Física - NAP
Núcleos de Aprendizaje Prioritarios:
Los materiales presentados aquí fueron concebidos por los representantes de las jurisdicciones de Argentina perteneciente a los equipos de diseño curricular de cada jurisdicción. El compromiso federal asumido en brindar herramientas para favorecer y facilitar la enseñanza de los NAP guió este trabajo a lo largo del proyecto ENTRAMA.
Se obtuvo consenso acerca de cuatro Núcleos de Aprendizaje Prioritarios para la Física del Ciclo Orientado de la Nueva Escuela Secundaria.
Propuesta general: DE LA RADIACIÓN SOLAR A LOS ALIMENTOS
Durante el ciclo básico los estudiantes han tenido oportunidad de abordar conceptos relacionados con la energía, su transformación, la teoría corpuscular de la materia, la radiación electromagnética y otras nociones en relación con los procesos físicos.
La secuencia de trabajo que aquí se presenta les permitirá profundizar y promover una mayor comprensión de tales conceptos, al mismo tiempo que facilitará la introducción de nuevos conceptos necesarios para la comprensión de fenómenos nuevos.
Para ello, se ponen a disposición dos posibles recorridos de enseñanza que promueven el abordaje de los núcleos de aprendizaje prioritarios señalados para la física, tal como lo describimos más abajo. Finalmente se presenta un esquema "Del sol a los alimentos" cuyo propósito es poder ubicar la secuencia de temas de física bajo un recorrido que les otorgue un sentido de integración dentro de la física y en conexión con el resto de las disciplinas del área.
Este recorrido que nos propone partir de la producción de energía radiante solar y llegar hasta su transformación en alimentos cuando esa radiación arriba a la superficie terrestre es una propuesta suficientemente abierta como para incluir los conceptos y procesos físicos centrales para la enseñanza de la física señalados en los NAP y al mismo tiempo otorga sentido a las diferentes secuencias, pasando de la producción de energía radiante a la transmisión de energía por radiación, sus transformaciones, su conservación, las interacciones a lo largo de su camino y su captura y diversidad de interacciones al llegar a nuestro planeta.
Tal recorrido nos permite abrir diferentes líneas laterales de profundización sin perder el marco global e integrador para la comprensión de los procesos estudiados.
Por este motivo el recorrido puede entenderse como un modo de otorgar sentido a las secuencias didácticas y actividades del aula a lo largo del año escolar.
En cuanto al modo en que este recorrido otorga articulación a los contenidos señalados en los diferentes NAP de física, podemos destacar que:
En el primer NAP, se indica "la importancia del análisis y la comprensión de los fenómenos físicos que tienen lugar en la obtención de energía de distintas fuentes actuales y futuras, teniendo en cuenta los recursos involucrados, renovables o no, para comparar sus ventajas y desventajas al integrar una matriz energética del país y la región; así como de los procesos de generación, transporte, almacenamiento, transformación, conservación y degradación de la energía, y de aspectos relacionados con su preservación y consumo, entre otros."
Aquí, el estudio de la producción de energía al interior del Sol y el proceso de absorción por parte de la atmósfera terrestre y el terreno, la interacción entre la radiación y la materia y los modos en que se transforma la energía son cruciales y pueden abordarse dentro de la propuesta de un modo articulado y con el sentido que le otorga el recorrido.
En el segundo NAP se indica apuntar a "la comprensión de diversos fenómenos naturales –terrestres y celestes– y de aplicaciones tecnológicas –micro y macroscópicas– a partir del análisis y utilización de modelos físicos, diferenciando y articulando las nociones de partícula, onda y campo."
En este caso, el recorrido propuesto revisa los conceptos de onda, partícula y campo. Promueve la comprensión del valor de ciertos desarrollos tecnológicos tomando como caso central el microscopio en sus diferentes variantes. El rol del microscopio como herramienta para la adquisición de datos nos permite promover la integración de saberes referidos al micro cosmos con los de la escala macroscópica. En esa integración de saberes referidos a diferentes escalas, aparecen de manera inevitable los conceptos y modelos de la física moderna, tal como se indica en el tercer NAP.
El tercer NAP apunta al "conocimiento de nociones básicas de teorías como la Mecánica Cuántica o la Relatividad que permiten interpretar algunos fenómenos físicos, para los que explicaciones desde la física newtoniana o el electromagnetismo clásico, por ejemplo, resultan limitadas. Esto supone el análisis de los procesos físicos sobre los que se basa el funcionamiento de dispositivos tecnológicos respaldados en esas teorías. [...]"
De este modo, abordar los diferentes tipos de microscopio, que requiere de una comprensión de los constituyentes de la materia a escalas cada vez más pequeñas, se transforma en un recurso que facilita la introducción de estos nuevos conceptos, en particular los de la mecánica cuántica.
Todo el recorrido propuesto, con sus actividades y situaciones intermedias, contempla lo indicado por el cuarto y último NAP, según el cual se debe promover "el reconocimiento y la valoración de la historicidad de la física (en particular de la evolución de sus teorías y paradigmas) de sus vínculos con otros campos científicos (matemática, computación, etc.) y de las nuevas ciencias a las que su fusión con otras disciplinas dio origen (astrofísica, biofísica, fisicoquímica, geofísica, etc.)."
Vale la pena notar que el abordaje de la producción de energía radiante en el Sol y su propagación hasta nuestro planeta promueve la revisión histórica acerca de nuestro conocimiento de las estrellas y los procesos que tienen lugar ellas. Esta temática se ofrece entonces como un excelente recurso para valorar la historicidad del conocimiento en física a la vez que permite adquirir una visión de la disciplina en combinación con otros saberes, en este caso, la astronomía, la física de partículas y los procesos de nucleosíntesis se constituyen en parte de la astrofísica.
En el otro extremo del recorrido, al atender al proceso de fotosíntesis cuando la energía radiante juega un papel crucial en la síntesis de alimentos, encontramos el momento adecuado para resaltar la articulación entre la biología y la física en un terreno que pertenece a la biofísica.
El esquema "Del Sol a los alimentos" sugiere que podríamos ubicar los temas de física desde un extremo a otro con un sentido que los articula, justifica el paso de una temática a otra y a la vez facilita la apertura ramificada de profundización en las ramas en las que cada docente crea fructífero proponer para sus diferentes cursos, según el contexto y la motivación de los estudiantes.
Para su abordaje se sugieren las actividades en dos diferentes recorridos Primer recorrido: La energía y sus transformaciones Segundo recorrido: La energía solar y los componentes de la materia
Primer recorrido: La energía y sus transformaciones
En este primer recorrido, se recuperan los conceptos de conservación, transferencia o transformación y degradación de la energía, con la intención de afianzar y extender la comprensión conceptual de la energía.
Su conceptualización conlleva diferentes esfuerzos cognitivos por parte de lo estudiantes. Por un lado tienen que poder detectar, identificar y distinguir los diferentes tipos de presentación de la energía. Por otra parte el concepto de energía, central para la física, está conectado con el resto de los conceptos de manera que su uso en combinación con las nociones de trabajo, absorción, emisión, aprovechamiento, etc., son parte de la tarea comprensiva.
Se propone facilitar estas tareas comenzando con el estudio de la energía en el mundo cotidiano, lo cual permite conectar la noción de energía con la de potencia y con la noción de consumo de energia.
Dado ese puntapié inicial, se sugiere continuar con el estudio de las formas utilizables de la energía, lo cual daría por resultado esa energía que consumimos en nuestra vida cotidiana al utilizar diferentes artefactos luminosos, electrónicos, electrodomésticos, aire acondicionado, etcétera. Es decir, partiendo de la percepción directa de que hay artefactos que consumen más y otros que consumen menos energía (como diferentes tipos de iluminación), damos un paso hacia la obtención de esa energía que se distribuye en la red domiciliaria y abordamos los tipos de energía que pueden ser aprovechables para volcarlas a la red de consumo.
Este recorrido es propicio para promover el desarrollo y ampliación de ciertas habilidades.
En particular, al cabo del trabajo sobre los contenidos de este recorrido los estudiantes podrán:
- Caracterizar la energía por sus propiedades, de acuerdo con las formas en que el estudiante las reconoce coloquial y cotidianamente, pero a la vez correctamente estructuradas.
- Describir distintos procesos de cambio en términos de las energías intercambiadas utilizando el lenguaje coloquial e incorporando paulatinamente términos científicos.
- Reconocer las diferencias que existen a nivel macroscópico entre las diferentes formas de energía que se presentan y cuáles modalidades podrían ser utilizables en el futuro.
- Utilizar la noción de trabajo para evaluar las variaciones de energía de un sistema.
- Identificar las escalas de energía en diferentes procesos naturales.
- Reconocer y utilizar correctamente las unidades de energía en cada uno de estos diferentes niveles.
- Comprender las ideas de sistema, intercambio, evolución, equilibrio y utilizarlas en las descripciones de fenómenos o procesos.
- Reconocer las escalas de energía involucradas en el desarrollo de una sociedad y los costos sociales involucrados.
Para la efectiva implementación de este recorrido, se proponen 5 situaciones:
Situación 1: se propone un primer desafío que muestra los diferentes modos de obtener energía para la red. Allí se promueve que los estudiantes comprendan los distintos modos de obtención de energía y puedan abstraer medidas de comparación.
Situación 2: aquí se sugiere relevar ciertos recursos energéticos del país, para asociar la situación anterior con la explotación de recursos naturales que pueden utilizarse para la obtención de energía. Al proponer hacer un tendido de red de gasoductos, pone al estudiante en situación de tomar decisiones, comprender la distribución de energía en función de demandas de consumo y con esto, la noción de energía queda anclada a situaciones reales, política y socialmente relevantes a la vez que comprende la problemática local y nacional.
Con esta situación se produce un segundo paso en el descentramiento del estudiante. No solo la energía es una noción asociada a sus artefactos de iluminación, algo cercano a su entorno personal, sino que es una noción en la que todo el país está involucrado con una red de distribución, contemplando en este panorama al resto de los ciudadanos.
Situación 3: en esta oportunidad se pretende desnaturalizar que el combustible que se esté usando no pueda haber sido otro. En este caso, se pretende movilizar a los estudiantes a imaginar diferentes escenarios de explotación y obtención de energía, que aun cuando no están siendo utilizados en el presente podrían tener justificación a futuro en cada localidad. Esta propuesta vuelve a descentrar al estudiante, esta vez del mundo real al mundo posible.
El pensamiento hipotético es una de las habilidades que la física puede promover, pero esta habilidad no puede ser puesta en actividad como primera instancia. La secuencia de reconocer el consumo de energía real y personal, más tarde reconocer el tendido de provisión de energía y combustibles a lo largo del país son dos escenarios que promueven introducir el desafío de pensar escenarios hipotéticos. De este modo la secuencia de las tres situaciones facilita el estímulo para este tipo de pensamiento.
Situación 4: en esta situación se avanza hacia la interacción de la radiación con los seres vivos. En este caso se apunta hacia la noción de energía radiante que llega al planeta y se compara la noción de calorías provistas por el alimento. Aquí la energía como insumo necesario para conservar la temperatura tiende un puente entre las nociones de energía en física y en biología.
Se incluye una actividad en la que se aborda el contenido energético de los alimentos y el uso de esta energía por parte del organismo humano. Este tipo de actividad también es una oportunidad para comprender las unidades de medida y su relación, estimulando a los estudiantes a lograr un uso paulatinamente más preciso del lenguaje de estas disciplinas.