Unidad Didáctica: MOVIMIENTO

JUSTIFICACIÓN

El desarrollo de la ciencia ha transformado el estilo de vida del ser humano, la relación con su entorno natural y socio-cultural. Las necesidades y satisfactores se modifican en función del acceso a la información en el tiempo de la cobertura a nivel mundial, lo que demanda el desarrollo de habilidades y competencias educativas acordes al contexto histórico actual.

• En este sentido, el presente trabajo pretende impulsar el desarrollo cognitivo, afectivo, axiológico y social en los adolescentes de nivel secundaria con la finalidad de propiciar la observación, comprensión y reflexión de su diario acontecer. Favorecer el reencuentro con su capacidad creativa, crítica y escéptica a fin de motivar la investigación, la argumentación, la libre y responsable toma de decisiones.
  
  
  

  Elegimos el tema de Movimiento, parte del contenido programático de Ciencias II, con énfasis en Física, debido a que cuando un individuo quiere algo en esta vida debe esforzarse para conseguirlo, lo que implica, ¡MOVERSE! Es una enseñanza que se aprende desde el nacimiento: al llorar se está demandando la satisfacción de una necesidad, se pone en marcha una serie de mecanismos que implican el desplazamiento de estímulos eléctricos a través de neurotransmisores, la liberación de jugos gástricos, la ingestión del alimento, la absorción de nutrientes y desecho de excretas, sin dejar de mencionar la actividad mecánica de la mandíbula al succionar o masticar, la vibración de las cuerdas vocales durante el llanto y la liberación de líquido por el conducto lagrimal. En el momento de gatear y al dar los primeros pasos, se pone a prueba el sentido del equilibrio, el sujeto comienza a explorar su entorno, sujeta objetos, los cambia de lugar, los lanza como proyectiles. Ejercita su cuerpo con una amplia gama de actividades deportivas que conllevan el cálculo de distancia, velocidad y tiempo. Tanto al interior como al exterior del organismo se están produciendo continuos cambios de posición o desplazamiento de materia y energía que, en la mayoría de las veces, pasa desapercibida a nuestros ojos.

  
  Alguna vez te has preguntado ¿Qué hace que nuestro cuerpo cambie de posición? ¿Qué lo mantiene en equilibrio? ¿Cómo se puede calcular la velocidad a la que se mueve un objeto? ¿Por qué se dice que el movimiento está en función a un punto de referencia? Estas y muchas otras incógnitas se pueden resolver con actividades que desafíen el intelecto de los estudiantes y son abordadas a partir del estudio de los procesos de interacción de los fenómenos naturales, por lo que, mediante las actividades que en esta unidad presentamos, pretendemos fortalecer las habilidades de razonamiento lógico, representación gráfica y elaboración de modelos.
  
  Por tanto, se pretende favorecer el aprendizaje situado con la solución de problemas socialmente relevantes y cognitivamente desafiantes que tengan implicaciones sociales y técnicas, mediante propuestas flexibles que exijan a los alumnos una actitud activa y un esfuerzo por aplicar su aprendizaje de manera integrada.
  
  
  
  
  PERFIL DEL GRUPO:

Alumnos de educación media básica con las siguientes características:

• Edad promedio de 12 a 15 años

• Muchos de ellos viven en zonas marginadas y/o con alto índice de inseguridad.


• Algunos alumnos requieren atención especial por presentar cierto nivel de discapacidad.


• Presentan rezago escolar y bajo aprovechamiento, en muchos casos por la falta de atención en el grupo familiar.
  
• La mayoría vive en familias disfuncionales, donde se manifiesta la violencia en sus diversas formas.
• Presentan baja autoestima y carecen de un proyecto de vida.

• Tienden a delinquir con facilidad y/o algunos han estado en el tutelar para menores infractores.
  
• Algunos presentan serios problemas de salud, disciplina y hábitos alimenticios.

Intereses y necesidades particulares:

La mayoría pertenecen a familias de padres divorciados o uniparentales, por lo tanto son alumnos con grandes necesidades afectivas, que desean ser escuchados.
Manifiestan sumo interés en videojuegos y el futbol en el caso de los varones y en ambos casos por las relaciones con sus pares, así mismo son solidarios entre ellos.
Sus intereses se enfocan a las actividades físicas más que a las intelectuales, como: realización de tareas, búsqueda de información y resolución de problemas.
Responden con interés a las actividades donde intervengan de manera activa, y también en aquellas donde reciben un estímulo visual.

OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD:

Iniciar a los alumnos en los procesos de construcción y generalización de los conceptos físicos a partir del estudio de movimiento. Analizar y comprender los conceptos básicos del movimiento y sus relaciones, que describan e interpreten mediante algunas formas de representación simbólica y gráfica.

UBICACIÓN/ CONEXIÓN CON EL CURRÍCULO Y EL PROGRAMA DE LA MATERIA

El desarrollo de la Unidad Didáctica es para la asignatura de Ciencias II, con enfasis en Física para segundo grado de Secundaria, del "Programa de estudios 2006".

Bloque I. El movimiento.

Tema 1.- La percepción del movimiento

1.1 ¿Cómo sabemos que algo se mueve? Observación de movimiento en la naturaleza y su percepción a través de los sentidos.
1.2 ¿Cómo describimos el movimiento de los objetos? Concepto de movimiento y su clasificación, trayectoria, desplazamiento, relación distancia tiempo y representación gráfica.
1.3 Un tipo particular de movimiento: el movimiento ondulatorio. Relación longitud de onda, frecuencia y velocidad de propagación (SEP. Programa de estudios, 2006).

ENCUADRE TEÓRICO

Hay movimiento en todo nuestro alrededor. Lo vemos en las actividades cotidianas de las personas, en los autos que pasan por la carretera, en los árboles que se mecen al viento y, con algo de paciencia, en las estrellas por la noche. A nivel microscópico hay movimiento que no podemos percibir directamente.

El movimiento es un fenómeno físico que implica el cambio de posición que experimentan los cuerpos de un sistema, en el espacio o tiempo con respecto a ellos mismos u otro cuerpo que sirve de referencia. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral.

La Mecánica es la parte de la Física que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos. Un movimiento puede ser rápido o lento, periódico o azaroso.

De acuerdo a (Oyarzabal, 1975) los componentes del movimiento son:

Móvil: objeto en movimiento del que se quiere estudiar su trayectoria o las fuerzas que intervienen sobre él.

La trayectoria es el conjunto de todas las posiciones por las que pasa un cuerpo en movimiento. Desde el punto de vista de la Mecánica clásica, la trayectoria de un cuerpo puntual siempre será una línea continua. Sin embargo, la Física moderna ha encontrado situaciones donde esto no ocurre así. Por ejemplo, la trayectoria de un electrón dentro de un átomo que es probabilística.

La trayectoria se clasifica en:

1. Curvilínea: Cuando la trayectoria puede aproximarse a una curva continua. Puede ser bidimensional (plana) o tridimensional (con torsión). Se puede apreciar en el movimiento circular, elíptico o parabólico.

2. Errática: Es la trayectoria cuyo comportamiento es imprevisible y de forma geométrica muy irregular. Son ejemplos de ello, la trayectoria del movimiento Browniano y la huella que deja una babosa durante su travesía.

Clasificación del Movimiento:

Según el cambio de posición de un cuerpo se pueden distinguir distintos tipos de movimiento:
En función de la trayectoria de un punto:

A. Movimiento rectilíneo: La trayectoria que describe el móvil es una línea recta.

B. Movimiento curvilíneo: El móvil describe una curva cambiando su dirección a medida que se desplaza.

De acuerdo a la trayectoria del sólido:

A. Traslación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias paralelas, no necesariamente rectas.
B. Rotación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias circulares concéntricas.

Es fácil reconocer el movimiento, pero no es tan fácil describirlo, para hacerlo hay que entender la razón de cambio. La razón de cambio de posición de un cuerpo es una cantidad (en este caso, la distancia), dividida entre el tiempo. Nos dice qué tan aprisa ocurre un fenómeno, o cuánto cambia alguna cantidad (en metros) en cierto intervalo de tiempo. El movimiento se describe en términos de las razones de cambio conocidas como rapidez y velocidad.

En función de la velocidad tenemos:

A. Movimiento uniforme: La velocidad de movimiento es constante.

B. Movimiento uniformemente variado: La aceleración es constante (si negativa retardado, si positiva acelerado) como es el caso de los cuerpos en caída libre sometidos a la aceleración de la gravedad.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU):

Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre tendrá el mismo valor. Además la velocidad instantánea y media de este movimiento coincidirán.
La distancia recorrida se calcula multiplicando la velocidad por el tiempo transcurrido. Esta operación también puede ser utilizada si la trayectoria del cuerpo no es rectilínea, pero con la condición de que la velocidad sea constante.

Durante un movimiento rectilíneo uniforme también puede presentarse que la velocidad sea negativa. Por lo tanto el movimiento puede considerarse en dos sentidos, el positivo sería alejándose del punto de partida y el negativo sería regresando al punto de partida.

De acuerdo a la 1ª Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo. Esta es una situación ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partículas.

El MRU se caracteriza por:

a) Ser un movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.

b) Tener velocidad constante e implica magnitud y dirección inalterables.

c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración (aceleración=0).

Para abordar el estudio del movimiento, los científicos observan y describen en el laboratorio el movimiento de los cuerpos aislados de las variables que pudieran determinarlos, es decir consideran al objeto como un cuerpo físico o una partícula en movimiento.

La Cinética a diferencia de la Dinámica, estudia el movimiento de los cuerpos sin atender a las causas que lo producen lo que permite calcular el desplazamiento, la velocidad, la aceleración y el tiempo en que un móvil con cierta velocidad se encuentra en un determinado lugar.

Dependiendo del tipo de movimiento que se desee registrar, su gráfica puede ser:

* En una dimensión o sobre un eje como el desplazamiento de un automóvil en línea recta.

* En dos dimensiones o sobre un plano como el movimiento del paquete (proyectil) es igual que el de la avioneta que sólo tiene movimiento horizontal (velocidad constante).

* En tres dimensiones o en el espacio, como el vuelo de un mosquito hacia arriba, hacia abajo o a un lado.

Otros conceptos de importancia obtenidos de (Hewitt, 1995)

Rapidez. La rapidez es una medida de qué tan aprisa se mueve un objeto. Es la razón de cambio a la que se recorre la distancia. La rapidez se mide siempre en términos de alguna unidad de distancia dividida entre una unidad de tiempo. Se puede usar cualquier combinación de unidades de distancia y tiempo para expresar una rapidez: Kilómetros por hora (Km/h), etc.

Velocidad. En el lenguaje cotidiano podemos usar las palabras rapidez y velocidad indistintamente, pero en Física hacemos una distinción entre ellas, dicho de manera muy sencilla, la diferencia es que la velocidad es una rapidez en una dirección dada. Cuando decidimos que un auto viaja a 60 Km/h estamos indicando su rapidez. Pero si decimos que un auto de desplaza a 60 Km/h hacia el norte estamos especificando su velocidad. La rapidez describe que tan aprisa se desplaza un objeto, la velocidad nos dice que tan aprisa y en que dirección.

Aceleración. La razón de cambio de la velocidad se conoce como aceleración.

Aceleración =cambio de velocidad /Intervalo de tiempo

La idea central en la definición de la aceleración es el cambio. Siempre que cambiamos nuestro estado de movimiento estamos acelerando.
El término aceleración se aplica tanto a cambios de rapidez, como a cambios de dirección.
La aceleración, al igual que la velocidad tiene dirección. Si cambiamos la rapidez o la dirección, o ambas, estamos cambiando la velocidad, es decir estamos acelerando.

CONTENIDOS A ENSEÑAR EN LA UNIDAD DIDÁCTICA:

Objetivos didácticos:

Reconocer y comparar distintos tipos de movimiento en el entorno a partir de la información que perciben a través de los sentidos y valorar sus limitaciones.
Describir y comparar el movimiento de personas u objetos utilizando diversos puntos de referencia.
Identificar e interpretar los conceptos de rapidez y velocidad como una relación de proporcionalidad.

ENCUADRE DIDÁCTICO

Conocimientos Previos

Es la información necesaria que los alumnos deben conocer sobre el tema:

• Nociones de algunos tipos de movimiento
• Elementos del movimiento: móvil y trayectoria
• Ubicación espacial
• Uso de algunos instrumentos de medición como la regla graduada y reloj
• Utilizar métodos sencillos para la elaboración de gráficas

Concepciones Alternativas o Ideas Previas

El éxito en el aprendizaje de los estudiantes radica en una acertada planeación de este proceso. De ahí que toda unidad didáctica debe partir de dos elementos sustanciales:

1. El Análisis Científico: Es la fundamentación teórica de la Unidad Didáctica, a partir de la "...estructuración de los contenidos de enseñanza y la actualización científica del profesor..." (Sánchez y Valcárcel. 1993).
2. El Análisis Didáctico: Consiste en delimitar los condicionantes del proceso de enseñanza y aprendizaje. Es decir, los contenidos a tratar tendrán que adecuarse a los alumnos con base en las concepciones alternativas, conocimientos previos y nivel de desarrollo operatorio de los estudiantes; así como, las exigencias cognitivas de los contenidos a tratar.

En este apartado nos enfocamos a las concepciones alternativas en particular, por constituir un referente importante para el tratamiento eficiente del contenido curricular que nos ocupa.

¿Cuáles son las creencias de los alumnos acerca del movimiento de los cuerpos? ¿Cómo lo perciben? ¿Qué importancia tiene y qué interacciones se manifiestan en él?

Si tomamos en cuenta que estas creencias están supeditadas al contexto socio-cultural de los jóvenes, estamos obligados a conocerlas para que, a partir de ahí, se puedan explorar y detectar errores, así como aciertos conceptuales que nos permitan, como docentes, adecuar el contenido del programa, las estrategias de enseñanza y evaluación, al logro del aprendizaje significativo.

Realizamos un diagnóstico acerca de las ideas que los estudiantes tienen sobre el movimiento de los cuerpos. Se aplicó un cuestionario de exploración de "Ideas previas" a una muestra de cien alumnos de nivel secundaria y se obtuvieron las siguientes conclusiones:

1. Los alumnos perciben el movimiento como, un cambio de lugar (correcto).
2. Identifican claramente al "móvil" como el objeto que se desplaza o cambia de lugar (correcto).
3. Definen la "trayectoria" como el recorrido que describe el móvil de un punto a otro, en el espacio (correcto).
4. Identifican claramente el tipo de trayectoria rectilínea y curvilínea. Pero, tienen dificultad para identificar otros tipos de trayectoria, como la errática o aleatoria.
   
5. En un movimiento, no identifican la diferencia entre rapidez y velocidad. Pero sí tienen clara la relación distancia-tiempo.
6. No identifican un movimiento con velocidad constante.
   
7. La mitad de la muestra, sí reconoce la expresión matemática para calcular la velocidad.
   
8. La mayoría de los alumnos no identifican los componentes del movimiento en un esquema o imagen. Pero, al menos la tercera parte de la muestra, reconoce dos o mas componentes del mismo.

Es importante mencionar que las siguientes actividades de aprendizaje, pretenden modificar las concepciones alternativas, resaltadas en negritas, de los alumnos sujetos de nuestro estudio.

• Voy rumbo a... ¡No sé donde!: idea previa n° 4
• ¡Aquí... Tras lomita!: idea previa n° 5 y 7
• ¿Tan rápido como una gacela?: Idea previa n° 6 y 7
• ¡A que no me encuentras!: Idea previa n° 8
• No te pierdas... ¡Ubícate!: idea previa n° 8
• Paso a pasito: idea previa n° 8
  

Exigencias Cognitivas

El nuevo Currículum pretende que los docentes diseñen estrategias de aprendizaje y evaluación acordes con el enfoque de enseñanza por competencias. Aprender a ser, aprender a aprender y aprender a hacer son tareas sustantivas de éste.

Por tal motivo, atender el bajo nivel de aprovechamiento en las escuelas implica hacer un diagnóstico de los alumnos en cuanto a:

• Conocimientos previos sobre el contenido de las asignaturas.
• Las concepciones alternativas que privan en función a su contexto de desarrollo.
• Sus intereses y necesidades.
• El nivel de desarrollo operatorio.
• Las exigencias cognitivas de los contenidos a tratar (ver presentación).

Al tomar en cuenta estos factores, estaremos en posibilidad de garantizar un aprendizaje significativo.

ACTIVIDADES QUE CONFORMAN LA UNIDAD DIDÁCTICA

Actividades y estrategias de motivación

Las siguientes son estrategias utilizadas en las actividades didácticas con el objetivo de interesar y motivar el aprendizaje de los contenidos de la unidad.

Identificar tipos de movimientos en la naturaleza
Lluvia de ideas
Actividades lúdicas
Actividades experimentales
Uso de metáforas
Aprendizaje basado en problemas

Actividades de enseñanza/aprendizaje

1.- ¡Paso a Pasito!

Duración: dos sesiones de 50 minutos

Organización de grupo: Individual

Estrategias: Demostración y representación esquemática de la trayectoria.

Materiales: Cuaderno, regla, colores

2.- Voy rumbo a… ¡no sé donde!

Duración: Tres sesiones de 50 minutos y dos semanas de trabajo en casa y biblioteca

Organización de grupos: Equipos de 4 y 6 personas

Estrategias: Uso de metáforas, actividad lúdica y periódico mural al final del bloque

Materiales: Paliacates, sabana pequeña, lectura impresa, pizarrón, marcador, globo gigante, venda, tela adhesiva.

3.- No te pierdas... ¡ubicate!

Duración: Dos sesiones de 50 minutos. Laboratorio y salón de clase.

Organización de grupos: Individual.
Estrategias: Se presenta un problema inicial para su resolución.
Materiales: Guía roji, juego de geometría, hojas de papel milimétrico, colores.

4.- ¡Aquí, tras lomita!

Duración: Tres sesiones de 50 minutos.

Organización de grupos: Equipos de 10 personas.

Estrategias: Se presenta un problema inicial para su resolución. Ver la variación de la distancia en el tiempo y ver la variación de la velocidad en el tiempo.
Materiales: Cronómetro, juego de geometría, estambre, cinta adhesiva, cuaderno, cinta métrica o flexómetro

5.- ¿Tan rápido como una gacela?

Duración: Tres sesiones de 50 minutos.
Organización de grupos: Individual.

Materiales: Internet, enciclopedia, hemeroteca, videos, programas de TV con carácter científico.
Estrategias: Investiguen en la red, la velocidad de algunos animales como la gacela y comparen con la del hombre y ¿cuán factible es que conserven su velocidad los más veloces, después de un cierto tiempo?

6.¡A que no me encuentras!

Duración: Una sesión de 50 minutos.
Organización de grupos: Equipos de tres personas.
Estrategias: Dinámica de relajación e integración, trabajo de observación y discusión en equipo, elaboración de mapa conceptual.
Materiales: Imagen impresa, rúbrica de evaluación formativa, pizarrón y marcador, tres juegos de tarjetas grandes y con palabras clave referentes al tema, flechas y conectores, así como tarjetas en blanco.

PROCESO

Extensión temporal de la unidad didáctica: 14 sesiones de 50 minutos presenciales y dos semanas de investigación documental extraclase.

BIBLIOGRAFÍA

• Educación Básica. Secundaria.Ciencias. Programas de Estudio 2006. SEP.México, 2006.
• Educación Básica. Secundaria.Ciencias. Guía de Trabajo 2006. SEP.México, 2006.
• Educación Básica. Secundaria.Ciencias. Antología 2006. SEP.México, 2006.
• Díaz Barriga, Frida. Enseñanza situada: vínculo entre la escuela y la vida. McGraw-Hill. México, 2005.
• Grijalbo. Diccionario Enciclopédico. Grijalbo. Barcelona. España, 1986.
• Díaz Barriga, Frida y Hernández R., G. Estrategias docentes para un aprendizaje significativo. McGraw-Hill. México, 1999.
• Frade Rubio, Laura. Planeación por competencias. Inteligencia Educativa. México, 2008.
• Shayer, M. y Adey, P. La ciencia de enseñar ciencias: Desarrollo cognoscitivo y exigencias del currículo. Narcea, 1984.
• Sánchez Blanco, G. y Valcárcel Pérez, M. V. Diseño de unidades didácticas en el área de ciencias experimentales. Enseñanza de las Ciencias. 1993
• Hewitt, Paul G. Física Conceptual. Addison-Wesley Iberoamericana. E.U.A., 1995.
• Braun, Eliezer. Física. Cuaderno de trabajo. Tercer grado. Trillas. México, 2001.
• Resnick, Robert y Halliday, David. Física. Volumen 1. C.E.C.S.A
• Tipler, P. y Mosca, Gene. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen 1. Reverté.
• Tippens, Paul. Física. Conceptos y aplicaciones. McGraw-Hill. México.
• Goncalves de Alvarenga, Beatriz. Física general. Harla.
• Félix, A. y De Oyarzabal,Juan. Lecciones de Física. C.E.C.S.A. México, 1975.
• Enciclopedia Microsoft Encarta. 2002
• Seminario de Educación para la Paz. La alternativa del Juego II. Los libros de la catarata. Madrid, 2000.
• González Dávila , Alejandra y et. al. Libro para el maestro. Segundo grado. ILCE. 2008
• Pérez Montiel, H. Física General. Publicaciones Culturales. México, 2006.
• Unidad de Telesecundaria. Conceptos Básicos. Segundo grado. Volumen II. Subsecretaría de Educación Básica y Normal. México, 2005.
  

Páginas Electrónicas

• http://www.cienciasuni.com/
• http://www.youtube.com/
• http://www.textoscientificos.com/quimica/coloide
• http://www.wikipedia.org/
• http://www.monografias.com/trabajos11/metcien/metcien.shtml
• http://www.monografias.com/trabajos16/fisica-movimiento/fisica-movimiento.shtml
• http://video.nationalgeographic.com/
• http://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol19num1/articulos/velocidad/index.htm
• http://mx.geocities.com/insectos_david/cucaracha.htm
• Educaplus.org.cinematica
• http://www.damisela.com/
• www.unap.cl/_jsalgado/EVAPRENDIZ.doc

ANEXOS

Glosario

Consideramos pertinente incluir un glosario de términos con la finalidad de aclarar conceptos y/o generar nuevas inquietudes de investigación.
Esperamos constituya una herramienta más de consulta para el docente y que, con el apoyo y las aportaciones de los visitantes de este Blog, se pueda contribuir en la construcción de una comunidad científica.