Untitled

Enseñar electromagnetismo, y en particular la Ley de Inducción de Faraday, a estudiantes de bachillerato conlleva diversos problemas originados principalmente por la falta de motivación de los estudiantes en la clase de Física

Buscando un aprendizaje significativo de la Ley de Faraday en estudiantes de bachillerato

INTRODUCCIÓN

La enseñanza del electromagnetismo se complica aún más debido al alto grado de abstracción de los conceptos involucrados y al empleo de las matemáticas como el lenguaje natural que permite describir en unas cuantas ecuaciones una gran diversidad de fenómenos que pueden observarse en la naturaleza. Es decir, además de las dificultades que los profesores encuentran en la enseñanza del electromagnetismo en la clase de Física, se encuentran ante los problemas de aprendizaje que los estudiantes han desarrollado en sus asignaturas de matemáticas.

Uno de los conceptos de mayor relevancia en el electromagnetismo, debido a sus incontables aplicaciones en el desarrollo de la tecnología que se utiliza en la vida cotidiana, es la Ley de Faraday, en la que se establece que la variación con el tiempo del flujo de campo magnético que atraviesa a una espira genera en ésta una fuerza electromotriz (fem) y por lo tanto una corriente eléctrica.

Con la intención de mejorar el aprendizaje de este punto y apoyar la labor del docente, en este trabajo se presenta el diseño e implementación de una estrategia didáctica para la enseñanza de la Ley de Faraday, en la que a través del desarrollo de actividades lúdicas y la enseñanza contextual, en donde el estudiante encuentra una relación directa entre el conocimiento que se le presenta con situaciones cercanas a su entorno, se se facilita la comprensión de ésta y el alcance de un aprendizaje significativo.

Cabe mencionar que, aunque esta

II. MARCO TEÓRICO

II.I EL APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO

Según Ausubel, el aprendizaje significativo se alcanza cuando el alumno relaciona las ideas expresadas por el profesor o educador de forma no arbitraria sino sustancial con lo que ya sabe, de tal forma que el material que aprende logra ser altamente significativo para él. De aquí que para que el aprendizaje sea significativo es importante que el docente genere, a través del diseño e implementación de estrategias didácticas, un ambiente que lo propicie.

El aprendizaje significativo

Es aquel que conduce a la creación de estructuras de conocimiento mediante la relación sustantiva entre la nueva información y las ideas previas del estudiante (Díaz-Barriga y Hernández, 2002, p. 39).

Cuando se llega al aprendizaje significativo se pasa de la repetición memorística de contenido inconexos a construir un significado de tal manera que lo aprendido tiene sentido y relevancia y puede aplicarse en situaciones tanto académicas como cotidianas.

Ahora bien, para llegar al aprendizaje significativo se necesita de ciertas condiciones. En primer lugar, el alumno debe estar dispuesto a aprender significativamente y una vez que esto ocurre, el docente debe intervenir para que así ocurra.

II.2. LAS ACTIVIDADES LÚDICAS COMO ELEMENTO MOTIVADOR

Johan Huizinga afirma que se aprende mejor aquello que produce gozo y alegría. Según este autor, el juego “permea todas las manifestaciones humanas y sus relaciones con el mundo, define el comportamiento y el desarrollo humanos en los ámbitos sociales, culturales, afectivos y, por supuesto, educativos, todos ellos relacionados con la construcción de conocimiento”

II.3. APRENDIZAJE DE LA FÍSICA A TRAVÉS DE LA EXPERIMENTACIÓN

Considerando que las actividades experimentales, si son utilizadas de manera adecuada y oportuna, suelen ser una herramienta motivadora y a la vez útil para el acercamiento de los estudiantes a la ciencia, haciendo notar que la ciencia, y en particular la física, es un conjunto de fenómenos que se dan en la naturaleza y que las matemáticas involucradas en dichos fenómenos son sólo una representación del mismo, en la estrategia didáctica que se propone se incluyen experimentos demostrativos sencillos de realizar con materiales fáciles de conseguir de forma que los estudiantes pueden repetirlos fuera del aula.

II.4 LA ENSEÑANZA DE LA LEY DE FARADAY Y SU PROBLEMÁTICA

En la enseñanza de la ley de Faraday se han encontrado diversos problemas:

a) los estudiantes suelen pensar que para la generación de corriente siempre es necesario tener movimiento, ya sea que las espiras o imanes se estén moviendo.

b) Los estudiantes no comprenden si se trata de una corriente inducida, o que una corriente que es fuente de un campo magnético puede inducir una corriente. (Maloney, P. O. et. al., 2001)

c) La información que los estudiantes pueden encontrar en los libros de texto no siempre es la más adecuada pues las argumentaciones que se presentan no son suficientemente claras para un alumno.

III. DISEÑO DE LA ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Los objetivos de la estrategia didáctica que se presenta son:

Que los estudiantes

1. Conozcan experiencias de inducción magnéticas en espiras y solenoides atravesados por campos magnéticos.

2. Conozcan experiencias de inducción magnética en circuitos que se mueven en un campo magnético estacionario.

3. Conozcan experiencias de inducción magnética producidos por una combinación de los efectos anteriores.

4. Puedan explicar que un campo magnético variable con el tiempo puede producir corriente eléctrica en un circuito situado en sus alrededores y puedan justificar que la fuerza que actúa sobre las cargas que se mueven se debe a un campo eléctrico inducido no conservativo

5. Sepan que un circuito en movimiento dentro de un campo magnético estacionario experimenta una fem inducida y que la fuerza que actúa sobre las cargas es debida al campo magnético

6. Conozcan que la inducción electromagnética puede producirse por una combinación de los efectos anteriores y que la Ley de Faraday es un enunciado que engloba ambos efectos para explicar los fenómenos de inducción

IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Esta estrategia didáctica fue implementada en un grupo de bachillerato constituido por 54 estudiantes, con edades entre 14 y 16 años, que cursaban la asignatura Física III del programa académico de la Escuela Nacional Preparatoria de la Universidad Nacional Autónoma de México. Ya que esta estrategia se aplicó al final del curso, en cuatro sesiones de 120 min. cada una, se consideró que los estudiantes ya conocían el concepto de fuerza eléctrica entre partículas cargadas y campo eléctrico, así como el concepto de campo magnético, flujo de campo magnético y Fuerza de Lorentz.

V. CONCLUSIONES

Los estudiantes pudieron no sólo apreciar los alcances de esta ley en el desarrollo de la tecnología que tienen a su alcance, sino que además concluyeron que la Física en general se encuentra más cercana a ellos de lo que pensaban. Se promovió el trabajo colaborativo.

AGRADECIMIENTOS

Tiffani Méndez agradece el apoyo financiero a CONACyT-MÉXICO, mientras que Mirna Villavicencio agradece el apoyo a DGAPA – UNAM a través del proyecto PAPIME P104917

REFERENCIAS

Carrascosa, J. et al (2006), Papel de la actividad experimental en la educación científica, Caderno Brasileiro de Ensino de Física, En: https://www.researchgate.net/publication/285649791_Papel_de_la_actividad_experimental_en_la_educacion_cientifica/citation/download (Consultado el 09 de septiembre del 2019).

Catalán, L. Caballero C. y Moreira, M. A. (2009) Los libros de texto usados por los alumnos para el aprendizaje del campo conceptual de la inducción electromagnética. Lat. Am. J. Phys. Educ. 3, 656.

Díaz-Barriga, F. (2003). Cognición situada y estrategias para el aprendizaje significativo, Revista Electrónica de Investigación Educativa, Vol. 5, No. 2, México. En: https://redie.uabc.mx/redie/article/view/85 (Consultado el 10 de septiembre del 2019).

Díaz-Barriga, F., Hernández, G. (2002), Estrategias docentes para un aprendizaje significativo. Una interpretación constructivista, McGrall Hill, Distrito Federal, México. (pp 35 - 39).

Di Modica, R. M. (2007). Tiempo de jugar, tiempo de aprender. Ponencia presentada en el II Congreso Internacional y VII Nacional de la Asociación Argentina de Semiótica.

Griffiths, D. J. (2009) Introduction to Electrodynamics. New Jersey: Prentice-Hall.

Jiménez Vélez, C. (2008). El juego, nuevas miradas desde la neuropedagogia. Bogotá, co: Editorial Aula Abierta Magisterio.

Hendricks, C. (2001). Teaching causal reasoning through cognitive apprenticeship: What are results from situated learning? The Journal of Educational Research, 94 (5), 302-311.

Huizinga, J. (2007) Homo ludens. El libro de bolsillo-Alianza editorial. Madrid. En: http://zeitgenoessischeaesthetik.de/wp-content/uploads/2013/07/johan-huizinga-homo-ludens-espan%CC%83ol.pdf (Consultado el 15 de mayo 2018).

Maloney, P., O’Kuma, T. L., Hieggelke, C. J. & Van Heuvelen, A. (2001) Surveying students’ conceptual knowledge of electricity and magnetism. Am. J. Phys. 69, S12; doi: 10.1119/1.1371296.

Melo, M. (2014). El juego y sus posibilidades en la enseñanza de las ciencias

naturales. En: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-26732014000300004 (Consulta:05 de septiembre del 2019).

Mukhopadhyay, S. C. (2006). Teaching electromagnetics at the undergraduate level: a comprehensive approach. Eur. J. Phys. 27 727

Murulanda, J. (2006), Experimentos en el aula de clase para la enseñanza de la física. Revista de la Sociedad Colombiana de Física, Vol. 38, N° 2, En: https://www.researchgate.net/publication/28116752_Experimentos_en_el_aula_de_clase_para_la_ensenanza_de_la_fisica (Consultado el 09 de septiembre del 2019).