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LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA PROPUESTA DE APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS (A.B.PR.) PARA LA ENSEÑANZA DEL MOVIMIENTO BIDIMENSIONAL EN EL LANZAMIENTO DE PROYECTILES JONATAN VÉLEZ GUTIÉRREZ Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Medellín, Colombia 2021

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LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA PROPUESTA DE

APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS (A.B.PR.) PARA LA ENSEÑANZA DEL

MOVIMIENTO BIDIMENSIONAL EN EL LANZAMIENTO DE PROYECTILES

JONATAN VÉLEZ GUTIÉRREZ

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Medellín, Colombia

2021

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LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA PROPUESTA DE

APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS (A.B.PR.) PARA LA ENSEÑANZA DEL

MOVIMIENTO BIDIMENSIONAL EN EL LANZAMIENTO DE PROYECTILES

JONATAN VÉLEZ GUTIÉRREZ

Trabajo final de maestría presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Director (a):

M.Sc. Diana Melisa Domínguez Gómez

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Medellín, Colombia

2021

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Dedicatoria y Lema

A mi familia, que incondicionalmente

me alientan a no desfallecer y dar lo

mejor en toda situación.

A mi hijo y a mi padre, quienes desde el

cielo se convirtieron en el motor para

seguir adelante, para ellos todo mi

amor y dedicación.

Aun los jóvenes se cansan, se fatigan, y

los muchachos tropiezan y caen; pero

los que confían en el SEÑOR renovarán

sus fuerzas; volarán como las águilas:

correrán y no se fatigarán, caminarán y

no se cansarán. Isaías 40: 30-31

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VI La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Agradecimientos

En primera instancia doy gracias a Dios por permitirme la oportunidad de vivir esta gran

experiencia a pesar de las adversidades del momento.

Agradezco a mi madre Margarita María Gutiérrez Vélez que ha sido pieza fundamental

en el desarrollo de este trabajo alentándome en todo momento a no desfallecer y

sirviéndome como apoyo al exaltar continuamente mis capacidades y condiciones.

Con todo mi corazón a mi padre en el cielo Hugo Alberto Vélez Gallego quien con su

carácter me incitó a tomar las riendas del estudio y me dio las bases para orientarme

como maestro; a mi pareja Luisa Fernanda Álvarez Escobar quien me ha apoyado

emocionalmente en tiempos de adversidades y ha sido un pilar en toda esta trayectoria

docente.

Infinitas gracias a mi directora de trabajo Diana Melisa Domínguez Gómez por su

disposición, paciencia y optimismo, pero también por todas sus enseñanzas que fueron

fuente de inspiración, su apoyo incondicional hizo posible el desarrollo de este trabajo.

Por último, agradezco al rector de mi institución William de Jesús Echavarría Aguilar y

a los estudiantes del grado decimo de la institución educativa María Josefa Escobar,

por su compromiso con el desarrollo de las actividades de este trabajo, sin ellos este

sueño no habría podido hacerse realidad.

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Resumen y Abstract VII ____________________________________________________________________________

Resumen

La estructura de la presente propuesta didáctica, se fundamenta en la construcción de

dispositivos mecánicos, en donde a partir de actividades experimentales y la

implementación de recursos digitales, los estudiantes de grado décimo de la Institución

Educativa María Josefa Escobar, comprendan las propiedades del movimiento

bidimensional en el lanzamiento de proyectiles y fortalezcan las competencias

fenomenológicas de la cinemática en el área de física.

Bajo la teoría constructivista de Jerome Bruner, se propone una estrategia

metodológica de aprendizaje basado en proyectos, en donde el estudiante construye

su conocimiento a partir de modalidades de representación intencionadas por el

maestro (analista) y se ocupa de desarrollar competencias científicas apoyado por el

sistema de educación relacional de Itagüí (SER+I).

Desde esta perspectiva, la interacción entre pares y el perfil orientador del maestro,

promueve un alto un grado de autonomía en los estudiantes que se evidencia en sus

apreciaciones sobre el movimiento bidimensional y las propiedades del movimiento

parabólico.

Palabras clave: Movimiento bidimensional, dispositivos mecánicos, modalidades de

representación, aprendizaje basado en proyectos, sistema de educación relacional.

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VIII La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Abstract

The construction of mechanical devices: a project-based learning proposal

(a.b.pr.) for the teaching of bidimensional movement in the launch of projectiles

The structure of the following purpose, is based on the development of mechanical

devices in which experimental activities and implementation of digital resources, tenth

grader students of the educational institution María Josefa Escobar, can be able to

understand the properties of the two dimensional movement in the release of projectiles

and strengthen the phenomenological competition in the physical.

Base on Jerome Bruner, and his constructive theory which proposes a methodological

strategy a learning skill base on projects where students can acquire from their

professor’s modalities representations students can develop a competitive scientific

supported by the Itagui’s relational education system.

From this perspective, the interaction between peers and the guiding profile of the

teacher, promotes a high degree of autonomy in the students, which is evidenced in

their appreciations about the two-dimensional movement and the properties of the

parabolic movement.

Key words: Two-dimensional movement, mechanical devices, modalities of

representation, project-based learning, relational education system.

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Contenido IX ____________________________________________________________________

Contenido

Agradecimientos .................................................................................................... VI

Contenido ............................................................................................................... IX

Lista de figuras ...................................................................................................... XI

Lista de tablas ...................................................................................................... XIII

Lista de gráficos.................................................................................................. XIV

Selección y Delimitación del Tema .............................................................. 17

Planteamiento del Problema ........................................................................ 17

Descripción del Problema ....................................................................... 17

Contextualización de la investigación ...................................................... 22

Formulación de la pregunta ..................................................................... 23

Justificación ................................................................................................. 24

Objetivos ..................................................................................................... 27

1.4.1 Objetivo General ..................................................................................... 27

1.4.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 27

MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 28

1.5.1 Antecedentes ............................................................................................... 28

1.5.2 Referente Teórico ........................................................................................ 30

1.5.2.1 El andamiaje de Bruner y su teoría del crecimiento cognoscitivo ............ 30

1.5.2.2 Sistema de educación relacional FONTAN (SERF) ................................ 35

1.5.3 Referente Conceptual – Disciplinar .............................................................. 36

1.5.3.1 Aprendizaje del lanzamiento de proyectiles ............................................ 36

1.5.3.2 Representación icónica, gráfica e interpretación de datos experimentales

........................................................................................................................... 39

1.5.3.3 Interacción con dispositivos mecánicos en el ámbito escolar .................. 40

1.5.4 Referente Legal ........................................................................................... 41

1.5.5 Referente Espacial ....................................................................................... 43

Page 10: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

X La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

2.1 Enfoque................................................................................................... 45

2.2 Método .................................................................................................... 46

2.3 Instrumentos de recolección de la información ........................................ 48

2.4 Población y Muestra ................................................................................ 49

2.5 Impacto esperado ................................................................................... 49

2.6 Planificador de Actividades y cronograma ............................................... 50

3.1 Instrumentos ................................................................................................ 54

3.2 Discusión de los resultados ......................................................................... 82

4.1 Conclusiones ............................................................................................. 103

4.2 Recomendaciones ..................................................................................... 104

Referencias ........................................................................................................... 105

ANEXOS ............................................................................................................... 107

ANEXO A: GUÍA SER + I ...................................................................................... 107

ANEXO B: ACTIVIDAD DIAGNÓSTICA (ENCUESTA) ......................................... 114

ANEXO C: CUESTIONARIO DE MOVIMIENTO UNIDIMENSIONAL .................... 116

ANEXO D: ACTIVIDAD DE EXPLORACIÓN ......................................................... 118

ANEXO E: LABORATORIO VIRTUAL ADICIÓN DE VECTORES ......................... 119

ANEXO F: ACTIVIDAD DISEÑO DE DISPOSITIVOS ........................................... 126

ANEXO G: ACTIVIDAD PRÁCTICA: CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS ....... 128

ANEXO H: LABORATORIO VIRTUAL (LANZAMIENTO DE PROYECTILES) ...... 134

ANEXO I: ACTIVIDAD DE IMPLEMENTACIÓN DE DISPOSITIVOS .................... 140

ANEXO J: FORMATO DE BITÁCORA .................................................................. 144

ANEXO K: PROTOCOLO ÉTICO .......................................................................... 145

ANEXO L: FOTOGRAFÍAS DEL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE LOS

DISPOSITIVOS .................................................................................................... 146

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Contenido XI ____________________________________________________________________

Lista de figuras

Imagen 1: Interpretación de masa y peso (estudiante con autismo) .......................... 62

Imagen 2: Observación de la descomposición vectorial ............................................ 63

Imagen 3: Catapulta de referencia para el diseño de prototipos ................................ 67

Imagen 4: Prototipo de ballesta del (equipo 1) .......................................................... 68

Imagen 5: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 2) ............................................. 68

Imagen 6: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 3) ............................................. 68

Imagen 7: Prototipo de catapulta de contrapeso (equipo 4) ....................................... 68

Imagen 8: Prototipo de catapulta de torsión (equipo 5).............................................. 69

Imagen 9: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 6) ............................................. 69

Imagen 10: Diseño de referencia ballesta.................................................................. 70

Imagen 11: Diseño de referencia catapulta ............................................................... 70

Imagen 12: Ballesta fabricada (E1) ............................................................................ 70

Imagen 13: Catapulta de tensión (E2) ....................................................................... 71

Imagen 14: Catapulta de tensión fabricada (E3) ........................................................ 71

Imagen 15: Catapulta de contrapeso fabricada (E4) .................................................. 71

Imagen 16: Catapulta de torsión (E5) ........................................................................ 72

Imagen 17: Catapulta de tensión (E6) ....................................................................... 72

Imagen 18: Conversatorio (presentación de prototipos) ............................................ 79

Imagen 19: Resultados preliminares actividad diagnóstica ........................................ 83

Imagen 20: Variables asociadas al movimiento ......................................................... 84

Imagen 21: Percepciones sobre el movimiento relativo ............................................. 84

Imagen 22: Percepciones sobre el movimiento inercial ............................................. 85

Imagen 23: Concepción de desplazamiento .............................................................. 85

Imagen 24: Concepción de aceleración ..................................................................... 86

Imagen 25: Concepción de trayectoria ...................................................................... 86

Imagen 26: Variables del movimiento rectilíneo uniforme .......................................... 87

Imagen 27: Resultados del cuestionario Unidimensional ........................................... 88

Imagen 28: Relación de movimientos bidimensionales .............................................. 89

Imagen 29: Discusión sobre movimientos reales y ficticios ....................................... 89

Imagen 30: Trayectoria de objetos lanzados 1° ......................................................... 90

Imagen 31: Trayectoria de objetos lanzados 2° ......................................................... 90

Imagen 32: Incidencia del ángulo de lanzamiento 1º ................................................. 91

Imagen 33: Incidencia del ángulo de lanzamiento 2º ................................................. 91

Imagen 34: Características de los vectores en una dimensión .................................. 91

Imagen 35: Suma de vectores en 2 dimensiones ...................................................... 92

Page 12: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

XII La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Imagen 36: Relación de vectores geométricos con cantidades vectoriales................ 93

Imagen 37: Proceso de instalación del software Google Skechup portable ............... 94

Imagen 38: Ejecución y manipulación del software Google Sketchup ....................... 95

Imagen 39: Construcción de catapulta de torsión ...................................................... 96

Imagen 40: Construcción de catapulta de contrapeso ............................................... 96

Imagen 41: Construcción de ballesta ......................................................................... 96

Imagen 42: Construcción de catapulta de tensión ..................................................... 96

Imagen 43: Lanzamiento inicial de proyectiles en simulador ..................................... 97

Imagen 44: Comportamiento experimental de variables (vector velocidad y

aceleración - resistencia del aire) .............................................................................. 98

Imagen 45: Valores teóricos del lanzamiento de proyectiles (tratamiento algebraico) 99

Imagen 46: Percepciones de los estudiantes sobre el desarrollo de la propuesta ... 102

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Contenido XIII ____________________________________________________________________

Lista de tablas

Tabla 1: Normograma................................................................................................ 43

Tabla 2: Planificador de actividades .......................................................................... 52

Tabla 3: cronograma de actividades .......................................................................... 52

Tabla 4: Resultados del cuestionario de movimiento unidimensional ........................ 61

Tabla 5: Conclusiones sobre la actividad de exploración ........................................... 63

Tabla 6: Resultados de los lanzamientos empíricos .................................................. 73

Tabla 7: Resultados del laboratorio de lanzamiento de proyectiles (actividad 2). ...... 75

Tabla 8: Resultados del valor teórico y experimental (lanzamiento de proyectiles). ... 76

Tabla 9: Conclusiones de los estudiantes sobre el lanzamiento de proyectiles ......... 77

Tabla 10: Caracterización de la construcción de dispositivos .................................... 82

Tabla 11: Registro de vectores al explorar 1 D .......................................................... 92

Tabla 12: Registro de vectores al explorar en 2 D ..................................................... 93

Tabla 13: Perspectivas de la influencia de la masa en los lanzamientos ................. 100

Page 14: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

XIV La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Lista de gráficos

Gráfico 1: Resultados de actividad diagnóstica (encuesta) ........................................ 58

Gráfico 2: Resultados de la elección de dispositivos mecánicos ............................... 59

Gráfico 3: Adición de vectores y su descomposición vectorial ................................... 64

Gráfico 4: Relación entre variables con el concepto de vector ................................... 65

Gráfico 5: Coordenadas del vector suma en dos dimensiones .................................. 65

Gráfico 6: Lanzamiento virtual de proyectiles (a priori) .............................................. 74

Gráfico 7: Interpretaciones del movimiento en presencia de la resistencia del aire ... 75

Gráfico 8: Influencia de la masa en el movimiento de los cuerpos ............................. 76

Page 15: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Teórico 15____________________________________________________________________________

Introducción

La revolución que ha tenido la ciencia a lo largo de la historia ha sugerido que

su enseñanza adopte una figura influyente en el aprendizaje de los estudiantes, esto,

en términos de captar su atención al ser partícipes en la solución de situaciones

problema que involucren conocimientos específicos, especialmente de la física. Sin

embargo, el currículo de algunas escuelas se ha caracterizado por ofrecer una postura

reduccionista que limita su enseñanza al tratamiento de algoritmos y la solución de

ejercicios carentes de toda realidad, por lo que es menester hacerlos participes de este

conocimiento en una forma más dinámica.

A pesar de las iniciativas que usualmente se hacen en el ámbito de la

enseñanza con algunos conceptos físicos, aquellos relacionados con la interpretación

de fenómenos en dos dimensiones son los que pueden sugerir un esfuerzo adicional

por parte del maestro y de sus estudiantes, no solo por su comprensión teórica y

fenomenológica, sino por las habilidades que denota el aprendizaje de estos conceptos.

Autores como Collazos (2009) y Aguilar (2002) indican que el currículo actual en

ciencias debe favorecer la resolución de problemas y descentralizar el trabajo con los

textos académicos que, en ocasiones, solo resaltan situaciones problemáticas de orden

conceptual carentes de contexto, dando lugar al planteamiento de actividades

experimentales que dotan de significado el aprendizaje de los conceptos.

Es por lo anterior, que se planteó la presente propuesta de enseñanza, en donde

se buscó que los estudiantes del grado decimo de la Institución Educativa María Josefa

Escobar, afianzaran competencias propias del área de física y el desarrollo de algunas

habilidades específicas; usando como referente teórico el aprendizaje basado en

proyectos. Esto en correspondencia con el modelo constructivista implementado en el

sistema de educación relacional de Itagüí. En este trabajo de grado se profundizó

especialmente en el lanzamiento de proyectiles, donde el estudiante se comprometió

con la construcción de dispositivos mecánicos que caracterizaran el movimiento

bidimensional.

Este escrito presenta la siguiente secuencia en términos estructurales, en

primera instancia se presenta el capítulo denominado diseño teórico, en el que se

plantea y describe el problema, la justificación, los objetivos, los antecedentes y los

referentes teóricos y conceptuales que sustentan la investigación, así como también se

incluyen los referentes legales y espaciales. A continuación, se presenta un segundo

capítulo en el que se desarrolla el trabajo metodológico, que da cuenta del tipo de

Page 16: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

16 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

investigación, enfoque, población y las fases en las que se desarrolla la secuencia

didáctica. Por último, se presenta un capítulo de sistematización de la intervención, en

el que se describe el diseño de la propuesta y se permite establecer un análisis de los

resultados obtenidos con la muestra, para posteriormente ofrecer unas conclusiones y

recomendaciones al lector.

Page 17: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Teórico 17____________________________________________________________________________

CAPÍTULO I. DISEÑO TEÓRICO

Selección y Delimitación del Tema

La enseñanza de la cinemática en la educación media: una propuesta enfocada

en las propiedades del movimiento bidimensional desde una perspectiva sistémica –

científica en el contexto de la mecánica clásica.

Planteamiento del Problema

Descripción del Problema

Es recurrente en la actualidad evidenciar como los estudiantes de las

instituciones educativas pierden motivación por aprender de las ciencias. En ocasiones,

los modelos pedagógicos y las metodologías de enseñanza pocas veces posibilitan el

desarrollo de competencias en ciencias y suelen ocuparse de desarrollar contenidos

acordes a los niveles educativos en los que estos se encuentren, adicional a esto, la

matematización de los fenómenos se ha tornado como una barrera cuyo formalismo se

halla desprovisto de significado para los estudiantes (Assis&Baierl, 2003), y su

aprendizaje se condiciona a superar temáticas sin realizar un trabajo significativo.

En concordancia con lo anterior, las escuelas en sus trabajos pedagógicos

buscan establecer currículos que apunten al desarrollo de competencias y al mismo

tiempo ofrezcan contenidos que sean útiles para la vida, sin embargo, aún se visualizan

con gran fuerza las metodologías tradicionales (usualmente conductistas)

implementadas dentro de estos proyectos educativos, tornándose en esta medida

como un impedimento para el aprendizaje de los estudiantes y como una barrera para

los maestros, en vista de los avances tecnológicos con los que se cuenta actualmente.

Es por lo anterior, que el ejercicio de la enseñanza debe fundamentarse en elegir una

metodología alternativa, en la que el maestro se vuelva un objeto observado de su

quehacer pedagógico y analice el ejercicio de su práctica pasada y presente desde la

retrospección (Gómez, 2002).

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18 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Adicional a esto, en el marco de la educación colombiana específicamente, se

formulan estructuras y lineamientos rectores para direccionar la enseñanza de las

ciencias, atendiendo a las capacidades de evolución de conocimiento que van

sufriendo los estudiantes en las instituciones y sin embargo, a pesar de ofrecer

componentes que vinculan todos los entornos de las ciencias en la educación básica,

dejan por sentado claramente que el estudiante … debe desarrollar la capacidad de

construir nuevas teorías o de expresar algunas que ya conocía, utilizando modelos

cuantitativos sencillos ((MEN), 1998), pero sin aclarar bajo qué condiciones es

necesario llegar a este último componente, además, relegan un buen número de

unidades para ser afianzadas en la educación media cuya complejidad en sus

tratamientos y abordajes fenomenológicos, no solo requieren de tiempo para ser

abordadas y comprendidas, sino que también necesitan de un grado de abstracción

considerable por los estudiantes, por lo que, si los aprendizajes pasados no terminan

conectándose de forma eficiente a los adquiridos en su momento, se genera un déficit

progresivo que termina marginando al estudiante de querer aprender las ciencias.

Ahora bien, en el campo de la física específicamente, los elementos rectores no

trazan una ruta clara en la cual se diferencien las unidades que rigen principalmente el

movimiento de los cuerpos en la mecánica clásica, limitando el ejercicio a estudiar las

relaciones entre las diferentes fuerzas, sin embargo, para poder establecer estas

relaciones causales es necesario anteponer los tipos de movimientos que se van a

trabajar, característica que diferencia a los maestros en sus enseñanzas por el orden

estructural de desarrollar la ciencia, pero al tratar de llevarlos a cabo, se suele recaer

en un tratamiento algebraico de problemas descontextualizados que dificultan la

interpretación de los conceptos en muchas ocasiones.

En esta misma línea de pensamiento, a pesar de los esfuerzos por enseñar los

tipos de movimientos que se dan en la naturaleza, los maestros suelen presentar

dificultades para hilar la enseñanza de los movimientos unidimensionales y los

bidimensionales, dejando ver como si existiera una desconexión entre estos

componentes, a lo cual en muchas ocasiones por conciencia de este tipo de

dificultades, optan por omitir temas como el lanzamiento de proyectiles o el movimiento

circular en las aulas de clase, en vista de su complejidad e impedimento para ofrecer

claridad, generando así un vacío conceptual mucho más amplio. En este sentido, el

Page 19: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Teórico 19____________________________________________________________________________ físico y matemático Albert Einstein, haciendo referencia particular el enigma del

movimiento, plantea que

…mientras nos ocupemos únicamente del movimiento en línea recta

estaremos lejos de comprender los movimientos observados en la naturaleza.

Para entenderlos nos vemos obligados a estudiar movimientos sobre

trayectorias curvas y determinar las leyes que los rigen. Esto no es asunto fácil.

En el caso del movimiento rectilíneo, nuestros conceptos de velocidad, cambio

de velocidad y fuerza resultaron muy útiles. Pero no se ve inmediatamente cómo

los podremos aplicar al caso de trayectorias curvilíneas. Se puede

evidentemente pensar que los conceptos anteriores son inadecuados para la

descripción de cualquier movimiento y que debemos crear conceptos nuevos.

¿Nos convendrá seguir el camino anterior o buscar otro? (Einstein & Infeld,

1986)

Lo anterior, daría pie a Einstein para pensarse la ciencia desde una perspectiva

diferente con gran acogida en la actualidad, pero con este último cuestionamiento

también invita a reflexionar sobre los procesos de enseñanza que se aplican en el aula,

la educación necesita salir de estos espacios, de conceptualizar tan solo en el papel,

de mostrar los componentes teóricos en libros viejos o en pizarras táctiles, que hacen

de la física algo intangible. Los seres humanos constantemente se movilizan en el

desarrollo de los tres saberes, el ser, el hacer y el saber, haciendo referencia en este

último a lo cognitivo, pero para este caso y para lo que sugiere la investigación, es

pertinente ocuparse del segundo de ellos, el saber hacer, en este sentido, aunque

suene como una expresión que acuña diferentes trabajos que buscan emprender, es

importante considerar aquel proverbio chino que indica que lo que se oye se olvida, lo

que se ve se recuerda, pero lo que se hace se aprende.

Hoy día todo tema científico, tecnológico o social gira en torno a temas

energéticos, indicando de una forma u otra que el mundo está cambiando, que necesita

movilizarse, que en términos educativos las prácticas necesitan dar un vuelco que invite

a los estudiantes a sentir un deseo por el conocimiento y aunque en las escuelas aún

predomine la enseñanza de la física clásica como lo demanda la nación, no puede

convertirse en una excusa para los maestros enseñarla igual a como en algún momento

la recibieron ellos, principalmente si se desea hablar del movimiento en dos

dimensiones.

Page 20: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

20 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Todas estas problemáticas se terminan reflejando en el desempeño de las

pruebas internas y externas que desarrollan los estudiantes, la capacidad de análisis y

el carácter cualitativo de las ciencias están pasando a un segundo plano en los

aspectos disciplinares de la enseñanza, que demandan un conocimiento profundo de

las ciencias de orden fenomenológico, en donde las consideraciones de tipo didáctico,

juegan un papel determinante a la hora de organizar los contenidos, el currículo, las

metodologías, la organización y gestión del aula de clase (Vélez, Ríos, & Marín, 2015),

atendiendo a prácticas innovadoras que se vinculan a procesos de ciencia, tecnología

y sociedad (CTS).

Los bajos niveles de desempeño a nivel nacional e internacional en ciencias

naturales, deben trazar la ruta de trabajo para los maestros que se ocupan de

cuestionar su práctica educativa, invitándolos a generar estrategias que promuevan el

deseo en los estudiantes por aprender ciencias, en muchas ocasiones, las practicas

convencionales muestran como los maestros intentan desarrollar sus teorías y afianzar

los conceptos antes de invitarlos a un abordaje experimental, entendible en muchos

momentos, por el carácter cognoscitivo y preventivo que suelen tener algunas

temáticas y prácticas, sin embargo, ocurre que por el carácter conductista de las clases,

no se lleva a cabo el proyecto o trabajo experimental, a lo cual, es importante indicar

que este no debe ser el “postre” sino el “plato principal”. (Larner & Ross , 2009)

Las corrientes pedagógicas modernas invitan a configurar estrategias de

enseñanza que se liguen a la actualidad de los sujetos, los dispositivos tecnológicos y

la evolución de las maquinas son en última instancia el presente en el cual se está

inmersos, es por esto que se hace necesario hacer hincapié de estos temas en los

centros educativos siendo abordados desde las ciencias, aunque sin desconocer claro

está el carácter histórico, bien es sabido que las ciencias han contribuido a los avances

tecnológicos de cada época e incluso han sido relevantes en el desenlace de las

guerras y batallas libradas, ballestas, catapultas, arcos y demás objetos han servido

como herramientas de defensa, pero también han propiciado el estudio de sus

principios a lo largo de los años, elemento favorecedor para vincular el estudio del

lanzamiento de proyectiles.

Page 21: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Teórico 21____________________________________________________________________________

Aunque éstos elementos se vinculan al marco conceptual de los estudiantes, es

importante también comprender las nociones que tienen sobre algunos fenómenos,

expresiones como la distancia recorrida, la altura o el tiempo son elementos del diario

vivir de un sujeto que poco a poco han sido introducidos por la cultura sin tener siquiera

un fundamento cientificista, pero necesitan ser articulados a formas de pensamiento

más trascendentes en los cuales se ofrezcan modelos explicativos que atiendan a

problemas de su contexto, es por esto que se hace necesario fundamentar el carácter

cualitativo de los fenómenos en la escuela, en donde se ofrezcan cosmovisiones que

vislumbren la importancia de dominar el concepto.

En última instancia, es la escuela quien tiene la capacidad de transformar las

sociedades pero también tiene una gran responsabilidad en el sentido de cambiar los

modelos explicativos de los estudiantes acerca de la descripción de los movimientos,

los seres humanos nos movemos en un ámbito espacio temporal que considera tres

dimensiones espaciales y es en ese sentido en el que se debe comprender el mundo

independiente de otras miradas abstractas que se ofrezcan en la actualidad, o por lo

menos, que se logre vislumbrar el comportamiento de los movimientos en dos

dimensiones, lanzar una piedra, patear una pelota, jugar a la golosa y demás cosas,

son comportamientos que se mueven en éstas y sin embargo se hace difícil

caracterizarlos.

Es por esto que aunque en el ámbito conceptual se destaca el movimiento

parabólico que describen en ocasiones los cuerpos, como uno de los mayores aportes

en las obras de Galileo y Newton, su forma de ver las relaciones entre las variables

denotan un gran esfuerzo de abstracción de conocimiento, en tanto que estas

dificultades deben ser abordadas desde marcos de referencia que naturalicen el

conocimiento hacia el aprender a hacer a partir de proyectos, por eso es natural que

desde diversas disciplinas se busque aprovechar el aprendizaje basado en proyectos

(En adelante ABPR) como estrategia de aprehensión de conocimientos ya que como

lo exponen (Blumenfeld, Soloway, Marx, Krajcik, Guzdial, & Palincsar, 1991) … en el

ABPR los alumnos persiguen soluciones a problemas, generan preguntas, debaten

ideas, diseñan planes, investigan para recolectar datos, establecen conclusiones,

exponen sus resultados a otros, redefinen sus preguntas y crean o mejoran un producto

final (citados por (Sanchez, s.f.)).

Page 22: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

22 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Es pues, una tarea compleja, reformular la forma en que se enseñan los

conceptos del movimiento de los cuerpos en dos dimensiones en la escuela, pero que

puede abrir paso a vincular en los planes de estudio una manera distinta de asumir la

naturaleza de los fenómenos, en donde las estructuras mentales de los estudiantes se

vean influenciadas a desarrollar procesos imaginativos, deductivos y de análisis.

Contextualización de la investigación

En la vereda el Pedregal del municipio de Itagüí se encuentra la institución

educativa María Josefa Escobar, una entidad de carácter pública y rural que le apuesta

a una transformación educativa implementando el modelo de educación relacional

FONTAN estructurada en el proyecto SER+I, en el cual el reto de formación prima en

el respeto por los ritmos de aprendizaje de los estudiantes.

En este espacio se orienta la asignatura de física como área independiente en

los grados décimo y once con una intensidad de dos horas semanales. Se cuenta con

aulas de clase convencionales llamadas talleres que es el lugar de desarrollo de las

unidades de trabajo (guías) en la cual se sustenta el desarrollo de temáticas en cuatro

momentos de aprendizaje que son: el punto de partida, la investigación, el desarrollo

de la habilidad y la relación, momento en el cual se puede contextualizar en mayor

medida el aprendizaje teórico obtenido. También, se cuenta con un laboratorio

dispuesto para el trabajo de todas las áreas del conocimiento.

Al establecer un acercamiento a la comunidad estudiantil en términos

académicos, se evidencia un déficit en el abordaje de la asignatura física, ya que el

comentario que más se percibe en términos generales es que: “es una asignatura difícil,

los problemas son muy enredados”; esta dificultad se ve reflejada principalmente en el

aprendizaje y avance de las unidades de trabajo para cinemática al tratar de abordar

problemas relacionados con el movimiento de proyectiles, algunos estudiantes

consideran este tema no solo complejo, sino también de poca utilidad para su vida

cotidiana tratando así de aprobarlo sin un aprendizaje que les sea significativo.

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Diseño Teórico 23____________________________________________________________________________

Formulación de la pregunta

De acuerdo con las consideraciones expuestas anteriormente, en este trabajo

de grado se reflexionó sobre la enseñanza de los componentes de la cinemática en el

marco de la mecánica clásica, pero especialmente buscó hacerlo en el estudio de las

propiedades que componen los movimientos en dos dimensiones proponiendo

actividades que respondan a la pregunta:

¿Cómo contribuye al desarrollo de competencias en física el aprendizaje

basado en proyectos para la enseñanza del lanzamiento de proyectiles, a partir de la

construcción de dispositivos mecánicos en el ciclo de educación media de la institución

educativa María Josefa Escobar?

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24 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Justificación

La educación actual en el país pasa por una etapa crítica al encontrarse

desprovista de recursos e iniciativas serias que promuevan mejorar los índices de

calidad principalmente en ciencias naturales, la baja dotación con que cuentan las

instituciones educativas en los laboratorios dificulta en muchos casos que se den

ambientes de aprendizaje propicios e incitan al maestro a asumir un rol propositivo e

inventivo en el cual aproveche los recursos de su entorno, para tratar de desarrollar sus

conocimientos.

Es recurrente encontrarse con estudiantes que llegan a la educación media con

nociones básicas sobre física, muchas de ellas provenientes de la formación cultural,

sin embargo, presentan indeterminadas falencias para desarrollar tratamientos

matemáticos que limitan el proceso de aprendizaje, este caso es evidente

principalmente a la hora de trabajar unidades como la cinemática, que a pesar del

reconocimiento de variables que usualmente presentan algunos estudiantes, no

vinculan con facilidad sus temáticas a problemas cotidianos de su contexto.

Adicional a lo anterior, en muchas ocasiones el aprendizaje de movimientos

constantes o acelerados son digeribles en la medida que se ejerciten los temas y se

invite al estudiante a reflexionar en torno a ellos, sin embargo, cuando se intenta

explicar o desarrollar el movimiento en dos dimensiones (lanzamiento de proyectiles),

pareciera que existiese una desconexión entre los saberes conseguidos con

anterioridad y la interpretación de estos nuevos conocimientos, incluso, las

ejemplificaciones en algunos casos a pesar de que intentan favorecer, no logran

dimensionar en plenitud la importancia de sus propiedades.

Es por lo anterior, que aunque en la actualidad existen diversas investigaciones

que buscan sustentar metodologías para favorecer el aprendizaje de los estudiantes,

algunas de ellas apuntan al uso de recursos con los cuales muchas veces no cuentan

las instituciones de acuerdo al contexto; es por eso, que esta investigación pretendió

desarrollar una propuesta en la cual los estudiantes se vincularan a procesos dinámicos

en los cuales el fundamento se centró en el saber hacer implementando una

metodología de ABPR, en la que la motivación del estudiante se encontró sustentada

en la fabricación de elementos y herramientas para lanzar proyectiles.

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Diseño Teórico 25____________________________________________________________________________

Esta propuesta buscó tomar el sartén por el mango en el momento en que los

estudiantes empezaron a vincularse con la física de forma directa, centrando el objeto

de interés en construir dispositivos mecánicos para potencializar las diversas variables

que se dan en el lanzamiento de proyectiles, bien es sabido que estos se ocupan

principalmente de cambiar la magnitud o dirección de una fuerza durante una

interacción, pero en este caso, la discusión giraría en torno a dar respuesta en

cuestionamientos del tipo ¿Cómo construir una máquina que lance objetos a gran

distancia? ¿De qué forma se puede conseguir la máxima altura de lanzamiento? ¿Qué

ángulo es el más indicado para mejorar el lanzamiento? ¿Cómo aumentar la velocidad

de salida de los objetos? entre otras.

Así pues, el trabajo práctico buscó estimular la motivación del estudiantado por

adquirir los componentes teóricos en pro de favorecer su desarrollo cognitivo y el

funcionamiento de sus instrumentos, adicional a esto, se prestó como una estrategia

integradora que permitió vincular una diversificación de temas físicos desarrollados a

lo largo de su paso por el bachillerato, es el caso de conceptos como el torque, las

fuerzas conservativas y el más importante de todos, la energía como agente articulador

de toda la física.

Es claro que la propuesta, buscó estimular las capacidades cognitivas y

motrices de los estudiantes, por esto, se presentó como un trabajo integral a la luz de

la dificultad en la enseñanza del lanzamiento de proyectiles, con miras a

transversalizarse en otras áreas de conocimiento como lo es la historia, las artes y muy

posiblemente las deportivas, sin dejar de lado el carácter fenomenológico y cuantitativo

que requiere la temática.

Adicional a esto, es importante destacar que el entorno en el cual se planteó la

propuesta presenta un sin número de bondades que favorecerían la práctica. La

institución educativa María Josefa Escobar en la cual se desarrolló el trabajo, es una

institución de carácter rural que ha hecho una apuesta considerable en los últimos años

por adoptar la metodología SERI como innovación educativa en el departamento de

Antioquia bajo la supervisión del modelo FONTAN, cuyo fundamento se centra no solo

en respetar los ritmos de aprendizaje de los estudiantes, sino que además, promueve

su autonomía, autoconfianza, su carácter investigativo y la responsabilidad en los

mismos, a lo cual, daría cuenta de la viabilidad de un trabajo de estas características.

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26 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Pues bien, es tiempo de dar un vuelco considerable en la enseñanza de las

ciencias que tantas frustraciones ha generado a lo largo del tiempo, de empezar a hacer

de ellas un vínculo agradable con la naturaleza y amigable con el mundo, como una

deuda simbólica de las ciencias hacia la educación.

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Diseño Teórico 27____________________________________________________________________________

Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Diseñar una propuesta de aula para la enseñanza de las propiedades del

movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles, a partir de la construcción

de dispositivos mecánicos, como estrategia de aprendizaje basado en proyectos en los

grados décimo del ciclo de educación media.

1.4.2 Objetivos Específicos

Analizar el estado de los procesos de enseñanza de la cinemática en los ciclos de

educación básica y media desde un enfoque sistémico - experimental.

Caracterizar las propiedades que constituyen el movimiento uniforme y acelerado

de los cuerpos en el contexto de la mecánica clásica y su incidencia en el análisis

de sistemas físicos.

Implementar estrategias didácticas que favorezcan el aprendizaje del movimiento en

dos dimensiones, basadas en la metodología SER+I a partir de la construcción de

dispositivos mecánicos.

Valorar el alcance de la propuesta mediante instrumentos de sistematización

cualitativos y cuantitativos.

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28 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

MARCO REFERENCIAL

1.5.1 Antecedentes

El estudio del movimiento como agente articulador de toda la física, ha tenido

gran acogida en los últimos tiempos en vista de las diferentes cosmovisiones que se

han construido alrededor de este concepto. Incontables son los investigadores que han

tratado de ofrecer estrategias y actividades que promuevan el desarrollo de

competencias en el estudio de la física, en lo que el trabajo basado en proyectos se

presenta como una alternativa a considerar, en cuanto a la posibilidad de generar un

aprendizaje significativo en los estudiantes.

Algunos investigadores como (Aguilar, Restrepo, & Mejía, 2002), en su trabajo

monográfico sobre el movimiento desde la perspectiva de sistema, estados y

transformaciones, destacan que de acuerdo con el análisis que hacen de algunos

textos a nivel de media académica y universitario, estos tienden a mostrar situaciones

que resaltan problemáticas de orden conceptual conforme al movimiento; algunos

como: el concepto de reposo en donde se presenta como un estado diferente al

movimiento rectilíneo uniforme, el concepto de inercia como una oposición al estado

de movimiento de un cuerpo y algunas variables como atributos de los cuerpos

destacando el caso de la “fuerza”. Este trabajo hace una invitación al maestro, para que

se ocupe de fortalecer el componente conceptual y práctico de la enseñanza, desde

una perspectiva fenomenológica, en la que se asuma la física como una actividad

humana que dota de significado a una realidad construida por el hombre.

Otros autores como (Collazos , 2009) en su artículo sobre la enseñanza de la

conservación del momento angular por medio de la construcción de prototipos y el

aprendizaje basado en proyectos, indica que el currículo actual requiere del desarrollo

de habilidades que ayuden al estudiante a formarse para el análisis y la resolución de

problemas y no que se torne solo como un cumulo de conceptos de la ciencia. Para

esto, su propuesta implementa la experimentación como estrategia para la

comprensión de procesos físicos a partir de actividades investigativas, pero también

actividades prácticas en las que se construyen prototipos, en este caso, para el

aprendizaje de la conservación del momento angular.

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Marco Referencial 29 ____________________________________________________________________________

Por otro lado, se encuentra el aporte de (Ciro, 2012), en su trabajo investigativo

Aprendizaje Basado en Proyectos (A.B.Pr) Como estrategia de Enseñanza y

Aprendizaje en la Educación Básica y Media. La autora menciona en su texto que la

metodología de aprendizaje basado en proyectos es una estrategia integradora de

teoría y práctica, en la que se promueven competencias cognitivas, metacognitivas,

colaborativas y demás, desde cualquier área o asignatura, en donde a través de

proyectos diseñados se pueden promover actividades intencionadas de trabajo

cooperativo para el alcance de una formación integral, a tal punto, que se incentiven

también actitudes como la autonomía, disciplina y perseverancia. En este caso

específico, la metodología fue implementada para el diseño y construcción de cohetes

hidráulicos como método de aproximación a la física mecánica.

En esta misma orientación, se encuentra la postura de (Martí, Heydrich, Rojas,

& Hernández, 2010), quienes mencionan en su artículo Aprendizaje basado en

proyectos: una experiencia de innovación docente, que el A.B.Pr. presenta una

característica especial, que consiste en resolver problemas de aplicación práctica,

orientando el trajo de los estudiantes hacia la acción y en donde se pueda hacer uso

de las TIC como herramienta para la ejecución de tareas de investigación e

implementación de temas de interés y que son importantes para sus vidas. Llama la

atención también, que ésta propuesta resalta la importancia de implementar una

evaluación autentica de saberes, a partir de indicadores de valoración de desempeño

que sean tanto cuantitativos como cualitativos, de esta forma, se puede ir valorando el

alcance de la propuesta e ir fortaleciendo las habilidades de trabajo individual y

cooperativo.

Es evidente que la escuela contemporánea ha hecho esfuerzos por mejorar sus

prácticas académicas e innovar en metodologías educativas que favorezcan el

aprendizaje de los estudiantes a partir del uso de nuevas tecnologías, sin embargo, en

el campo de la enseñanza de las ciencias también es importante empezar a considerar

una revolución, que invite a los estudiantes a trabajar la física clásica y moderna de una

forma diferente que le permita seguir comprendiendo el mundo físico que lo rodea, de

este modo, se hace necesario realizar una resignificación de las ciencias como lo

proponen (Einstein & Infeld, La evolución de las ciencias, Traducción en 1986), puesto

que la escuela puede seguir trabajando los conceptos Newtonianos como lo expresa el

(MEN, 2004), pero del mismo modo, ir captando la esencia de teorías contemporáneas

que para este caso, le aportan a la física y al concepto de movimiento un carácter

diferenciador.

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30 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

1.5.2 Referente Teórico

Desde tiempos inmemorables, la humanidad se ha cuestionado por todos

aquellos fenómenos de la naturaleza asociados al movimiento de los cuerpos,

precisamente, por la interacción entre algunas variables que intervienen en los mismos

y las dimensiones en las que se inscriben, es por lo anterior, que se ofrece una

propuesta de enseñanza que favorece el aprendizaje de los principios que rigen el

movimiento de los cuerpos en dos dimensiones, principalmente el lanzamiento de

proyectiles, desde la perspectiva del aprendizaje basado en proyectos y fundamentado

en la teoría del crecimiento cognoscitivo de Jerome Bruner a través del andamiaje,

articulado a la propuesta metodológica de educación relacional FONTAN.

1.5.2.1 El andamiaje de Bruner y su teoría del crecimiento

cognoscitivo

Son diversas las posturas que Jerome Bruner ha adoptado a lo largo de todo su

trabajo, que en última instancia han contribuido a pensarse la educación desde otros

enfoques luego de la segunda mitad del siglo XX, sin embargo, en este apartado, se

procurara mediar entre dos posturas disyuntivas para destacar la relevancia del

aprendizaje por descubrimiento guiado y el andamiaje. El aprendizaje por

descubrimiento desde la perspectiva de Bruner (1961) supone que el estudiante tenga

la capacidad de ser autodidacta y obtenga conocimientos por sí solo (citado por Shunk,

2012), sin embargo, el descubrimiento implica una especie de razonamiento inductivo

puesto que no se trata solo de leer o escuchar la lección de un maestro, sino también,

de formular y probar hipótesis, pasando así de estudiar ejemplos específicos, a la

formulación de conceptos y principios generales de un tema determinado. Tal y como

lo plantean Klahr & Simon (1999), el descubrimiento es una forma de resolver

problemas, sin embargo, los estudiantes necesitan ser orientados pues no se trata de

que hagan lo que deseen por el hecho de ser autónomos, por lo cual, este método de

enseñanza involucra un cierto nivel de dirección a partir de guías mínimas en las que

se organicen las actividades, de tal modo que lo estudiantes indaguen y manipulen la

información con el fin de adquirir nuevos conocimientos que sean relevantes.

Para Bruner y sus colegas (1976), el maestro toma una figura donde no es el

poseedor exclusivo del conocimiento, para convertirse en el facilitador de un proceso

Page 31: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 31 ____________________________________________________________________________ de descubrimiento guiado, formulando así la figura tutor (citado por Shunk, 2012),

haciendo alusión a la idea de acompañar el proceso de construcción del conocimiento,

llevándolo a ir más allá de las capacidades ya presentes en el estudiante, todo esto se

propicia a partir de un sistema de apoyos para la adquisición de un lenguaje

determinado, en donde se ejecute un proceso de interacción comunicativa entre quien

aprende y quien enseña, acercándolo de esta forma a introducirse en nuevos campos

de conocimiento o nuevos mundos, de esta forma Bruner propone el concepto de

“andamiaje”, en el cual se genera un proceso de transferencia de habilidades, a partir

de las cuales el niño se apoya en el adulto para desarrollar su aprendizaje, sin embargo,

Bruner (1978) deja claro que al principio el apoyo puede ser grande en vista de las

destrezas que posea el estudiante, pero poco a poco se va retirando su control sobre

el proceso como se hace con los peldaños de un andamio, hasta que el niño logra su

aprendizaje (citado por Shunk, 2012).

Para afianzar esta idea del andamiaje, Bruner utiliza como ejemplo la acción de

aprender a caminar por parte de los seres humanos, en primera instancia se recibe un

gran apoyo en donde el adulto extiende sus brazos al niño a lo largo de sus intentos

por caminar, a medida que el niño va adquiriendo capacidades motrices, se retiran

paulatinamente los soportes pero acompañando el proceso de desplazamiento, hasta

que en última instancia el niño camino por si solo y queda como un aprendizaje

afianzado en él; así mismo, se pretende instaurar este concepto en el campo de la

educación como un andamiaje conceptual, en el cual la interacción comunicativa del

maestro con sus estudiantes aporte a una evolución cognitiva de los mismos. Es

importante aclarar que no se pretende trasladar la responsabilidad del aprendizaje que

tiene el maestro con los estudiantes, ya que su rol es determinante en el proceso de

formación, pero se procura que sea el estudiante quien se encargue de la construcción

de su conocimiento aprovechando los apoyos que recibe durante la interacción.

De acuerdo con Bruner, el desarrollo del funcionamiento intelectual humano,

desde la infancia hasta la perfección que puede alcanzar, es determinado por una serie

de avances tecnológicos en el uso de la mente… esos avances tecnológicos dependen

de una facilidad cada vez mayor en el uso del lenguaje y la exposición a la instrucción

sistemática (Bruner, citado por Shunk, 2012). Con este planteamiento, se puede inferir

que la evolución en el lenguaje denota la capacidad cognoscitiva que el sujeto ha

adquirido a lo largo de su proceso de formación y en este sentido, los avances

tecnológicos estarían enmarcados como un sistema de apoyos que el tutor ofrece en

su acto de enseñanza, ya que como refiere, el lenguaje es el mejor ejemplo de una

tecnología potente, en términos de no solo comunicarse, sino también en términos de

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32 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ocuparse de la representación, codificación y transformación de la realidad, sin

embargo, cuando se refiere a la instrucción sistemática, indicaría que estos andamios

deben ser puestos de forma metódica por el maestrante y retirados en la misma medida

en que el aprendiz ya no necesite de los mismos.

En correspondencia al desarrollo del funcionamiento intelectual humano, Bruner

(1964) formula que los seres humanos tienen la capacidad de desarrollarse

cognitivamente en tres modalidades distintas de representación, que se dan de forma

secuencial y que están ligadas en cierta medida a la propuesta de enseñanza que se

ofrece: por medio de la representación enactiva, icónica y simbólica (citado por Shunk

2012). Estas modalidades de representación son concebidas por Bruner como

herramientas mentales que permiten la realización de acciones como la solución de un

problema o la toma de una decisión. A pesar de que la apreciación que se ofrece de

estas modalidades se encuentra determinado por un carácter temporal, en el que la

etapa de representación simbólica denota el mayor grado de abstracción

principalmente para niños con edades superiores a los 7 años, Bruner afirma que

incluso las personas que han accedido a esta etapa de representación, a menudo

necesitan de la representación enactiva e icónica cuando tratan de aprender algo

nuevo, así, posiblemente podrían pasar de elementos concretos a abstracciones

conceptuales, en este sentido, Bruner hace una invitación a los formadores para que

utilicen en la escuela estas últimas modalidades de representación cada que se desee

enseñar algo nuevo, hasta el punto de resaltar que se puede lograr un mejor

aprendizaje significativo, si se pasa por estas tres etapas de representación (Bruner,

citado por Aramburu, 2004).

La representación enactiva o por medio de la acción, va acompañada de las

respuestas motrices o de las interacciones con el ambiente, es decir, los estímulos son

definidos por las acciones que lo provocan, en este sentido, al involucrar en la

propuesta la construcción de dispositivos mecánicos tales como ballestas, catapultas,

caucheras, péndulos y demás, se pretende que el estudiante reconozca las

capacidades de su instrumento, la relación entre las diferentes variables que están

involucradas e interaccione con objetos fuera del marco del aula de clase, además, la

interacción con este tipo de dispositivos supone que el estudiante identifique no solo la

trayectoria curvilínea que se da producto de un lanzamiento, sino que también en medio

de su acto investigativo, se cuestione por como optimizar su instrumento, que influencia

tiene este tipo de dispositivos en su contexto y como aporta el trabajo práctico a su

Page 33: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 33 ____________________________________________________________________________ comprensión del concepto; en este caso, los apoyos del tutor son determinantes,

puesto que durante la acción de construcción de los dispositivos, puede aprovechar

para afianzar algunas características básicas de la temática que se verían reflejadas

en el funcionamiento del dispositivo, aportando así a su proceso de aprendizaje sobre

el mismo.

La representación icónica hace alusión a todas aquellas representaciones

mentales que carecen de acción, es decir, la presencia de imágenes o iconos que estén

en concordancia con la idea que se desarrolla. Como las modalidades propuestas por

Bruner no tienen un orden de desarrollo especifico, se propone plantear como ejercicio

diagnóstico que los estudiantes evidencien algunas imágenes características del

movimiento parabólico, para que luego traten de relacionar en términos físicos sus

similitudes y diferencias, de este modo se hace un trabajo de reconocimiento en la

temática que se va a desarrollar, en última instancia, se puede optar por solicitarles

que representen algunas imágenes mentales por medio de una representación icónica

ya sea de imágenes o dibujos, donde se deje ver sucesos que se encuentren asociados

a su contexto y al mismo tiempo presenten una relación con las imágenes previas, de

tal forma que puedan indicar características como su trayectoria y algunas variables

asociadas al comportamiento tales como la velocidad y los desplazamientos.

De este modo, como se busca establecer un vínculo entre la etapa de

representación icónica e introducirlos a la etapa simbólica, se plantea como actividad

utilizar un dispositivo mecánico para lanzar proyectiles en el que se ponga una pantalla

que oculte la trayectoria del proyectil, de este modo, se les solicitara a los estudiantes

que realicen predicciones del lugar exacto donde realizo el impacto valiéndose de los

conocimientos adquiridos hasta ese momento.

Por último, Por último, la representación simbólica se aprovecha del lenguaje

adquirido para introducir una cantidad de símbolos y signos como es el caso de la

notación matemática, de forma que se pueda codificar el conocimiento específico. Es

claro que un tema como el lanzamiento de proyectiles cuenta con diversos símbolos y

signos atendiendo a la cantidad de variables que involucra, como trabajar con vectores

en los cuales su dirección y sentido determinan su signo, pero también, ser un

comportamiento que se ejerce de forma simultánea en dos dimensiones. Sin embargo,

para este caso se puede proponer una actividad a los estudiantes en la que se realice

un apareamiento entre variables y sus respectivos conceptos, ocupándose así, de

mostrar el desarrollo de la habilidad y el grado de abstracción que han adquirido hasta

el momento.

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34 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Con respecto al movimiento bidimensional, no se imprime una gran dificultad en

vista que las variables utilizadas suelen tener descriptores con sus respectivas iniciales,

sin embargo, se pretende que esta etapa de representación invite al estudiante a

familiarizarse con el lenguaje formal que denota el movimiento hasta el punto en que lo

aplique en la resolución de problemas, luego se podría aprovechar que los estudiantes

tienen una representación icónica del fenómeno, para presentar una imagen en la que

se caractericen los diferentes vectores del movimiento, pero en la cual los estudiantes

deben indicar donde se ubican las variables y que elementos de su entorno se

relacionan con la imagen. Otra actividad que favorecería la comprensión de los

símbolos y signos del movimiento podría ser construir un cuestionario en forma de

acertijos en donde las variables se ofrezcan de forma aleatoria y los estudiantes deban

completar los espacios que satisfagan tales acertijos, así bien, darían cuenta de una

comprensión significativa de los símbolos que hacen parte del lanzamiento de

proyectiles.

En consecuencia a estas tres modalidades mencionadas, Bruner (1966)

destaca que luego de un periodo representativo de maduración de la representación

enactiva, el sujeto tiene la capacidad de reemplazar el movimiento o la acción por la

imagen del objeto con el que está operando (citado por Shunk, 2012), es decir, su grado

de abstracción le sugiere contar con la capacidad de inferir, si un dispositivo tiene

mejores condiciones que otro o si potencializa mejor algunas variables sobre otras con

solo ver su imagen, pero luego se abre la puerta a la representación simbólica la cual

constituye la forma de representación más compleja y sofisticada, pero que da lugar a

la evolución del desarrollo del lenguaje.

El hecho de que el sujeto se desarrolle cognitivamente por medio de estas tres

modalidades de representación, invita a los maestros a que reflexionen sobre las

formas en que se puede variar la enseñanza de un concepto de acuerdo el nivel de

desarrollo que presente un aprendiz, para esto es necesario adecuar la instrucción a

las capacidades cognoscitivas de quien aprende, haciendo uso de metodologías

diferentes, que permitan tener un vínculo directo e individualizado con el estudiante, de

tal forma que no prime el grado de dificultad de lo que se desea enseñar, puesto que

como lo menciona Bruner (1960), se puede enseñar cualquier contenido de forma

significativa a aprendices de cualquier edad, ya que solo es cuestión de revisar el

contenido (citado por Shunk, 2012).

Page 35: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 35 ____________________________________________________________________________

1.5.2.2 Sistema de educación relacional FONTAN (SERF)

Tomando como referente lo anterior descrito, se ha tratado de generar una

articulación entre los conceptos que sugiere la teoría del desarrollo cognoscitivo de

Jerome Bruner y el sistema de educación relacional FONTAN (SERF), en vista de que

sus principios recogen toda la característica de una propuesta constructivista y se

enfoca en el desarrollo cognitivo de quien aprende.

Esta perspectiva de formación se ocupa de fundamentarse en la realidad de

cada estudiante como un proyecto educativo personal, de tal forma que respeta sus

ritmos de aprendizaje, exalta sus potencialidades, transforma la relación maestro –

estudiante, con el único fin de aproximarlo a la excelencia educativa y se ocupa de

desarrollar competencias no solo intelectuales, sino también personales, sociales y

emocionales, de tal modo, que para cada aprendizaje se ofrecen guías de orientación

que los analistas acompañan en la medida que los estudiantes lo necesiten,

propiciando así, niveles de autonomía que determinan las capacidades del aprendiz,

con esta perspectiva, se afianza uno de los supuestos constructivistas acerca de optar

por estructurar situaciones en las que los estudiantes a partir de la interacción social,

participen de forma activa en los contenidos manipulando materiales, para no quedarse

en la enseñanza de instrucción dirigida. En correspondencia con esta metodología

(SERF), Bruning (2004) plantea que los profesores de diferentes disciplinas se deben

ocupar de planear juntos su currículo, para enseñar a los estudiantes a autorregularse

y a participar de forma activa en la construcción de sus aprendizajes a partir del

establecimiento de metas y del monitoreo de su progreso, explorando así, sus intereses

para adelantarse en los requisitos básicos (Bruning et al., 2004).

El trabajo mediante la metodología de educación relacional Fontan, se

desarrolla a partir de unas guías estructuradas en cuatro etapas de conocimiento o

fases, que modelan el desarrollo de un saber especifico, en primera instancia aparece

la etapa de punto de partida y punto de llegada, ésta fase actúa como un espacio de

trabajo diagnóstico en donde el maestro procura explorar los saberes previos de sus

estudiantes a partir de situaciones contextuales, en este sentido, bien podría

relacionarse con la modalidad eneactiva y/o icónica que propone Bruner, ya que a partir

de una actividad práctica o un ejercicio de observación en la que se vinculen imágenes,

los estudiantes le ofrecen herramientas al maestro para saber que tanto debe apoyar

su proceso en las siguientes fases, estableciendo así, peldaños de forma personalizada

en el andamiaje de cada estudiante.

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36 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Luego se desarrollan dos etapas que son cruciales en el afianzamiento de los

conceptos denominadas investigación y desarrollo de la habilidad. Aquí, se procura

orientar a los estudiantes ofreciéndoles recursos virtuales o físicos que les permitan

obtener información de fuentes confiables y que sean comprensibles a sus

capacidades, en este sentido, se podría establecer una relación con las modalidades

de representación icónica y/o simbólica de acuerdo con el nivel de desarrollo de cada

estudiante, sin embargo, al momento de vincular la representación simbólica, se debe

ser prudente con el respeto por los ritmos de aprendizaje de cada estudiante,

entendiendo que se puede dificultar la relación entre las variables, el afianzamiento de

símbolos como es el caso de las letras griegas para destacar ángulos y el análisis

dimensional que conlleva su tratamiento algebraico.

Por último, se trabaja una etapa de relación en la se pretende que el estudiante

demuestre las capacidades que ha adquirido anteriormente, vinculando los

conocimientos nuevos con problemas de su entorno y del mundo en general. Para este

caso, la experimentación se torna como una herramienta en la cual los estudiantes

pueden establecer ese vínculo de aplicación de los conceptos, reforzando con este

ejercicio no solo la representación eneactiva sino también la simbólica. Ahora bien,

comprendiendo que en ciencias algunas actividades experimentales se pueden

dificultar por diversas situaciones, se puede optar por establecer ejercicios de

experimentación virtual donde también se afianzaría la representación icónica. Para

concluir, en el caso de la metodología Fontan, el maestro se puede valer del tipo de

interacción individualizada que el sistema le ofrece para acercarse al estudiante y así

explorar sus intereses para guiar su aprendizaje, un aprendizaje orientado a la

comprensión del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles.

1.5.3 Referente Conceptual – Disciplinar

1.5.3.1 Aprendizaje del lanzamiento de proyectiles

Si se considerara por un instante los hechos de lanzar una piedra, enviar un

cohete a la luna, saltar a una piscina, disparar un arma, cobrar un tiro libre en un partido

de futbol o incluso, jugar a la golosa, todos ellos tendrían diversas características en

común, incluso, con muchas otras situaciones, pero principalmente se destacarían por

ser fenómenos naturales que caracterizan el movimiento, cualidad que hasta la fecha

y desde tiempos inmemorables ha sido objeto de curiosidad para los seres humanos

Page 37: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 37 ____________________________________________________________________________ que se han ocupado de estudiarlo y comprenderlo en todas sus vertientes. Es por lo

anterior, que surge a la luz de las situaciones, otra característica común que es de

interés como lo es la trayectoria que describen todos ellos, objeto de la acción

gravitacional del planeta, un recorrido curvilíneo que recopila todas las apreciaciones

desarrolladas en el estudio de la cinemática.

Este tipo de movimiento que para muchas personas suele ser tan natural, en

ocasiones tiende a tornarse imperceptible a los ojos de los mismos e incluso, de interés

poco relevante en su manifestación, dejando de lado la importancia que denota su

estudio y caracterización, que ha sido tan determinante en la evolución humana, puesto

que, a partir de su estudio y análisis, el ser humano ha trascendido los alcances de la

comunidad científica. En la ardua labor que denota la construcción de las ciencias que

hoy utilizamos, se podría mencionar el gran aporte de pensadores como Tales de

Mileto, Aristóteles, Galileo Galilei, Isaac Newton, Nicolás Copérnico, Albert Einstein,

entre otros; grandes personajes que se han preocupado por comprender no solo el

movimiento relativo de los objetos, sino también, por expresar fenomenológica y

matemáticamente sus estudios, en términos de ser comprensibles para cualquier ser

humano y esto mismo sucede con el caso específico del lanzamiento de proyectiles,

que es uno de los temas centrales en el desarrollo de la cinemática y de la física en

general.

A pesar de que la mecánica clásica ha sido una construcción en la que han

aportado tantos pensadores, de esta se desprende la cinemática que estudia las

propiedades de los movimientos inscritos en una o varias dimensiones, sin ocuparse

de las causas que producen tal movimiento, centrando así su interés en la trayectoria

que describen los objetos y las variables que se asocian a los mismos. En el caso

puntual del lanzamiento de proyectiles o movimiento parabólico, su trayectoria denota

una particularidad de inscripción en dos dimensiones, conllevando a considerar dos

movimientos simultáneos con características que pueden ser independientes,

particularidad que usualmente se torna como una dificultad para los estudiantes al tratar

de comprender el vínculo entre un movimiento que es rectilíneo uniforme de velocidad

constante en la dirección horizontal y un movimiento que es acelerado objeto de la

atracción gravitacional en el eje vertical para el mismo objeto.

La palabra parabólico, es un término que proviene de las matemáticas en el

estudio de las secciones cónicas, haciendo alusión a la forma que queda inscrita en un

cono truncado cuando se realiza un corte transversal sobre el mismo, sin embargo, en

cuanto a su origen etimológico se podría indicar que es una palabra proveniente del

Page 38: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

38 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

griego parabolé, cuya construcción está dada por las palabras para que significa al

margen y bolé que traduciría lanzar o arrojar, de esta forma ya se podría dar una

ilustración de como su significado aduce a su comportamiento.

El objeto de estudio del lanzamiento de proyectiles se fundamenta en

comprender los conceptos de posición o desplazamiento, velocidad, aceleración y

tiempo, en un marco de referencia de coordenadas cartesianas, en el que el objeto

describe una trayectoria en dos dimensiones. Todas estas variables se vinculan a un

entorno idealista donde la resistencia del aire suele jugar un papel despreciable para

su análisis, pero que repercute de forma significativa en el comportamiento de los

cuerpos en el mundo real, por lo cual implica hacer una revisión más profunda en el

estudio de un caso específico que tenga asociada esta temática. En términos

generales, en la educación secundaria son muchos los casos de estudiantes que

presentan diversas dificultades en el abordaje de problemas físicos que involucren este

tipo de temáticas, en particular esto puede deberse a dificultades de interpretación en

la resolución de problemas cualitativos, de conceptos o incluso de representaciones

gráficas, y por lo general, la simbología se torna en un carácter desconocido que

dificulta aún más la interpretación de los problemas y su posible solución, puesto que

no se logra establecer en muchas situaciones la relación entre el fenómeno físico y su

formalismo algebraico, que aunque no es necesario implementarlo para la comprensión

del fenómeno como tal, es vital a la hora de estimar los valores de las variables y de

discernir en caso de ambigüedades; en términos de Husserl (1935), la ciencia

matemática de la naturaleza es una técnica maravillosa que le permite al hombre hacer

predicciones sorprendentes del mundo que lo rodea (citado por MEN, 1998).

Para concluir, siendo coherente con lo planteado en los lineamientos

curriculares en ciencias naturales, al enseñar ciencias, debe tratarse de darle al

estudiante la oportunidad de establecer un diálogo racional entre su propia perspectiva

y las demás con el fin de entender de mejor manera el mundo en que vive (MEN, 1998),

de esta forma, es indudable que cuando un estudiante adquiere la capacidad de

analizar cualitativamente un fenómeno natural, en este caso, asociado al lanzamiento

de proyectiles, su desempeño en la resolución de problemas de forma cuantitativa

puede facilitarse hasta el punto de lograr hacer predicción con un alto grado de

precisión y para esto es necesario acompañar este proceso de conceptualización en el

que la experiencia, el contexto y la observación jueguen un papel determinante para su

comprensión.

Page 39: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 39 ____________________________________________________________________________

1.5.3.2 Representación icónica, gráfica e interpretación de datos

experimentales

Las imágenes por lo general denotan un carácter importante en la construcción

de conocimiento, en el sentido que permiten establecer relaciones entre los diferentes

fenómenos de la naturaleza, para los cuales algunas variables se asocian de forma

directa e indirecta, bien podría destacarse un par de situaciones que en principio

parecen no tener relación alguna, pero al hablar del lanzamiento de proyectiles, algunas

variables se suscitan, es el caso de una bala dentro de un arma de fuego y un hombre

que ha sido golpeado por un toro en una estampida, ambas situaciones podrían

describir momentos lineales de valores muy similares y sin embargo, solo queda

considerar las diferencias y similitudes con respecto a los alcances, las trayectorias y

muchos otros comportamientos; la representación icónica permite que el ser humano

logre vincular diversas situaciones contextuales de un campo de conocimiento

específico y las comprenda en términos cualitativos.

Por otro lado, las gráficas son importantes en la medida que permite establecer

comparaciones entre las diferentes variables de un suceso, a lo cual se vincula un

comportamiento especifico que es propio del tipo de fenómeno, situaciones como el

incremento de ganancias de una empresa en el tiempo, las tendencias en un análisis

económico, el incremento poblacional en determinada región, entre otros, son ejemplos

que se ajustan propiamente a un trabajo de interpretación de datos. Ahora bien, en el

ámbito escolar el estudio del lanzamiento de proyectiles desde una perspectiva gráfica

aporta elementos que permiten al estudiante vincular datos experimentales e

interpretarlos de acuerdo a las dimensiones en que se imprimen los mismos, hasta el

punto de establecer relaciones entre los nuevos conocimientos y las situaciones

cotidianas que ocurren en su entorno, de aquí al hecho de que exista una facultad

propia de la física como rama de las ciencias para establecer relaciones de ese tipo,

sin requerir muchas veces de un alto grado de abstracción, caso contrario a las

matemáticas que difícilmente se pueden dotar de sentido algunos conceptos.

En correspondencia con lo anterior, podría indicarse que la interpretación de

gráficas y sus análisis pueden posibilitar la adquisición de conocimientos en los

estudiantes pero sin dejar de lado que en muchas ocasiones se les dificulta su

comprensión, de acuerdo a la simbología que se asocie con ellas, en la medida que no

se encuentran de una u otra forma familiarizados con las mismas, sin embargo, es

relevante considerarlas como un instrumento que posibilita la abstracción en sucesos

Page 40: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

40 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

cotidianos y su futura representación. Una posible herramienta que puede aportar a la

comprensión que se espera seria mostrar una sucesión de fotos en el cobro de un tiro

libre por un jugador contemporáneo que sea llamativo para hombres y mujeres por

diferentes características, en este caso se podría no solo analizar la trayectoria que

describe, sino también, que se podrían hacer predicciones sobre las mismas hasta el

punto que se pueda llevar a una gráfica y vincular las variables que favorecieron o no

la posible anotación, en este caso a pesar que el futbol no es de agrado para todo el

mundo, es un deporte que moviliza cuando de apoyar a su país se trata, motivo por el

cual se puede aprovechar para generar procesos de enseñanza y aprendizaje que sean

propicios.

1.5.3.3 Interacción con dispositivos mecánicos en el ámbito escolar

La física como ciencia experimental, en muchas situaciones se torna interesante

para un estudiante cuando se implementa la parte práctica, los dispositivos mecánicos

como los péndulos simples, los sistemas masa-resorte, los generadores de onda, los

circuitos eléctricos, entre otros, constituyen una alternativa complementaria cuando de

consolidar procesos de enseñanza y aprendizaje se trata. Ahora bien, este mismo

estudiante podría lanzar una piedra con sus manos y cuestionarse por las

características que se vinculan a este lanzamiento, pero también podría usar la misma

piedra y ubicarla en una catapulta, una ballesta e incluso una cauchera como

instrumento casero y preguntarse no solo por las mismas variables, sino también en

cómo hacer de este dispositivo un instrumento más óptimo que le permita alcanzar

mayores distancias o ángulos más propicios para alcanzarlas, en este sentido, los

dispositivos mecánicos que para esta situación adquieren un componente bélico, se

tornan como un elemento diferenciador con capacidades que pueden sobrepasar a los

dotes de un ser humano, características que pueden favorecer el interés de un

estudiante por comprender un determinado concepto como lo es el lanzamiento de

proyectiles a la luz de una problemática destacable en la comunidad como lo es la

violencia.

Adicional a lo anterior, existe un proverbio chino que al vincularlo al campo de

la enseñanza, resalta la realidad en los procesos de aprendizaje al indicar que lo que

se escucha suele olvidarse, lo que se ve se recuerda y lo que se hace se aprende, en

este sentido vincular la construcción de estos dispositivos como estrategia o excusa

para desarrollar un concepto, adquiere un carácter diferenciador que es significativo en

Page 41: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 41 ____________________________________________________________________________ el marco de la educación para los estudiantes, ahora bien, a pesar de que estos

dispositivos ya presentan un vínculo histórico con las diferentes guerras libradas siglos

atrás, se podría considerar su construcción como un acto de recontextualización por su

aplicación al ámbito escolar en las épocas presentes y futuras e incluso, como un acto

investigativo que promueva la automatización de este tipo de instrumentos hasta el

punto que las fortalezas de los estudiantes les permitan.

Para concluir, es importante considerar que la incursión en la fabricación de

dispositivos mecánicos promueve la descentralización de la mecánica como objeto

exclusivo de desarrollo del hombre por su condición física, invitando de esta forma la

comunidad estudiantil en general a valerse por sus propios medios para apropiarse del

desarrollo de dispositivos que favorecen la comprensión de un fenómeno físico tan

particular como el lanzamiento de proyectiles.

1.5.4 Referente Legal

Reglamentación Texto normativo Contextualización

Constitución

política de

Colombia

ARTICULO 45.

El adolescente tiene derecho a la

protección y a la formación integral.

“El Estado y la sociedad garantizan la

participación activa de los jóvenes en los

organismos públicos y privados que

tengan a cargo la protección, educación y

progreso de la juventud”.

ARTICULO 71.

“Los planes de desarrollo económico y

social incluirán el fomento a las ciencias y,

en general, a la cultura. El Estado creará

incentivos para personas e instituciones

que desarrollen y fomenten la ciencia y la

tecnología…”.

La presente

investigación considera

también que la

educación es una

función social en la cual

el estado de formar

parte activa. Se

conciben la ciencia y la

tecnología como

instrumentos para

desarrollar

pensamiento crítico y

lógico.

El estímulo contribuye

con la motivación del

sujeto para

desarrollarse científica

y cognitivamente.

Page 42: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

42 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Ley 115 de 1994 Artículo 30. Objetivos específicos de la

educación media académica. Numerales,

b, c y h.

“La profundización en conocimientos

avanzados de las ciencias naturales… la

incorporación de la investigación al

proceso cognoscitivo, tanto de laboratorio

como de la realidad nacional… el

cumplimiento de los objetivos de la

educación básica del artículo 22 … el

desarrollo de las capacidades para el

razonamiento lógico, mediante el dominio

de los sistemas numéricos, geométricos,

métricos, lógicos, analíticos, de conjuntos

de operaciones y relaciones, así como

para su utilización en la interpretación y

solución de los problemas de la ciencia, de

la tecnología y los de la vida cotidiana…el

avance en el conocimiento científico de los

fenómenos físicos, químicos y biológicos,

mediante la comprensión de las leyes, el

planteamiento de problemas y la

observación experimental”

En correspondencia

con tales objetivos, se

utiliza el lenguaje de la

cinemática en

contextos cotidianos

para el desarrollo de

pensamiento lógico,

además, el proceso

experimental y la

evolución en el

conocimiento científico

permite establecer

relación entre

conceptos abstractos

del movimiento

bidimensional y el

entorno natural.

Lineamientos

curriculares en

Ciencias

Naturales y

Educación

Ambiental

Objetivo general

“…El estudiante desarrolle un

pensamiento científico que le permita

contar con una teoría integral del mundo…

del contexto… que le proporcione una

concepción de sí mismo y de sus

relaciones con la sociedad y la

naturaleza…”

Objetivos específicos

Diseñar experimentos que pongan

a prueba sus hipótesis y teorías.

Este trabajo se ocupa

de reconocer del

contexto como un

espacio de aprehensión

de las ciencias, a partir

del establecimiento de

relaciones, la

formulación de

hipótesis en problemas

cotidianos y de la

interacción con

Page 43: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Marco Referencial 43 ____________________________________________________________________________

Trabajar seria y dedicadamente en

la prueba de una hipótesis, en el

diseño de un experimento, en la

toma de medidas y en general en

cualquier actividad propia de las

ciencias.

diferentes instrumentos

durante el desarrollo de

actividades

experimentales.

Plan

departamental de

desarrollo de

Antioquia 2016-

2019

Objetivo General 2.

“Apoyar la investigación aplicada, el

desarrollo experimental y la Innovación,

para el desarrollo de soluciones de alta

calidad a problemáticas sociales y

tecnológicas en las regiones de

Antioquia”.

Desde la

experimentación como

estrategia didáctica, se

procura promover el

desarrollo del

pensamiento crítico, el

pensamiento

matemático y la

creatividad apuntando a

la solución de

problemáticas sociales.

Tabla 1: Normograma

1.5.5 Referente Espacial

Esta investigación se llevó a cabo en la Institución Educativa María Josefa

Escobar, que se encuentra ubicada en el noroccidente del Municipio de Itagüí a pocos

kilómetros del parque principal. Cuenta con dos sedes para todos los niveles educativos,

en las cuales, por su cercanía, presentan un contexto muy similar, una se encuentra

ubicada en la vereda el Pedregal y la otra en la vereda el Progreso, a pesar de

encontrarse a estimados 10 minutos del parque principal, la institución es de carácter

rural. Muy próximo a la ubicación geográfica de la institución, se encuentra una reserva

natural llamada “pico el manzanillo” que es eje central de la comunidad y que enmarca

los principios institucionales enfocados en la cultura de educación ambiental.

La institución cuenta con una población estimada de 1048 estudiantes

distribuidos en ambas sedes, comprendidos entre los estratos socioeconómicos uno y

dos, entre los cuales se reconoce un cumulo de problemáticas sociales y familiares tales

como desplazamiento, movilidad de población venezolana, maltrato infantil, expendio y

consumo de sustancias psicoactivas, entre otras, características que se reflejan de

Page 44: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

44 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

forma manifiesta en la parte actitudinal de algunos estudiantes, afectando, en cierta

medida, los procesos educativos.

La Institución se rige bajo políticas organizacionales que apuntan al trabajo en

todas las áreas de conocimiento desde un enfoque constructivista, enfatizando en las

estrategias metodológicas del modelo FONTAN, implementadas por el municipio de

Itagüí a través del modelo SERI y apuntando a la realización de proyectos transversales,

además, la misión y la visión institucional se orientan hacia la construcción de un

Proyecto Educativo Institucional (PEI) que desarrolle competencias científicas e

investigativas para la transformación de la sociedad. En términos generales, son

diversas las aulas de clase que se encuentran dotadas con computadores portátiles

como herramienta de apoyo para maestros y estudiantes en el proceso investigativo y

la conceptualización de temáticas, favoreciendo la orientación de clases en un sentido

no convencional; estas condiciones también favorecen la aplicación de los instrumentos

y la recolección de los datos.

Con esta propuesta se espera que la comunidad y los estudiantes se formen en

una cultura científica en donde prime la autosuficiencia y la capacidad para la resolución

de situaciones problema, orientada hacia el lema institucional que es: “educamos para

el desarrollo sostenible y la sana convivencia”, de este modo, a pesar de haber sido una

comunidad afectada por situaciones de violencia y fronteras invisibles, se espera que la

implementación de la propuesta resignifique el funcionamiento de algunos mecanismos

como los proyectiles y los ubique en el campo de investigación educativa con carácter

formativo.

Page 45: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Metodológico 45 ____________________________________________________________________________

CAPÍTULO II. DISEÑO METODOLÓGICO

2.1 Enfoque

Esta propuesta de investigación se desarrolla bajo el paradigma interpretativo

de la investigación cualitativa, en donde la metodología adoptada para su desarrollo es

la investigación- acción educativa. Usualmente el paradigma interpretativo también es

conocido como paradigma fenomenológico, naturalista e incluso etnográfico, ya que se

centra en el estudio de las acciones humanas y el estudio de los comportamientos

sociales, centrándose en acciones de comprensión, significado y acción, como

instrumentos intersubjetivos de la acción educativa. Frente a lo anterior, para el acto

investigativo es de vital valor, los significados que refiere cada sujeto sobre su mundo,

ya que como lo menciona Husserl (1936), cualquier cosa que se afirme dentro de un

contexto científico… hace referencia al mundo de la vida en donde las personas son el

epicentro, de este modo, el conocimiento que trae el educando a la escuela… no es

otro que el de su propia cosmovisión construida desde su experiencia y desde su forma

de interpretarla (citado por MEN, 1998), de acuerdo con la cultura en la que se ha

enmarcado, característica que favorece la comprensión de la realidad de cada sujeto,

una realidad que es socialmente construida.

Es por esto, que el diagnostico que se hace de cada sujeto frente a un tema de

conocimiento específico, es fundamental ya que ofrece herramientas que ayudan a

fortalecer la práctica docente en el sentido de identificar fortalezas y falencias en el

dominio del mismo, de aquí que la formulación y el planteamiento de un problema

investigativo de carácter cualitativo se ocupe de comprender la percepciones y las

sensaciones del sujeto como objeto de estudio, ahora bien, en términos de Lincoln y

Denzin (1994), el investigador cualitativo se encuentra sometido a una doble tensión ya

que por una parte, es atraído por una amplia sensibilidad interpretativa, postmoderna y

critica, y por otro parte, por algunas concepciones humanistas y naturalistas de la

experiencia humana, en ese sentido, la investigación cualitativa se torna en un campo

interdisciplinar que atraviesa las ciencias humanas, sociales y físicas, que es

multiparadigmática en su enfoque (citado por Sampieri, 2014).

Esta propuesta se desarrolla bajo el enfoque de investigación- acción, en vista

de que el maestro tiene la capacidad de reflexionar sobre su práctica educativa a partir

Page 46: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

46 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

de los problemas cotidianos y se ocupa de transformar su realidad y la de sus

estudiantes , en este sentido, busca resignificar su profesión estableciendo en primera

instancia, un diagnóstico sobre su quehacer con miras a delinear la estructura de su

práctica, a fin de detectar vacíos y causas en la inefectividad de su ejercicio, luego se

ocupa de producir un nuevo saber pedagógico en el cual se retoman los elementos que

fueron positivos para el diagnóstico inicial y por último, se evalúa el desempeño de la

nueva propuesta con indicadores, en la cual se utilizan herramientas como el diario de

campo para dar cuenta de los resultados bien sean favorables o desfavorables de lo

planteado, frente a lo anterior, Restrepo (2002) y un grupo de colaboradores, proponen

que los maestros desarrollen su ejercicio investigativo en 3 momentos o fases

denominadas deconstrucción, reconstrucción y evaluación de la práctica educativa,

como una metodología que se orienta hacia el cambio educativo.

De acuerdo con lo anterior, Kemmis y MacTaggart (1988) indican que la

investigación-acción se caracteriza además de otras cosas por ser un proceso en el

que se construye desde y para la práctica, además de ocuparse por mejorar la práctica

a través de su transformación, al tiempo que intenta comprenderla (citado por Restrepo

2002), por otra parte, requiere de la participación de otros sujetos para el mejoramiento

de su práctica y de un trabajo grupal en el que los implicados aporten en todas las fases

del proceso de investigación, a su vez, implica que en el ejercicio de su práctica se

realice un análisis crítico de las situaciones en el que la investigación – acción se

disponga como un ejercicio cíclico en espiral de planificación, acción, observación y

reflexión para el maestro investigador.

2.2 Método

Esta propuesta se desarrolla a partir de las 4 fases propuestas por Bausela

(1984) acerca de la investigación - acción, en donde se destaca una fase de

diagnóstico, una de planificación, una fase de acción y observación y por último, una

fase de reflexión y evaluación, que se caracterizan de la siguiente forma:

1. Fase diagnostica: En esta etapa se realizó un acercamiento a la población

estudiantil para identificar el estado de los saberes previos de los estudiantes

en el ámbito de la cinemática, luego se identificó y se formuló el problema para

el cual se construye un árbol del problema, en el que se caracterizan las causas

Page 47: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Metodológico 47 ____________________________________________________________________________

y los efectos de dominar este campo de conocimiento, por consiguiente, se

formuló una pregunta problematizadora que orientara el proceso investigativo

hasta el punto de trazarse como objetivo que los estudiantes comprendieran el

movimiento bidimensional a partir del lanzamiento de proyectiles, luego de esto

se hizo se realizó un estado del arte para situar la propuesta de enseñanza en

correspondencia con los ámbitos locales, nacionales e internacionales y por

último, se hizo una revisión bibliográfica de la corriente, el teórico y los archivos

rectores que se ajustan al trabajo metodológico que se lleva en la institución

educativa.

2. Plan de acción: En esta etapa se construyeron todos los instrumentos de

evaluación diagnostica y las guías estructuradas bajo el modelo educación

relacional, conforme con las etapas de representación abordadas y sugeridas

por el teórico para la enseñanza del movimiento bidimensional, en estas guías

se introducen ejercicios investigativos y talleres en los que se ejercita la

implementación de los conceptos investigados, además, se desarrollaron

actividades experimentales en los cuales se llevara a cabo el diseño y la

construcción de los dispositivos mecánicos.

3. Acción y observación: En esta etapa se llevó a cabo la intervención

participativa en donde los estudiantes a partir de 7 sesiones de encuentro se

encargaron de diseñar y construir los dispositivos mecánicos, al mismo tiempo

que se ocuparon de experimentar y predecir variables conforme a el modelo

característico, así mismo, se observó el desempeño en el desarrollo de las

etapas de las guías en el que se evidencio el tratamiento a las situaciones

problema que involucraban sus diseños.

4. Evaluación y reflexión: En esta etapa se aplicó un cuestionario evaluativo con

el cual se hizo un análisis de la propuesta completa incluyendo objetivo general

y específicos desde la perspectiva del referente teórico adoptado. Para

dimensionar los alcances de la propuesta en torno a la comprensión del

movimiento bidimensional a partir del lanzamiento de proyectiles, se

implementó una actividad evaluativa estructurada que diera cuenta de las

comprensión de la temática a partir de las modalidades de representación

práctica, icónica y simbólica de la propuesta y se hizo un análisis de resultados

a la luz del referente teórico para emitir apreciaciones concluyentes, en las que

Page 48: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

48 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

se ofrecieran recomendaciones para implementaciones futuras en otros

contextos educativos.

2.3 Instrumentos de recolección de la

información

Bitácora de observación o diario de campo. La bitácora de campo o de

observación participante es un medio para la recolección de información proveniente de

la observación, descripción e interpretación que hace el investigador en el campo,

mientras se enfoca en el estudio de los fenómenos en el contexto particular. Según

Hernández et al. (2010) estos registros “evitan que se nos olviden aspectos que

observamos, especialmente si el estudio es largo [...] el investigador decide qué es

conveniente observar o qué otras formas de recolección de los datos es necesario

aplicar para obtener más datos” (p.414). Este cuaderno de anotaciones o diario de

campo es un instrumento usado por los investigadores para llevar un registro periódico

en la ejecución de las diferentes actividades propuestas, que luego se somete a

evaluaciones e interpretaciones por parte del investigador para emitir apreciaciones que

sean concluyentes a la luz de sus análisis, en este también se realizan descripciones

del ambiente, modo y lugar iniciales y posteriores a la ejecución de las actividades,

además, se resaltan aspectos del desarrollo de la investigación como la evolución

temporal y las posibles acciones de reestructuración en caso de ser necesarias.

Evaluación de actividades y cuestionarios: Estos instrumentos permitirán

cuantificar y cualificar los resultados de los participantes hasta el punto de arrojar

resultados concluyentes, que puedan ser presentados con mecanismos como

histogramas para su posterior análisis, además, servirán para construir matrices o tablas

de resumen que recopilen las concepciones que los participantes van obteniendo

durante la etapa de aplicación de la propuesta.

Cuadernos de trabajo de los estudiantes: Estos instrumentos se tornan como

un insumo determinante en la recolección y análisis de la información, en vista de que

darán cuenta del desarrollo progresivo de las guías de trabajo y se observa la evolución

de las etapas de desarrollo SERI, así mismo, provee de información apreciable como el

desarrollo de problemas y gráficos en los que se deberá hacer énfasis en el tipo de

relaciones que establecen los estudiantes de las variables involucradas en cada

situación, para este instrumento los participantes deberán firmar y aceptar el registro de

Page 49: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Metodológico 49 ____________________________________________________________________________ las observaciones hechas sobre los mismos y entregar como insumo uno de los

cuadernos por equipo de trabajo.

2.4 Población y Muestra

La población consta de 56 estudiantes inscritos en el grado decimo, que se

encuentran distribuidos de forma proporcional en ambas sedes de la institución

Educativa María Josefa Escobar. Sus edades se encuentran comprendidas entre los

14 y los 17 años, estos estudiantes presentan características cognitivas y

comportamentales habituales dentro del marco del estudiante regular, sin embargo, se

presentan dos estudiantes con necesidades educativas especiales, ambos con

autismo, pero con elementos diferenciadores dentro de su actividad cognitiva, para este

caso, se va a trabajar con uno de ellos como objeto de análisis.

Como muestra se elige 10 estudiantes del grado, pertenecientes a la sede

principal de la institución educativa, representando un porcentaje aproximado del 18%

de la población de este grado. Este grupo se elige como grupo control en vista de los

bajos resultados en ciencias naturales en los últimos tiempos y considerando que los

espacios con los que cuenta la sede favorecen el trabajo experimental.

2.5 Impacto esperado

La presente propuesta pretende el desarrollo del pensamiento físico desde el

estudio del movimiento bidimensional en los estudiantes del grado decimo dos de la

institución educativa María Josefa Escobar, además, que propicie un entorno

experimental en el que promueva la motivación y el deseo por acercarse a las ciencias

experimentales para todos los integrantes de la comunidad educativa.

Así mismo, se espera que el grupo presente un mejor desempeño en el abordaje

de situaciones problema de su entorno físico, en relación con el desempeño del grupo

decimo uno. Adicional a lo anterior, se pretende que se genere una cultura de

implementación de las ciencias experimentales para la solución de problemas

institucionales y sociales, que apunte al desarrollo sostenible y científico.

Page 50: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

50 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

2.6 Planificador de Actividades y cronograma

2.6.1 Planificación de actividades

FASE OBJETIVOS ACTIVIDADES

Fase 1:

Diagnóstico

Identificar el problema de

aprendizaje en la

introducción a la Física

como ciencia

experimental.

Formular una propuesta a

luz del teórico que

favorezca el aprendizaje

del movimiento

bidimensional.

Identificar y caracterizar

metodologías y

herramientas para la

enseñanza del

movimiento bidimensional

en el lanzamiento de

proyectiles.

1.1. Elección de la disciplina, identificación y

planteamiento del problema.

1.2. Revisión de antecedentes sobre el

aprendizaje basado en proyectos para la

enseñanza del lanzamiento de

proyectiles.

1.3. Revisión bibliográfica sobre el andamiaje

y las modalidades de representación

para la enseñanza del movimiento

bidimensional en el lanzamiento de

proyectiles.

1.4. Revisión bibliográfica sobre la

experimentación y la construcción de

dispositivos para la enseñanza del

movimiento bidimensional.

1.5. Revisión bibliográfica de los documentos

del MEN enfocados a los Lineamientos

Curriculares en Ciencias Naturales y

Educación Ambiental y los derechos

básicos de aprendizaje, para la

enseñanza del movimiento bidimensional

y el diseño de experimentos en el grado

decimo.

Fase 2: Diseñar material y

actividades de enseñanza

2.1 Diseño y construcción de actividades para

las evaluaciones que se realicen durante la

Page 51: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Metodológico 51 ____________________________________________________________________________

Diseño y evaluación para la

enseñanza del

movimiento bidimensional

en el lanzamiento de

proyectiles apoyados en la

construcción de

dispositivos mecánicos.

intervención y la evaluación de los conceptos

previos.

2.2 Diseño y construcción de guía SERI con

paso a paso para la enseñanza del

movimiento bidimensional desde las

modalidades de representación.

2.3 Diseño y construcción de actividades

experimentales para la elaboración de los

dispositivos mecánicos.

Fase 3:

Intervención en el

aula.

Aplicar las actividades

propuestas por medio de

la investigación-acción

educativa, en los

maestrantes del grupo 10-

1 y 10-2 de la Institución

Educativa María Josefa

Escobar

3.1. Implementación de la estrategia didáctica

de enseñanza caracterizada.

3.2. Observación participante para registrar el

desarrollo y la evolución de los momentos

SERI (punto de partida y de llegada,

investigación, desarrollo de la habilidad y

relación).

3.3. Estructuración de actividades

experimentales para la predicción de

comportamientos conforme al estudio de las

variables en el movimiento bidimensional.

Fase 4:

Evaluación

Evaluar el desempeño de

la estrategia didáctica

planteada por medio de la

investigación-acción

educativa a la luz del

teórico abordado, en los

participantes del grupo

decimo de la Institución

Educativa María Josefa

Escobar.

4.1. Construcción y aplicación de

cuestionario evaluativo para la resolución de

problemas físicos que involucren el

movimiento bidimensional.

4.2. Construcción y aplicación de una

actividad evaluativa estructurada a partir de

la modalidad de representación simbólica, al

término de la estrategia didáctica propuesta.

4.3. Análisis de los resultados obtenidos al

implementar la estrategia didáctica en los

Page 52: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

52 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

participantes del grado decimo de la

Institución Educativa María Josefa Escobar.

Fase 5:

Conclusiones y

recomendaciones

Determinar el alcance de

la propuesta acorde con

los objetivos planteados

inicialmente y ofrecer

consideraciones

generales para su posible

futura implementación.

5.1. Establecimiento de recomendaciones de

acuerdo con los resultados evaluativos y las

conclusiones aportadas que sean claras con

base en los resultados de la etapa anterior,

que direccionen una posterior

implementación de la propuesta.

Tabla 2: Planificador de actividades

2.6.2 Cronograma de actividades

Actividades Meses

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Act. 1.1.

Act. 1.2.

Act. 1.3.

Act. 1.4.

Act. 1.5.

Act. 2.1.

Act. 2.2.

Act. 2.3.

Act. 3.1.

Act. 3.2.

Act. 3.3.

Act. 4.1.

Act. 4.2.

Act. 4.3.

Act. 5.1.

Tabla 3: cronograma de actividades

En el anterior cronograma de actividades, los colores determinan los

periodos (en meses) entre los cuales de desarrollan las actividades propuestas

en la planificación de actividades.

Page 53: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Diseño Metodológico 53 ____________________________________________________________________________

El color Rojo comprende los meses de Agosto, Septiembre, Octubre e inicios

de Diciembre de 2018.

El color Naranja comprende los meses de Mayo, Junio, Julio y Agosto de 2019

El color Verde estima el desarrollo de las actividades entre los meses de

septiembre, octubre, noviembre y diciembre de 2019

El color Morado comprende los periodos entre Mayo y Agosto de 2020, tiempo

estimado de acuerdo con los tiempos de la Universidad Nacional.

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54 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

CAPITULO III. SISTEMATIZACIÓN DE

LA INTERVENCIÓN

3.1 Instrumentos A continuación, se describirán los instrumentos utilizados y la metodología de

desarrollo implementados de forma virtual:

Guía SER+ I:

Este instrumento es un requerimiento de trabajo con los estudiantes de acuerdo

con la metodología SER+I, que promueve etapas de trabajo y avance con los

estudiantes (punto de partida, investigación, desarrollo de la habilidad y relación) el cual

será el encargado de orientar el trabajo tanto para los estudiantes como para el analista.

En éste se plasman las directrices de trabajo de las competencias que se desean

desarrollar, pero también, se indican las evidencias, componentes y aprendizajes que

se esperan de acuerdo con los estándares del MEN (2004) y la matriz de referencia de

las pruebas de estado. Para este caso, dichas competencias se enunciarán de forma

explícita al inicio de la guía SER + I.

Es importante indicar que, al mencionar las competencias a desarrollar en física

con los estudiantes, se destacan las sugeridas por la matriz de referencia DEL GRADO

11º en la plataforma de “Colombia aprende” (Instituto Colombiano para la evaluación

de la educación, 2015) para el área de ciencias naturales (indagación, uso de

conceptos y explicación de fenómenos). En dichas competencias, se tiene como

finalidad establecer una transición entre el conocimiento empírico previo sobre la

construcción de dispositivos mecánicos y el fundamento del movimiento bidimensional,

buscando alcanzar un dominio teórico en el cual se formaliza la modalidad de

abstracción simbólica para el lanzamiento de proyectiles. Así pues, la construcción de

las etapas de la guía SER+I tratan abordar de manera paulatina las modalidades de

representación (Enactiva, Icónica y simbólica), pero al mismo tiempo, se elaboran con

el fin de promover una evolución de los aprendizajes al asociar, observar, identificar y

explicar fenómenos naturales de esta índole, hasta el punto de lograr una plena

aprehensión del fenómeno estudiado.

Page 55: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 55

Actividades diagnósticas:

Esta actividad se usa como un instrumento inicial para observar las nociones

previas que tienen los estudiantes conforme a su percepción del movimiento y las

variables que se encuentran asociadas a este concepto, adicional a esto, se procura

indagar sobre los intereses de proyecto que tienen los estudiantes para el periodo y se

ofrece unas alternativas a modo de sugerencia, sin embargo, se deja abierta la

posibilidad de establecer una propuesta de proyecto conforme al lanzamiento de

proyectiles. Para esta indagación se habilita un espacio en la plataforma Moodle de la

Universidad Nacional, en donde a modo de encuesta se indaga por los conceptos

teóricos establecidos en las competencias de uso comprensivo del conocimiento (MEN

2004) y en las competencias de la matriz de referencia de la media académica para

ciencias naturales. En un segundo momento, se establece un espacio de orientación a

un laboratorio virtual sobre el movimiento de los cuerpos, se plantean algunas

preguntas a lo largo de la orientación y se hizo un cuestionario acerca de esta actividad.

Actividad de diseño:

Por medio de esta actividad se les presentó a los estudiantes un software

educativo de diseño en el que construirían su prototipo de proyecto conforme a la

elección de la encuesta inicial, sin embargo, de acuerdo con las dificultades digitales

que en algunos casos se pudieron presentar, se les mostró el diseño de un prototipo y

conforme a esto, podrían hacer su prototipo en diseño manual. En el anexo F se

presenta la guía orientadora del diseño.

Actividad de construcción de dispositivos:

Con esta actividad los estudiantes pusieron en ejecución las ideas de proyecto

que plasmaron en los diseños, para esto se valieron de los recursos que tenían a

disposición conforme a las dificultades de exposición social que se presentaron a causa

de la pandemia, para esto, se diseñó una guía que orientara el proceso y a través de

una bitácora ellos llevaron un registro exhaustivo de su progreso en la construcción.

Ver anexo G en el que se orienta la construcción de los modelos.

Actividad de exploración:

La idea de esta actividad es que los estudiantes se familiaricen con conceptos

propios del movimiento bidimensional y diferencien fenomenológicamente entre

situaciones reales e ideas erróneas del movimiento que usualmente se evidencian en

Page 56: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

56 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

programas televisivos tales como caricaturas, películas y demás, a tal punto que las

personas pueden llegar a interiorizar y aceptar un comportamiento del movimiento de

esta manera, para esto, los estudiantes ingresaron a la plataforma Moodle de la

Universidad Nacional en donde se habilitó un espacio denominado principios en el

estudio de la física, así los estudiantes cumplen con parte del compromiso investigativo

propuesto en la sección de estructuración a modo de investigación, pero también como

actividad inicial para el desarrollo de la habilidad.

Actividades experimentales: Estrategia de enseñanza

Estas actividades se desarrollaron en el marco de la virtualidad y tienen como

objetivo abordar componentes teóricos fundamentales acerca del movimiento

unidimensional y bidimensional. En estas actividades se buscó que el estudiante no

solo interprete los fenómenos y variables asociadas a los simuladores, sino que

también pudiera establecer relaciones con el contexto y con el prototipo de proyecto

que construyó. A continuación, se nombran las actividades experimentales:

Laboratorio virtual de adición de vectores: este laboratorio consistió en establecer

una interpretación gráfica de los vectores conforme a los sistemas de referencia en los

que se inscriban, así como también, reconocer los componentes que se asocian a estos

(módulo, magnitud, dirección y sentido) y el comportamiento que adquieren al sumarse

de forma geométrica, para esto, los estudiantes debieron representar diversas

situaciones en una y dos dimensiones, para luego evidenciar situaciones en donde la

suma se hace linealmente y en las que se hace a partir de descomposición de los

vectores.

Laboratorio virtual de movimiento unidimensional. Componente horizontal: Este

laboratorio tuvo como objetivo que los estudiantes reconozcan las propiedades que se

encuentran asociadas al movimiento rectilíneo uniforme y al movimiento uniforme

acelerado, por medio del movimiento de un sujeto sobre una plataforma horizontal,

además, se procuró establecer relación directa a los comportamientos gráficos de los

diferentes vectores conforme al paso del tiempo.

Laboratorio virtual de lanzamiento de proyectiles: Este laboratorio consistió en

utilizar un cañón para lanzar diferentes proyectiles en el cual los estudiantes

reconocieran el comportamiento de las variables en condiciones ideales, conforme a lo

establecido en la teoría cinemática, pero también que evidenciaran su comportamiento

Page 57: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 57 ____________________________________________________________________________ en situaciones cotidianas reales en las que la resistencia del aire es un componente

determinante.

Laboratorio de implementación de dispositivos: Esta actividad tuvo como propósito

implementar el conocimiento teórico adquirido hasta el momento y vincularlo a

situaciones reales en las que el dispositivo sea el referente para implementar

procedimientos algebraicos, sin embargo, por la situación de virtualidad que ha

generado la pandemia, esta situación no se pudo llevar a buen término puesto que

requería de la presencialidad para orientar los procesos en los cálculos.

Socialización de los proyectos: Esta actividad tuvo como propósito establecer un

conversatorio virtual en el que los estudiantes mostraran los resultados de sus

proyectos, compartieran los prototipos construidos y se discutieran las debilidades y

fortalezas de cada uno, así como también, que permitiera ofrecer apreciaciones y

oportunidades de mejoramiento. Con este ejercicio se esperó que la práctica

pedagógica se enriqueciera para cada uno de los actores y se convirtiera en un

escenario de oportunidades donde vincularan los prototipos a situaciones problema de

su entorno.

Resultados

A continuación, se mostrarán los resultados y se discutirán algunas

observaciones del trabajo realizado en cada uno de los instrumentos desarrollados:

Actividad diagnóstica (ver anexo B): Esta actividad se desarrolló con un recurso

(encuesta) de la plataforma Moodle de la Universidad Nacional y se indagó por los

conocimientos previos de los estudiantes acerca del movimiento de los cuerpos y sus

propiedades. Es importante resaltar, que se hicieron preguntas abiertas a lo largo de la

encuesta, es por esto por lo que los resultados presentados son interpretación del

investigador.

Los indicadores que se presentan a continuación se establecen de acuerdo con la pauta

de calidad institucional y se utilizan como componente cualitativo de apropiación de los

conceptos:

a. Logrado con excelencia

b. Logrado

c. Logrado a nivel inicial

d. Por lograr

Page 58: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

58 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Gráfico 1: Resultados de actividad diagnóstica (encuesta)

De acuerdo con el grafico anterior, se logró evidenciar que los estudiantes

presentan nociones a nivel inicial de los conceptos en términos generales, esto puede

deberse a la interpretación de fenómenos de discusiones presentadas con anterioridad

en la asignatura o incluso a situaciones trabajadas en otros cursos, pero también a

situaciones de la vida cotidiana en las que han adquirido nociones someras de los

conceptos, sin embargo, también se evidencian casos puntuales en los que se destaca

un desconocimiento de los mismos, para lo cual esto se presta como insumo de un

posible aprendizaje en la implementación de los instrumentos.

Adicional a lo anterior, dentro de la encuesta también se hizo un sondeo con los

estudiantes acerca de la propuesta de proyecto que deseaban trabajar y los resultados

obtenidos fueron los siguientes:

0123456789

10

Resultados de la encuesta diagnóstica

Logrado con excelencia Logrado Logrado a nivel inicial Por Lograr

Page 59: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 59 ____________________________________________________________________________

Gráfico 2: Resultados de la elección de dispositivos mecánicos

De este modo se llega al acuerdo de que los estudiantes construyan ballestas

o catapultas conforme a las sugerencias propuestas por el analista, pero dejando a libre

albedrío la elección de estos dispositivos para los estudiantes.

En un segundo momento se propone una clase virtual sobre el uso de un

simulador virtual para el movimiento de los cuerpos en una dimensión, se orientan los

diferentes montajes que el simulador permite y a continuación se les comparte el

cuestionario que asocia la interpretación de variables y situaciones cotidianas del

movimiento unidimensional. Como resultado de este cuestionario se sistematizaron las

respuestas de los estudiantes en un cuadro categórico que sintetiza la forma de

establecer relaciones conforme a lo trabajado en el simulador.

Nº Situación Opciones Estudiante Observaciones

1

Al dejar caer

una hoja de

papel y una

piedra llegan al

suelo en

tiempos

a. La densidad de los

objetos y la resistencia

del aire

8

En términos

generales

comprenden que la

masa no es el

elemento

b. La piedra es más

pesada 0

c. La hoja es más débil 0

Page 60: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

60 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

diferentes, esto

se debe a:

d. La piedra corta el

aire con mayor

facilidad

2

diferenciador de la

caída de los cuerpos.

2

Un cuerpo se

encuentra en

movimiento

rectilíneo

uniforme

cuando su

velocidad es:

a. Mayor a cero 0 Han establecido una

relación entre la

palabra uniforme y

constante.

b. Curvilínea 1

c. Constante 9

d. Variable

0

3 Desplazarse es:

a. a. Recorrer una

distancia en un tiempo

determinado

2

Se evidencia una

posible diferencia

entre cantidades

escalares y

vectoriales.

b. Acumular distancia 1

c. Cambiar de posición 7

d. Igual a recorrer una

distancia 0

4

Cuáles de las

siguientes

variables o

características

hacen parte del

movimiento

rectilíneo

uniforme:

a. Desplazamiento 6 Se evidencian

algunas

contradicciones entre

los estudiantes, sin

embargo, logran

caracterizar en

términos generales

las variables del

movimiento.

b. Trayectoria

Rectilínea 6

c. Velocidad constante 8

d. Tiempo 6

e. Trayectoria

curvilínea 1

f. Masa 3

g. Fuerza 1

h. Velocidad variable 2

5

Cuáles de las

siguientes

características o

variables NO

pertenecen al

movimiento

a. Masa 7 A pesar de que no se

evidencia una

claridad general del

movimiento,

destacan de forma

diferenciada

b. Tiempo 3

c. Aceleración 2

d. Desplazamiento 2

e. Trayectoria

curvilínea 7

Page 61: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 61 ____________________________________________________________________________

uniforme

acelerado:

f. Trayectoria

rectilínea 1

características que

no corresponden.

g. Velocidad

constante 6

6

Un cuerpo que

se lanza

verticalmente

hacia arriba se

ve influenciado

por:

a. Energía cinética

constante 1

Se destaca la

influencia de la

gravedad y el

concepto de

velocidad en el

movimiento, pero aún

se consideran

algunas causas del

movimiento.

b. Una disminución en

la velocidad a medida

que sube

6

c. La gravedad 7

d. Una velocidad

inicial determinada 6

e. Tiempo variable 3

f. Una altura máxima 5

g. Su masa 3

Tabla 4: Resultados del cuestionario de movimiento unidimensional

Con este cuestionario se pudo establecer que los estudiantes han venido

adoptando una comprensión del movimiento unidimensional, por lo menos desde una

perspectiva fenomenológica, diferencian algunas variables asociadas a tales

movimientos, sin embargo, aún se evidencia que algunos estudiantes tienen en cuenta

las causas que producen el movimiento e integran características de la dinámica con

las de la cinemática, es decir, todavía no hay un criterio diferenciador entre ambas

ramas de la física, lo que implica un fortalecimiento en el desarrollo de estas

competencias.

Es importante destacar el desempeño en la actividad del estudiante que

presenta autismo, ya que, en el desarrollo de la misma, indicó correctamente las

variables y características correspondientes a cada movimiento, incluso, al indagar por

la diferencia entre una cantidad escalar y una vectorial como lo son la masa y el peso,

logro dar una apreciación lo suficientemente acertada dando su ejemplificación

respectiva, a continuación, se presenta su respuesta:

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62 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Imagen 1: Interpretación de masa y peso (estudiante con autismo)

Es importante dejar claro, que esta pregunta se pone en consideración de

acuerdo con que los objetos que se desplazan de forma vertical y en movimiento

bidimensional, se encuentran condicionados a la atracción gravitacional del lugar donde

sean arrojados.

Actividad de Exploración

Durante el desarrollo de esta actividad se buscó que los estudiantes

establecieran relaciones entre el movimiento de los cuerpos en una dimensión y el

movimiento bidimensional, pero también que se cuestionaran sobre el comportamiento

real de estos movimientos, para esto se presentaron diferentes escenas de caricaturas,

películas y deportes extremos en cámara lenta, de tal modo, que caracterizaran sus

trayectorias y pudieran poner en consideración la importancia de variables como la

velocidad y el ángulo de lanzamiento.

A continuación, se presentan algunas percepciones de los estudiantes,

presentadas en categorías frente al comportamiento de los cuerpos y a las variables

que intervienen en los mismos:

Nº Categoría # de

aproximaciones

1 El movimiento curvilíneo de algunos objetos es una

sumatoria de trayectorias rectilíneas.

2

2 Los objetos cambian de dirección de acuerdo con la

acción de la gravedad y algunos de estos la desafían.

4

Page 63: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 63 ____________________________________________________________________________

3 El ángulo de incidencia del movimiento determina el

alcance y/o la altura alcanzada por el objeto.

1

4 La trayectoria de los objetos forma una parábola

uniforme a lo largo del recorrido.

2

5 Todos los objetos alcanzan la misma distancia al ser

lanzados con las mismas condiciones iniciales y sin

resistencia del aire.

1

6 Entre menos pesado sea un objeto, mayor distancia

alcanzara al ser lanzado,

1

7 La fuerza con la que se impacta un objeto determina si la

trayectoria es curvilínea o rectilínea.

4

Tabla 5: Conclusiones sobre la actividad de exploración

Laboratorio virtual de adición de vectores (ver anexo E)

El desarrollo de esta actividad se llevó a cabo con asesoría a través de la

plataforma Google Meet, para esto, se utilizó un laboratorio virtual de la plataforma

phetcolorado, la intención era que los estudiantes comprendieran la relación que tiene

el comportamiento geométrico de los vectores con algunas variables físicas, en un

primer momento se trabajó con los vectores en una dimensión inscritos en la recta

numérica y luego, se trabajó con la suma de vectores en el plano cartesiano de tal modo

que evidenciaran la suma a partir de la descomposición de los mismos vectores y

utilizaran el método del paralelogramo para entender el módulo del vector resultante.

A continuación, se presenta la apreciación de uno de los estudiantes al movilizar

los vectores con el método del paralelogramo:

Imagen 2: Observación de la descomposición vectorial

Como se pudo observar, la actividad permitió que algunos de los estudiantes se

hicieran una idea de la influencia de consideraciones matemáticas, en la

descomposición de algunas magnitudes vectoriales.

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64 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Gráfico 3: Adición de vectores y su descomposición vectorial

El gráfico muestra una comprensión significativa del concepto de vector y todas

sus componentes, sin embargo, se evidencia una dificultad en el establecimiento de

relaciones entre los vectores en términos de sus componentes como módulo, dirección,

sentido y ángulo para los vectores resultantes de la adición.

En cuanto a la relación que establecen los estudiantes de la representación

geométrica de los vectores con variables físicas, se presentaron las siguientes

apreciaciones:

60%10%

20%

10%

Descomposición vectorial y adición de vectores

Reconoce los cambios en la suma de vectores y comprende su descomposición vectorial

Reconoce los cambios en la suma de vectores pero no visualiza la suma vectorial

Comprende la descomposición vectorial pero no logra establecer relaciones entre los vectores

No establece relaciones entre los vectores y se le dificulta comprender sus componentes

Page 65: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 65 ____________________________________________________________________________

Gráfico 4: Relación entre variables con el concepto de vector

Estas apreciaciones dejan ver que ya existe una relación entre le representación

geométrica de un vector con algunas variables físicas, muy posiblemente esto se deba

a situaciones ya discutidas dentro del curso, pero se tornan como un elemento

facilitador para la comprensión de situaciones problema del movimiento bidimensional.

A continuación, se presenta una representación de las componentes de los

vectores resultantes de la suma en la sección de exploración en 2 dimensiones,

seleccionados por algunos estudiantes:

Gráfico 5: Coordenadas del vector suma en dos dimensiones

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Los vectores seencuentran en

función del cambio

Relación de lalongitud de losvectores con eldesplazamiento

Sistema dereferencia comovariables de un

vector

Discriminación devariables conforme alas características de

un vector

6

9

3 3

Relación entre variables físicas y su representación geométrica (vector)

13, 13

16, 9

10, 16

19, 21

14, 18

38, 10

23, 2522, 24

24, 1613, 14

18, 4

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tendencia vectores suma en 2 D

Page 66: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

66 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Los resultados dejan ver a partir de la línea de intersección una tendencia a

utilizar en la mayoría de los casos, módulos de tamaño considerable con amplitud en

el ángulo de elevación de los vectores por encima de los 40º durante la

experimentación. Este dato puede ser determinante a la hora de elección de un ángulo

de lanzamiento de proyectiles, puesto que se acerca a una percepción de un ángulo

óptimo de lanzamiento, así mismo, como también puede influenciar el cálculo del

módulo de la velocidad conforme al tiempo de desplazamiento de un proyectil.

Actividad de diseño (ver anexo F)

Para el desarrollo de esta actividad, se realizó un encuentro a través de la

plataforma Google Meet para socializar las ideas de proyecto que tenían y realizar una

orientación acerca del software Google Sketchup que sería en el cual construirían sus

prototipos, inicialmente se les ofreció por correo electrónico acceso a una versión

portable del software de modo que no tuvieran complicaciones de licencia, pero

también se les dio indicaciones para descargar el demo educativo que ofrece la

plataforma por tiempo limitado, sin embargo, hay que tener presente que algunos de

los estudiantes adoptaron en sus casas equipos entregados por la institución y algunos

otros, usaron sus computadores personales, no obstante, a pesar de los recursos,

algunos de estos presentaron complicaciones de instalación en sus equipos por

diferentes situaciones tales como permisos de instalación o características del

computador como la tarjeta gráfica, debido a esta situación, se les sugirió que

establecieran equipos de trabajo de forma virtual para que se apoyaran en los diseños

compartiendo pantalla por plataformas como Meet y de esta manera pudieran diseñar

prototipos con las ideas del modelo que iban a construir.

Luego de su respectiva instalación, se presentaron cada una de las

herramientas con las que cuenta el software entre las que cabe destacar el trabajo en

el espacio de 3 dimensiones, el trazo del lápiz, borrador, herramientas para generar

cuadriláteros, circunferencias, ángulos de medición, de levantamiento de superficies y

de deformación de figuras, así como también todas las herramientas de vistas, que

favorecen el tener una perspectiva global del diseño propuesto.

Por último, se realizó un prototipo de muestra para que los estudiantes

evidenciaran cómo funciona cada una de las herramientas hasta el punto de desarrollar

un modelo base de catapulta como el que se presenta a continuación:

Page 67: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 67 ____________________________________________________________________________

Imagen 3: Catapulta de referencia para el diseño de prototipos

Luego de presentarles el funcionamiento de la plataforma se atendieron

diferentes inquietudes entre las que preponderaron situaciones como: ¿profe como

hago para construir el brazo? ¿La ballesta que objetos puede lanzar? ¿Cómo hago

para que la ballesta se pueda inclinar en varias posiciones? ¿Para qué sirven esos

soportes diagonales que le está poniendo a la catapulta?, entre otras. Conforme iba

terminando la sesión se les dio la directriz de que tenían una semana para terminar los

prototipos de tal forma que se pudiera empezar a considerar que materiales les podrían

ser de utilidad para la construcción de dispositivos y también para que fueran

solicitando asesoría sobre el prototipo que iban a construir.

Este trabajo fue significativo en la medida que los estudiantes no solo pudieron

interactuar con un software de diseño de piezas por primera vez, sino también, por que

abrió un espectro de posibilidades integrando la imaginación de los estudiantes para

construir un prototipo que potencializara el alcance de algunas variables; de los equipos

conformados solo uno de ellos opto por diseñar y elaborar una ballesta, los demás se

inclinaron por hacer catapultas de torsión, tensión y contrapeso. De acuerdo con el

interés presentado en esta actividad por parte de los estudiantes, se visualizó que la

propuesta basada en la construcción de dispositivos sería interactiva y atractiva para

la comprensión esperada.

Es importante destacar que algunos estudiantes debieron recibir la asesoría del

software de forma asincrónica, ya que por diferentes situaciones no pudieron estar la

asesoría sicrónica. Los resultados de los diseños se presentan a continuación:

Page 68: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

68 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Equipo 1 (E1)

Imagen 4: Prototipo de ballesta del (equipo 1)

Equipo 2 (E2)

Imagen 5: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 2)

Equipo 3 (E3)

Imagen 6: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 3)

Equipo 4 (E4)

Imagen 7: Prototipo de catapulta de contrapeso (equipo 4)

Page 69: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 69 ____________________________________________________________________________ Equipo 5 (E5)

Imagen 8: Prototipo de catapulta de torsión (equipo 5)

Equipo 6 (E6)

Imagen 9: Prototipo de catapulta de tensión (equipo 6)

Este último equipo se conformó por un solo estudiante que manifestó todo tipo

de dificultades para instalar el software y trabajar con algunos de sus compañeros, por

este motivo se le permitió que esquematizara su diseño en el cuaderno de clases y a

pesar de que se evidencian dificultades para realizar su representación, deja clara su

intención por fabricar una catapulta de tensión.

Actividad de construcción de dispositivos (ver anexo G)

Inicialmente se hizo un ejercicio de recontextualización histórica de estos

dispositivos para que los estudiantes comprendieran sus orígenes y dimensionaran la

intencionalidad de su elaboración, a partir de una recopilación investigativa establecida

por Calos Eduardo Sierra (2014), en este sentido, se permite a los estudiantes que

evidencien algunos modelos construidos en la antigüedad que podía serles de utilidad

a su iniciativa, para tomar determinaciones sobre los implementos necesarios para su

construcción, para este caso, se permitió a los estudiantes que trabajaran de acuerdo

Page 70: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

70 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

a la facilidad que la situación actual les permitía por lo que algunos optaron por formar

equipo y otros por trabajar de forma individual.

A continuación, se presentan algunos de los modelos base que se les presentó

desde un contexto histórico:

Frente a esta actividad se les indicó a los estudiantes que contaban con dos

semanas para llevar a cabo la ejecución de construcción de los prototipos, así mismo,

se les solicitó realizar una bitácora de elaboración y que cumplan con unos parámetros

de elaboración mínimos y máximos para que el instrumento fuera llamativo y permitiera

caracterizar con facilidad las variables del movimiento, sin embargo, a algunos de los

equipos se les dificultó cumplir con los plazos acordados de acuerdo a que no contaron

con los materiales necesarios a la mano y las normativas nacionales para la

movilización presentaron un alto grado de restricción.

Los modelos construidos por los equipos se presentan a continuación:

Imagen 12: Ballesta fabricada (E1)

Imagen 11: Diseño de referencia catapulta

Imagen 10: Diseño de referencia ballesta

Page 71: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 71 ____________________________________________________________________________

Imagen 13: Catapulta de tensión (E2)

Imagen 14: Catapulta de tensión fabricada (E3)

Imagen 15: Catapulta de contrapeso fabricada (E4)

Page 72: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

72 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Imagen 17: Catapulta de tensión (E6)

Imagen 16: Catapulta de torsión (E5)

Page 73: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 73 ____________________________________________________________________________

Laboratorio virtual de lanzamiento de proyectiles (ver anexo H)

Con el desarrollo de esta actividad, se buscó que los estudiantes se introdujeran

en un lenguaje un poco más formal de las ciencias, en este caso, para la comprensión

del lanzamiento de proyectiles, en la cual, no solo se implementó las modalidades de

representación enactiva e icónica como ya se había trabajado en las actividades

anteriores, sino también la modalidad simbólica que en última instancia determinaría el

componente más significativo en la comprensión del concepto, puesto que ya se

pasaría de una mera comprensión fenomenológica y abstracta, a una comprensión

formal.

En un primer momento se le solicitó a los estudiantes que ingresaran al

simulador virtual y modificando con su criterio las condiciones iniciales, se les invitó a

que intentaran acertar en el objetivo, esto de acuerdo a que su estructura cognitiva ya

tenía interiorizado el concepto de lanzamiento de proyectiles por diversas situaciones

de su vida cotidiana, pero en este caso, poniendo en consideración el uso de algunas

variables que eran familiares desde el trabajo en el curso, los resultados de la

experiencia se presentan a continuación:

Equipos Altura

máxima (m)

Velocidad

inicial (m/s)

Alcance

(m)

Ubicación

de la

diana

Diferencia en

el acierto de

la diana

E1 10 20 28,59 18 10,59

E2 6 11 12,1 18,2 - 6,1

E3 8 15 19,16 19 0,16

E4 6 16 17,76 8 9,76

E5 5 17 17,16 17 0,16

E6 14 20 33,79 22 11,79

Tabla 6: Resultados de los lanzamientos empíricos

En el siguiente gráfico, se puede observar de forma más detallada el

comportamiento de la experiencia, en donde se ponen en consideración el alcance del

proyectil y la ubicación de la diana:

Page 74: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

74 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Gráfico 6: Lanzamiento virtual de proyectiles (a priori)

Como se puede apreciar, solo dos equipos lograron acertar en el objetivo con

una leve diferencia, la discusión se prestó muy interesante en el desarrollo de la

actividad puesto que algunos estudiantes discutieron sobre la veracidad del acierto de

estos dos equipos y al tratar de dar sus explicaciones dejan ver que en sus estructuras

cognitivas hay un principio de asociación de variables que les permite inferir

comportamientos y estimar resultados.

En un segundo momento, se les solicitó a los estudiantes que realizaran un

montaje específico en el simulador virtual en el que se pusieran en consideración los

resultados de un lanzamiento de proyectiles con y sin resistencia del aire, los resultados

obtenidos se presentan en el siguiente cuadro:

Equipo Velocidad

Inicial (m/s)

Ángulo de

lanzamiento

Alcance sin

resistencia (m)

Alcance con

resistencia (m)

E1 18 35º 30,89 22,25

E2 14 45º 20,07 18,54

E3 14 65º 15.30 13.25

E4 12 45º 14,68 13,77

E5 20 70º 26.21 15.39

E6 10 35º 9,79 8,02

28,59

12,1

19,1617,76 17,16

33,79

18 18,2 19

8

17

22

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Equipo 1 Equipo 2 Equipo 3 Equipo 4 Equipo 5 Equipo 6

Lanzamiento inicial de proyectiles

Alcance Ubicación de la Diana

Page 75: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 75 ____________________________________________________________________________ Tabla 7: Resultados del laboratorio de lanzamiento de proyectiles (actividad 2).

Estos resultados obtenidos por los estudiantes dejan ver una variación

significativa en el alcance de los proyectiles a raíz de la resistencia del aire, a lo cual,

se configura una idea de la influencia que tiene esta variable en el movimiento y de la

incidencia de la densidad de los objetos durante un movimiento determinado.

La grafica que se presenta a continuación muestra algunas interpretaciones de

los estudiantes de acuerdo con la influencia de la resistencia del aire en los resultados

obtenidos:

Gráfico 7: Interpretaciones del movimiento en presencia de la resistencia del aire

Estas categorías planteadas en el gráfico anterior, surgen de una pregunta

realizada dentro del laboratorio virtual en la que los estudiantes hacen una

interpretación del cambio en los resultados, a raíz del lanzamiento con la resistencia

del aire habilitada y en donde la masa y el diámetro de los objetos lanzados influyen

sobre el comportamiento.

Ahora bien, en la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos entre el

valor experimental y el valor teórico asumiendo como este último, el resultado del

tratamiento algebraico a partir de las condiciones iniciales del lanzamiento.

0 1 2 3 4 5 6 7

El resultado cambia por la fuerza que sufre elproyectil al moverse por el aire

El movimiento cambia por qué el aire retiene y haceque el movimiento se pare.

Porque el aire y otros objetos dificultan elmovimiento

La resistencia del aire hace que este baje más lentoporque es como si lo tratara de detener.

Interpretaciones del movimiento con resistencia del aire

Page 76: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

76 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Equipo Valor teórico Valor experimental

Alcance (m) Altura máx. (m) Alcance (m) Altura máx. (m)

E1 30,39 5,96 30,89 5,43

E2 23,82 5 20,07 4,99

E3 15,32 8,21 15,35 8,2

E4 14,68 7,34 14,68 7,33

E5 26,40 18,39 26,21 18

E6 12,28 1,67 9,79 1,68

Tabla 8: Resultados del valor teórico y experimental (lanzamiento de proyectiles).

Posterior al tratamiento algebraico para comparar el valor teórico y el

experimental, se indicó a los estudiantes que reiniciaran las condiciones iniciales del

simulador y se les asignó una actividad en la cual, a partir de unas de unas variables

especificas se realizaran lanzamientos en el que no se considera la resistencia del aire,

pero para los cuales, se modificarían la masa y el diámetro del objeto a lo largo del

lanzamiento, frente a las consideraciones de los estudiantes se les asignó una

valoración cualitativa:

Gráfico 8: Influencia de la masa en el movimiento de los cuerpos

El gráfico deja ver un avance significativo, dado que, en actividades anteriores

los estudiantes asumían el peso de los cuerpos como una variable determinante en el

4; 40%

2; 20%

4; 40%

Influencia de la masa en el movimiento de los cuerpos

Reconoce que la masa no influye en el comportamiento de los cuerpos enausencia de la resistencia del aireReconoce que la masa influye sobre el comportamiento de otras variables delsistemaSe le dificulta realizar una interpretación de la incidencia de la masa en elcomportamiento de los cuerpos

Page 77: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 77 ____________________________________________________________________________ comportamiento cinemático a pesar de que los sistemas siempre han procurado

trabajarse en condiciones ideales propuestas por los simuladores.

Durante el desarrollo de esta actividad, se indagó también por la incidencia de

la velocidad inicial y el ángulo de lanzamiento en el alcance horizontal de los objetos y

el tiempo de duración de la trayectoria, las apreciaciones de los estudiantes se

dispusieron en las siguientes categorías:

Nº Categoría Observaciones

1 La distancia cambia porque a

mayor velocidad, mayor

desplazamiento.

Encuentra una relación directamente

proporcional entre el alcance y la

velocidad como lo plantea la

ecuación de posición.

2 Mientras el proyectil tenga mayor

velocidad menor va a ser el tiempo

que le tome llegar a su distancia

final.

Establece una relación inversa entre

el tiempo y la velocidad de

lanzamiento conforme a la ecuación

de posición.

3 El cambio en el ángulo de

lanzamiento determina un alcance

diferente en cada lanzamiento.

Interpreta que la variación en el

ángulo es equivalente a la variación

en el desplazamiento de los objetos.

4 Depende de la masa y la fuerza Se conciben como variables

determinantes dentro del movimiento

sin tener una noción clara de su

influencia.

5 Que el cuerpo caía en diferentes

posiciones al variar la velocidad

que elegimos para este.

Establece una relación de

proporcionalidad entre la velocidad y

la posición del objeto.

6 Entre más velocidad le ponga más

tiempo se demora en caer y más

lejos cae la bala.

Establece una relación directa entre

la velocidad y el alcance, asume el

tiempo de vuelo como un factor que

incrementa conforme incrementa la

velocidad.

Tabla 9: Conclusiones de los estudiantes sobre el lanzamiento de proyectiles

Las categorías anteriores dejan ver una comprensión sobre la importancia del

ángulo de lanzamiento y la velocidad inicial del proyectil, para determinar las demás

Page 78: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

78 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

variables del sistema, así mismo, se configura una idea de alcance y altura máximos

conforme a la asignación de condiciones iniciales.

Actividad de implementación de dispositivos (ver anexo I)

Es importante destacar que conforme a la situación que se vivió para la época

a causa de la pandemia del covid – 19, esta actividad no se pudo ejecutar, debido a

que era de vital importancia hacerla bajo la supervisión del analista de forma presencial

y en este caso se requería de los escenarios deportivos de la institución, sin embargo,

las políticas nacionales apuntaron en todo momento a la preservación de la vida y la

salud de los seres humanos, por lo cual, la movilidad estuvo restringida en todo

momento.

El instrumento de implementación de dispositivos se encuentra disponible en la

sección de anexos, para lo cual, se deja a criterio de los lectores la realización de esta

para la extracción y análisis de sus resultados, puesto que se da cumplimiento con la

solicitud hecha al consejo de facultad de la maestría sobre el relajamiento del requisito

de prácticas de aula, en el que se decretó la no ejecución de actividades presenciales.

Actividad de socialización (conversatorio)

Esta actividad sirvió para dar por finalizada la propuesta, en términos generales,

podría decirse que fue la actividad más significativa puesto que permitió que todos los

estudiantes observaran el prototipo construido por sus demás compañeros, adicional a

esto, se convirtió en un escenario en el que se pudieron afianzar algunos conocimientos

propios del movimiento bidimensional al ofrecer conclusiones de las variables físicas

que se desarrollaron con cada propuesta.

Este conversatorio se llevó a cabo por medio del recurso digital Google Meet, a

continuación, se presentan algunas imágenes que dan cuenta del encuentro:

Page 79: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 79 ____________________________________________________________________________

Imagen 18: Conversatorio (presentación de prototipos)

Dado que durante esta actividad se presentaron los dispositivos y se prestó como un

escenario para realizar una discusión, se llevaron a cabo algunas preguntas y

apreciaciones de estudiantes presentadas en el siguiente cuadro:

Pregunta Apreciaciones Observaciones

¿CUALES FUERON

LAS MAYORES

DIFICULTADES DE

CONSTRUIR EL

PROYECTO?

profe en mi proyecto la realización

del gatillo. E1

Se logra observar que

todos los equipos

presentaron alguna

dificultad durante la

fabricación en términos

del diseño, la elección

de materiales y el

Para el equipo de nosotros fue

poner el resorte. E3

la madera que usamos no era muy

fuerte ni gruesa así que casi se

rompe varias veces, y la pega loca

Page 80: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

80 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

tampoco fue muy buena al igual

que la cinta. E5

manejo de algunas

herramientas.

La mayor dificultad fue encontrar

un diseño y tipo de catapulta para

construir, también para hacerla de

una forma en que se pudiera

hacer el ángulo. E4

Profe para nosotros lo más difícil

fue posicionar bien el resorte de

manera que tuviera buen

retroceso. E3

La dificultad que tuve fue lograr

tener un diseño claro y a la hora

del ensamblaje que tuviera buena

estabilidad. E2

¿QUE BONDADES O

VENTAJAS

ENCUENTRAN EN LA

CONSTRUCCIÓN DE

ESTOS

PROYECTOS?

Largo alcance

No es pesada

Fácil de maniobrar E1

Los estudiantes se

encontraron motivados

por fabricar sus

prototipos, dotaron de

sentido físico su

fabricación por la

potencialización de

algunas variables y

características del

movimiento.

la nuestra tiene un diseño clásico

y más o menos históricamente

correcto, además es versátil en

cuanto a los objetos que puede

lanzar. E5

Que aprendemos más sobre este

tema porque construir y diseñar

nuestro proyecto nos interesamos

más en el tema. E3

Pues, es interesante y necesario

para poder reforzar la recepción

de los ángulos, es una catapulta

fácil de construir y tiene algunas

leyes físicas de lanzamiento. E4

Fue fácil a la hora de construcción

Tiene muy buen alcance y se

Page 81: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 81 ____________________________________________________________________________

puede lanzar toda clase de

objetos pequeños. E2

Muy resistente

Grande

Movible E4

¿CUAL ES EL

ÁNGULO QUE

CONSIDERAN

USTEDES ES EL MAS

ÓPTIMO EN EL

LANZAMIENTO DE

SUS PROTOTIPOS?

45 grados E3 Se observa a grandes

rasgos que el ángulo de

45º predomina como el

ideal, sin embargo, el

E5 del estudiante con

autismo ofrece una

conclusión de su

proyecto interesante en

el que indica que el

ángulo de 53º permite

que su proyecto

desarrolle la mayor

velocidad de

lanzamiento y por tanto

un mayor alcance.

45°, que es el más optimo E4

Más o menos por ahí entre 45 y 55

E3

53 grados, ya lo probé debido al

funcionamiento de la catapulta

mía mientras más se tarde en

lanzar más potencia tiene así que

por pruebas con 53. E5

50 más o menos. E2

hay si por ahí 45 grados, pero sale

coleando la flecha. E1

¿CUAL ES LA

ALTURA MÁXIMA

ALCANZADA O

ESTIMADA POR SUS

PROYECTO?

15 cm más o menos, nunca ha

superado mucho la altura de la

propia catapulta. E5

Las catapultas no

alcanzaron una altura

considerable en vista de

que el tope para el

lanzamiento se ubica en

una posición que obliga

a describir una

trayectoria

semiparabólica.

Más o menos 50 o 60 centímetros.

E3

60 cm, al ojo, ya que no medimos

bien la distancia. E4

más de 6 metros. E1

45 cm creo. E2

¿Y EL ALCANCE

HORIZONTAL?

más de 10 metros. E1 Los alcances se

encontraron

condicionados a los

materiales de

construcción y al tipo de

dispositivo fabricado. La

ballesta y las catapultas

3 o 4 metros. E2

50 cm más o menos. E5

7 metros o un poquito más. E3

60 cm más o menos. E4

Page 82: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

82 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

de tensión lograron un

mayor alcance.

Tabla 10: Caracterización de la construcción de dispositivos

Esta actividad dejó ver la importancia de ejecutar la actividad práctica final, ya

que a pesar de que se arrojan conclusiones muy positivas, muchas de las

interpretaciones se hacen de forma intuitiva a partir de la observación, sin embargo,

sus posturas son críticas y se presentan apreciaciones que se acercan a los

componentes teóricos, además, prevalece el trabajo en equipo durante el trabajo de

construcción y socialización de estos.

3.2 Discusión de los resultados

La presente sección será objeto de los análisis e interpretaciones realizados a

los resultados que se presentaron de forma paulatina por parte de los estudiantes, en

los cuales se presentan algunas evidencias de registro fotográfico.

Punto de partida y llegada (Etapa diagnostica): esta etapa comprende las

actividades iniciales de la propuesta en las que se destaca un componente teórico y un

componente experimental, cuyo objeto fue indagar los saberes previos de los

estudiantes y las interpretaciones que hacen de los objetos en movimiento.

En la encuesta realizada a los estudiantes, se pudo apreciar que tienen ideas

superficiales de los comportamientos y algunas variables asociadas al movimiento, sin

embargo, en varias de las respuestas se observa que no lograron diferenciar entre

algunas cantidades escalares y vectoriales, o que las usan de forma indiscriminada

para referirse a una variable específica. Al momento de indagar por su comprensión

sobre el movimiento, en términos generales se refirieron a una condición espacial como

lo es cambiar de posición, desplazamiento o recorrer distancias, solo en algunos casos

destacaron el tiempo como variable influyente del movimiento, sin embargo, no se

podría afirmar que estas respuestas sean el resultado de sus concepciones ya que la

redacción de algunos muestra un lenguaje propio del resultado de una búsqueda.

Page 83: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 83 ____________________________________________________________________________

Imagen 19: Resultados preliminares actividad diagnóstica

Como se logra apreciar en la imagen, todas las respuestas apuntan a una

característica del espacio y en algunos casos apuntan al tiempo, sin embargo, estas

respuestas pueden ser el resultado de las vivencias que experimentan en su día a día

y en el que interiorizan dentro de su estructura cognitiva la implementación de dichas

relaciones entre variables.

Otra de las situaciones en las que se evidenciaron dificultades fue en la

clasificación de variables, es decir, reconocieron que existen variables asociadas al

movimiento, pero no las logran categorizar conforme al tipo de movimiento que se

estudió a pesar de que previo a este trabajo investigativo se integraron nociones sobre

cinemática. En algunos casos, destacaron definiciones de situaciones trabajadas en el

movimiento rectilíneo uniforme como es el caso de la velocidad constante y del cambio

de posición, esto se presentó como un punto de partida representativo conforme al

trabajo que se realizó, sin embargo, algunas respuestas dieron cuenta de un total

desconocimiento sobre las variables valiéndose del uso de motores de búsqueda y

escribiendo el resultado encontrado como es el caso presentado a continuación:

Page 84: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

84 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Imagen 20: Variables asociadas al movimiento

Las percepciones de los estudiantes destacan algunas variables significativas

al trabajo propuesto como lo son la velocidad, aceleración, tiempo, desplazamiento,

altura, entre otras, dejando ver que, aunque para algunos de ellos sus definiciones no

se encontraban aún muy claras, hacían parte de su marco de referencia inicial,

característica que favoreció el desarrollo de las actividades.

Por otro lado, al indagar por las concepciones que tenían los estudiantes sobre

el movimiento relativo, sus interpretaciones dejaron ver concepciones relevantes como

lo es el reposo, el cambio de posición, el desplazamiento, la observación, la posición

del observador e incluso el sentido, siendo este último importante para la comprensión

de las características vectoriales. A continuación, se muestran las percepciones de los

estudiantes frente a la situación problema propuesta:

Imagen 21: Percepciones sobre el movimiento relativo

Estas interpretaciones de los estudiantes fueron muy interesantes, en la medida

que utilizaron representaciones y nociones de su estructura cognitiva desde una

perspectiva fenomenológica para dar respuesta a una situación problema, esto se pudo

Page 85: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 85 ____________________________________________________________________________ asumir como una idea previa del principio de la relatividad espacial, donde el

observador asume un marco de referencia que es propio de su ubicación.

Así mismo, se indagó con los estudiantes la percepción que tenían acerca del

movimiento inercial, sin embargo, las respuestas ofrecidas fueron muy diversas,

algunos trataron de justificar la situación utilizando ejemplos que le permitieran

defender su posición, otros expresaron la imposibilidad de la situación, mientras que

los demás, se valieron de la percepción que tenían acerca del movimiento relativo para

justificar sus apreciaciones. La imagen da cuenta de que las ideas previas de los

estudiantes se encuentraron divididas conforme a su interpretación de la situación.

Imagen 22: Percepciones sobre el movimiento inercial

Como se puede observar en las imágenes 21 y 22, la actividad se ocupó de

indagar diferentes vertientes del movimiento, pero también que los estudiantes se

cuestionaran sobre situaciones cotidianas en las que actúan principios fundamentales

en el estudio de la física y que muchas veces no se ponen en consideración.

En este mismo sentido, se indagó a los estudiantes por las concepciones

específicas que tienen sobre algunas variables, en las que se preguntó por el

desplazamiento, la aceleración y la trayectoria como se puede ver a continuación.

En términos generales el

desplazamiento estuvo asociado al

movimiento de los cuerpos, destacando

el cambio de posición y el sistema de

referencia de los cuerpos.

Imagen 23: Concepción de desplazamiento

Page 86: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

86 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Presentaban una concepción

clara sobre la aceleración a pesar de

que en algunos casos solo destacan

el aumento de la velocidad, es decir,

no se considera la disminución de la

velocidad como un comportamiento

propio de la aceleración.

En cuanto al concepto de trayectoria, no hubo una definicion o apreciación clara

que permitiera dar cuenta del concepto, es decir, se mencionan caracteristicas como el

recorrido, la dirección, el punto de partida y de llegada, pero no se integraron de una

forma clara, caracteristica que se pudo afianzar a partir de la implementación de las

demás actividades.

En un segundo momento durante la etapa diagnóstica, se llevó a cabo el

laboratorio sobre movimiento unidimensional, este laboratorio fue orientado de forma

virtual y con único uso del analista en vista de que el software requería de una versión

JAVA actualizada para su utilización y los equipos de algunos estudiantes no permitían

la instalación de algunas herramientas digitales. Este laboratorio se manipuló conforme

a las orientaciones del analista, dando lugar a la formulación de algunas preguntas

conforme al movimiento del cuerpo, con el fin de retroalimentar el escenario de

aprendizaje.

Luego de esta actividad, se invitó a los estudiantes a que realizaran un

cuestionario sobre el movimiento unidimensional dejando resultados muy positivos, a

pesar de que aún se presentaban algunas falencias en la interpretación de las variables

como se muestra a continuación:

Imagen 24: Concepción de aceleración

Imagen 25: Concepción de trayectoria

Page 87: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 87 ____________________________________________________________________________

Imagen 26: Variables del movimiento rectilíneo uniforme

En la imagen anterior se logra apreciar como los estudiantes caracterizaron

algunas variables del movimiento rectilíneo uniforme, sin embargo, se destaca la masa

como un elemento representativo dentro del movimiento a pesar de que el simulador

no lo ofrecía como una alternativa, esto lleva a considerar que algunos de los

estudiantes asumieron este concepto como un elemento importante dentro del estudio

del movimiento y que sin importar las condiciones del sistema de estudio, influyeron

sobre el comportamiento de las demás variables.

Todo el cuestionario presentó la misma estructura en donde se indagó por

situaciones físicas y movimientos específicos como el rectilíneo uniforme, el rectilíneo

uniforme acelerado y la caída libre, en donde debían destacar las variables que hacían

y no hacían parte de los comportamientos. Al final del cuestionario se lograron obtener

los siguientes resultados:

Page 88: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

88 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Imagen 27: Resultados del cuestionario Unidimensional

Los resultados que se presentan en la imagen 27 deja ver en primera medida

que solo 8 de los 10 integrantes realizaron el cuestionario, sin embargo, hay dos

integrantes que la plataforma no les arrojo resultados concluyentes de su cuestionario,

las causas de este suceso son desconocidas pero su valoración se hizo de forma

manual, de los 10 estudiantes 7 de ellos obtuvieron valoraciones por encima de 3,25,

los otros 3 estudiantes presentaron resultados muy bajos con valoraciones entre 1,25

y 2,00 lo que permite indicar que a pesar de los buenos resultados de algunos

estudiantes, aún hay dificultades en la interpretación de las variables y sus respectivos

movimientos.

Es importante destacar que el estudiante con autismo fue quien obtuvo la mayor

valoración del cuestionario, obteniendo un resultado de 4,75 que es una valoración

considerablemente superior, su única falencia fue destacar la masa como variable

determinante dentro de los objetos que caen, sin embargo, esta respuesta pudo ser

ofrecida en términos de situaciones reales donde la densidad de los objetos influye en

el comportamiento de estos al caer y no en las condiciones ideales que se trabajaron

en el simulador. De una u otra forma el desempeño de este estudiante dejó ver un

grado apropiación de los conceptos muy superior con respecto a sus demás

compañeros.

Estructuración (investigación y desarrollo de la habilidad): Esta etapa de

trabajo se ocupó de ofrecer a los estudiantes herramientas investigativas que les

permitieran profundizar en los temas tratados y afianzar sus conocimientos con el

Page 89: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 89 ____________________________________________________________________________ desarrollo de actividades evaluativas, para este caso, se utilizó la plataforma Moodle

como fuente de investigación con definiciones y propiedades ofrecidas adrede,

además, en este espacio se designó una actividad de exploración que introdujo el tema

de movimiento bidimensional a partir de situaciones televisivas organizadas en un

video, a continuación, se orientó el trabajo hacia el diseño y fabricación de los

dispositivos con actividades estructuradas y por último, se desarrollaron dos

laboratorios virtuales referentes al uso de los vectores y al lanzamiento de proyectiles.

En un primer momento se les solicitó a los estudiantes que realizaran una

revisión del material bibliográfico ofrecido en la plataforma, posterior a esto, se llevó a

cabo la actividad de exploración en donde se logró percibir que los estudiantes

establecieron relaciones entre el material previamente revisado y el comportamiento de

las situaciones expuestas como se aprecia a continuación:

En la imagen 28 se

logra apreciar la

incidencia del

movimiento acelerado

en los objetos que se

lanzan.

A pesar de que sus apreciaciones no establecen un alto grado de

profundización, estas interpretaciones son interesantes en la medida que vinculan

experiencias y conocimientos anteriores al estudio de estas nuevas situaciones, dando

lugar a la comprensión de este tipo de movimiento de una forma intuitiva que se

afianzaría en el momento de poseer una teoría más sólida. A continuación, se presenta

una postura crítica sobre la comparación de diferentes situaciones reales en contraste

con algunas ofrecidas en la ciencia ficción y las animaciones:

Como se puede observar en la imagen 29, los estudiantes lograron discriminar

aquellos comportamientos naturales del mundo real en contraste con situaciones que

Imagen 28: Relación de movimientos bidimensionales

Imagen 29: Discusión sobre movimientos reales y ficticios

Page 90: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

90 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

van en contradicción con leyes naturales de la física, poniendo a la gravedad como

factor influyente en el comportamiento de los cuerpos, de esta forma, se aprecia que el

lugar que se le da a esta variable dentro de los movimientos bidimensionales permite

inferir y predecir el comportamiento de los cuerpos que son lanzados.

En cuanto a la

trayectoria, se deja ver

que los estudiantes

asumen la trayectoria

parabólica como un

comportamiento natural

de los objetos que son

lanzados y la fuerza gravitacional es la variable extrínseca que determina el cambio en

el comportamiento de los lanzamientos, de este modo, los estudiantes en términos

generales tienen un marco de apreciación de las situaciones que es crítico y que

aunque las discusiones no hayan ahondado aún en el movimiento parabólico, sus

concepciones iniciales dejaron ver un escenario favorable para su aprendizaje.

En la imagen 31 se logra

apreciar como detallan la

influencia de la gravedad

de la tierra en el cambio

del comportamiento.

Es preponderante entender que a pesar de que esta actividad de exploración

se tornó como un ejercicio introductorio al movimiento bidimensional, los estudiantes

tenían concepciones en su marco de referencia que apuntaban a características y

variables influyentes del movimiento, muy probablemente algunas de ellas sean

concebidas desde lo empírico, pero les permitió tener un acercamiento a la aprehensión

de los conceptos y algunas de sus propiedades. A continuación, se presenta una

discusión acerca del ángulo de incidencia en los lanzamientos, obteniendo las

siguientes conclusiones:

Imagen 30: Trayectoria de objetos lanzados 1°

Imagen 31: Trayectoria de objetos lanzados 2°

Page 91: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 91 ____________________________________________________________________________

Imagen 32: Incidencia del ángulo de lanzamiento 1º

Imagen 33: Incidencia del ángulo de lanzamiento 2º

Como se destaca en las imágenes 32 y 33, la variable fuerza se asume como

una característica propia del movimiento dando un alto grado de relevancia, esto se

podría entender en términos del impulso que se le da al proyectil, sin embargo, la

ángulo de inclinación parece cumplir un papel secundario o de menos relevancia al

momento de obtener un máximo alcance, en este sentido, hay una aproximación en la

influencia de la velocidad inicial de los proyectiles para alcanzar su máximo

desplazamiento aunque no represente su inclinación una característica preponderante.

En un segundo momento, se implementó un laboratorio virtual sobre vectores

en 1 y 2 dimensiones, con el fin de destacar características preponderantes de estos

como lo son su módulo, dirección y sentido, pero también su descomposición

cartesiana, de este modo, se esperaba que los estudiantes reconocieran estos

elementos de los vectores dentro de un comportamiento bidimensional a la hora de

lanzar proyectiles. Al indagar por el sentido de los vectores en una dimensión se

obtuvieron las siguientes apreciaciones:

Los estudiantes

logran evidenciar la

relación del signo

con el sentido de los

vectores.

Esta apreciación permite observar que los estudiantes no solo podrían asociar el signo

de una magnitud al sentido de una cantidad vectorial, sino que, además, establecen

Imagen 34: Características de los vectores en una dimensión

Page 92: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

92 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

una diferencia clara entre la superposición de los vectores hasta el punto de prever la

dirección resultante de un vector suma, principalmente en la dimensión demarcada.

Tabla 11: Registro de vectores al explorar 1 D

Los registros de la tabla 11 muestran los resultados del vector suma cuando se

ponen en consideración del sistema 2 o 3 vectores, como los datos solo toman el valor

de los módulos, de los vectores resultantes se pudieron inferir claramente cuál era el

sentido elegido por los estudiantes a la hora de designarlos.

Al momento de hacer un ejercicio experimental dentro del simulador con los

vectores en dos dimensiones, los estudiantes lograron percibir que habían cambios

significativos en el comportamiento de los vectores, a continuación, se presenta una de

las conclusiones a las que pudieron llegar los estudiantes:

Con respecto a la imagen 35, se deja ver que los estudiantes evidencian que los

ángulos y la dirección de los vectores tienen una influencia significativa en los

resultados del vector suma resultante, hasta el punto de evidenciar valores que cobran

sentido en términos de sus componentes, este dato se logra apreciar con mayor

claridad al experimentar con varios datos y plasmarlos en la tabla que se presenta a

continuación:

Imagen 35: Suma de vectores en 2 dimensiones

Page 93: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 93 ____________________________________________________________________________

A simple vista los estudiantes no lograron ofrecer apreciaciones concluyentes

sobre el resultado del vector suma en cada uno de los montajes, puesto que su

resultado ya no estaba determinado por un factor lineal como lo era en el caso de

explorar una dimensión, sin embargo, al habilitar la opción de componentes que ofrece

el simulador y explicarles cómo influye la descomposición de cada vector en el vector

suma resultante, los estudiantes logran comprender a detalle cual es el comportamiento

de estos como se logra apreciar en la imagen 2.

Por último y para destacar las conclusiones de los estudiantes, se buscó que

establecieran relaciones entre el comportamiento de estos vectores geométricos con

los vectores de las variables físicas de la cinemática, destacando la siguiente

apreciación:

Imagen 36: Relación de vectores geométricos con cantidades vectoriales

De la imagen 36 se puede apreciar que algunos de los estudiantes destacaron

que las variables físicas al igual que los vectores geométricos se encuentran en función

del cambio y que sus características y componentes se encuentran latentes en los

diferentes movimientos, para este caso el rectilíneo uniforme y el rectilíneo

uniformemente variado que componen el lanzamiento de proyectiles.

Por otro lado, al iniciar el trabajo de diseño de los dispositivos mecánicos se

pretendió abordar la modalidad de representación eneactiva propuesta por Bruner, en

donde los estudiantes interactuaran con herramientas tecnológicas que les permitieran

llevar a buen término sus ideas iniciales de prototipos, en un primer momento se

entregó a los estudiantes a través de correo electrónico el software Google Sketchup

Tabla 12: Registro de vectores al explorar en 2 D

Page 94: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

94 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

como un ejecutable, sin embargo, también se les ofreció la versión trial de la plataforma

en la cual se podía interactuar sin licencia durante 30 días.

La experiencia del diseño de dispositivos fue muy enriquecedora puesto que

solo se trató de orientar a los estudiantes en el uso de algunas de las herramientas

disponibles para luego dejarles al libre albedrio la construcción de sus modelos, queda

claro que la función orientadora del analista durante la explicación del software fue

fundamental para la elaboración de los modelos, esto queda manifiesto en los

prototipos diseñados por los estudiantes en las imágenes de la 4 a la 8, sin embargo,

el estudiante del equipo 6 recibió las orientaciones de forma asincrónica lo que dificultó

para él su implementación y uso, a tal punto que entregó su diseño elaborado a mano,

esta actividad fue recibida en vista de que el uso del software no descentralizaría el fin

de la propuesta.

A continuación, se presentan algunas imágenes del proceso de instalación y

manipulación del software:

Proceso de

instalación y

descompresión

del software.

Imagen 37: Proceso de instalación del software Google Skechup portable

Page 95: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 95 ____________________________________________________________________________ El proceso de

instalación,

ejecución y

manipulación del

software se llevó

a cabo mediante

el grupo de

investigación

conformado en

Whattsapp y el

streaming de

Google Meet.

Posterior al diseño y aprobación de los prototipos, los estudiantes se

dispusieron a la construcción de sus dispositivos mecánicos, este proceso fue algo

dificultoso puesto que extendió demasiado los tiempos de entrega en vista de la

situación que afrontaba el país a causa del covid -19 y la rigurosidad de los protocolos

interpuestos por el ministerio de salud. En primera medida se buscaba que los

estudiantes los construyeran con recursos propios, sin embargo, algunos elementos

requerían de su búsqueda y compra en la calle, principalmente en el caso de los

muelles y los elásticos a utilizar.

Durante el proceso de construcción se ofreció una guía orientadora con modelos

similares a los diseñados en el software, es de destacar el equipo que optó por fabricar

la ballesta puesto que la información entregada al respecto no fue tan amplia y el

compromiso por llevar a buen término su construcción fue permanente, el producto de

ese esfuerzo se logra plasmar en la imagen 12. Cabe destacar que la comunicación de

los estudiantes a pesar de la situación de aislamiento fue muy buena en la medida de

respetar los protocolos para aislar el virus, pero también, para aportar al trabajo de su

propio equipo, algunos por dificultades externas tuvieron que hacerlo de forma

individual pero esto no afecto demasiado su desempeño, cabe anotar que los equipos

se ocuparon de realizar los 3 prototipos de catapulta ofrecidos sin ningún tipo de

persuasión y a pesar de predominar el modelo de tensión, los modelos de contrapeso

y torsión también se hicieron presentes.

A continuación, se presentan algunas imágenes del proceso de construcción que

llevaron los estudiantes, todas estas imágenes fueron entregadas en la bitácora exigida

Imagen 38: Ejecución y manipulación del software Google Sketchup

Page 96: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

96 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

en la guía de fabricación. Las demás imágenes del proceso se pueden observar en el

anexo L.

Como conclusión de este trabajo se puede indicar que la madera predominó

como material de fabricación de los dispositivos por su maleabilidad, sin embargo,

algunos equipos optaron por utilizar el PVC y el papel prensado como materiales por

su disponibilidad e idea de fabricación. Estos últimos materiales a pesar de que

sirvieron para la fabricación de los dispositivos no potencializaron sus características

de lanzamiento como el alcance y la altura máximos.

Imagen 39: Construcción de catapulta de torsión

Imagen 40: Construcción de catapulta de contrapeso

Imagen 41: Construcción de ballesta

Imagen 42: Construcción de catapulta de tensión

Page 97: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 97 ____________________________________________________________________________

Luego de la finalización de los dispositivos, se llevó a cabo un laboratorio virtual

sobre lanzamiento de proyectiles, esto con el fin de afianzar los conocimientos sobre el

comportamiento y centrar el aprendizaje en las modalidades de representación icónica

y simbólica. En un primer momento se les solicitó a los estudiantes que, de acuerdo

con las condiciones iniciales presentadas en el software, modificaran algunas de sus

variables a libre elección con el fin de atinarle a la diana de forma intuitiva con un solo

lanzamiento. A continuación, se presenta la forma como debían registrar los datos del

software y las conclusiones de los resultados:

Los resultados de la practica

arrojaron que solo 3 integrantes de

3 equipos pudieron acertar en el

blanco, aunque no de forma exacta,

los demás lanzamientos se

acercaron al objetivo lo que dejó ver

que en el marco de referencia de los

estudiantes habían condiciones

interiorizadas del mundo real que

les permiten predecir resultados a

partir de las experiencias con el fenómeno que han tenido en su vida cotidiana. Una

situación particular de esta práctica es que casi todos los equipos realizaron un

lanzamiento semiparabólico exceptuando un equipo que se atrevió a modificar el

ángulo a pesar de no ser una variable para destacar en el cuadro de datos, sin

embargo, ubicaron el dato de inclinación en el lugar que dice “alcance” dejando ver que

aún no había claridad con el manejo de todos los términos.

En otra sección de la práctica se les solicitó a los estudiantes que modificaran

unas variables específicas y algunas herramientas del simulador como lo era la opción

“vectores” que permitía ver el comportamiento de los vectores velocidad y aceleración

a lo largo del lanzamiento y la herramienta resistencia del aire, frente a esto se indagó

por la percepción que tenían acerca de estos comportamientos ofreciendo respuestas

como las presentadas a continuación:

Imagen 43: Lanzamiento inicial de proyectiles en simulador

Page 98: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

98 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Este resultado permitió observar que algunos estudiantes ya estaban

percibiendo los cambios en variables como el vector velocidad en la componente

vertical y destacaron el efecto de la gravedad como una aceleración que modifica esta

velocidad, sin embargo, al indicar que el objeto llega a un punto en el que se queda sin

fuerza se pudo percibir como esa velocidad vertical que ha alcanzado su máxima

disminución en el ascenso, pero también lo pudieron haber entendido en términos de

la fuerza de atracción gravitacional que había alcanzado un límite lo cual conlleva al

descenso del proyectil.

Adicional a lo anterior, los estudiantes dieron cuenta de la disminución en

términos de alcance que representó la resistencia del aire en los proyectiles, lo cual les

pudo dar una idea del comportamiento de los objetos en el mundo real y el

comportamiento de estos en condiciones ideales que es para las que están

estructuradas las ecuaciones cinemáticas de este movimiento, características que

pudieron favorecer la experimentación física con los dispositivos.

Durante el desarrollo de esta parte de la práctica se procuró hacer un esfuerzo

por introducir el tratamiento algebraico, de esta forma se buscaba que los estudiantes

pudieran contrastar los resultados obtenidos de forma experimental en el simulador con

los resultados teóricos al aplicar las fórmulas, el ejercicio dio resultados muy positivos

puesto que a pesar de que se ejemplificó la forma como debían realizar tal tratamiento,

algunos de los equipos lograron hacerlo a cabalidad, sin embargo, a algunos otros se

les dificulto ofrecer un resultado apropiado, esto se debió a que aún presentaban

Imagen 44: Comportamiento experimental de variables (vector velocidad y aceleración - resistencia del aire)

Page 99: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 99 ____________________________________________________________________________ falencias de orden en el manejo de las operaciones para lo cual solicitaron ayuda

permanente, a continuación se presenta el tipo de tratamiento algebraico solicitado:

Resultado teórico de la altura máxima y

el alcance horizontal del equipo 3 (E3), en este

tratamiento se logró apreciar que los

estudiantes fueron meticulosos en respetar las

variables designadas de forma previa en la

sección de ecuaciones y en utilizar las

unidades propias de cada variable. Cabe

destacar que en la parte superior se redactó de

forma inadecuada las unidades de la variable

velocidad, esto pudo darse por la premura de

realizar los cálculos, además, por la forma en

que están ingresados los datos se evidencia

que aún no hay dominio de la opción fórmulas

en el programa de office.

En un tercer momento de la práctica se les dieron unas condiciones específicas

de lanzamiento a los estudiantes con el fin de indagar por algunas características

puntuales como es el caso de la influencia de la masa en el comportamiento de los

cuerpos, en la siguiente tabla se configuran las preguntas y sus respectivas respuestas:

Pregunta Apreciaciones

¿Qué influencia tiene la masa de los

cuerpos sobre el lanzamiento?

La masa no influye en la velocidad de

caída todos los cuerpos caen a la misma

velocidad debido a la gravedad.

Ninguna

Influye en la aceleración del movimiento

Su influencia es un poco obvia, ya que la

masa genera peso, y al estar en contacto

con la gravedad, hace que el cuerpo

choque con el aire y retracte más tiempo

su caída.

La verdad no se

Imagen 45: Valores teóricos del lanzamiento de proyectiles (tratamiento algebraico)

Page 100: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

100 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

¿Por qué la masa y la fuerza no aparecen

en las ecuaciones de movimiento, pero si

aparecen como opciones del simulador?

Tal vez porque para esa parte no se

necesita masa y fuerza.

En realidad, no tuvimos una respuesta a

esta pregunta lo suficientemente

estructurada como para argumentar algo.

Yo creo que la idea del simulador es

entender todas las variables

A la hora de la ecuación no es necesario

ni la fuerza ni la masa

R// porque la masa y la fuerza solo

afectan cuando el aire está en la

ecuación, y estas ecuaciones son de

condiciones perfectas

Por visibilidad supongo, porque no

afectaban para nada el movimiento

R: Porque la masa de un cuerpo no

interviene en los fenómenos que estudia

la cinética.

Tabla 13: Perspectivas de la influencia de la masa en los lanzamientos

A simple vista parece que no había una interpretación clara de la influencia de

la masa, sin embargo, algunos lograron destacar de forma significativa el

comportamiento en ausencia y presencia del aire, como se pudo observar, al generar

modificaciones de diámetro y masa en ausencia del aire el comportamiento del

lanzamiento en el simulador no representó ningún cambio llevando a concluir que no

tiene ninguna incidencia, sin embargo, un equipo logró evidenciar que en presencia del

aire y por efecto de la gravedad, el peso de los cuerpos interactúa con las partículas de

aire que retrasan considerablemente su movimiento y por ende su caída.

Al indagar por la ausencia de variables como la fuerza y la masa dentro de las

ecuaciones cinemáticas teniendo presente que eran variables modificables dentro del

simulador, se logra apreciar que la mayoría de los estudiantes han interpretado que

estas ecuaciones tienen su fundamento en condiciones ideales, es decir, en ausencia

del aire y como los seres humanos no viven en condiciones ideales, habría que

ponerlas en consideración, además, ya se tendría una noción de que estas variables

Page 101: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Sistematización de la intervención 101 ____________________________________________________________________________ se conciben como causas del movimiento pero que para el estudio del movimiento en

si no son determinantes.

Relación: En esta etapa se concretaron las actividades finales del proyecto en

donde en primera instancia se buscó implementar los dispositivos construidos a partir

de una práctica de laboratorio física y un conversatorio virtual como actividad de cierre

y socialización de la propuesta.

Es importante ratificar que por la contingencia presentada durante el año a

causa de la pandemia del covid-19, la actividad práctica de implementación de

dispositivos no se pudo llevar a cabo, sin embargo, queda disponible en los anexos

para su uso por parte del lector.

En cuanto al conversatorio realizado al final de la propuesta, dejó sensaciones

muy positivas en términos del desarrollo de la propuesta ya que en este espacio se

logró indagar por la incidencia del proyecto sobre el aprendizaje de estos fenómenos

físicos. En un primer momento se les solicitó a los estudiantes que se vincularon al

conversatorio que mostraran sus proyectos a través de las cámaras, en lo que todos

los integrantes del grupo de investigación pudieron observar los prototipos diseñados

por sus demás compañeros, algunos de ellos aún no tenían idea de que habían

fabricado sus compañeros puesto que los estudiantes que conformaron la muestra eran

de grupos diferentes, de este modo, pudieron observar el diseño y empeño que le

pusieron todos para llevar a buen término sus proyectos.

Luego de esto se indagó por las bondades y dificultades durante el proceso de

fabricación donde todos pudieron evidenciar que fue un proceso dificultoso pero

gratificante para todos los equipos, a continuación se indagó por las capacidades de

lanzamiento de los dispositivos, en este espacio salieron detalles que llevó a los

estudiantes a hacerse sus propias conclusiones con respecto a su diseño, algunos de

estos habían logrado potencializar considerablemente sus variables de alcance y altura

máxima, sin embargo, los demás equipos no lo hicieron así, para lo cual se justificaron

los resultados en características como los materiales utilizados y el tipo de prototipo

elegido.

Por último, se les solicitó apreciaciones finales del desarrollo de la propuesta

con la construcción de dispositivos y el uso de herramientas digitales, de lo cual se

obtuvieron las siguientes conclusiones:

Page 102: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

102 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Estas apreciaciones finales dejan ver en buena medida que la propuesta

despertó el interés por aprender sobre esta temática y que se generaron aprendizajes

significativos en el ámbito fenomenológico y algebraico, son observaciones bastante

positivas que dan cuenta del éxito de la propuesta.

Imagen 46: Percepciones de los estudiantes sobre el desarrollo de la propuesta

Page 103: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Conclusiones y recomendaciones 103 ____________________________________________________________________________

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

4.1 Conclusiones

La propuesta ha favorecido considerablemente el mejoramiento de

competencias en el área de física y el desarrollo de habilidades de los estudiantes de

grado decimo de la Institución Educativa María Josefa Escobar, puesto que al iniciar

con un diagnóstico y evidenciar la situación en la que se encontraban los estudiantes,

no solo se cumplió con el primer objetivo planteado, sino que además, favoreció el paso

por las diferentes actividades propuestas bajo la perspectiva de aprendizaje basado en

proyectos al influenciar de forma positiva sus apreciaciones durante las discusiones

finales.

La enseñanza del movimiento bidimensional a partir de la construcción de

dispositivos deja aportes significativos para el maestro, puesto que despierta

considerablemente el interés de los estudiantes al desprenderse en cierta medida del

factor puramente teórico que en ocasiones se lleva en el ámbito de las ciencias, que

aunque es necesario, invita a replicarse en otras temáticas que puedan contener

factores conceptuales y algorítmicos que obstaculicen el progreso de los estudiantes

en la física, de esta forma se favoreció el cumplimiento del segundo objetivo propuesto.

El modelo de educación relacional y la perspectiva de aprendizaje basado en

proyectos son elementos diferenciadores en la implementación de la propuesta, puesto

que su fundamento en la teoría constructivista invita al estudiante a desarrollarse de

una forma completamente diferente a la convencional, aquí la interacción con sus pares

y con el maestro orientador, asumen un rol que potencializa las capacidades del sujeto

hasta el punto de promover una autonomía que le permita lograr un aprendizaje

significativo, tal cual como se propuso en el tercer objetivo y como se pudo obtener

precisamente a lo largo de esta experiencia.

A pesar de las dificultades presentadas durante el desarrollo de una de las

actividades, podría indicarse que en términos generales se lograron los objetivos

propuestos, puesto que el desempeño de los estudiantes en las demás actividades fue

bastante positivo e incluso podría indicarse que ofrecieron aportes por encima de

algunas de las expectativas, dado que asumieron un rol propositivo, de trabajo colectivo

y colaborativo, ubicando al maestro en lugar de facilitador. Es importante destacar que

los resultados obtenidos son acordes a los propuestos en el cuarto objetivo y son fruto

Page 104: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

104 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

del compromiso permanente de los estudiantes con las actividades y aunque los

tiempos de desarrollo no se cumplieron en muchos casos a causa de la situación que

se vivió en el momento, al final de la propuesta se obtuvieron los resultados esperados,

un aprendizaje significativo de la temática y un deseo de seguir trabajando propuestas

de este estilo en la asignatura.

4.2 Recomendaciones

Los tiempos para llevar a cabo esta propuesta sobrepasan los espacios

destinados que en muchas ocasiones se tiene dentro del calendario académico del

área y las instituciones educativas, sin embargo, es importante tener en consideración

la prevalencia del desarrollo de competencias y habilidades por encima de los

contenidos académicos. En este sentido, es necesario flexibilizar el currículo y abrir

escenarios permanentes de discusión dentro de los espacios de clase para ir

afianzando entre todos los actores los conocimientos deseados.

La actividad de implementación de dispositivos es necesario hacerla en un

espacio abierto en donde el maestro pueda llevar un control de los lanzamientos de los

objetos en vista de que puede representar un riesgo físico su uso desmedido, la

Institución Educativa María Josefa Escobar cuenta con escenarios deportivos y

recreacionales que permiten desarrollar la propuesta sin contratiempos. Se recomienda

al lector que, conforme a las instalaciones de su institución, ajuste el tamaño de los

dispositivos y los componentes de cada dispositivo mecánico.

Page 105: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Referencias 105 ____________________________________________________________________________

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106 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

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Page 107: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 107 ____________________________________________________________________________

ANEXOS

ANEXO A: GUÍA SER + I

GRADO: Décimo

ÁREA: Física

GUIA N.º: 2

TEMA: La construcción de dispositivos mecánicos para la enseñanza del

movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

DURACIÓN EN DÍAS: 45

ANALISTA: Jonatan Vélez Gutiérrez

PUNTO DE PARTIDA Y PUNTO DE LLEGADA

Actividades

Recomendadas

Actividad # 1

Solicita a tu analista el usuario y contraseña respectivo para

ingresar a la plataforma Moodle, en este espacio ingresaras al

vínculo “Introducción a la física”, una vez te encuentres allí,

selecciona la ventana desplegable “Nociones de física” en donde

encontraras una presentación del curso y los objetivos de este

primer espacio de encuentro tal y como se muestran en la parte

inferior, a continuación selecciona la “actividad diagnóstica” y

procede a resolverla de acuerdo a tus conocimientos (evita

búsquedas en internet).

Enlace de la plataforma:

http://maescentics1.medellin.unal.edu.co/jovelezg

Actividad # 2

Laboratorio virtual sobre Movimiento Unidimensional

Para llevar a cabo este laboratorio se propone realizar una sesión

virtual en el que se implementara un laboratorio virtual de la

plataforma phetcolorado llamado “el hombre móvil” en el que se

trabajan los temas de movimiento rectilíneo uniforme y

movimiento rectilíneo uniforme acelerado, para esta sesión el

Page 108: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

108 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

analista enviara el link de acceso a la clase por medio de la

plataforma Google Meet en la cual orientara el proceso de la

manipulación del simulador.

Enlace de acceso:

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/moving-man

Cuestionario

De acuerdo con el laboratorio anterior, se plantea un cuestionario

de movimiento unidimensional en la plataforma Moodle, para

acceder a este ingresas con el usuario y contraseña entregado

por el analista, nuevamente seleccionan la opción “Introducción a

la física” y habilitan la pestaña desplegable “actividades sobre el

estudio del movimiento”, por último, seleccionan el cuestionario.

Este cuestionario consta de 7 preguntas de selección múltiple con

única respuesta y selección múltiple con varias respuestas, el

tiempo límite de duración es de 20 minutos.

Nota: resolver el cuestionario de forma individual y evita el uso

de recursos de internet.

Imágenes de referencia (plataforma Moodle)

Page 109: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 109 ____________________________________________________________________________

Estándar Competencia Aprendizaje Evidencia

Procesos

físicos

Uso de

conceptos

Asociar fenómenos

naturales con

conceptos propios

del conocimiento

científico.

Relaciona los distintos

factores que determinan la

dinámica de un sistema o

fenómeno (condiciones

iníciales, parámetros y

constantes) para identificar

(no en un modelo) su

comportamiento, teniendo

en cuenta las leyes de la

física.

Explicación

de

fenómenos

Explicar cómo

ocurren algunos

fenómenos de la

naturaleza basado

en observaciones,

Elabora explicaciones al

relacionar las variables de

estado que describen un

sistema, argumentando a

partir de los modelos

1.

Page 110: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

110 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

en patrones y en

conceptos propios

del conocimiento

científico.

básicos de cinemática y

dinámica Newtoniana.

Ciencia,

tecnología y

sociedad

Uso de

conceptos

Identificar las

características

de algunos

fenómenos de la

naturaleza basado

en el análisis de

información y

conceptos propios

del conocimiento

científico.

Reconoce posibles

cambios en el entorno por

la explotación de un

recurso o el uso de una

tecnología.

Explicación

de

fenómenos

Analizar el potencial

del uso de recursos

naturales o

artefactos y sus

efectos sobre el

entorno y la salud,

así como las

posibilidades de

desarrollo para las

comunidades.

Explica el uso correcto y

seguro de una tecnología o

artefacto en un contexto

específico.

Procesos

físicos,

químicos

vivos y CTS

Indagación Observar y

relacionar patrones

en los datos para

evaluar las

predicciones.

Interpreta y analiza datos

representados en texto,

gráficas, dibujos,

diagramas o tablas.

Representa datos en

gráficas y tablas.

Utilizar algunas

habilidades de

pensamiento y de

Da posibles explicaciones

de eventos o fenómenos

consistentes con

Page 111: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 111 ____________________________________________________________________________

procedimiento para

evaluar hipótesis o

predicciones.

conceptos de la ciencia

(predicción o hipótesis).

Diseña experimentos para

dar respuesta a sus

preguntas.

Reconoce la necesidad de

registrar y clasificar la

información para realizar

un buen análisis.

ESTRUCTURACIÓN (INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE LA HABILIDAD)

Actividades a

desarrollar

1. Observa el Video Introductorio al estudio de la física que se

encuentra habilitado en la plataforma Moodle y toma nota al respecto

ya que esto te puede aportar ideas generales para la solución de las

actividades propuestas.

2. En la plataforma guía asignada por el analista encontrarás

suficiente información para comprender los fundamentos que

permitirán describir el movimiento. Realiza una breve interpretación

de los siguientes conceptos: Cinemática, móvil, espacio, tiempo,

movimiento, trayectoria, clases de trayectoria, sistema de referencia,

desplazamiento, rapidez, rapidez media, velocidad media y

aceleración, movimiento rectilíneo uniforme, movimiento rectilíneo

uniformemente acelerado y movimiento parabólico. Para acceder a

los recursos propuestos ingresa con tu usuario y contraseña a la

plataforma Moodle, en la parte inferior aparece una pestaña

desplegable denominada “actividades sobre el estudio del

movimiento”, luego selecciona las opciones de “glosario de términos”

y “cinemática”, y explora su información.

3. Actividad de Exploración

Ingresa a tu usuario de Moodle y en la ventana desplegable “

nociones de física encontraras un archivo denominado “principios en

el estudio de la física”, en este encontraras algunas definiciones que

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112 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ayudaran a comprender un poco más el concepto de movimiento

pero en este caso de objetos que se mueven en dos dimensiones,

toma nota de estas definiciones y realiza la actividad de exploración

propuesta al final, para esto van a observar una recopilación de un

video editado por el analista y frente a esto responderán las

preguntas asignadas, la solución a estas preguntas se pueden

entregar al analista de forma individual o se podrán conformar

equipos de trabajo de forma virtual para dar solución a las mismas.

4. Laboratorio Adición de Vectores

Solicita a tu analista la guía orientadora del laboratorio, su devolución

se hará de forma individual o en los equipos previamente constituidos

para el desarrollo del trabajo.

5. Actividad de diseño de prototipos

Para esta actividad se entregará a los estudiantes un archivo

ejecutable del software Google sketchup y se organizará una clase

dirigida por medio de la plataforma Google Meet para orientar la

manipulación del software, los diseños de los prototipos se harán

conforme a los intereses individuales o colectivos, pero también de

acuerdo con los recursos tecnológicos que se faciliten para su

elaboración.

6. Actividad Práctica (construcción de dispositivos)

Solicita a tu analista la guía orientadora para la construcción de

dispositivos, en esta guía se orientará un poco el proceso de

construcción, pero también se hace una corta reconstrucción

histórica sobre la implementación y fabricación de dichos dispositivos

que puede serte de utilidad. Esta guía tiene un lapso de desarrollo

aproximado de dos semanas y se debe entregar con sus

especificaciones al analista, teniendo en cuenta las respectivas

Page 113: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 113 ____________________________________________________________________________

evidencias de fabricación, su elaboración se hará de forma individual

de acuerdo con la situación que afronta actualmente el planeta a

causa de la pandemia covid-19 o en su defecto, en los equipos de

trabajo organizados si se garantizan las normas de bioseguridad y

las condiciones de acceso a los recursos lo permite.

7. Laboratorio virtual (Lanzamiento de proyectiles)

Para el desarrollo de esta actividad se habilitará un espacio de

orientación virtual a través de la plataforma Google Meet, el analista

entregará una guía que orientará el trabajo a lo largo del laboratorio,

en esta, encontrarás algunas preguntas, la devolución de este

instrumento se puede realizar de forma individual o en los equipos

previamente organizados, pero garantizando su trabajo por medio de

la virtualidad.

Recursos

recomendados

Plataforma Moodle de la Universidad Nacional:

http://maescentics1.medellin.unal.edu.co/jovelezg

Google Sketchup

Google Meet

WhatsApp

Simuladores de la plataforma Phetcolorado

RELACIÓN

Actividades

recomendadas

1. Práctica (implementación de dispositivos)

Solicita a tu analista la guía orientadora para el desarrollo de la

práctica, en esta es necesario la implementación de instrumentos

de medición tales como flexómetro, cronometro, transportador e

incluso cámara de grabación.

Nota: Es posible que de acuerdo con la contingencia generada por

la pandemia del covid – 19 esta práctica no se pueda llevar a cabo

conforme a la reglamentación estatal de ejercer actividades en

espacios abiertos

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114 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

2. Conversatorio (Socialización de proyectos)

Este espacio servirá como un espacio de socialización en el que se

muestren los resultados obtenidos por los diferentes proyectos, este

encuentro se hará a través de la plataforma Google Meet y se

destinara un espacio para responder preguntas finales acerca de la

experiencia y los aprendizajes alcanzados.

ANEXO B: ACTIVIDAD DIAGNÓSTICA (ENCUESTA)

Esta encuesta permitirá determinar el nivel de comprensión acerca de las nociones

fundamentales de la física.

A continuación, se presenta una encuesta diagnóstica con la intención de que puedas

ofrecer tu comprensión del mundo real, no debes investigar nada, respóndela con lo

que ya puedas saber al respecto.

Objetivo: Indagar los conceptos previos que tienen los estudiantes de grado decimo

acerca del movimiento de los cuerpos.

Tiempo: 45 minutos

Materiales: hoja, lápiz, internet

Indicaciones: desarrollar la presente actividad sin el uso de recursos externos como

material bibliográfico o internet.

1. ¿Qué entiendes por movimiento?

2. ¿Qué variables o características relacionas al movimiento de los cuerpos?

Page 115: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 115 ____________________________________________________________________________

3. ¿Qué características podrías indicar del instrumento de medición anterior?

4. Dado el caso hipotético en que hayas ido a despedir a un familiar en el aeropuerto y

te encuentres en la sala de espera observando el avión ¿Cómo sabes que este se ha

puesto en movimiento?

5. ¿Es posible que un objeto se encuentre en reposo y al mismo tiempo en movimiento?

Justifica tu respuesta

6. ¿Qué podrías indicar de dos automóviles que viajan en la misma dirección uno al

lado del otro, en la misma dirección y con la misma velocidad?

7. Realiza una interpretación de la anterior imagen en términos del movimiento.

8. Con respecto a la imagen anterior, en qué dirección aparente se desplaza la pelota:

a. ↑

b. ↗

c. →

d. ↓

e. ←

9. Explica con tus propias palabras la percepción sobre las siguientes expresiones:

• Desplazamiento

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116 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

• Aceleración

• Trayectoria

10. De las siguientes propuestas de proyecto, mencione cual sería de interés para su

construcción:

a. Catapulta

b. Ballesta

c. Cauchera

d. Otro

ANEXO C: CUESTIONARIO DE MOVIMIENTO

UNIDIMENSIONAL

Objetivo: Indagar por los aprendizajes adquiridos del movimiento unidimensional a

partir de la interacción entre los movimientos y su relación con las variables.

Tiempo: 20 minutos.

Indicaciones: Este cuestionario consta de 7 preguntas entre las cuales se encuentran

preguntas de selección múltiple con única respuesta, preguntas de selección múltiple

con múltiples respuestas y de respuesta corta. Responde el cuestionario de acuerdo

con lo trabajado en el simulador “el hombre móvil” y evita utilizar recursos web para

solucionarlas.

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/moving-man

Es importante indicar que este simulador requiere de un complemento Java para su

ejecución y en vista que muchos de los equipos con los que suele trabajarse son de la

Page 117: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 117 ____________________________________________________________________________ institución educativa, requieren permisos especiales para su uso por lo cual solo se

orientó su manipulación.

1. Al dejar caer una hoja de papel y una piedra llegan al suelo en tiempos diferentes, esto se debe a:

Seleccione una:

a. La densidad de los objetos y la resistencia del aire

b. La piedra es más pesada

c. La hoja es más débil

d. La piedra corta el aire con mayor facilidad

2. Un cuerpo se encuentra en movimiento rectilíneo uniforme cuando su velocidad es:

Seleccione una:

a. mayor a cero

b. Curvilínea

c. Constante

d. Variable

3. Desplazarse es:

Seleccione una:

a. Recorrer una distancia en un tiempo determinado

b. Acumular distancias

c. Cambiar de posición

d. Igual a recorrer una distancia

4. Cuáles de las siguientes variables o características hacen parte del movimiento rectilíneo uniforme:

Seleccione una o más de una:

a. Desplazamiento

b. Trayectoria rectilínea

c. Velocidad constante

d. Tiempo

e. Trayectoria Curvilínea

f. Masa

g. Fuerza

h. Velocidad variable

5. Cuáles de las siguientes características o variables NO pertenecen al movimiento uniforme acelerado:

Seleccione una o más de una:

a. Masa

b. Tiempo

c. Aceleración

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118 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

d. Desplazamiento

e. Trayectoria curvilínea

f. Trayectoria Rectilínea

g. Velocidad Constante

6. Un cuerpo que se lanza verticalmente hacia arriba se ve influenciado por:

Seleccione una o más de una:

a. Energía cinética constante

b. Una disminución en la velocidad a medida que sube

c. La gravedad

d. Una velocidad inicial determinada

e. Tiempo variable

f. Una altura máxima

g. Su masa

7. ¿será lo mismo hablar de masa y peso? Justifica tu respuesta

ANEXO D: ACTIVIDAD DE EXPLORACIÓN

A continuación, se te ofrece un video con diferentes actividades, algunas de ellas

enfocadas en las caricaturas y otras en actividades deportivas, obsérvalo

detalladamente y responde las preguntas que orientan tal video.

Link: https://www.youtube.com/watch?v=xY_d4F7RDGQ&feature=emb_err_woyt

Con respecto a lo observado en el video responde:

Page 119: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 119 ____________________________________________________________________________

1) ¿Qué hay de común en el movimiento de los objetos lanzados?

2) ¿Todos los movimientos que observaste son correctos? ¿Por qué?

3) ¿Por qué los objetos lanzados no siguen su trayectoria hacia arriba?

4) ¿En que influye el grado de inclinación con el que es lanzado un balón para que su

alcance sea máximo?

5) En un tiro libre, ¿cómo debe ser lanzado el balón para lograr anotar un gol?

6) ¿Te parece correcta la forma en que cae el coyote desde la montaña? ¿Por qué?

7) Anteriormente se creía que la trayectoria de los proyectiles se daba en dos líneas

rectas, según lo que observaste y lo que conoces acerca del movimiento ¿puede ser

esto posible?

8) Si se arroja una piedra muy pesada como la del coyote y un balón de futbol como

el de Oliver, ¿alcanzarán la misma distancia? Justifica

ANEXO E: LABORATORIO VIRTUAL ADICIÓN DE

VECTORES

Docente: Jonatan Vélez Gutiérrez Fecha:

Asignatura: Física Grado: Decimo

Integrantes:

Objetivo: Comprender el comportamiento de los vectores y todas sus características

de modulo, dirección y sentido.

Tiempo: 90 minutos

Indicaciones: Este laboratorio se realiza de forma virtual en asesoría permanente del

analista con el fin de establecer relaciones entre los vectores, identificar sus

características y asociarlos a variables cinemáticas del movimiento, para esto, se

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120 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

dispone del simulador adición de vectores de la plataforma phetcolorado, en donde

se destacaran los sistemas de referencia en 1 y 2 dimensiones, se organizaran en

equipos de máximo 3 integrantes y completaran la guía de laboratorio a través de la

plataforma Google drive, luego, solo uno de los integrantes enviara los resultados de

la guía de laboratorio.

Recurso:https://phet.colorado.edu/sims/html/vector-addition/latest/vector-

addition_es.html

Descripción: Este laboratorio consta de 4 fases o escenarios para realizar la práctica

con vectores, de acuerdo con las dimensiones en las que se inscriban, descritas así:

Explorar 1D

Explorar 2D

Laboratorio

Ecuaciones

En estas fases se cuenta con diversas herramientas tales como disposición de vectores

, , , entre otros, cuadricula, valores, suma, orientación horizontal y vertical,

plano cartesiano, ángulo, componentes y ecuaciones, de los cuales se va a ir

disponiendo conforme avance la práctica.

Definiciones

Vector: Un vector es una representación gráfica de una variable física indicada por una

semirrecta, que se corta en un punto del sistema de referencia y se extiende en una

dirección y sentido determinada, cuya longitud expresa una magnitud a escala del

sistema en el que se ubica.

Sistema de referencia: es un conjunto de convenciones que utiliza un observador para

medir magnitudes de un sistema físico.

Una dimensión: recta numérica.

Dos dimensiones: Plano cartesiano.

Tres dimensiones: espacio.

Componentes: descripción de los ejes coordenados (x, y, z) en un vector determinado.

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Anexos 121 ____________________________________________________________________________ Módulo: El módulo en un vector es un número que se asocia a la longitud del vector

en su representación gráfica (ej.: ).

Montaje # 1

Ubique el simulador en la fase “explorar 1 D”, inmediatamente se encontrará con las

siguientes condiciones iniciales:

Luego seleccione alguno de los 3 vectores propuestos y ubíquelo sobre la recta

numérica de tal modo que la cola del vector coincida con el origen, a continuación, tome

otro de los vectores y arrástrelo hasta el sistema uniendo ambos vectores (cola -

cabeza) pero este último estírelo hasta la longitud deseada, por último, habilite los

botones “valores” y “suma”, de acuerdo con esto, registre todos los valores obtenidos

en la tabla 1.

Repita el ejercicio anterior con otros 2 valores de vectores y consigne la información en

la tabla.

¿Qué sucede cuando uno de los vectores se ubica en el sentido contrario de la recta

numérica? Registra los datos

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122 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

¿Qué relación logras establecer entre los valores de los módulos y el desplazamiento

de una persona en su diario vivir?

Por último, ingresa los tres vectores con los sentidos y valores deseados, registra los

resultados en la tabla e indica como interpretas los siguientes valores cuando presionas

sobre el vector suma:

θ:

sx:

sy:

Módulo “a” Módulo “b” Módulo “c” Suma “s”

Tabla 1.

Montaje # 2

Ubique el simulador en la fase “explorar 2 D”, inmediatamente se encontrará con las

siguientes condiciones iniciales:

Page 123: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 123 ____________________________________________________________________________

Luego seleccione alguno de los 3 vectores propuestos y ubíquelo sobre el plano

cartesiano de tal modo que la cola del vector coincida con el origen, a continuación,

tome otro de los vectores y arrástrelo también hasta el origen, pero con una inclinación

diferente al primero, por último, activa los botones “suma”, “ángulo” y “valores”, registre

todos los valores obtenidos en la tabla 2.

¿Qué podrías indicar del resultado de la suma?

Utiliza las 3 opciones habilitadas de “componentes” que aparecen en el laboratorio y

describe brevemente que ocurrió sobre el montaje. (Nota: si no logras comprender a

simple vista lo que sucede, selecciona los vectores que elegiste y desplázalos sobre

cualquier parte del plano sin ir a modificar su longitud).

Ahora selecciona el tercer vector disponible y ubica la cola en la cabeza de uno de los

vectores anteriores, luego la cabeza llévala hasta cabeza del otro vector de tal modo

que la orientación sea cabeza – cabeza, registra los datos en la tabla 2, luego invierte

el sentido del tercer vector y registra nuevamente los datos en la tabla.

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124 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

¿Qué características se modificaron en la suma? ¿A qué crees que se deban estos

resultados?

Tabla 2.

Montaje # 3

Ubique el simulador en la fase “ecuaciones”, inmediatamente se encontrará con las

siguientes condiciones iniciales:

En la parte superior del simulador aparecen las siguientes ecuaciones:

|a| |b| |c| Suma “s” Θs Sx Sy

Page 125: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 125 ____________________________________________________________________________ Selecciona cada una de ellas y ubica los vectores de tal forma que se cumpla con la

ecuación planteada.

Registra sobre las tablas cada uno de los valores correspondientes

|a| Θ ax ay

|b| Θ bx by

|c| Θ cx cy

1.

2.

3.

Por último, modifica las características (componentes) de la opción base a tu gusto y

evidencia lo que sucede a los vectores.

¿Qué relación estableces entre los vectores del laboratorio y magnitudes físicas como

el desplazamiento, la velocidad, la aceleración, entre otros?

Elabora dos conclusiones sobre sobre la práctica de laboratorio

Cibergrafía

Tomado de https://phet.colorado.edu/es/simulation/vector-addition el 18 de julio de

2020

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126 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

Créditos

ANEXO F: ACTIVIDAD DISEÑO DE DISPOSITIVOS

Objetivo: diseñar un prototipo funcional de ballesta o catapulta que permita integrar las

propiedades del lanzamiento de proyectiles.

Tiempo: 2 semanas

Indicaciones: Solicitar al analista el software portable Google Sketchup, quien, a

través de correo electrónico, enviará una versión ejecutable del software de diseño, al

recibir el archivo, este se descargará como una carpeta comprimida, luego extrae los

archivos en tu escritorio e inicia el programa como se presenta a continuación:

Page 127: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 127 ____________________________________________________________________________

Nota: Si presentas dificultades con el archivo portable, dirigirse a la página principal de

Google skechup, en ella podrás solicitar una versión demo (prueba gratuita) del

software el cual podrás utilizar sin licencia durante 30 días.

Enlace: https://www.sketchup.com/es/try-sketchup

Actividad

Diseñar un prototipo tridimensional de acuerdo con los intereses expuestos en la

actividad diagnostica, que cumpla con los factores de lanzamiento como sistema de

lanzamiento y escala de ángulos de lanzamiento, para esto, el analista realizará una

clase orientadora del proceso de diseño a través de la plataforma Google Meet, en este

espacio podrás conocer todas las herramientas disponibles en el software e intentar

plasmar las ideas que se te ocurra para un prototipo diferenciador.

Dentro de los dispositivos permitidos para la construcción se podrá realizar Ballestas o

catapultas de torsión, tensión o contrapeso, para su ejecución los participantes podrán

desarrollar la actividad de forma individual o conformar equipos de trabajo de máximo

3 integrantes para realizar trabajo virtual, ya que las condiciones de los computadores

varían según sus condiciones y esto podría dificultar el trabajo, adicional a esto, se

debe tener en cuenta que los equipos conformados deben trabajar en la ejecución del

dispositivo y esto solo se podrá llevar a cabo, cumpliendo con todos los protocolos de

bioseguridad y respetando las políticas nacionales de movilidad.

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128 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ANEXO G: ACTIVIDAD PRÁCTICA: CONSTRUCCIÓN

DE DISPOSITIVOS Objetivo: construir un dispositivo mecánico (catapulta o ballesta) que permita lanzar

objetos y caracterizar el estudio de las componentes cinemáticas del movimiento.

Tiempo: 2 semanas

Indicaciones: en vista de la situación que afronta el mundo entero por causa de la

pandemia del Covid – 19, se toma la decisión de ejecutar la construcción de

dispositivos de forma individual o en equipos si las condiciones lo permiten y en casa

conforme a esta guía de trabajo y a las indicaciones que se vayan ofreciendo de forma

individual a través de los canales digitales (WhatsApp, Edmodo y Moodle)

Componente histórico:

¿Sabes lo que es una catapulta? La catapulta es un objeto que se usó inicialmente para

la guerra. Los militares hacían uso de esta para lanzar objetos y destruir grandes

ciudades. Los primeros en usarla fueron los griegos, posteriormente romanos y

cartagineses la implementaron con algunas modificaciones.

Existen varios tipos de catapulta de acuerdo con su construcción:

Catapulta de tensión

Catapulta de torsión

Catapulta de contrapeso1

Para precisar, se toma como referente el trabajo investigativo de Carlos Eduardo

Sierra (2014), quien expresa que:

“El fundíbulo es un artefacto bélico de la familia de las catapultas, cuya

clasificación conviene precisar, puesto que abunda la bibliografía sobre los

nombres con los que se las ha conocido, circunstancia que dificulta el

reconocimiento y la clasificación de estas, pues, dependiendo del tipo de

proyectil que lanzaban, el tamaño, el lugar geográfico, el tiempo, etc.,

variaba su denominación. En todo caso, se facilita bastante el

reconocimiento correspondiente si las clasificamos de acuerdo con su

sistema de almacenamiento de la energía. Así, encontramos catapultas que

Page 129: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 129 ____________________________________________________________________________

funcionan con la energía suministrada por la tensión, la torsión, el

contrapeso y la tracción.

En primera instancia, las catapultas de tensión son las que funcionan

mediante el almacenamiento de su energía gracias a la tensión de un arco

de metal, madera o cuerno, y fueron las primeras en aparecer, dado que

descienden directamente de los arcos manuales. Algunas catapultas de

asalto romanas usaban este sistema desde el siglo I a.C., con algunas

variantes. En segundo lugar, las catapultas de torsión son aquellas que

están accionadas por la energía almacenada al retorcer una madeja de

cuerdas, tendones o crin de caballo, según la época de que se trate. Los

antiguos romanos perfeccionaron este tipo de catapulta, entre cuyos

ejemplos están las ballestas romanas, los onagros y el escorpión.

Seguimos con las catapultas de contrapeso, un invento reciente al parecer.

Estas funcionaban gracias a un contrapeso con una masa muy superior a la

masa del proyectil. Un ejemplo excelente a este respecto es el fundíbulo o

trabuquete, cuya relación de masas entre contrapeso y proyectil iba de 80 a

100. La ventaja de este tipo de máquina bélica, con respecto a las anteriores,

estribaba en que podía almacenar la energía sin cambios ni fugas, algo que

las anteriores no podían hacer, ya que, con el tiempo, iban perdiendo su

fuerza y elasticidad, o incluso se dañaban si no se las disparaba con

frecuencia. Por último, las catapultas de tracción fueron un invento chino,

llamadas hsuan feng y utilizadas hacia el año 200 d.C. Estas catapultas

funcionan con base en el impulso humano y su principio es parecido al del

fundíbulo. Esto es, emplean la palanca y la honda para aumentar la fuerza

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130 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

de salida del proyectil. De hecho, estas fueron sin duda el antepasado del

fundíbulo, máxime que la extensión geográfica del mismo es mucho más que

una mera casualidad, puesto que fue el producto de una tradición

tecnológica que comenzó en la antigua China, avanzó luego en las

civilizaciones tecnológicamente sofisticadas del Islam y Bizancio, y llegó a

su máximo desarrollo en Europa Occidental. En suma, esta máquina fue un

logro colectivo de cuatro civilizaciones conspicuas y constituye uno de los

más grandes logros multiculturales en el campo de la tecnología.

Por su parte, el arco es muy antiguo, dado

que existía, cuando menos, 17.600 años

atrás, aunque no todas las culturas lo usaron,

como la griega arcaica, que desprecio el arco

al considerar cobarde el combate a distancia

con la ayuda de armas de propulsión

mecánica.

Esto perduro en la Edad Media en el caso de la ballesta y, en la Moderna,

con las primeras armas de fuego. Con más detalle, en el Medioevo, la

ballesta revoluciono las posibilidades individuales de matar al enemigo, por

lo que cualquier villano inexperto podía asesinar a distancia a un consumado

guerrero.” (Sierra C., 2014)

Características de los dispositivos y funcionamiento físico

Los dispositivos mecánicos (ballestas o catapultas) deben ser construidos con

materiales de fácil acceso entre los que se puede optar por tomar elementos

reciclables, pueden construirse con materiales como madera, plástico, acero, PVC

entre otros y de acuerdo con su diseño se debe disponer de elementos elásticos entre

los cuales se pueden usar bandas elásticas, resortes metálicos, resortes plásticos e

incluso tela elástica, con el fin de garantizar características de alcance y altura en su

lanzamiento, adicional a esto, es importante que el dispositivo permita regular

diferentes posiciones de lanzamiento a fin de que se trabajen diferentes ángulos de

disparo y así poder estudiar sus características cinemáticas, así bien, las trayectorias

descritas deben apuntar a movimientos parabólicos o semiparabólicos, y por último,

Page 131: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 131 ____________________________________________________________________________ debe tener un sistema de amortiguamiento de impactos dentro del dispositivo para

evitar ajustes permanentes por causa de cada lanzamiento.

¿Por qué se deben utilizar materiales elásticos?

Este tipo de materiales permiten que los dispositivos almacenen determinada cantidad

de energía potencial conforme a las características del elástico, para esto, la tensión

del resorte estaría asociado a su constante de elasticidad, la cual tiene cuenta con

determinados limites que no deben ser alcanzados ya que podría exponerse a un

estado de plasticidad en el que se pierden propiedades de almacenamiento de energía,

adicional a esto, el elástico favorece diversas variables del movimiento cinemático entro

los que se puede considerar la velocidad de lanzamiento, el alcance horizontal y la

altura.

Dimensiones de los dispositivos

Los dispositivos no deben hacerse excesivamente grandes para evitar complicaciones

en el uso de herramientas de construcción y situaciones de espacio, sin embargo,

deben cumplir con las siguientes características mínimas a fin de garantizar un estudio

óptimo de las propiedades del movimiento.

Largo: 20 cm

Ancho: 20 cm

Alto: 15 cm

Alcance: 5 metros

Altura: 1 metro

Nota: Es importante dejar claro que el dispositivo en ninguna circunstancia debe

diseñarse para lanzar objetos puntiagudos o que puedan generar daños físicos o

materiales ya que ese no es el objeto de la dinámica.

Modelos que pueden ser de utilidad para orientar el trabajo

A continuación, se presentan algunos modelos de ejemplo que pueden ayudar a

orientar el trabajo de construcción:

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132 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

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Anexos 133 ____________________________________________________________________________ También se propone el siguiente blog para la construcción de catapultas en caso de

que les sea de utilidad: http://proyectocatapultapensamiento.blogspot.com/

Ficha técnica

Materiales

Tiempo de

construcción

Costos de los

materiales

Dimensiones Largo:

Ancho:

Altura:

Dimensión del brazo (catapultas):

La entrega debe contener una ficha técnica con las siguientes especificaciones:

A. Materiales utilizados

B. Bitácora de construcción del dispositivo con el paso a paso (tomar fotografías)

C. Diseño del prototipo

D. Explicación del funcionamiento del dispositivo

E. Esquema donde se evidencie las trayectorias con las respectivas mediciones

F. Interpretación física del movimiento

G. Cuadro comparativo de debilidades y fortalezas con respecto a los otros

dispositivos sugeridos

H. Aportes para el mejoramiento del diseño construido

Bibliografía

Sierra C., C. E. (2014). Tecnología bélica medieval: Giro de la historia de la tecnología.

Revista Universidad de Antioquia, 53-54.

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134 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ANEXO H: LABORATORIO VIRTUAL SOBRE

LANZAMIENTO DE PROYECTILES

En la presente guía se intenta exponer algunas pautas para trabajar con el simulador

“movimiento de un proyectil” con el cual se pretende desarrollar todos los elementos

y conceptos que giran en torno al movimiento en dos dimensiones (movimiento

parabólico), su relación con la vida cotidiana y el papel de algunos elementos como

la fuerza y la masa como elementos que se prestan para la discusión.

Objetivos

Caracterizar el movimiento en dos dimensiones a partir del lanzamiento de

proyectiles en el simulador.

Analizar los diferentes factores que conllevan al tipo de movimiento pensado para

condiciones ideales y su relación con la vida cotidiana.

Evidenciar el alcance de un proyectil al modificar las condiciones iniciales.

Implementar el uso de la medición como herramienta para establecer los valores

de las variables propias del movimiento.

Page 135: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 135 ____________________________________________________________________________ Estándares de ciencias naturales

● Establezco relaciones entre las

diferentes fuerzas que actúan sobre

los cuerpos en reposo o en

movimiento rectilíneo uniforme y

establezco condiciones para

conservar la energía mecánica.

● Modelo matemáticamente el

movimiento de objetos cotidianos a

partir de las fuerzas que actúan sobre

ellos.

Palabras clave

● Movimiento de Proyectil

● Ángulo

● Velocidad Inicial

● Masa

● Resistencia del Aire

Grado 10°

Integrantes: ________________________

_________________________________

Duración del trabajo: 2 horas de clase

Ecuaciones del movimiento

Vix= Vi * cos θ ; Viy= Vi * sen θ g= 9,8 m ax=0 s2

xf= xi + vix * t Vy = Viy - g * t Vy

2 = Viy2 – 2*g*Y

Yf = yi + viy *t - (g*t)2 2 Y máx.= (Vi * sen θ)2

2 * g

ACTIVIDAD 1

Un poco de historia…..

Galileo Galilei (Pisa, 15 de

febrero de 1564 -Arcetri, 8 de

enero de 1642) fue un

astrónomo, filósofo, ingeniero,

matemático y físico italiano que

estuvo relacionado

estrechamente con la revolución

científica. Eminente hombre del

Renacimiento, mostró interés

por casi todas las ciencias y artes

(música, literatura, pintura). Sus

logros incluyen la mejora del

telescopio, gran variedad de

observaciones astronómicas, la

primera ley del movimiento y un

apoyo determinante para el

copernicanismo. Ha sido

considerado como el «padre de

la astronomía moderna», el

«padre de la física moderna» y el

«padre de la ciencia».

Xi= Posición inicial

Xf= Posición final= alcance horizontal

Vi= Velocidad inicial

Viy= Velocidad inicial vertical

Vy= Velocidad final vertical

Vix= Velocidad inicial Horizontal

Vx=Velocidad final horizontal

Yi= Altura inicial

Yf= Altura final

Y máx.= Altura máxima

g = Gravedad

Page 136: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

136 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

1. Dirigirse al simulador “movimiento de un proyectil”.

https://phet.colorado.edu/es/simulation/projectile-motion

2. Partiendo de las condiciones iníciales o el estado inicial del simulador que se da al

abrir el archivo, ¿consideras poder acertar en el blanco variando las condiciones que

te ofrecen y haciendo un solo lanzamiento? ¡¡ INTENTALO!!!

Altura máx.:

Alcance:

Velocidad inicial:

Ubicación de la Diana:

¿Qué sucedió? ¿Qué factores conllevaron a tu resultado?

ACTIVIDAD 2

1. Dirigirse nuevamente al simulador movimiento de un proyectil e ingresar a la opción

“vectores”.

2. En la parte superior derecha se encuentra una tabla, en ella se pueden modificar las

características iniciales de una bala de cañón, luego escoge un ángulo de inclinación,

coloca una velocidad, la masa del objeto, el diámetro del objeto y deja sin señalar la

resistencia del aire.

3. Activa los vectores de velocidad y aceleración con la opción de componentes,

selecciona el lanzamiento “lento” y observa lo que pasa.

4. Dar clic en disparar y observar lo que ocurre.

¿Qué sucede con los vectores de velocidad y aceleración?

5. Ahora dar clic también en resistencia del aire, nuevamente disparar y observar lo que

ocurre.

Registre los datos en la siguiente tabla

Masa: _________ Diámetro: _________Coeficiente de arrastre: _______

Sabias que…

…Si se arroja una piedra con una velocidad enorme desde la cumbre de una montaña, ésta dará la vuelta a la Tierra y volverá al vértice del monte de donde fue lanzada!!

¿Por qué?

Page 137: LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA …

Anexos 137 ____________________________________________________________________________

Ángulo: _________

Valores experimentales

Nota: en la parte superior extraer el recuadro azul para determinar los valores

solicitados.

¿En qué direcciones se puede dar el movimiento?

¿Por qué crees que al colocar la resistencia del aire el movimiento del proyectil cambia?

Ahora vamos a calcular el valor teórico.

Con los datos de velocidad inicial, ángulo y tiempo hasta el lugar del impacto, utilizar

las ecuaciones cinemáticas para determinar la altura máxima y el alcance horizontal.

Realiza el procedimiento

¿Qué puedes concluir de los resultados entre el valor teórico y el valor experimental?

Velocidad

inicial (Vi)

Alcance

Horizontal (Xf)

Altura

máxima (Y

máx.)

Tiempo (t)

Sin resistencia del

aire

Con resistencia del

aire

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138 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ACTIVIDAD 3

1. Graduar la inclinación de lanzamiento que va a tener el cañón a un

ángulo de 30°

2. Colocar una velocidad de 14 m/s, una masa de 5 kg y un diámetro de

0.4, la resistencia del aire no se tomará en cuenta para este punto,

proceder a lanzar dando clic en disparar (utilizar el flexómetro para medir

el desplazamiento del objeto).

3. Ahora coloca un valor de masa y de diámetro totalmente diferente y

vuelve a disparar.

¿Qué influencia tiene la masa de los cuerpos sobre el lanzamiento?

4. Ahora disminuir el ángulo de lanzamiento y dar nuevamente disparar. ¿Qué sucede?

5. Ahora aumentar el ángulo inicial y dar nuevamente disparar. ¿Cuál es la relación

entre sus distancias?

Vi= 14 m/s

Ángulos Alcance

Horizontal

Θ1= 30º Xf1 =

Θ2= Xf2 =

Θ3= Xf3 =

6. Ahora realizar el mismo procedimiento ya no para el ángulo sino para la velocidad.

Θ1= 30º

Velocidad inicial Alcance horizontal

Vi1 = Xf1 =

Vi2 = Xf2 =

Vi3 = Xf3 =

¿Qué relación se puede establecer entre la distancia recorrida y el tiempo al variar la

velocidad?

Actividad 4

Visita la opción “Laboratorio” del simulador e interactúa libremente con todas sus

herramientas.

Elabora dos conclusiones referentes al comportamiento de los cuerpos y sus

variables.

Mueve el cuadro del tiempo a lo largo de los puntos de un lanzamiento

parabólico y observa el cambio que experimenta. ¿a qué crees que se deba las

diferentes distancias entre los puntos?

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Anexos 139 ____________________________________________________________________________

Construye un procedimiento algebraico de alcance horizontal de tal modo que

modifiques la ubicación del objetivo y aciertes en este. (pega el pantallazo para

observar las condiciones de tus cálculos)

Ciclo de preguntas

● ¿Por qué la masa y la fuerza no aparecen en las ecuaciones de movimiento, pero si aparecen como opciones del simulador?

● ¿De qué depende el tiempo de vuelo de un proyectil? explica.

● ¿Qué relación existe entre la altura que alcanza un proyectil y su alcance horizontal?

● ¿Qué ángulo es el óptimo para alcanzar una mayor distancia horizontal y por qué?

● ¿Qué entiendes por dimensión? ¿Existen cuerpos que se mueven tridimensionalmente?

Bibliografía

Sears, Francis; Zemansky, Mark (2009). Física universitaria: Movimiento de

Proyectiles. PEARSON Educación, Décimo primera edición, Vol. 1.

Links:

● http://es.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei, 20 de junio de 2014

https://phet.colorado.edu/es/simulation/projectile-motion, 20 de junio de 2020

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140 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ANEXO I: ACTIVIDAD DE IMPLEMENTACIÓN DE

DISPOSITIVOS

Objetivo: Implementar los conocimientos adquiridos sobre el movimiento

bidimensional en el lanzamiento de proyectiles con los dispositivos mecánicos

Tiempo: 90 minutos

Indicaciones: Esta práctica se llevará a cabo de forma presencial con el uso de los

dispositivos mecánicos construidos, para esto, es necesario presentar los proyectiles

para los cuales fue diseñado y seguir las instrucciones del analista durante el desarrollo

del trabajo.

Recomendaciones:

No utilizar los dispositivos mecánicos dentro de la institución sin autorización

del analista.

Evitar su manipulación previa al desarrollo de la práctica para evitar daños en

los dispositivos.

No utilizar elementos puntiagudos o diferentes a los proyectados para el

desarrollo de la práctica que puedan atentar contra la integridad de la

comunidad o las instalaciones de la institución.

Grado 10º

Integrantes: ___________________________________

______________________________________________

Ecuaciones del movimiento

Vix= Vi * cos θ ; Viy= Vi * sen θ

g= 9,8 m ax=0 s2

xf= xi + vix * t

Vy = Viy - g * t

Vy2 = Viy

2 – 2*g*Y

Yf = yi + viy *t - (g*t)2 2

Y máx.= (Vi * sen θ)2

2 * g

X máx. = Vi 2 * sen 2 θ

g

Xi= Posición inicial

Xf= Posición final= alcance horizontal

Vi= Velocidad inicial

Viy= Velocidad inicial vertical

Vy= Velocidad final vertical

Vix= Velocidad inicial Horizontal

Vx=Velocidad final horizontal

Yi= Altura inicial

Yf= Altura final

Y máx.= Altura máxima

g = Gravedad

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Anexos 141 ____________________________________________________________________________ Caracterización del lanzamiento de proyectiles

Hasta el momento se ha caracterizado el lanzamiento de proyectiles desde diferentes

puntos de vista, sin embargo, es importante tener algunas consideraciones finales

frente a este movimiento, en primera instancia, el lanzamiento de proyectiles es una

composición de dos movimientos cinemáticos que se dan de forma simultanea, un

movimiento rectilineo uniforme en la componente horizontal y un movimiento uniforme

acelerado en el componente vertical, es por esto, que la velocidad horizontal

permanece constante durante toda la trayectoria del objeto, en tanto que la velocidad

vertical, disminuye paulatinamente a medida que sube hasta llegar a su punto de altura

maxima donde se hace cero y aumenta gradualmente mientras baja conforme al valor

de la gravedad del lugar donde se lanza, esta claridad queda representada de forma

gráfica por el comportamiento de los vectores en la siguiente imagen:

Materiales:

Dispositivo mecánico

Transportador

Flexómetro

Cronometro

Tiza

Cámara de grabación

Cuaderno y lápiz

Procedimiento

Inicialmente con la tiza se marca el origen en el cual se va a ubicar el dispositivo

mecánico de tal forma que la posición Xo= 0 m, luego de esto, en el orden de los

equipos se ubicaran en sobre el origen y realizaran 3 lanzamientos por equipo con el

mismo objeto, para esto, uno de los integrantes debe tomar el tiempo de vuelo y otro

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142 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

debe indicar el lugar del impacto del objeto, luego, con el flexómetro se debe medir la

longitud alcanzada desde el dispositivo y registrarlo en la tabla 1.

N.º de lanzamiento Alcance Horizontal (m) Tiempo (s)

1

2

3

Luego de registrar los datos, calcular el alcance y tiempo promedios de los

lanzamientos y registrar los datos iniciales en el siguiente cuadro:

Utilice el transportador para medir el ángulo de lanzamiento del dispositivo, para esto,

puede utilizar la cámara de grabación y medir sobre el video, también puede hacerlo

sobre el dispositivo, aunque puede dificultarse un poco su precisión o, por último, puede

hacer una representación a escala dibujado sobre el cuaderno con una vista lateral y a

partir de relaciones, determinar el ángulo de lanzamiento.

θ= ______

A partir de los resultados, determinar la velocidad media inicial de lanzamiento y la

altura máxima alcanzada por el objeto, registre el procedimiento en el siguiente cuadro:

Modifique en el dispositivo el ángulo de lanzamiento y repita el procedimiento anterior

registrando los datos en la siguiente tabla:

θ2= _____

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Anexos 143 ____________________________________________________________________________ Tiempo de vuelo Alcance Horizontal

(m) Velocidad inicial Altura máxima (m)

Ubicar los procedimientos de velocidad inicial y altura máxima en el siguiente cuadro y

determinar las componentes de velocidad inicial:

Reto

El analista ubicará una caneca de basura en un lugar específico del escenario deportivo

en el que se realizará la práctica, los equipos deben utilizar los datos previamente

recopilados y sus instrumentos de medición, para ubicar el dispositivo en un lugar

propicio, de tal forma que al realizar el lanzamiento logre impactar en el objetivo.

Registre los datos en la siguiente tabla:

Variables Intento 1 Intento 2

Velocidad inicial

Ángulo de lanzamiento

Alcance horizontal

Altura del objetivo

Tiempo de vuelo

Acierto Si: No: Si: No:

Por último, utiliza la cámara de grabación y ubícala en un punto central determinado de

tal forma que logre captar toda la trayectoria del lanzamiento, a continuación, ubica la

posición del objeto al cabo de t =2 s, a partir de su ubicación determina las

componentes de Vy y Vx, realiza el procedimiento en el siguiente cuadro:

Escribe 2 conclusiones del trabajo realizado durante la práctica.

Vix= ______

Viy= ______

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144 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ANEXO J: FORMATO DE BITÁCORA

Bitácora de observación

Situación:

Fecha:

Hora:

Participantes:

Lugar:

1. Impresiones del investigador (actitudes, familiarización con el tema y dificultades de los estudiantes)

2. Explicaciones o hipótesis a cerca de lo que sucede.

3. Implicaciones para la secuencia didáctica y para la investigación en general.

4. Registros fotográficos

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Anexos 145 ____________________________________________________________________________

ANEXO K: PROTOCOLO ÉTICO

Maestría en Enseñanza de la Ciencias Exactas y Naturales

PROTOCOLO DE COMPROMISO ÉTICO Y ACEPTACIÓN DE LOS PARTICIPANTES EN

LA INVESTIGACIÓN

Nombre de la Investigación:

“LA CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MECÁNICOS: UNA PROPUESTA DE APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS (A.B.PR.) PARA LA ENSEÑANZA DEL MOVIMIENTO BIDIMENSIONAL EN EL LANZAMIENTO DE PROYECTILES”

Investigador: Jonatan Vélez Gutiérrez

Señor (a) ______________________________en el marco de la investigación que arriba

se nombra, quisiera contar con la participación de

_______________________________para trabajar con él (ella) aspectos relacionados

con la información requerida para el propósito planteado.

Se precisa que la participación del estudiante no compromete en nada los asuntos académicos

y personales. Asumo en este proceso el compromiso ético de hacer uso adecuado y discrecional

de la información recolectada en el marco de este trabajo; el manejo y tratamiento de la

información será exclusivamente académico en relación con el tema de investigación.

La participación de __________________________________será autorizada con la firma de

este protocolo.

FIRMA DEL PADRE: _________________________________

FIRMA DEL PARTICIPANTE: _________________________________

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146 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ANEXO L: FOTOGRAFÍAS DEL PROCESO DE

CONSTRUCCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS

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Anexos 147 ____________________________________________________________________________

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148 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles

ç

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Anexos 149 ____________________________________________________________________________

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150 La construcción de dispositivos mecánicos: una propuesta de aprendizaje basado en proyectos (a.b.pr.) para la enseñanza del movimiento bidimensional en el lanzamiento de proyectiles