Bachillerato en Ciencias y Letras con Orientación en Computación/Área de Ciencias Naturales/Subárea de Física - Cuarto Grado

Descriptor

La Física ha cambiado la manera de representar el Universo; ahora se sabe que nada está en absoluta inmovilidad, que se mueven tanto los planetas como las galaxias, las moléculas y los átomos; que el organismo humano y todos los objetos existentes están formados por electrones y otras partículas elementales y que todos los cambios que ocurren en la naturaleza son producto de la energía; se conoce mucho sobre la luz, la temperatura, el sonido y acerca de gran variedad de fenómenos naturales con los que el ser humano convive a diario.

Emplear los conocimientos de la Física para comprender mejor el manejo de la tecnología es un importante uso, pues a través de esta, se producen desde teléfonos inalámbricos, aparatos electrodomésticos de comunicación computarizados, como el fax o los servicios de satélites artificiales, hasta juguetes y otras aplicaciones que se aprovechan mejor si se conocen los fundamentos de la Física. El manejo de los principios fundamentales de la subárea permite comprender mejor las posibilidades de uso de aparatos y equipos del medio.

Estos fundamentos están presentes en las diferentes competencias de la subárea y tienen el propósito de servir en la solución de problemas de la vida cotidiana, en congruencia con la cosmovisión de los Pueblos. Para lograrlo, es necesario desarrollar la capacidad de observación atenta de los fenómenos físicos, de la curiosidad para preguntar cómo y por qué ocurren y del conocimiento, por la vía del ejercicio, de las actitudes y formas elementales de trabajo que son propias del aprendizaje de la Física. De ahí la importancia de manejar abundantes ejemplos y descripciones de fenómenos y avances científicos.

Las competencias de la subárea se orientan al desarrollo de las destrezas de pensamiento, la capacidad de análisis, el razonamiento verbal y lógico así como procesos de comunicación eficaz de las ideas, para formular, resolver e interpretar problemas de la naturaleza, principalmente los de la rama de la Física, relacionados con la temática de estudio.

Componentes

1. Medición de los fenómenos naturales: la capacidad no sólo de definir las cosas, sino también de medirlas es un requisito de la ciencia. Desde este componente, la medición se expresa en forma de cantidades escalares y vectoriales que los estudiantes emplearán en la interpretación de los fenómenos naturales que ocurren en su entorno inmediato, en congruencia con las prácticas culturales locales. El establecimiento de relaciones entre estas mediciones contextualizadas y las unidades de medida convencionales, les permitirán identificar los diferentes sistemas de medición y sus formas de aplicación. A partir de estas aplicaciones, los estudiantes estarán en disposición de realizar operaciones de conversión entre las unidades de medición de los diferentes sistemas. Los factores de conversión son necesarios en el análisis e interpretación de los fenómenos físicos, químicos y biológicos que ocurren en su entorno.
2. El movimiento en el Universo: en la subárea de Física, el movimiento se aborda primero que otros fenómenos, por la facilidad de observarlo y medirlo a partir del entorno inmediato. La propia naturaleza nos muestra movimientos de mucho interés, por ejemplo, el movimiento de los meteoros al ingresar en la atmósfera terrestre, el vuelo de las aves, de los automóviles, las bicicletas, los cambios geológicos y climáticos, el movimiento de la sangre y la célula, entre otros. Lo paradójico está en que los estudiantes de estos niveles educativos fundamentales, tienen ideas muy vagas de las propiedades del movimiento y de las formas de describir sus diferentes tipos. Además, es frecuente que los estudiantes confundan y apliquen incorrectamente los conceptos de fuerza y movimiento, velocidad y aceleración. El manejo pertinente de los conceptos de fuerza y movimiento, velocidad y aceleración, dará paso a la identificación de cómo estas variables intervienen en las alteraciones del movimiento, en función de la magnitud y dirección que poseen. A partir del desarrollo de este componente, se propicia la aplicación de las leyes del movimiento a situaciones cotidianas como el equilibrio de las fuerzas en un sistema, es decir, el reposo, movimiento acelerado, la acción y reacción. Al respecto, es importante enfatizar que se busca evidenciar el contenido físico de las leyes de movimiento y no quedarse únicamente con el manejo matemático de las leyes. El abordaje de estos conceptos y variables, se desarrolla a partir de la integración con los objetos del experimento y de su análisis cualitativo.
3. Materia y energía: la relación existente entre materia y energía está estrechamente vinculada, dos situaciones de una misma realidad, por lo que el estudio de una, implica también el de la otra. Sin embargo para lograrlo, se presentan serias dificultades, sobre todo porque en la realidad educativa guatemalteca, regularmente no se dispone de los instrumentos y equipos necesarios para detectar determinados fenómenos y sus manifestaciones. Tal es el caso de los átomos y sus partículas, los cuales constituyen la estructura primaria de la materia. De igual forma, los estados de la materia y sus transformaciones solamente pueden ser comprendidos desde el nivel macro, es decir desde sus manifestaciones. La educación energética se inicia con el estudio de la energía y conceptos relacionados (fuerza, trabajo y potencia). Estos conceptos se abordarán analizando las transformaciones de la energía a partir de instalaciones energéticas, así como las consecuencias más significativas asociadas a estos procesos. Otro ámbito de análisis es el referido al trabajo mecánico, necesario para mover o detener objetos, cuando se calcula la energía cinética del movimiento de un proyectil o vehículo o la energía potencial del agua en una caída. En este análisis es importante visibilizar el principio de conservación de la energía mecánica, el cual establece que la energía mecánica de un sistema sin fricción se conserva. De igual forma, es de suma importancia el análisis de los procesos térmicos, en donde la energía es presentada como una propiedad interna de los sistemas termodinámicos. Al igual que el caso de la mecánica, se aborda el principio de conservación de la energía desde lo que se concibe como la primera ley de la termodinámica, pero se enfatiza además, que existe una segunda ley, que contribuye a determinar la dirección más probable de los fenómenos físicos. Desde el punto de vista tecnológico, su estudio es fundamental por cuanto introduce al estudiante en el conocimiento del eje primordial del desarrollo de la humanidad en los últimos 200 años: las máquinas térmicas. Sin embargo, es igualmente importante el análisis de las desventajas que éstas presentan, al desarrollo sostenible y sustentable. Estos conceptos estrechamente relacionados con la materia, energía y espacio, en primera instancia, se abordarán considerando la mecánica newtoniana y, paulatinamente, se arribará al enfoque relativista y cuántico, sin que esto último implique, necesariamente un análisis matemático riguroso, carente de sentido para el estudiante.
4. Física y tecnología: la subárea se relaciona directamente con la tecnología, porque sus principios básicos están presentes en los recursos tecnológicos que el ser humano emplea cotidianamente en la tecnología eólica, por ejemplo, se aplica el electromagnetismo para producir electricidad haciendo girar un motor de inducción electromagnética, a la vez, este motor es girado por la fuerza del viento que mueve las aspas que hacen girar el motor, aplicándose aquí el análisis de las fuerzas en movimiento. Se calcula además, la velocidad angular con que giran las aspas. En general la tecnología se basa en leyes y principios básicos de la Física, los cuales constituyen las herramientas para satisfacer las necesidades humanas, como son, las telecomunicaciones, viajes espaciales, electrónica, transporte, computación, entre otras. Es importante que se aproveche este escenario que el componente genera, para la aplicación de conceptos, principios y leyes de la Física en la construcción de instrumentos y aparatos, a simulación de los que se utilizan en la comunidad y aquellos que son desconocidos, pero que, igualmente, satisfacen las necesidades humanas y simplifican las tareas cotidianas.

Malla Curricular

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Criterios de Evaluación

Los criterios de evaluación son enunciados que tienen como función principal orientar a los docentes hacia los aspectos que se deben tener en cuenta al determinar el tipo y nivel de aprendizaje alcanzado por los estudiantes en cada uno de los momentos del proceso educativo, según las competencias establecidas en el currículo. Desde este punto de vista, puede decirse que funcionan como reguladores de las estrategias de aprendizaje -evaluación enseñanza. Para esta subárea del currículo, se sugieren los criterios de evaluación presentados en el siguiente cuadro.

1. Interpreta el carácter vectorial de las fuerzas que interactúan en el entorno inmediato:
   • describiendo las características de un vector: tamaño, dirección y sentido, a partir del entorno inmediato.
   • representando las fuerzas que interactúan en un sistema ubicado en su entorno.
   • resolviendo problemas, mediante operaciones que involucran vectores.
2. Emplea métodos gráficos y analíticos en la resolución de problemas vinculados con las cantidades escalares y vectoriales:
   • utilizando normas específicas en las operaciones escalares y vectoriales.
   • aplicando diferentes formas para la resolución de problemas.
   • describiendo los resultados de operaciones que realice.
   • interpretando las representaciones gráficas que resulten de los problemas.
3. Relaciona el momentum lineal y su conservación con los choques de cuerpos ante problemas de colisiones:
   • interpretando el momentum lineal de cuerpos estáticos y elásticos.
   • resolviendo problemas con la utilización de principios del movimiento, velocidad, electroestática, entre otros.
   • ilustrando las variaciones resultantes del momentum lineal.
4. Aplica la ley de Ohm en el diseño de circuitos eléctricos:
   • describiendo los principios del la Ley de Ohm.
   • ilustrando las variables de la electrodinámica y sus aplicaciones comunes.
   • resolviendo problemas relacionados con electrodinámica y circuitos eléctricos.
   • representando la construcción de circuitos eléctricos en las conexiones paralelas, que pueden suceder en su entorno.
   • comparando el consumo de la energía eléctrica entre tres domicilios, según la potencia instalada

Bibliografía

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La subárea, se orienta al estudio y aplicación de contenidos de aprendizaje relacionados con matemática vectorial (cantidades escalares y cantidades vectoriales), con el enfoque a la resolución de problemas del entorno inmediato, respondiendo a interrogantes: ¿Cómo se mueven los cuerpos en el espacio y tiempo? (cinemática) y ¿Por qué se mueven los cuerpos? (dinámica).

Los contenidos de aprendizajes se orientan al desarrollo de las destrezas de pensamiento, la capacidad de análisis, el razonamiento verbal y lógico y procesos de comunicación eficaz de las ideas, para formular, resolver e interpretar problemas de la naturaleza, principalmente los de la rama de la física.

Asimismo, se abordan temas de energía, trabajo y potencia; el estudio de las propiedades eléctricas de la materia, orientadas al planteamiento y resolución de problemas aplicados a situaciones de la vida cotidiana en diferentes contextos.

Componentes

1. Medición de los fenómenos naturales: la capacidad no sólo de definir las cosas, sino también de medirlas es un requisito de la ciencia. En Física, se definen cuidadosamente las cantidades a medir, esta idea que parece tan simple ha desembocado en los más grandes descubrimientos en la historia de la humanidad. La medida de cualquier magnitud física requiere compararla con el valor unitario de la misma o patrón de medida.
   
   En este componente, la medición se expresa en forma de cantidades escalares y vectoriales que las y los estudiantes deberán emplear para la interpretación de los fenómenos naturales que ocurren en su entorno inmediato, por ejemplo, en el cálculo de la cantidad de masa de una partícula, su velocidad, desplazamiento, fuerza, otros.
   
   Los y las estudiantes deben entonces utilizar mediciones para la interpretación de los fenómenos naturales que ocurren en su entorno inmediato.
   
   
2. El movimiento de partículas: el movimiento, se aborda primero que otros fenómenos físicos, por la facilidad de observarlo y medirlo a partir del entorno inmediato. La propia naturaleza nos muestra movimientos de mucho interés, por ejemplo, el movimiento de los meteoros al ingresar en la atmósfera terrestre, el vuelo de las aves, el movimiento de los automóviles, las bicicletas, otros.
   
   Estudiar las fluctuaciones de la inflación (economía), o estudiar la rapidez de crecimiento de la población de una determinada bacteria (biología), o estudiar la rapidez con que se lleva a cabo una reacción química, es análogo a estudiar la rapidez con que un auto se desplaza (físico). Por eso, el estudio de la cinemática es fundamental para la formación de un profesional eficiente.
   
   En la mecánica con ayuda de los diferentes conceptos, magnitudes, leyes, otros, se estudian diferentes tipos de movimiento. En particular la de velocidad, aceleración y fuerza, También es necesario señalar la importancia del principio de independencia del movimiento y las leyes de Newton desempeñan aquí un papel esencial para que los y las estudiantes relacionen los conceptos de masa, aceleración y gravedad para explicar el movimiento de las partículas.
   
   
3. Materia y energía: otro de los bloques temáticos abordados por la subárea, corresponden a la educación energética, la cual tendrá como inicio, como característica principal, el entorno natural y social de la y el educando.
   
   La educación energética se inicia con las nociones generales sobre la energía y conceptos relacionados (fuerza, trabajo y potencia). Estos conceptos se abordaran estudiando las transformaciones de la energía a partir de instalaciones energéticas, así como las consecuencias más significativas asociadas a estos procesos.
   
   En las leyes de Newton se fundamentan las ideas en que la fuerza es la causa del cambio de la velocidad, así como la validez del principio de superposición al analizar el efecto de varias fuerzas que actúan simultáneamente sobre una partícula. El enfoque energético de este tipo de movimiento permite establecer los conceptos de energía y trabajo en su forma más general y formular las leyes de conservación de la energía y de la cantidad de movimiento lineal, distinguiendo entre ambos y enfatizando en el carácter vectorial de la segunda. En el movimiento de rotación pura, el estudio se limita al caso del cuerpo rígido que rota alrededor de un eje fijo. En la formulación de las magnitudes que describen este tipo de movimiento debe utilizarse la analogía que existe entre estas y las magnitudes lineales en particular en la ecuación.

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Término utilizado, a menudo, como un saber hacer. Se suele aceptar que, por orden creciente, en primer lugar estaría la habilidad, en segundo lugar la capacidad, y la competencia se situaría a un nivel superior e integrador. Capacidad es, en principio, la aptitud para hacer algo. Todo un conjunto de verbos en infinitivo expresan capacidades (analizar, comparar, clasificar, etc.), que se manifiestan a través de determinados contenidos (analizar algo, comparar cosas, clasificar objetos, etc.). Por eso son, en gran medida, transversales, susceptibles de ser empleadas con distintos contenidos. Una competencia moviliza diferentes capacidades y diferentes contenidos en una situación. La competencia es una capacidad compleja, distinta de un saber rutinario o de mera aplicación.

Término introducido por Le Boterf, entendido como los conocimientos, procedimientos y actitudes que es preciso emplear para resolver una situación. Unos son recursos internos, que posee la persona, tales como conocimientos, procedimientos y actitudes

Conjunto de experiencias, planificadas o no, que tienen lugar en los centros educativos como posibilidad de aprendizaje del alumnado. Una perspectiva tradicional acentúa el carácter de plan (con elementos como objetivos, contenidos, metodología y evaluación), frente a un enfoque práctico que destaca las experiencias vividas en el proceso educativo.

Las “promesas” que los miembros de un equipo hacen uno al otro sobre su comportamiento.