Práctica Experimental

Física

  

Liceo La Rita

Departamento de Ciencias

Laboratorio de Física

Nivel: Undécimo nivel de la Educación Diversificada

Eje Temético: Uso sostenible de la energía y la materia, para la preservación y protección de los recursos del planeta.

Temática: Presión Hidráulica.

   

Práctica Experimental #1

Demostración del “Principio de Pascal”

Elaboración de un modelo de gata hidráulica

Docentes:     Daniel Naranjo Leandro

                     Adriana Jeréz Chaverri

                     Pedro Santana Narváez

Objetivo General

Aplicar la Hidrostática en el Principio de Arquímedes y la Fuerza de Empuje en la solución de problemas.

Objetivos específicos

•    Analizar desde la teoría la relación que existe entre la fuerza de empuje y el volumen desalojado de fluido en un émbolo de jeringa.
•    Estudiar el Principio de Pascal mediante la construcción de un modelo de gata hidráulica.

Fundamento teórico

La hidrostática, según Eduvisión (2016), tiene como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente sus principios también se aplican a los gases. Algunos conceptos importantes para la compresión de la temática son:

Fluido: Un fluido es una sustancia que cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma, con lo que fluye y se adapta a la forma del recipiente. Los fluidos pueden ser líquidos o gases. Las partículas que componen un líquido no están rígidamente adheridas entre sí, pero están más unidas que las de un gas.

Presión: Es la fuerza aplicada perpendicularmente sobre una superficie (área) dividida por el área de esa superficie. La unidad de medida es el Pascal (Pa), aunque también se utiliza las unidades Torr y atm.

Nota:   

· A mayor área menor presión.

  ·  Si el área se reduce a la mitad la presión se duplica.

  · Un fluido  tiende a moverse de las zonas de mayor presión a las zonas de menor presión.

Por tanto, el fenómeno obedece a la siguiente ecuación:

                                                           P = F/A

Simbología:

Presión (P)  

Fuerza (F) 

Área (A). El área debe estar siempre en m²

 

El Principio de Pascal

Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal que se resume en la frase: “Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja.”

(Eduvisión, 2016).

                        Fórmula:        

Simbología:   

F₁: fuerza aplicada en la cámara 1.

A₁: área de la superficie del pistón de la cámara 1.

F₂: fuerza aplicada en la cámara 2.

A₂: área de la superficie del pistón de la cámara 2.

                          Cámara 1                                                               Cámara 2

 Figura 1. Aplicación del Principio de Pascal. Esquema de una gata hidráulica.

Preguntas generadoras

1. ¿Cuál es la relación entre la presión y el área de contacto?

2. En el esquema de una gata hidráulica, ¿qué relación hay entre la presión del fluido en la cámara 1 y la presión del fluido en la cámara 2?

3. En el esquema de una gata hidráulica, ¿cómo debe ser la magnitud de la fuerza del pistón pequeño para que éste logre levantar el cuerpo posicionado sobre el pistón 2?

4. Respecto a las fuerzas aplicadas, ¿en qué momento se logra un equilibrio entre los dos pistones?

5. Para que las presiones sean iguales, ¿importa la diferencia en el tamaño de la superficie de cada pistón?

Materiales

·         2 jeringas plásticas de distinto diámetro

·         Un trozo de madera de 20x30 cm

·         2 Prensas

·         Destornillador y tornillos

·         Una manguera plástica

·         Agua

·         Un objeto de aproximadamente 0.5 kg de masa.

·         Una balanza

·         Regla

Procedimiento

1.     Colocar ambas jeringas en los extremos del trozo de madera como se observa en la figura 2. Ajustar ambas jeringas con prensas.
2.          Conectar ambas jeringas mediante la manguera plástica.
3.          Hacer pasar agua desde una jeringa hasta la otra a través de la manguera.
4.      Colocar en el émbolo de jeringa (pistón) más grande, un cuerpo de aproximadamente 0.5 kg (debe conocer la masa exacta del objeto).
5.       Ejercer fuerza con la mano sobre el pistón de la jeringa pequeña hasta lograr que el cuerpo se eleve aproximadamente 5 cm de altura.
6.       Anote los datos obtenidos.

Figura 2. Esquema del sistema hidráulico.

Resultados

Cuadro 1. Determinación de la masa del objeto utilizado.

Objeto	Masa de plato vacío (g)	Masa de plato + objeto (g)	Masa del objeto (g)

Cuadro 2. Determinación del volumen de fluido desplazado en la jeringa grande.

Altura inicial (cm)	Altura final (cm)	Volumen desplazado (mL)

Cuadro 3. Determinación del área de cada pistón.

Pistón	Diámetro (m)	Radio (m)	Área (m2)
Pequeño
Grande

Cuadro 4. Determinación de la presión en el pistón grande.

Pistón	Masa (kg)	g (m/s2)	Fuerza (N)	Área (m2)	P (Pa)
Grande

Cuadro 5. Determinación de la fuerza y la presión aplicada en el pistón pequeño.

Pistón	F1 (N)	F2 (N)	A1 (m2)	A2 (m2)	P (Pa)
Pequeño

Criterios de Evaluación

	Excelente	Muy bueno	Bueno	Regular	Deficiente
Analiza desde la teoría la relación que existe entre la fuerza de empuje y el volumen desalojado de fluido en un émbolo de jeringa.
Estudia el Principio de Pascal mediante la construcción de un modelo de gata hidráulica.
Realiza correctamente los respectivos cálculos.

1: Deficiente

2: Regular

3: Bueno

4: Muy bueno

5: Excelente

Bibliografía

Eduvisión (2016). Nuevo Mundo Física 10. 1^ra Edición. San José, Costa Rica. Pp. 185.