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1 Incidencia de las flipped classroom como estrategia didáctica para la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado de la institución educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo (Sucre) Leonellys Del Carmen Armesto Molina Candelaría María Rojas Cabrera Universidad De Sucre Facultad De Educación Y Ciencias Licenciatura en física Sincelejo – Sucre 2022 2 Incidencia de las flipped classroom como estrategia didáctica para la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado de la institución educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo (Sucre) Informe final de trabajo de grado presentado como requisito para obtener el título de Licenciado en física Director: Alberto Jesús Pupo Iriarte Universidad De Sucre Facultad De Educación y Ciencias Licenciatura en física Sincelejo – Sucre 2022 3 Agradecimientos Primeramente, agradecerle a Dios por su guía y sabiduría a lo largo de este proceso, también a nuestro director el profesor Alberto Jesús Iriarte Pupo, por sus constantes orientaciones y conocimiento, sin su ayuda este trabajo no hubiese sido posible. Agradecemos a la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo, por permitirnos vivir esta experiencia tan enriquecedora para nosotras y al grupo de estudiantes de grado undécimo por la acogida, compromiso y participación a lo largo de las intervenciones realizadas. También agradecemos al docente titular Ramiro Enrique Mendoza Medrano, por la confianza, consejos y colaboración durante la investigación. Gracias a nuestros padres y hermanos por su constante apoyo a lo largo de nuestra carrera; un agradecimiento especial a esos amigos que nunca dejaron de estar, por ser esa voz de aliento e incondicionalidad y demás familiares por su ayuda durante nuestros estudios. Por último, agradecemos a nuestra alma máter, la Universidad de Sucre y a todos aquellos docentes que aportaron en nuestra formación como buenos profesionales. 4 Dedicatoria Dedicamos este trabajo principalmente a Dios, por brindarnos sabiduría y paciencia para seguir avanzando y culminar con éxito nuestro objetivo propuesto. A nuestros padres, hermanos, amigos y demás familiares por ser inspiración y apoyo incondicional, siempre animándonos a continuar. A nuestro director de grado y al cuerpo docente por brindarnos de su conocimiento en el transcurso de esta carrera para ser profesionales comprometidos con la sociedad. 5 Contenido Introducción 8 CAPÍTULO I:PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 12 1.1 Descripción y Planteamiento del Problema 12 1.2 Justificación 18 1.3 Objetivos de la Investigación 20 1.3.1 Objetivo General 20 1.3.2 Objetivos Específicos 20 CAPÍTULO II:FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 22 2. Antecedentes Investigativos 22 2.1 Investigación sobre la incidencia de la flipped classroom en el aprendizaje de la física 26 2.2 Referente conceptual 28 2.2.1 Estrategia Didáctica 28 2.2.1.1 Flipped classroom o aula invertida en la enseñanza. 30 2.2.1.2 Estrategia didáctica basada en la flipped classroom. 30 2.2.1.3 Aprendizajes de la física. 31 2.2.1.4 Movimiento Ondulatorio. 32 2.2.1.5 Ondas. 32 2.2.1.6 Tipos de ondas. 34 6 2.2.1.7 Propiedades de las ondas 35 2.2.1.8 Sonido. 36 2.2.1.9 Efecto Doppler. 36 2.2.1.10 Enseñanza y aprendizaje de las ondas mecánicas. 37 2.2.1.11 Enseñanza por medio de flipped classroom. 37 2.3 Referente teórico 38 CAPÍTULO III:METODOLOGÍA 40 3. Diseño de investigación 40 3.1 Población y Muestra 41 3.3 Instrumentos (validación de instrumentos) 43 3.4 Técnicas de recolección de información 44 3.4.1 Pre test: evaluación inicial 44 3.5 Programa de intervención 46 CAPÍTULO IV:RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 52 4.1 Resultado comparativos de las pruebas 52 4.2Movimiento Ondulatorio 59 4.4 Fenómenos Ondulatorios 61 4.5 Sonido 63 4.6 Análisis de las entrevistas no estructuradas 65 5.Conclusiones 70 7 6.Recomendaciones 72 Referencias Bibliograficas 71 ANEXOS 77 Anexo 1: Prueba Diagnóstica 77 Anexo 2: Planes De Clases 81 Anexo 3: Evidencias Fotográficas. 97 8 Resumen Flipped Classroom es un modelo pedagógico, que utiliza las tecnologías de la información y la comunicación, que consiste en intercambiar las actividades: lo que regularmente se veía en clase ahora se lleva para la casa y lo que se llevaba para la casa ahora se aborda en la clase, es conocido por optimizar el tiempo del aula y por permitir un mayor desenvolvimiento de los estudiantes en colectividad. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar la incidencia que tiene una estrategia didáctica basada en el aula invertida para la enseñanza de las ondas mecánicas en estudiantes de grado undécimo de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo (Sucre), con una metodología de tipo interventivo y un diseño mixto de investigación, mediante la puesta en marcha de esta estrategia didáctica se espera tener como resultado un aprendizaje mucho mejor desarrollado en lo referente a la temática de mecánica ondulatoria. Palabras Claves: Flipped Classroom, movimiento ondulatorio, estrategia didáctica, enseñanza, tecnologías. 9 Abstract Flipped Classroom is a pedagogical model, which uses information and communication technologies, which consists of exchanging activities: what was regularly seen in class is now taken home and what was taken home is now addressed in the class, it is known for optimizing classroom time and for allowing a greater development of students in collectivity. The present research work's aim is to evaluate the incidence of a didactic strategy based on the flipped classroom for the teaching of mechanical waves in eleventh grade students of the Institución Educativa Policarpa Salavarrieta in Sincelejo (Sucre), with an interventional methodology and a mixed research design, through the implementation of this didactic strategy it is expected to result a much better developed learning in relation to the subject of wave mechanics. Keywords: Flipped Classroom, wave movement, didactic strategy, teaching, technologies 10 INTRODUCCIÓN En la enseñanza de la física se han generado investigaciones de tipo cognitivo y curricular que buscan promover el deseo de conocimiento científico. De acuerdo a esto, partir desde cómo se está enseñando en esta área, ha sido clave para crear estrategias de aprendizaje; Es así como este tipo de investigaciones constituyen uno de los focos más sobresalientes en los procesos escolares. Los temas de física, por lo general, tienden a abordarse en el aula de clases como una matemática más. Esto se ha visto desde hace mucho tiempo, donde el docente centra toda la atención del estudiante en las fórmulas, los algoritmos, y la resolución de ejercicios y problemas, dejando de lado la parte conceptual, siendo esta la más relevante a la hora de estudiar esta ciencia. De nada sirve resolver ejercicios desconociendo el concepto físico que hay allí implícito. Es por esta razón, que la práctica docente actual debe transformarse, generando un cambio en el modelo de educación, que va desde la enseñanza tradicional, donde el docente es el protagonista en el proceso, hasta llegar a que el estudiante sea el centro de este. El desempeño de estudiantes en pruebas estandarizadas como PISA puede ser determinado por algunas competencias (claves) como la “comprensión lectora, competencia matemática y competencia en el área de ciencias” (OCDE, s.f. p. 7). Es por esta razón, que un estudiante que tenga la capacidad de comprender, utilizar y reflexionar sobre textos escritos, deforma eficaz, puede obtener un buen desempeño en cualquier área del conocimiento. En este sentido, emerge la necesidad de la enseñanza del pensamiento (Saiz y Rivas, 2008). Por otra parte, teniendo en cuenta que uno de los principales objetivos de la educación media es formar personas críticas, debido a la importancia que esta tiene en el desarrollo de competencias para la vida, se puede encontrar una contrariedad con la realidad que se vive en la 11 mayoría de las instituciones. Por este motivo, no solo basta con reconocer el problema, es preciso actuar en consecuencia creando estrategias didácticas. Del mismo modo de detallar la realidad, Quiroz Soto (2020) sostiene que toda estrategia didáctica siempre está dirigida a desarrollar habilidades y competencias de tipo profesional en los estudiantes. Actualmente, la formación de la educación a nivel nacional e internacional ha sufrido un cambio drástico debido a la contingencia sanitaria producida por la COVID-19, la cual ha obligado al sector educativo a realizar modificaciones en la forma de impartir conocimiento, dando lugar a las plataformas virtuales. Esto ha permitido que el sector educativo se involucre en el mundo del avance científico, incitando la búsqueda de estrategias que involucren la participación y el compromiso durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, motivo por el cual nace la necesidad en la institución educativa Policarpa Salavarrieta de aplicar la estrategia Flipped Classroom conocida también como aula invertida. La flipped classroom, según plantea Berenguer-Albaladejo “es un método de enseñanza cuyo principal objetivo es que el alumno asuma un rol mucho más activo en su proceso de aprendizaje que el que venía ocupando tradicionalmente” (2016, p.1466). En este sentido, la presente investigación, analiza la incidencia de las flipped classroom como estrategia didáctica en la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado. El estudio está conformado en dos partes: en la primera, se establece el marco teórico y referencial con el fin de diseñar un programa de intervención que permita utilizar este tipo de estrategias. Esto con el fin de dar solución a los problemas de aprendizaje que resultan en el área de la física, especialmente en la unidad de ondas. En la segunda parte, se muestra el desarrollo de la intervención. Se inició realizando un pretest cuyo resultado fue comparado con un postista al finalizar la intervención. El análisis de los resultados del segundo test establece una diferencia 12 significativa en comparación con el primer test, permitiendo llegar a conclusiones sobre el método utilizado. La primera conclusión que surge del proceso, hace referencia a la mejora en la comprensión de conceptos, lo cual es importante a la hora de estudiar esta ciencia. De esta manera, estadísticamente se pudo analizar resultados favorables en cada prueba aplicada al grupo experimental. Entre las recomendaciones que se establecen en este estudio, se plantea la importancia de implementar este tipo de estrategias en otras áreas del conocimiento, pues ofrecen un sin número de probabilidades para abordar conceptos y contenidos. Es decir, poner en marcha estrategias como estas, con el mismo enfoque. De esta manera, el estudiante reforzará el aprendizaje autónomo y el desarrollo de habilidades como el pensamiento crítico. Este estudio está subdividido de la siguiente manera: Capítulo I Se presenta el problema de investigación Capítulo II Se presenta el marco teórico, el cual parte de antecedentes de investigaciones anteriores y referentes conceptuales: estrategias didácticas, flipped classroom como método de enseñanza aprendizaje de la física, enseñanza y aprendizaje de las ondas mecánicas en las escuelas. Capítulo III Se incorpora el marco metodológico que interpreta el tipo de estudio, población, instrumentos, técnica de recolección de información y programa de intervención, con el procedimiento para el análisis e interpretación de los resultados. 13 Capítulo IV Se enuncian las conclusiones y recomendaciones que están respaldadas por los resultados adquiridos en la actual investigación. Se da por terminada la investigación dando la referencia bibliográfica y los anexos correspondientes. 14 CAPÍTULO I PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1. Presentación y descripción del tema de investigación En el siguiente apartado se describe la problemática que existe en la enseñanza aprendizaje de la física, particularmente en lo referente a la comprensión de lo que son los fenómenos ondulatorios, asimismo se presenta el problema de investigación. 1.1 Descripción y Planteamiento del Problema Distintas investigaciones señalan la importancia de mejorar los procesos de enseñanza articulando estrategias que beneficien la orientación de una clase. En un mundo cambiante y globalizado surgen nuevas maneras de hacer las cosas, es por eso, que la educación en Colombia debe estar en constante transformación. Los currículos educativos deben ser transformados teniendo en cuenta su finalidad: educar y formar profesionales responsables, comprometidos que puedan contribuir y adaptarse a una sociedad que cambia a un ritmo bastante acelerado. El país evidencia frecuentes dificultades en la apropiación de conocimiento por parte del estudiantado, diferentes estudios nacionales como internacionales reflejan la realidad actual, en lo que respecta a la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Pruebas de tipo internacional como las realizadas por PISA (Programme for International Student Assessment, en español “Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos”) prueba aplicada a nivel mundial por la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico), encargadas de evaluar con sumo detalle la calidad que se brinda en la educación de los jóvenes. En este documento se evidencia por qué Colombia es uno de esos tantos países que está intentando dar los primeros pasos ante la OCDE, pero todos sus esfuerzos se podrían clasificar como en vano, ya que cada vez los resultados son catastróficos en las pruebas PISA. En esta 15 prueba, el país obtuvo resultados por debajo de la media en el año 2018, la cual fue realizada por más de la mitad de los países de América latina (Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, República dominicana, México, Panamá, Perú y Uruguay). Los países asiáticos se llevaron los mejores lugares y Colombia obtuvo los resultados más bajos; el rendimiento en lectura y ciencia fue bastante deficiente, menos del 50% de los estudiantes colombianos alcanzaron el nivel 2 en ciencias. De acuerdo con lo anterior, como mínimo los estudiantes pueden reconocer la explicación correcta de fenómenos científicos familiares. El país bajó su calificación a 413 puntos alejándose del promedio de la OCDE, el cual es de 489 puntos. En la figura 1 se puede evidenciar que Colombia se encuentra 31 puntos por debajo de Chile, quien ocupa el primer lugar entre los países latinoamericanos, liderando junto con Uruguay el ranking como los mejores sistemas educativos de América latina. Figura 1 Puntaje promedio en ciencias en la Prueba PISA Latinoamérica Nota. La figura muestra el promedio de ciencias en las pruebas PISA 2018. Fuente: elaboración propia con la base de datos de PISA. Rep. Dominica na Perú Brasil Colombia Costa rica México Uruguay Chile Promedio 336 404 404 413 416 419 426 444 336 404 404 413 416 419 426 444 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 16 La figura 2 muestra los resultados históricos promedio de Colombia en la prueba de ciencias, en comparación con el histórico promedio de los países de Latinoamérica y el Caribe, los países asociados a la OCDE y los países no asociados a laOCDE. Se puede observar en la figura 2 que Colombia pasó de 388 puntos en el año 2006 a 413 en 2018, lo que representa un aumento de 25 puntos. Durante este mismo periodo de comparación el puntaje de Latinoamérica disminuyó 5 puntos, el de los países asociados a la OCDE disminuyó en 11 puntos y los países no asociados a la OCDE 12 puntos. Respecto al año 2015, el puntaje promedio de Colombia bajó tres puntos. Además, en el año 2018 el puntaje promedio de Colombia superó el puntaje de Latinoamérica y el Caribe por 10 puntos, y 18 puntos inferior al puntaje registrado por los países no asociados a la OCDE. Si nos fijamos en los países asociados a la OCDE, notamos que Colombia se encuentra 76 puntos por debajo. Figura 2 Puntaje histórico promedio en ciencias Nota. la figura muestra el promedio histórico en ciencias desde el año 2006 al 2018. Fuente: elaboración propia con la base de datos de PISA. 17 Por otro lado, las pruebas ICFES, pruebas de tipo nacional, departamental, municipal e institucional, entre las cuales se encuentran las pruebas SABER 11°, son aplicadas en el grado undécimo al finalizar el año escolar. Según el informe nacional, el examen saber 11° mide de igual forma a todos los estudiantes, independientemente de sus características (evaluación estandarizada). Apreciar las mismas competencias para todos es primordial para cuantificar las brechas entre distintas poblaciones; sin embargo, esta información no significa conocer qué características generan las diferencias o cual es la contribución de los factores que predominan el resultado, por lo que se debe indagar más allá de la observación de las diferencias encontradas. La prueba Saber 11° contiene cinco pruebas: sociales y competencias ciudadanas, lectura crítica, matemáticas, ciencias naturales e inglés. La prueba de ciencias naturales contiene 58 preguntas de selección múltiple, donde se evalúan de 0 a 100 puntos los siguientes componentes: uso comprensivo del conocimiento científico, explicación de fenómenos e indagación. Estas preguntas se distribuyen según los estándares básicos de competencia de la siguiente manera: componente biológico, componente físico, componentes químicos y temáticos del componente de ciencias, tecnología y sociedad (CTS). 18 Tabla 1 Colombia Sucre Sincelejo Institución Prom. Desv. Prom. Desv. Prom. Desv. Prom. Desv. 2018 51 10 47 10 53 11 57 10 2019 50 11 46 10 52 11 57 10 2020 49 10 47 10 50 11 51 10 Promedio de las pruebas saber 11° en ciencias naturales en los años 2018, 2019 y 2020 Nota. Elaboración Propia. Es importante aclarar, que existen niveles de desempeño con el objeto de complementar el puntaje numérico que se otorga a los estudiantes durante el examen. En el nivel 1 un estudiante debe obtener de 0 a 40 puntos, en el nivel 2 debe obtener de 41 a 55 puntos, en el nivel 3 debe obtener de 56 a 70 puntos y en el nivel 4 un estudiante debe obtener de 71 a 100 puntos. Teniendo en cuenta esto, en el año 2020 los estudiantes en el departamento de Sucre tienen un promedio de 47 puntos dejando el área de ciencias naturales en el nivel 2. Donde un estudiante puede presentar dificultades como: plantear hipótesis basadas en evidencias, relacionar variables para explicar algunos fenómenos naturales, resolver situaciones problema usando conceptos, leyes y teorías de las ciencias naturales, entre otros. Por otro lado, la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta se encuentra 3 puntos más arriba en comparación con el departamento de Sucre y un punto más en comparación con la ciudad de Sincelejo, sin embargo, se encuentra ubicada en el nivel 2 presentando las anteriores dificultades. 19 Los aspectos antes mencionados están conectados al conocimiento disciplinario, este incluye las formas de cómo el nuevo conocimiento es introducido en el aula de clases, es decir, es necesario que los docentes no solo conozcan la ciencia de su campo, sino que desarrollen su competencia didáctica para hacerlo. El conocimiento didáctico del contenido (CDC) representa la mezcla de contenido y pedagogía para entender cómo los conceptos, temas o problemas se organizan, representan y adaptan para enseñar a estudiantes con diversos intereses y habilidades (Bolívar, 2005). Sin embargo, las investigaciones se centran en qué características tiene el CDC, en cómo se ha determinado en los docentes y en qué temas científicos se ha estudiado; dejando de lado conocer las habilidades del pensamiento que se requiere para ser un buen docente. Desde otra perspectiva, en el departamento de Sucre la mayor parte de los docentes encargados del área de física no son licenciados en física, tienen otras profesiones como licenciado en matemática o ya sea ingeniero. Para corroborar la anterior hipótesis, se le preguntó a un docente oficial del municipio de Sincelejo sobre esta situación, a lo cual respondió: “soy licenciado en matemáticas y actualmente estoy encargado del área de física desde hace 4 años, soy una persona que nunca ha dejado de estudiar los contenidos que me apasionan, entre ellos los de física. Ahora que me encuentro laborando en el área de física, busco siempre la forma de enseñar de acuerdo a mis habilidades” Analizando la respuesta dada por el profesor acerca los distintos profesionales encargados del área de física, es claro que la herramienta matemática probablemente no sea el problema, sino concretamente qué metodología es abordada para la temática en cuestión. Es por esto que, los docentes deben implementar en el proceso de enseñanza, una estrategia mucho más afable y experimental al área. Es claro que la matemática va de la mano con la física, por ser el lenguaje por el cual se puede dar solución a distintas situaciones problema que no basta con una justificación 20 conceptual. Es por ello que, se hace necesario implementar una estrategia didáctica al proceso de enseñanza de los estudiantes, permitiendo la vivencia de una experiencia totalmente distinta y significativa, donde no solo el docente sea quien dirija la clase. Es aquí donde se analiza una estrategia didáctica llamada flipped classroom, en español aula invertida, que como lo definen Bergmann y Sams (2012) es una metodología de enseñanza que invierte la lógica tradicional de enseñanza, ofrece la posibilidad a los alumnos la construcción de conocimiento y constituir un modelo que atienda a las necesidades particulares de cada individuo. Este primer contacto que tiene el estudiante con el contenido, va creando una amalgama entre el rendimiento del tiempo, la apropiación de las herramientas a utilizar y de la temática a fin. De acuerdo a lo anterior, es importante preguntar ¿Cuál es la influencia de la implementación de la flipped classroom como estrategia didáctica en la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado de la institución educativa Policarpa Salavarrieta? 1.2 Justificación El propósito de esta investigación surge de la necesidad que hay en los estudiantes del grado Undécimo de implementar una estrategia didáctica que contribuya a mejorar los procesos de enseñanza aprendizaje en el área de física, especialmente en el tema de propagación de ondas mecánicas. Relacionando estos fenómenos al diario vivir, se busca que el estudiante aprenda la temática de una forma más dinámica, donde sea el protagonista de su propio aprendizaje y el docente guía del mismo en un tiempo real. La física es una de las más antiguas disciplinas y encierra grandes códigos de valor, pero muchas veces no son reconocidos en la escuela. De hecho, el aprendizaje de las ondas mecánicas cobra importancia debido a que en la actualidad el avance tecnológico depende de la implementación de este, por lo que se hace necesario que el estudiante logre identificar estos 21 fenómenos (Velásquez y Martínez, 2021).Es así, como el rol del docente tiene un papel importante en la enseñanza de la física. Giha (2017) manifiesta que los maestros son protagonistas porque son los encargados de que nuestros estudiantes aprendan a través de estrategias pedagógicas e interactúen con su entorno, pero además porque son fuente de inspiración en nuestros niños y jóvenes. Desde el contexto normativo, de forma básica los estudiantes del grado undécimo deben desarrollar el siguiente aprendizaje: comprensión de la naturaleza de la propagación del sonido y de la luz como fenómenos ondulatorios (ondas mecánicas y electromagnéticas, respectivamente), comprensión de la interacción de las cargas en reposo, la cual genera fuerzas eléctricas y cuando las cargas están en movimiento generan fuerzas magnéticas, comprensión de la relación entre corriente y voltaje en circuitos resistivos en serie, en paralelo y mixto (MEN, 2004). Es por esto, que se hace necesario que en la institución educativa Policarpa Salavarrieta se implementen medidas que permitan seguir mejorando la enseñanza de esta área. En este sentido, la propuesta de intervención que plantea la utilización de la estrategia didáctica flipped classroom en la enseñanza de ondas mecánicas, busca aportar de manera significativa en el proceso de aprender a aprender, desarrollando un pensamiento crítico que pueda aportar a la sociedad. En este orden de ideas, esta investigación cobra relevancia, ya que, beneficia en primer lugar a los estudiantes, quienes verán mejorado el desempeño académico en el área de física, con una mejor apropiación de los conceptos. En segundo lugar, se beneficiarán los docentes que estarán mejor preparados y tendrán una realidad más clara de las nuevas estrategias. En tercer lugar y no menos importante el resto de la comunidad, quienes harán parte de este proceso a través del acercamiento. La comunidad podrá entender de una manera más clara, precisa y simple aquellos fenómenos naturales que se encuentran alrededor. 22 En definitiva, los estudiantes conocerán el verdadero valor de la física, en la medida que los docentes de las escuelas generen en los estudiantes un motivo para conocerla y estudiarla. Por ello, es una obligación por parte de los docentes garantizar una buena enseñanza de la física y que sean en mayor medida los estudiantes quienes formen su conocimiento a través de la observación e investigación. Es decir, que sean ellos con la guía del docente quienes de una manera colaborativa y particular saquen sus propias conclusiones y puedan plantear soluciones frente a determinada situación. Finalmente, la estrategia didáctica para la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas fue creada a partir de lo anterior, particularmente en la forma como la mayoría de los docentes de física enseñan el área. Por lo general, siempre se centran en los procesos matemáticos, los cuales no asimilan a totalidad no permitiéndoles construir un concepto mental. Pensando en un propósito académico, se busca que la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta, mediante el desarrollo de esta investigación, pueda alcanzar el mejoramiento en la prueba SABER 11° que se realiza en este último año de bachillerato. 1.3 Objetivos de la Investigación 1.3.1 Objetivo General Evaluar la incidencia de la flipped classroom como estrategia didáctica en la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas, en estudiantes de undécimo grado de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta. 1.3.2 Objetivos Específicos - Caracterizar el estado de desarrollo de la comprensión de los conceptos y fenómenos relativos a las ondas mecánicas en los estudiantes de 11° de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta. 23 - Establecer un marco referencial pertinente, a la constitución de propuestas pendientes al desarrollo de estrategias didácticas basadas en las TIC. - Diseñar y aplicar un programa de intervención basado en la flipped classroom para desarrollar la comprensión de los conceptos y fenómenos relativos a las ondas mecánicas en los estudiantes de 11° de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta. 24 CAPÍTULO II FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 2. Antecedentes El estado del arte “es el recorrido que se realiza a través de una investigación de carácter bibliográfico con el objeto de conocer y sistematizar la producción científica en determinada área del conocimiento” (Souza, 2011, p.1). Teniendo en cuenta lo anterior, se pretende un acercamiento a las bases de datos de investigaciones que existan y que giren en torno al tema de investigación. 2.1 Antecedentes Investigativos Después de realizar la búsqueda de antecedentes investigativos se pudo comprobar que existen estudios que guardan una estricta relación con esta investigación. Se han encontrado trabajos como el realizado por Welti (2002), quien en su investigación buscó examinar algunas dificultades que tienen estudiantes y profesores para interpretar y describir los mecanismos físicos asociados con la generación y propagación de una onda y la energía involucrada en estos procesos. Para ello empleó una metodología evaluativa y cuasi experimental. La población estuvo compuesta por 67 estudiantes de física básica de la facultad de ciencias e ingeniería de la Universidad del Rosario, a quienes se les aplicó como instrumento un cuestionario de 6 preguntas. Finalmente, los resultados les permitió adelantar algunas interpretaciones del razonamiento que realizan los estudiantes con respecto al tema tratado. En conclusión, es necesario que los docentes opten por una actitud vigilante y activa para que los estudiantes no reemplacen las ideas científicas por las comunes. En concordancia, Silva Córdová (2011) en su investigación, buscaba diseñar y poner en práctica una metodología de enseñanza basada en el aprendizaje significativo y cooperativo en 25 ambiente de Blended Learning. Utilizando una metodología de preferencia cuantitativa, combinada en algunos casos con metodología cualitativa, el autor consideró todos los cursos de física general, con la unidad temática de ondas mecánicas, que tienen en su malla curricular las carreras de pregrado de la universidad de playa ancha. En concreto, cinco carreras de ingeniería y cuatro carreras de pedagogía científica. En promedio cada curso se acercó a los 25 estudiantes, es decir, la población no superó los 225 estudiantes. Se les aplicó una prueba integral, una prueba de pretest y postest, mapas conceptuales, taller de resolución de problemas, foros de discusión, encuesta de opinión y por último encuesta de opinión sobre desarrollo de habilidades actitudinales y cognitivas. Finalmente, los resultados fueron bastante aceptables, lo que indica que cumplen con el uso conceptual obtenido del proceso de enseñanza. De lo cual se puede concluir que la propuesta metodológica de la enseñanza tiene un alto grado de aceptación y beneficios para los estudiantes, lo cual es un importante aporte a este trabajo debido a la estrategia aplicada, donde se combina lo virtual con lo presencial demostrando la eficacia que tienen este tipo de estrategias. Asimismo, la investigación realizada por Tamayo et al. (2010) busca enseñar conceptos de onda y fenómenos ondulatorios en estudiantes de educación media, usando modelos virtuales. De esta forma, los estudiantes interactuaron con el fenómeno. La aplicación de esta estrategia a un grupo de estudiantes de bachillerato produjo excelentes resultados en la construcción de los conceptos de onda y los fenómenos ondulatorios. En conclusión, el uso de simuladores como instrumento para resolver una actividad (construcción del concepto de onda y fenómenos ondulatorios) favorece el aprendizaje. Considerando las ventajas que tiene este tipo de estrategias, es importante aclarar que brinda elementos didácticos alpresente trabajo. A su vez, Montes Correa (2017) diseñó una propuesta metodológica para la enseñanza de las ondas mecánicas y sus propiedades mediadas por las TIC, empleando una metodología basada 26 en investigación-acción. La población elegida para la intervención son los estudiantes de grado undécimo de la Institución Educativa Echavarría, aproximadamente el número de estudiantes en este grado es de 40. Se les aplicó dos talleres (el taller 11 lo realizaron 10 estudiantes y el taller 12 lo realizaron 30 estudiantes), la propuesta se implementó en el taller 12 y el taller 11 fue el grupo de control. Como resultado de esta experiencia, los estudiantes evidenciaron conocimientos previos al tema de las ondas mecánicas y sus propiedades que no sabían que tenían, dichos conceptos fueron obtenidos a lo largo de su vida y experiencias personales, lo cual hace que el nuevo concepto adquirido sea significativo. Por su parte, Castellano Silva (2017) propuso una guía didáctica para la enseñanza de las ondas mecánicas en la materia de física superior utilizando los trabajos prácticos, con los estudiantes de tercero de bachillerato del colegio particular “Nuevo Ecuador” de la ciudad de Quito, año lectivo 2015-2016. Para cumplir el objetivo, realizaron una investigación previa, sobre la enseñanza de la física, mediante la práctica docente, elaboración de un marco teórico y aplicación de un cuestionario. El estudio, se hizo bajo un diseño metodológico de tipo cualitativo, la muestra es pequeña y de tipo cuantitativo porque realizan un análisis estadístico de las encuestas aplicadas. De esta manera, se concluye que el diseño y la aplicación de las actividades realizadas mejoran la enseñanza de la física. Asimismo, Herrera Tandazo (2019) en su investigación, buscó determinar las estrategias y técnicas didácticas que permitan la enseñanza de la física en la carrera de la pedagogía de las ciencias experimentales de matemática y física. La metodología utilizada fue de tipo cualitativa. La población en esta investigación estuvo constituida por estudiantes de la carrera de Pedagogía de las Ciencias Experimentales de Matemática y Física de la Universidad Central del Ecuador. El instrumento utilizado para la recolección de datos fue un cuestionario tipo encuesta. Al analizar 27 los resultados obtenidos se asimiló que durante el semestre 2019-2020 la técnica didáctica más utilizada en las clases de física fue la técnica verbal con un 70% de nivel de uso, seguida por la técnica escrita con un 64% y la que menos se utilizó durante este semestre fue la técnica audiovisual con un porcentaje del 54%. Por lo anterior el autor sugiere acrecentar el uso de modalidades: rejas, ABP y aula invertida. Es importante hacer la aclaración del estudio realizado por Herrera Tandazo (2019), a pesar de ser realizado en estudiantes universitarios brinda información relevante en cuanto a lo que se refiere a estrategias didácticas. La investigación de Rojas et al. (2019) buscó integrar estrategias didácticas inmersas en las TIC y soportadas por un Aprendizaje Basado en Proyectos e innovar en la apropiación del conocimiento, utilizando un método con base en la investigación acción y de la mano con la metodología basada en proyectos. La población estuvo conformada por estudiantes de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Cooperativa de Colombia, donde se evidenció que el 84% de los estudiantes desarrollaron ciertas actitudes de un espíritu científico. Asimismo, desarrollaron hábitos para razonar, disciplinas para trabajos fuertes, compartir y discutir lecturas científicas. También aumentó el amor por el estudio, por las cosas científicas que le indujeron a un constante cuestionamiento. Esta investigación aporta resultados similares a los que se quiere llegar en el presente trabajo. Las investigaciones expuestas anteriormente, aportan de manera significativa en el propósito de este trabajo, desde el aspecto referencial y teórico hasta lo metodológico. De esta manera, brinda altas concepciones sobre la flipped classroom y sobre los métodos utilizados desde lo cualitativo a lo cuantitativo. 28 2.1.1 Investigación sobre la incidencia de la flipped classroom en el aprendizaje de la física Ahora, pensando en la flipped classroom como estrategia didáctica para la enseñanza de la física se encuentra un artículo realizado por Espinoza et al. (2018) llamada Aula Invertida (flipped classroom): innovando las clases de física. Este documento refiere que, las aulas puramente expositivas, con alumnos pasivos y comúnmente inhibidos a cualquier acción interactiva difiere del perfil de los alumnos actuales. Una posible corrección a esa disonancia se encuentra en la inversión de la sala de clases, lo que significa que los alumnos toman contacto con el contenido en casa y el tiempo disponible en la sala de clase que, tradicionalmente, es utilizado para exposiciones prolongadas del profesor, es utilizado para que los alumnos estudien, interactuando activamente con sus pares y con el profesor. Este trabajo presenta la metodología de enseñanza conocida como aula invertida y diferentes métodos que permiten esa inversión en la enseñanza de la física. Los autores exponen algunos motivos para invertir el aula de clases: - El aula invertida resignifica el rol del profesor - Invertir el aula coloca al alumno en el centro del proceso educativo - En el aula invertida se tiene en cuenta los conocimientos previos del estudiante - El aula invertida lidia con la heterogeneidad de la sala de clases - Metodologías activas de enseñanza basadas en el modelo de aula invertida pueden ayudar al desarrollo de hábitos de estudio en los estudiantes - El aula invertida puede ayudar al estudiante en el desarrollo de la capacidad de reflexión y de la habilidad de elaborar buenas preguntas. - La inversión de la sala de clases puede estimular el desarrollo de habilidades relacionadas al trabajo colaborativo 29 De acuerdo a lo anterior, se puede concluir que un educador que desee modificar su práctica no debe fijarse en un solo método de enseñanza. Teniendo en cuenta todo lo expuesto por Espinoza et al. (2018) resulta interesante cómo los investigadores a través del aula invertida como estrategia didáctica, buscan mostrar caminos de cómo intervenir en su práctica docente. Estas estrategias son retomadas en este estudio con el fin de ir conformando un programa de intervención que ayude a los alumnos a estudiar y a aprender sobre la unidad de ondas. Por otro lado, se encontró el trabajo realizado por Hernández y Tecpan (2017) el cual tuvo como objetivo principal, describir las ventajas y desventajas que futuros profesores de física identifican para el aula invertida como modelo de enseñanza y aprendizaje, después de haber participado en un curso de didáctica de la física realizado completamente con este modelo. El trabajo maneja una metodología cualitativa y un enfoque descriptivo, se aplicó muestreo no probabilístico a juicio con lo que la muestra quedó constituida por 31 estudiantes en el marco de la finalización de un curso de didáctica de la Universidad Estatal Chilena. Para llegar a los resultados Hernández y Tecpan (2017), realizaron preguntas a los implicados en la intervención para los cuales se observó que a través de esta estrategia brindaba ventajas que aluden al hecho de que durante el curso los estudiantes pudieron aprender los contenidos de manera activa. Este trabajo maneja una estrecha relación con la presente investigación debido al modelo principal el cual es la clase invertida. En el tema de mejorar la forma de enseñar, Mora (2018) en su trabajo determinó los efectos en el rendimiento académico, así como la motivación hacia el aprendizaje, que derivan de aplicar una metodología flipped frente a una tradicional o convencional en alumnos de educación secundariaobligatoria y bachillerato. Los resultados mostraron que los alumnos que recibieron clases aplicando esta estrategia tendieron a mejorar su rendimiento (p<0,05) mientras que el grupo 30 de metodología convencional no se observó esa tendencia (p>0,05); en cuanto a lo motivacional, ambos grupos se notaron motivados lo cual muestra un avance de forma positiva en la enseñanza- aprendizaje. Del mismo modo, Castañeda (2020) demostró el efecto de la flipped classroom para el aprendizaje de la física en una universidad privada. La investigación se realizó utilizando el aprendizaje por competencias, en estudiantes de física I de tercer semestre de la carrera de ingeniería. La estrategia demostró su eficacia en la mejora del aprendizaje de la física según las pruebas de Wilcoxon y Friedman donde se obtiene una significancia de p<0,001 y también en la prueba de comparación de valores medios, antes y después del uso de la flipped classroom; cambiando del 33% de valoración del pretest al 81% de valoración del postest. Lo cual demuestra un avance positivo en la enseñanza y aprendizaje a través de estrategias. 2.2 Referente conceptual En el siguiente apartado se especificarán distintas proposiciones y argumentos utilizados en la investigación en curso. El referente conceptual hace referencia a un glosario de los enfoques encontrados y tratados en el proyecto a investigar 2.2.1 Estrategia Didáctica Se define como los procedimientos (métodos, técnicas y actividades) por los cuales el docente y los estudiantes, organizan las acciones de manera consciente para construir y lograr metas previstas e imprevistas en el proceso de enseñanza y aprendizaje, adaptándose a las necesidades de los participantes de manera significativa (Feo, 2015). Cabe resaltar que existe otra aproximación para definir una estrategia didáctica, refiriéndose de la siguiente forma: la estrategia lleva consigo señalar la actividad del profesor, la actividad de los estudiantes, la organización del trabajo, el espacio, los materiales, el tiempo de desarrollo, por tanto, la estrategia didáctica es una 31 ordenación de elementos personales, interpersonales, de contenido, que al ponerlos en práctica desencadenan una actividad en los estudiantes. (Jiménez y Robles, 2016). Ahora, no hay que dejar de lado que las estrategias didácticas aplicadas por el docente son de gran motivación para el alumno, si este es indiferente a la estrategia no llegará a entender el conocimiento que el docente le esté brindando. Al igual que Tobón et al. (2010) son un conjunto de acciones, conjuntos articulados de actividades de aprendizaje, que, con la orientación de un docente, buscan cumplir las metas educativas propuestas. Esto involucra mejoras significativas en el proceso de enseñanza y aprendizaje, ya que la educación se vuelve menos fragmentada. La importancia de las estrategias didácticas reside en el aporte de técnicas para una mejor apropiación de los conceptos, Florez et al. (2017) afirma que las estrategias didácticas son procedimientos y recursos que utiliza el docente para promover el aprendizaje significativo, facilitando intencionalmente un procesamiento de nuevos contenidos de manera profunda, de esta forma se promueve la adquisición, elaboración y comprensión de los mismos. Las estrategias didácticas son todas aquellas acciones planificadas por el docente fuera y dentro del aula de clase, con el objeto de que el estudiante logre la construcción del aprendizaje y se alcancen los objetivos planteados, no solo dentro de la metodología de enseñanza, sino dentro del escenario estudiantil, que les permita a los alumnos compenetrar con los diferentes contenidos académicos. Es por ello que se hace necesario el uso continuo de las estrategias didácticas como herramientas para un aprendizaje significativo, donde el estudiante pueda desarrollar una buena comprensión de los conceptos y capacidades para solucionar problemas. Estas técnicas están orientadas con el fin de alcanzar una meta propuesta (León Castro, 2019). 32 2.2.1.1 Flipped classroom o aula invertida en la enseñanza. Teniendo en cuenta las investigaciones asociadas a la flipped classroom en la enseñanza, según el trabajo de los profesores norteamericanos Bergmann y Sams (2012) “El concepto de una clase invertida es este: lo que tradicionalmente hecho en clase ahora se hace en casa, y lo que tradicionalmente se hace como tarea es ahora completado en clase” (p.13). El aula invertida es una metodología de enseñanza que invierte la lógica tradicional de enseñanza. Sin embargo, los autores destacan que el término flipped classroom no pertenece a ningún profesor o investigador específico y que diferentes métodos podrían ser catalogados como inversión de aula. El aula invertida es tendencia de innovación, esto significa que se suelen crear sobre expectativas, algunas de ellas pueden ser mitos, como los siguientes: Hay varias modalidades tanto como nombres, el video consigue mantener la atención del alumnado, con este método el alumnado va a la clase con la lección aprendida, el profesorado ahorra mucho tiempo, el método de aula invertida saca afuera la teoría y permite aplicar problemas en el aula. (Fidalgo et al., 2020, p. 1) Esto significa que es importante y conveniente tener en cuenta dos versiones, una con la sobre expectativas y otra con la que en realidad es. 2.2.1.2 Estrategia didáctica basada en la flipped classroom. Hoy día la tecnología se ha convertido en parte inseparable de la vida social, laboral y recreativa de las personas, en especial de los jóvenes, nada les queda grande, la absorben, la moldean, aprenden de ella y la utilizan a su favor. Es aquí donde la flipped classroom se vuelve una alternativa para aprovechar todas estas capacidades brindándole al estudiante tiempo y espacio para adquirir el conocimiento. Al tener en sus manos el contenido de forma digital, por ejemplo, 33 en videos o en guías, los estudiantes pueden volver a reproducir el video o bien volver a leer la guía de contenido las veces que sea necesario hasta tener una idea clara. Ahora, en cuanto a los docentes, estos tendrán el tiempo suficiente de responder las necesidades de aprendizaje de cada estudiante en el aula de clases, pero sin ser el centro de este. Según (Weimer, 2013): Un profesor centrado en el alumno empodera a los alumnos para que asuman la responsabilidad del aprendizaje y utiliza el contenido del curso para desarrollar las habilidades de aprendizaje. Un maestro centrado en el alumno asume los roles de facilitador y guía, y utiliza la evaluación para promover el aprendizaje de los alumnos a convertirse en alumnos a convertirse en aprendices independientes y autodirigidos. (p.72) 2.2.1.3 Aprendizajes de la física. En el proceso de enseñanza y aprendizaje de la física, se busca rediseñar los currículos, innovar en los métodos de impartir clases, educarse en los diferentes ritmos de aprendizaje de los estudiantes y así promover que sea el mismo estudiante el constructor de su propio aprendizaje. De esta manera dejaríamos a un lado la enseñanza tradicional, donde solo el profesor transmite el conocimiento y de esta manera lograríamos uno de los retos en la educación hoy en día, promover el aprendizaje significativo. Castellano (2003) considera el aprendizaje como un desarrollo activo de construcción de conocimientos empezando por el significado que a ello se le atribuye, en ese sentido, se puede decir que la enseñanza tendrá como objeto instruir el proceso de construcción de conocimientos. En el aprendizaje de la física toma gran importancia tener en cuenta los conocimientos previos que disponen los estudiantes, la relación que guardan éstos con otras áreas del 34 conocimiento y con el contexto en el que se desenvuelven para avanzar en sus aprendizajes. Partir de los conocimientos previos permitedesarrollar de una forma dinámica el proceso de enseñanza aprendizaje, socializar la información que cada alumno tiene respecto a un tema en específico y así debatir los puntos de vista de cada uno para luego incorporar el nuevo contenido (Romero Hoyos, 2013). 2.2.1.4 Movimiento Ondulatorio. Un movimiento ondulatorio, es la propagación de la perturbación de cierta propiedad de un medio. El medio que experimenta la propagación puede ser el agua, el aire o incluso el vacío, por ejemplo: el sonido, las ondas producidas cuando se lanza una piedra en un estanque, o las producidas por emisoras de radio y televisión. Aunque el mecanismo físico puede ser diferente para los distintos movimientos ondulatorios, todos ellos tienen una característica común, son situaciones producidas en un punto del espacio, que se propagan a través del mismo y se reciben en otro punto. 2.2.1.5 Ondas. En física, se utiliza la palabra “onda” para designar la transmisión de la energía sin desplazamiento de materia. Se trata de una perturbación o agitación que se desplaza en un ambiente determinado y que, después de pasar, lo deja en su estado inicial. Una onda se genera por la vibración de un medio u objeto; esta vibración es un movimiento de ida y vuelta en torno a un punto principal o de equilibrio. A este movimiento de ida y vuelta también se le conoce como oscilación. 2.2.1.5.1 Onda periódica. Una onda continua o periódica tiene como fuente una vibración u oscilación continua, es decir, que se repite a intervalos iguales de tiempo. 35 Elementos de una onda periódica. En una onda periódica se pueden distinguir algunas cantidades que pueden describirla: - Amplitud: se denomina elongación de la onda a la separación de cualquier elemento del medio respecto al nivel de equilibrio. La máxima elongación respecto a la posición se conoce como Amplitud (A). - Longitud de onda: es la máxima distancia que existe entre dos puntos idénticos cualesquiera, por ejemplo, dos crestas o dos valles. En el SI la longitud de ondas se mide en metros (m). - Período: Es el tiempo transcurrido entre dos crestas sucesivas que pasan por el mismo punto en el espacio, es decir el intervalo de tiempo necesario para que la onda se desplace una longitud de onda. - Frecuencia: es el número de oscilaciones o ciclos completos que pasan por un punto dado en una unidad de tiempo. La frecuencia de una onda periódica está relacionada con el periodo mediante la expresión: 𝑓 = 1 𝑇 , y su unidad en el SI es 1 𝑠 denominado Hertz (Hz). Figura 3 Elementos de una onda Nota. La figura muestra los elementos que caracterizan una onda. Fuente: http://blogclassproyect.blogspot.com http://blogclassproyect.blogspot.com/ 36 Velocidad de propagación. En general, la magnitud de la velocidad relaciona la distancia recorrida con el tiempo empleado en recorrerla. Una cresta o un valle (o cualquier otra parte de la onda) recorre una distancia de una longitud de onda λ, en un tiempo igual a un período T. Por lo tanto: 𝑣 = 𝜆 𝑇 2.2.1.6 Tipos de ondas. Los tipos de ondas se pueden clasificar según diversos criterios, por ejemplo, el tipo de perturbación que la genera, la dirección de vibración de las moléculas del medio o el sentido de propagación. - Ondas mecánicas: este tipo de ondas requiere de un medio para propagarse. Este medio puede ser un sólido, un líquido o un gas. - Ondas electromagnéticas: son aquellas que no necesitan de un medio material para propagarse, es decir, pueden viajar por el vacío. - Onda longitudinal: en esta clase de ondas las partículas del medio experimentan desplazamientos en la misma dirección en que se propaga la onda. - Onda transversal: en esta clase de ondas las partículas del medio experimentan desplazamientos en dirección perpendicular al movimiento de la onda. - Onda viajera: esta onda es generada por una fuente y se propaga a partir de ella libremente y sin devolverse. Generalmente esta onda se amortigua a medida que se desplaza y entrega su energía. 37 - Onda estacionaria: se puede crear una onda estacionaria, es decir, que parece estar inmóvil, cuando una onda viaja bajo ciertas condiciones e incide en un punto fijo y se devuelve invertida por el mismo medio. 2.2.1.7 Propiedades de las ondas - Reflexión: se entiende por reflexión el cambio en la dirección de la propagación que experimenta una onda al encontrarse con un obstáculo adecuado a su naturaleza y tamaño, mucho mayor a su longitud de onda. - Refracción: es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro, es decir, deben de tener índice de refracción diferente, se trata del rebote que experimenta un rayo al incidir en una superficie lisa y pulida, y así volver al medio anterior. - Difracción: este es un fenómeno característico de las ondas, se basa en la desviación de éstas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. - Interferencia: una interferencia es la superposición de dos o más ondas que tienen lugar en un punto cuando es alcanzado por varias ondas a la vez. 2.2.1.8 Sonido. Los fenómenos sonoros están relacionados con las vibraciones de los cuerpos materiales. Cualidades del sonido: - Intensidad: es una propiedad que se relaciona con la energía de la vibración de la fuente que emite la onda sonora. - Tono: el tono de un sonido se relaciona con la frecuencia (f) de la onda sonora, de modo que cuanto más agudo sea el sonido, mayor será la frecuencia, y cuanto más grave sea, menor será su frecuencia. 38 - Timbre: cuando se distinguen dos sonidos de la misma frecuencia e intensidad, emitidos por objetos distintos, debido a que las formas de las ondas sonoras emitidas son distintas, se dice que ambos sonidos tienen diferente timbre. 2.2.1.9 Efecto Doppler. Un efecto Doppler se experimentará siempre que exista un movimiento relativo entre una fuente de ondas y un observador. Cuando la fuente y el observador se mueven uno hacia el otro, el observador escucha una frecuencia de la fuente en ausencia de movimiento relativo. Cuando la fuente y el observador se alejan una del otro, el observador escucha una frecuencia más baja que la frecuencia de la fuente. Este fenómeno fue observado por primera vez por el físico austriaco Christian Andreas Doppler en el año 1842, al notar como el tono del silbido de una locomotora se hacía más agudo al acercarse y más grave cuando se alejaba. 2.2.1.10 Enseñanza y aprendizaje de las ondas mecánicas. Uno de los problemas detectados en la enseñanza y el aprendizaje de las ondas y en general de la física es la utilización de fórmulas, reglas y algoritmos, que son aplicados por los estudiantes de forma mecánica. De igual forma, no se profundiza en el contenido conceptual trayendo como consecuencia el poco conocimiento de los conceptos básicos y sus aplicaciones a la vida cotidiana, tales como por ejemplo en la medicina, en la construcción, música, entre otros (Ruiz et al., 2013). De allí la importancia de aplicar estrategias que ayuden con la solución de la problemática, innovando con las nuevas tecnologías e introducirlas en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las ondas mecánicas. 39 2.2.1.11 Enseñanza por medio de flipped classroom. La aparición de nuevas tecnologías está produciendo cambios en todos los ámbitos de la sociedad y en las relaciones entre los individuos, de tal forma que muchos están constantemente conectados a tabletas o computadoras. La educación no está apartada de estos procesos de cambios como podemos ver en las nuevas modalidades de formación, perfeccionando la adquisición de competencias con el acceso a grandes cantidades de información, cambio de roles en el profesorado y alumnado y cambios metodológicos (como las clases invertidas, flipped classroom) (Sanchez et al., 2017).En el aula invertida, los alumnos entran en contacto con los tópicos a ser discutidos en la clase a través de actividades previas a las clases. Sin embargo, Invertir una clase es mucho más que la edición y distribución de un video o de cualquier tipo de contenidos multimedios. Se trata de un enfoque integral que combina la instrucción directa con métodos constructivistas, actuaciones de compromiso e implicación de los estudiantes con el contenido del curso y la mejora de su comprensión conceptual. (Tourón y Raúl, 2014, p. 209) Esto indica que no basta solo con brindarle al estudiante la metodología con la que trabajará, sino que es necesario un acompañamiento por parte del profesor en cada etapa del aprendizaje. 2.3 Referente teórico Ahora bien, entre los aspectos teóricos a tener en cuenta en este trabajo de campo, se tiene el conectivismo, una teoría del aprendizaje para la era digital que ha sido desarrollada por George Siemens y Stephen Downes y la teoría constructivista de Jean Piaget. 40 El conectivismo busca que el estudiante tenga participación más activa en el proceso de enseñanza y aprendizaje, esta teoría concibe la integración de las tecnologías como herramientas importantes que favorecen en la innovación de los ambientes de aprendizaje. Según Siemens (2020) Tecnológicamente, el paso a la digitalización ha estado ocurriendo durante décadas y todavía está en curso, pero con COVID en este momento está acelerando la adopción muy rápido. Entonces tienes la tendencia a largo plazo y de repente, tienes está aceleración muy rápida. El conectivismo es encaminado por la comprensión de iniciativas que están basadas en principios que varían rápidamente debido a que constantemente se está obteniendo nueva información. Existen principios basados en el conectivismo tales como: - El aprendizaje y el conocimiento dependen de la diversidad de opiniones - El aprendizaje es un proceso de conectar nodos o fuentes de información especializados - El aprendizaje puede residir en dispositivos no humanos - La alimentación y mantenimiento de las conexiones es necesaria para facilitar el aprendizaje continuo. - La habilidad de ver conexiones entre áreas, ideas y conceptos es una habilidad clave. - La actualización (conocimiento preciso y actual) es la intención de todas las actividades cognitivas de aprendizaje. - La toma de decisiones es, en sí misma, un proceso de aprendizaje. El acto de escoger qué aprender y el significado de la información que se recibe, es visto a través del lente de una realidad cambiante. Una decisión correcta hoy, puede estar equivocada mañana debido a las alteraciones en el entorno informativo que afecta la decisión. 41 El aprendizaje puede residir fuera de nosotros, está enfocado en conectar conjuntos de información especializada, y las conexiones que nos permiten aprender más tienen mayor importancia que nuestro estado actual de conocimiento (Siemens, 2004). Ahora bien, Barreto et al (2006) contribuyeron con una visión vanguardista acerca de cómo se construye el conocimiento, una visión desde el constructivismo piagetiano e interaccionista. Partiendo de la idea de un sujeto activo que interactúa con el objeto, y a partir de esta interacción va construyendo el conocimiento. Esto se hace efectivo a través de un proceso de adaptación. Ahora según Piaget la construcción del conocimiento se centra en que el conocimiento no es una copia de la realidad, sino que se va construyendo mediante la relación e interacción del sujeto con la realidad, es decir, para Piaget el conocimiento radica en la interacción entre sujeto y objeto. 42 CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3. Diseño de investigación Este estudio es de tipo interventivo, con un enfoque complementario, con un diseño mixto de investigación (Hernández et al., 2014). En la primera parte se realizó una prueba diagnóstica para determinar el estado de desarrollo de los conocimientos y competencias referentes a las ondas mecánicas. Luego se realizaron las intervenciones didácticas mediadas por las TIC, utilizando la flipped classroom como estrategia didáctica. En el desarrollo de la intervención se realizaron distintas pruebas que muestran el proceso de adquisición de conocimientos por parte de los estudiantes. Este diseño según Hernández et al. (2014) se le denomina pruebas repetidas. Asimismo, se fueron tomando evidencias de tipo cualitativas que posibiliten el análisis de narrativas y contenidos desarrollados por los estudiantes. De esta manera, el estudio se irá complementando para otorgar un nivel de profundidad mayor en cuanto al cumplimiento del objetivo general planteado, en donde se pretende evaluar la incidencia de implementar una estrategia didáctica basada en flipped classroom en el aprendizaje de los conceptos referentes a ondas mecánicas, en estudiantes de undécimo grado de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo (Sucre). Las fases de intervención corresponderán a lo encontrado en las posturas teóricas que sustentan la construcción de conocimiento, y lo eficaz de la física, articulada con las TIC. De esta manera, el ideal es ir llevando al estudiante desde un aprendizaje hetero-estructurante a uno auto estructurante, donde tienen sentido el aprender a aprender. 43 3.1 Población y Muestra Este estudio se realizó de manera presencial en los grados undécimo (en total 139 estudiantes), de los cuales se extrajo una muestra intencional (no probabilística), correspondiente a 32 estudiantes, lo cual representa a la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de la ciudad de Sincelejo, tomando como población los estudiantes del grupo A y B, que asistieron de manera presencial al aula de clases. Se destaca que en el establecimiento educativo se cuenta con un docente de física encargado para el grado décimo y uno para el grado undécimo. En el colegio también se cuenta con un laboratorio de física, pero no se hace uso del debido a la contingencia COVID-19. En esta investigación, se trabajó con un aproximado de 15-17 estudiantes por grupo. Cabe resaltar, que el total de estudiantes en los grados 11, era de 38, de los cuales terminaron el proceso de intervención 32 de ellos, representando un 81% de la muestra total escogida inicialmente, a pesar de que la totalidad de estudiantes del grado 11° A fue de 18 estudiantes solo 15 terminaron el proceso de intervención, y para el grupo 11° B inicialmente fue de 20 estudiantes, de los cuales solo 17 de ellos terminaron el proceso de intervención, en total entre los dos grupos terminó la intervención 32 estudiantes, lo cual representa la muestra total escogida, logrando ser una muestra significativa al momento de hacer el contraste de los resultados. Los grupos escogidos tuvieron la siguiente participación en el estudio: 11°A y 11°B, grupo experimental: estrategias didácticas basadas en flipped classroom en la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas. 44 Tabla 2 Sexo Cantidad Porcentaje Masculino 5 29% Femenino 12 71% Total 17 100% Sexo y edad de los estudiantes del grado 11 A del año 2021 Nota. Elaboración propia. Datos tomados de Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo Figura 4 Sexo de los estudiantes del grado 11 A del año 2021 Nota. Datos tomados de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo. 45 Tabla 3 Sexo y edad de los estudiantes del grado 11 B del año 2021 Género Cantidad Porcentaje Masculino 6 40% Femenino 9 60% Total 15 100% Nota. Datos tomados de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo Figura 5 Sexo de los estudiantes del grado 11 B del año 2021 Nota. Datos tomados de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de Sincelejo 3.3 Instrumentos (validación de instrumentos) Parallevar a cabo el trabajo sobre la incidencia de las flipped classroom en la enseñanza de la propagación de ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado, se diseñó un instrumento de investigación, con el propósito de cuantificar los saberes obtenidos por los estudiantes, el test empleado contenía 18 preguntas, las cuales fueron revisadas por expertos, entre ellos el asesor de 46 la investigación en curso (Licenciado en Matemáticas y Física, Magíster y Doctor en Educación) y el docente titular (Licenciado en matemáticas y magíster en didáctica) El test fue dividido en dos secciones, test 1 (pretest), el cual fue aplicado una semana antes del comienzo de la intervención, y el test 2 el cual hace referencia al postest, este fue aplicado una semana después de haber terminado el programa de intervención, en ambos test se valoraron los conceptos y análisis de fenómenos cotidianos donde intervienen las ondas, resaltando que algunas preguntas fueron seleccionadas de los libros de preparación de las pruebas SABER 11. Además de los pre y post test, también se realizaron diversas actividades durante el proceso que favorecieron en la consolidación de las temáticas. (anexos) 3.4 Técnicas de recolección de información Durante el estudio, las técnicas de recolección de información fueron las siguientes: 3.4.1 Pre test: evaluación inicial Con este test se dio inicio al trabajo de investigación, este fue aplicado una semana antes del programa de intervención a los estudiantes de grado undécimo, el cual correspondió al grupo de trabajo para preguntas para llevar a cabo la presente investigación, este test refiere a una prueba diagnóstica que constaba de 18 preguntas, la resolución de esta prueba contaba con un tiempo de 60 minutos, en el transcurso de este proceso contaron con la compañía del docente titular, algunos estudiantes expresaron la poca información que conocían sobre la temática de ondas. El propósito de esta evaluación inicial era de identificar los pre saberes de los estudiantes referente a la temática a trabajar, recolectar la información pertinente sobre ¿Cómo se encontraban los estudiantes antes del proceso de formación? De esta forma se logra determinar la respectivas debilidades y fortalezas de cada uno. 47 3.4.2 Test intermedio Este test intermedio fue aplicado al pasar dos semanas desde el comienzo del proceso de la intervención, correspondió a la primera actividad durante el programa, el objetivo era conocer el estado en el que se encontraba el estudiante, valorar el avance, que tan significativo estaba siendo el aprendizaje hasta el momento y si estaba funcionando la estrategia didáctica. 3.4.3 Actividades de consolidación en clases Estas actividades hacían parte de una evaluación constante, a través de ellas se buscaba dar seguimiento del rendimiento de los estudiantes durante el proceso, algunas de las actividades llevadas a cabo correspondían a: - Resúmenes de lectura - Preguntas abiertas - Participaciones y tareas - Elaboración de mapas conceptuales y cuadros comparativos a partir de lo visto en clase - Exposiciones en equipo a partir de lecturas e investigaciones Todas estas actividades eran realizadas durante las clases, siendo la finalidad de estas la retroalimentación de conocimientos adquiridos y a la vez detectar las posibles falencias dentro del proceso de aprendizajes y cómo mejorarlas. 3.4.4 Post test: evaluación final En la evaluación final o post test, se aplicó una semana después de la aplicación del programa de intervención, este al igual que el pre test también constaba de 18 preguntas para realizar en 60 minutos, en esta oportunidad los estudiantes estuvieron acompañados de las docentes en formación, con esto se dio por finalizado el programa interventivo. 48 El propósito de esta última actividad radica en conocer los resultados de todo el proceso de aprendizaje, qué tanto funcionó la estrategia puesta en marcha, y como a toda evaluación a los resultados se les aplica un valor (calificación). A través de esta prueba se busca conocer el nivel de los estudiantes. Por medio de los resultados, recolectar la información suficiente acerca de la estrategia puesta en marcha, e identificar si se alcanzaron los objetivos propuestos al inicio. 3.4.5 Entrevistas no estructuradas Las entrevistas eran realizadas al final de cada sesión de clases con el objetivo de conocer la opinión de los estudiantes acerca del proceso de aprendizaje. Las preguntas se realizaban acerca de la temática, de cómo se desarrollaba la clase, si lograban cumplir el objetivo propuesto, como percibían la estrategia didáctica. Las opiniones de los estudiantes eran registradas en diarios de campo. 3.5 Programa de intervención El programa de intervención junto a los referentes teóricos ya mencionados forma la columna vertebral de este trabajo de investigación. La intervención se realizó teniendo en cuenta la complejidad de las temáticas y en el orden de acuerdo a los lineamientos propuestos por el ministerio de educación. El contenido de ondas se presentó en dos unidades: UNIDAD 1 1.1 Movimiento ondulatorio 1.2 Ondas (elementos de una onda, tipos de ondas y sus propiedades) 1.3 Sonido 1.4 Efecto Doppler 1.5 49 UNIDAD 2 2.1 Naturaleza de la luz 2.2 refracción y reflexión La intervención se realizó por medio de tres fases principales, en las cuales se fueron desarrollando las temáticas programadas para cada una de ellas. 3.5.1 Fase Cero Esta fase tuvo una disposición temporal de una semana en el cual hubo un acercamiento para conocer a los estudiantes, se realizó un proceso de sensibilización con el fin de dar a conocer la metodología con la que estaría trabajando durante la intervención. Esta fase se orientó los siguientes temas: 3.5.1.1 Inducción Flipped Classroom. En este apartado se dio a conocer que es una estrategia didáctica, su importancia y objetivo, y cuál sería la estrategia escogida para trabajar, en este caso flipped classroom. Se orientó acerca de su definición, como se llevaría a cabo y cuáles serían las ventajas de su aplicación dentro del proceso interventivo. Flipped Classroom: es una metodología que promueve el aprendizaje activo de los estudiantes, entregándoles mayor protagonismo en el estudio de contenidos a modo de priorizar el trabajo práctico y aplicado al momento de encontrarse con el docente en el aula, ya sea de manera presencial o virtual. Esta metodología propone que los estudiantes preparen las lecciones fuera de clases, accediendo en casa a los contenidos de las asignaturas, para que después sea en el aula 50 donde se interactúe y realicen actividades más participativas. Todo ello apoyándose en las nuevas tecnologías y con un profesor que actúe de guía. 3.5.1.2 Formas de trabajar con la estrategia didáctica flipped classroom En la entrega de contenidos se debe contar con lo siguiente: - Organización - Plazo adecuado - Guía (técnica VPR) En el encuentro presencial: - Análisis del contenido por parte de los estudiantes - Resolución de dudas - Evaluación de la clase 3.5.1.3 ¿Por qué es importante trabajar con la flipped classroom o aula invertida? - Permite incrementar el compromiso y autonomía de los estudiantes - Favorece el aprendizaje según los propios ritmos al acceder a los contenidos tantas veces como sea necesario - Potencia el desarrollo de competencias genéricas tales como el pensamiento crítico, autocrítico, capacidad de análisis, entre otros - Transforma el encuentro con el docente en un espacio colaborativo de trabajo conjunto en pro de los aprendizajes digitales - Mejora el desarrollo de las competencias por el trabajo individual y colectivo 51 3.5.1.4 Metodología de trabajo. Se describió cómo se llevaría a cabo la temática mediante la flipped classroom y cuáles serían los procedimientosen el desarrollo de cada actividad. En esta metodología de aprendizaje se trabaja en casa los elementos teóricos o pasivos para llegar a la clase con una base de conocimientos que le permita al profesor realizar actividades de práctica, de evaluación formativa o de análisis de conocimientos. La metodología seguía el siguiente orden: los estudiantes recibían una guía y varios videos explicativos del contenido una semana antes de cada clase, el día del encuentro presencial se realizan las actividades pertinentes como resúmenes, preguntas abiertas o ya sean pequeñas exposiciones con el objetivo de que el estudiante sea un ente activo responsable de su propio aprendizaje 3.5.1.5 Presentación de la temática a trabajar Por último, y no menos importante se presentó la temática que se estaría trabajando el próximo encuentro, correspondiente a movimiento ondulatorio. Se conocieron y activaron algunos saberes que los estudiantes tenían acerca de ondas y como esta se evidencia en la vida cotidiana. 3.5.2 Fase Uno (fase individual) Esta fase tardó cuatro semanas, era el momento de llevar a la práctica lo explicado en la fase cero, se inicia con la temática de la unidad uno, para ello se elaboraron guías de trabajos, las cuales eran compartidas con los estudiantes mediante los canales de comunicación autorizados. Estas guías eran acompañadas de videos y enviadas la semana anterior al encuentro presencial, con el propósito de que el estudiante se familiarice con los conceptos, indague, reflexione y trabaje desde casa, en el caso de no entender, poder leer o reproducir los videos las veces que fueran necesarias. 52 Al momento de llegar al encuentro presencial, la clase no se llevaba a cabo de forma tradicional, sino que en ese tiempo se potenciaba la apropiación de los conceptos mediante preguntas que iban siendo respondidas por los mismos estudiantes, se realizaron mapas conceptuales, un taller intermedio y exposiciones. Esta etapa fue el primer acercamiento a la estrategia y se trabajó de manera individual. Esta etapa se corrobora con los documentos enviados a los estudiantes. (Anexos). En esta etapa se trabajaron las siguientes temáticas ya mencionadas en los referentes conceptuales como lo son: - Movimiento ondulatorio - Ondas (elementos de una onda, tipos de ondas y propiedades de una onda) - Sonido - Efecto Doppler 3.5.3 Fase Dos (Fase Grupal) En esta fase se trabajó de manera grupal, a través de la flipped classroom se busca fomentar el trabajo colaborativo y cooperativo, desarrollar habilidades para la resolución de conflictos y diálogos constructivos en el trabajo en grupo. Asimismo, en el grado 11 A se organizaron 3 grupos de cuatro estudiantes y 1 grupo de cinco estudiantes, en el grado 11 B se organizaron 3 grupos de cuatro estudiantes y 1 grupo de tres. Con el fin de escoger al azar cada grupo y asignarles una temática diferente, la cual tenían que investigar desde la comodidad de sus casas y en el aula de clases realizar una exposición donde cada temática respondiera a: 1. ¿De qué trata el fenómeno? 2. Características del fenómeno 3. Importancia y ejemplos del fenómeno 53 4. Aplicaciones (si las hay) Luego, se estipuló un tiempo suficiente donde cada estudiante podía hacer las preguntas al grupo encargado de realizar la exposición y en colaboración con el docente encargado se resolvían las dudas de cada uno de los estudiantes. De esta manera se incentivó a la investigación y a la construcción del conocimiento en conjunto. En esta fase se trabajaron los siguientes temas: - Efecto Doppler y sus casos - La luz y su naturaleza - Reflexión de la luz - Refracción de la luz 54 CAPÍTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4. Informe pretest y postest aplicados a los estudiantes de undécimo grado Se realizó una prueba diagnóstica en el grado undécimo de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta de la ciudad de Sincelejo para determinar el grado de conocimiento y competencias referente a los conceptos de la unidad de ondas. Debido a la contingencia de COVID- 19 la institución se encontraba en alternancia, por lo cual nos permitió trabajar con un subgrupo del grado 11 A y 11B. La prueba diagnóstica consistió en realizar 2 pruebas, al iniciar y al finalizar el programa interventivo, el test contaba con 18 preguntas de selección múltiple con única respuesta (tipo ICFES) relacionadas con la unidad de ondas. Al momento de realizar la primera prueba diagnóstica, algunos estudiantes expresaron: No tener conocimientos acerca de la temática, debido a la contingencia del COVID 19, por lo que se encontraban bastante atrasados. 4.1 Resultado comparativos de las pruebas Tabla 4 Resumen de procesamiento de los casos Evaluación Casos Válido Perdidos Total N Porcentaje N Porcentaje N Porcentaje Pretest Puntaje Postest 30 30 100,0 % 100,0 % 0 0 0, 0 % 0,0 % 30 30 100,0 % 100,0 % Nota. Elaboración propia. 55 Figura 6 Datos Descriptivos Nota. Elaboración propia. Se aplica una prueba Shapiro-Wilk, para determinar si las notas de las pruebas realizadas por los estudiantes se distribuyen de manera normal. Las variables, nota 1 y nota 2, corresponden respectivamente a las notas que sacaron los estudiantes en las dos pruebas aplicadas, en momentos distintos. Después de la intervención con la aplicación de la estrategia de flipped classroom, los resultados son: Ho: las notas están distribuidas de manera normal Hi: las notas no se distribuyen de manera normal 56 Tabla 5 Prueba de normalidad Evaluación Shapiro–Wilk Estadístico Gl Sig. Pretest Puntaje Postest ,973 ,759 30 30 ,610 ,000 Nota. Elaboración propia. Según lo que estipula la tabla 5, los resultados de esta primera prueba muestran que el valor – P = 0.610 ≥ 0.05, por lo tanto, la hipótesis nula “Ho: Las notas se distribuyen de manera normal”, no se puede rechazar. Ahora bien, los resultados de la segunda prueba muestran que el valor – P = 0.00 ≤ 0.05, por tanto, la hipótesis nula “Ho: las notas se distribuyen de manera normal” se rechaza. Debido a que las notas en las dos pruebas no se distribuyen de igual manera, estableciendo que, si existen diferencias estadísticamente significativas, se hace necesario aplicar una prueba no paramétrica, para determinar si hay alguna relación de dependencia entre las notas sacadas por los estudiantes y la estrategia didáctica aplicada en la asignatura de física. Para ello se aplicó una prueba de U de Mann Whitney. 57 Tabla 6 Evaluación N Rango Promedio Suma de rangos Pretest Puntaje Postest Total 30 30 60 17,75 43,25 532,50 1297,50 Comparación entre las pruebas utilizando la U de Mann Whitney Nota. Elaboración propia. Tabla 7 Puntaje U de Mann-Whitney W de Wilcoxon Z Sig. Asintótica (bilateral) 67,500 532,500 -5,762 ,000 Estadísticos de prueba a Nota. Elaboración propia. a. Variable de agrupación: Evaluación En este sentido se rechaza la hipótesis nula, estableciendo que si existen diferencias estadísticamente significativas entre las pruebas. Por tanto, se puede decir que se avanzó en el aprendizaje utilizando la estrategia didáctica referenciada,se avanzó en la enseñanza de las temáticas referidas a la unidad de ondas y en la comprensión de éstas. La estrategia de la flipped classroom incidió de manera positiva en la enseñanza. 58 En el siguiente gráfico se pueden observar los cambios cuantitativos entre el pretest y el postest. Figura 7 Comparación pretest y postest Nota. Elaboración propia. En este diagrama de caja y bigote, se puede dar cuenta de los cambios de manera cuantitativa que hubo en las pruebas, se observa que la mediana está muy por debajo de la mediana del postest, puesto que en la prueba del postest hubo puntajes mucho más altos. A continuación, se muestran los resultados de las pruebas realizadas para cada tema de la unidad de movimiento ondulatorio. 59 4.2 Movimiento ondulatorio Tabla 8 Evaluación Casos Válido Perdidos Total N Porcentaje N Porcentaje N porcentaje Pretest Resultado G1 Postest 30 30 100,0 % 100,0 % 0 0 0, 0 % 0,0 % 30 30 100,0 % 100,0 % Resumen de procesamiento de casos Nota. Elaboración propia. Tabla 9 Evaluaciones N Rango promedio Suma de rangos Resultados G1 Pretest 30 24,25 727,50 Postest 30 36,75 1102,50 Total 60 Prueba Mann Whitney Nota. Elaboración propia. 60 Tabla 10 Resultado G1 U de Mann-Whitney W de wilcoxon Z 262,500 727,500 2,851 Sig. Asintótica (Bilateral) ,004 Estadísticos de prueba a Nota. Elaboración propia. Durante el proceso de la temática movimiento ondulatorio se observó de manera general en los estudiantes: vacíos, dudas y opiniones acerca de los conceptos abordados. Observando la tabla 10, puede apreciarse que el estadígrafo de U de Mann Whitney fue de 262,500 y el valor de p (sig. Asintótica. (Bilateral)) es 0,004 por lo que se rechaza la hipótesis nula y se concluye que, si presentaron diferencias significativas en este tema, entre la aplicación del pretest y el postest, en el análisis de los resultados obtenidos indica que los estudiantes avanzaron en el aprendizaje de movimiento ondulatorio. 61 Gráfico 8 Diagrama de caja para la temática de movimiento ondulatorio Nota. Elaboración propia. 4.3 Ondas según su dirección y propagación Tabla 11 Evaluación Casos Válido Perdidos Total N Porcentaje N Porcentaje N Porcentaje Pretest Resultado G2 Postest 30 30 100,0 % 100,0 % 0 0 0, 0 % 0,0 % 30 30 100,0 % 100,0 % Resumen de procesamiento de casos Nota. Elaboración propia. 62 Tabla 12 Evaluación N Rango Promedio Suma de rangos Pretest Resultado G2 Postest Total 30 30 60 23,58 37,02 719,50 1110,50 Prueba Mann-Whitney Nota. Elaboración propia. Tabla 13. Resultado G2 U de Mann-Whitney W de wilcoxon Z 254,500 719,500 -003 Sig. Asintótica (Bilateral) ,003 Estadísticos de prueba Nota. Elaboración propia. En el desarrollo de la temática de ondas según su dirección y propagación, algunos estudiantes presentaron dificultades al momento de identificar las ondas según la dirección de vibración, es decir, en ondas longitudinales y ondas transversales. De acuerdo a la tabla 13, el p- valor obtenido al aplicar la prueba es de 0,003 (p-valor ≤ 0,05), lo cual corrobora que de la aplicación del pretest al postest si existe un cambio significativo. En el postest se logra evidenciar el manejo de conceptos de ondas según su clasificación. 63 Gráfico 9 Diagrama de caja para la temática ondas según su dirección y propagación Nota. Elaboración propia. 4.4 Fenómenos Ondulatorios Tabla 14 Casos Válido Perdidos Total Evaluación N Porcentaje N Porcentaje N Porcentaje Pretest Resultado G3 Postest 30 30 100,0 % 100,0 % 0 0 0, 0 % 0,0 % 30 30 100,0 % 100,0 % Resumen de procesamiento de casos Nota. Elaboración propia. 64 Tabla 15 Prueba Mann-Whitney Evaluación N Rango promedio Suma de rangos Pretest Resultado G3 Postest Total 30 30 60 28,17 32,83 845,00 985,500 Nota. Elaboración propia. Tabla 16 Estadísticos de prueba Resultados G3 U de Mann-Whitney W de Wilcoxon Z 380,000 845,000 -1,090 Sig. Asintótica (Bilateral) ,276 Nota. Elaboración propia. Al finalizar la temática de fenómenos ondulatorios se realizó un taller de selección múltiple con el fin de medir el aprendizaje de los estudiantes en este tema, en el cual los estudiantes obtuvieron resultados muy positivos, logrando superar el resultado obtenido en el primer test. Sin embargo, en la última prueba que se aplicó (postest) el resultado bajó considerablemente. De acuerdo a la tabla 16, puede apreciarse el valor de p (sig. Asintótica (Bilateral)) es 0,276 por lo que no se rechaza la hipótesis nula y se puede concluir que los estudiantes tuvieron falencias en cuanto a los conceptos, presentaron confusiones entre refracción y difracción al ser palabras parónimas, es decir, parecidas en sonido y escritura y diferentes en significado. 65 Gráfico 10 Diagrama de caja para la temática de fenómenos ondulatorios Nota. Elaboración propia. 4.5 Sonido Tabla 17 Evaluación Casos Válido Perdidos Total N Porcentaje N Porcentaje N porcentaje Pretest Resultado G4 Postest 30 30 100,0 % 100,0 % 0 0 0, 0 % 0,0 % 30 30 100,0 % 100,0 % Resumen de procesamiento de casos Nota. Elaboración propia 66 Tabla 18 Evaluación N Rango Promedio Suma de Rangos Pretest Resultado Postest G4 Total 30 30 60 20,33 40,68 610,00 1220,00 Prueba Mann-Whitney Nota. Elaboración propia. Tabla 19 Estadísticos de prueba Resultado G4 U de Mann-Whitney W de wilcoxon Z 145,000 610,000 -4,660 Sig. Asintótica (bilateral) ,000 Nota. Elaboración propia. En este tema,los estudiantes presentaron dificultades en la apropiación del concepto de sonido y en la apropiación de algunas de sus propiedades. Sin embargo, en el desarrollo de la temática se realizaron diferentes actividades donde se podía verificar el avance de los estudiantes. Con respecto a la tabla 19 se logra analizar un cambio significativo de 0,000 por lo que se puede concluir que los estudiantes en la última prueba (postest) lograron mantener los resultados obtenidos en las actividades anteriores, mostrando así el avance en la temática de sonido. 67 Gráfico 11. Diagrama de caja para la temática de sonido Nota. Elaboración propia. 4.6 Análisis de las entrevistas no estructuradas En el proceso de recolección de datos, también se implementaron entrevistas no estructuradas a los estudiantes acerca de cómo fue la experiencia durante el tiempo transcurrido por el programa de intervención. En este apartado se deconstruyen las narraciones de los estudiantes, en cuanto a los aspectos de cómo se sintieron al aprender de una forma diferente a la que comúnmente están acostumbrados. Es decir, comentan lo que aprendieron, si les gustó aprender de esta manera, la forma en cómo aprendieron y qué dificultades se les presentaron. La experiencia del estudiante 1 y el estudiante 2 en relación con el tema ondas, despierta el interés que pueden tener los estudiantes por los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor. Al respecto el estudiante 1 deja claro en su narrativa: “si claro, es un tema muy interesante. Lo vemos 68 a diario, pero no sabíamos su significado físico.” Por consiguiente, el estudiante 2 expresa “aprender a través de ilustraciones de la vida real fue muy interesante y enriquecedor.” En estos relatos en particular se puede distinguir lo que Walz et al (2016) plantea, es reconocido que cuando se evidencia un suceso, de cualquier índole, no sólo se logra mejor conocimiento conceptual, también se puede despertar el interés por saber más sobre este fenómeno. Asimismo, cuando se pregunta si les gustó la forma en cómo aprendieron, el estudiante 5 expresa “si, ya que a cada estudiante nos colocaron un ejercicio diferente, lo cual hacía más interesante el aprender sobre las características de estos fenómenos, ya que cada quien podía averiguar con distintos datos el comportamiento de una onda.” De lo anterior podemos destacar que los estudiantes se interesan por estudiar de distintas formas y ver los resultados que esto genera. Desde otro punto de vista, ponemos en contexto la responsabilidad que tiene cada estudiante a la hora de aprender. El estudiante 3 responde cómo pudo cumplir sus objetivos en la clase, expresando lo siguiente: “dedicando el tiempo suficiente para preparar mi participación en clases.” Es por esto, que es importante que los alumnos comprendan que la educación viene en constante cambio y que esto solo aporta beneficios para la construcción de sus conocimientos, es decir, la educación actual exige que el estudiante sea consultor e investigador de los diferentes temas expuestos en clases, para así complementar su aprendizaje y convertirse además de un aportante del conocimiento, en un apoyo para el docente. En este mismo alcance, el estudiante 6 relata su experiencia acerca de cómo se sintió emocionalmente “me sentí muy bien, aprender de esta forma llama más el interés en nosotros, ya que pasamos en el celular la mayoría de nuestro tiempo. Y esta es una forma de no perder el tiempo.” De ahí se hace necesario disponer de una adecuada gestión de conocimiento y uno de los 69 medios que nos permiten este tipo de comunicaciones es el teléfono celular. Sin embargo, aun en las instituciones se observa una resistencia a la integración de los celulares como una herramienta educativa más. Ahora bien, a partir de los resultados obtenidos de las pruebas realizadas por cada estudiante y las entrevistas, podemos decir que, si se cumplió con el objetivo de estudio, y que la estrategia implementada funcionó en la enseñanza de conceptos referentes a movimientos ondulatorios, que a través del uso de las nuevas tecnologías en los ambientes de aprendizaje la participación y motivación por parte de los estudiantes es más notoria. Cabe resaltar que existen temáticas con una mayor diferencia significativa, lo cual se muestra en las tablas de resultados, el proceso de aprendizaje fue mayor, en cambio existen otras que debido a inconvenientes de tiempo no tuvieron una mayor profundización, además de confusiones que a algunos estudiantes se le presentan en los conceptos. 70 5. Conclusiones Los resultados obtenidos durante el estudio de inspección en los estudiantes de undécimo grado de la Institución Educativa Policarpa Salavarrieta en el que se implementó la técnica de flipped classroom muestran claramente que: - Se logró un avance entre lo encontrado en el pretest y lo arrojado en el postest debido a la eficiencia del trabajo colectivo, permitiendo la participación de los más tímidos al interactuar con los demás, identificando líderes dentro del proceso académico y favoreciendo el pensamiento crítico y la comunicación asertiva en los estudiantes, llegando así a concluir que esta metodología fue de ayuda práctica y significativa en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las ondas mecánicas en alumnos de este grado Por otra parte, con respecto a cada uno de los objetivos trazados en el proceso investigativo se puede concluir que: - Se logró caracterizar el estado de desarrollo de la comprensión de los conceptos y fenómenos relativos a las ondas mecánicas, en especial a lo que se refiere a fenómenos ondulatorios donde se notaron falencias en la diferenciación de conceptos como reflexión y refracción. - Se estableció un marco referencial pertinente a la constitución de propuestas tendientes al desarrollo de estrategias basadas en las TIC, la cual permitió realizar siete clases. Como intervención pedagógica se trabajó basado en la teoría del aprendizaje para la era digital desarrollada por George Siemens y Stephen Downes y la teoría constructivista de Jean Piaget. - Se diseñó y aplicó un programa de intervención basado en flipped classroom para desarrollar la comprensión de los conceptos y fenómenos relativos a las ondas mecánicas. Los estudiantes a nivel general mostraron avances en temas específicos como: concepto de ondas, características de una onda, el sonido y sus cualidades, entre otros. Sin embargo, en temas 71 como fenómenos ondulatorios persisten algunas confusiones debido al parecido que existen en algunos nombres de estos fenómenos tales como reflexión y refracción. Los estudiantes les motivó mucho más trabajar de la mano con ordenadores, teléfonos celulares y demás dispositivos que les brindan la comodidad y facilidad a la hora de estudiar, es decir, aprovechar al máximo las tecnologías que utilizan a diario como entretenimiento e incorporarlas como parte de sus herramientas de estudio. Por tanto, se puede afirmar que se logró alcanzar el objetivo general de evaluar la incidencia de la flipped classroom como estrategia didáctica en la enseñanza de la propagación de las ondas mecánicas en estudiantes de undécimo grado de la institución educativa Salavarrieta, razón por la cual se puede decir que la implementación del programa de trabajo fue satisfactoria. 72 6. Recomendaciones Es importante que la flipped classroom sean incluidas en los procesos de enseñanza y aprendizaje, pues ofrecen un sin número de posibilidades para abordar conceptos y contenidos de cualquier área del saber de una manera amena e innovadora, por ello es importante que en las clases se haga uso de ella de forma responsable y organizada. La transversalización de las áreas es muy valiosa, por ello se le debe dar mayor importancia a los proyectos institucionales,puesto que con ellos se entrevé necesidades reales de los estudiantes y la comunidad educativa en general, para ellos se hace necesario la implementación de las TIC y las plataformas virtuales. La transformación de la educación, dicha transformación se logra con el planteamiento de actividades bien planificadas, docentes comprometidos con su labor, estudiantes motivados y recursos adecuados. Si se cuenta con dichos elementos el proceso de enseñanza y aprendizaje mejora garantizando resultados diferentes y positivos. Para ello las políticas educativas deben pensarse, a partir de la inversión en educación y la reevaluación de las pruebas estandarizadas. 73 Referencias Bibliograficas Berenguer-Albaladejo, C. (2016). Acerca de la utilidad del Aula Invertida o flipped classroom. Universidad de Alicante Bergmann, J., & Sams, A. (2012). Flip your classroom: reach every student in every class every day. International Society for Technology in Education. https://www.rcboe.org/cms/lib/GA01903614/Centricity/Domain/15500/Flip_Your_Classr oom.pdf Bolívar, A. (2005). Conocimiento Didáctico del Contenido y Didácticas Específicas. Revista de Currículum y formación del profesorado, 39(2), 1-39. https://www.ugr.es/~recfpro/rev92ART6.pdf Castañeda, P. O. (2020). Uso de Flipped Classroom para el Aprendizaje de la Física en una Universidad Privada [Tesis de Doctorado]. 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Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, 20(2), 261- 70. https://raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/21809/21643 79 ANEXOS Anexo 1: Prueba Diagnóstica PRUEBA DIAGNÓSTICA CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE MOVIMIENTO ONDULATORIO NOMBRE: GRADO: 1. Las ondas mecánicas: a) Son necesariamente longitudinales b) Pueden ser longitudinales y transversales c) Se propagan en el vacío d) Son una combinación de ondas en campos eléctricos y magnéticos producidos por cargas en movimiento 2. Cuál de estas, es una característica de las ondas mecánicas a) Transportan materia b) Necesitan de un medio para propagarse c) El sonido d) Propagación de masa y no de energía 3. La distancia recorrida por una onda en un periodo se llama: a) Frecuencia b) Periodo c) Velocidad de onda d) Longitud de onda 4. ¿Cuál de las siguientes declaraciones sobre las ondas transversales es correcta? a) Siempre tienen la misma frecuencia b) Siempre tienen la misma velocidad c) Siempre viajan a través de un medio denso d) Las partículas vibran en dirección perpendicular con respecto al movimiento de la onda 5. Las ondas electromagnéticas a) No se propagan en medios materiales 80 b) Pueden ser longitudinales o transversales c) El sonido d) Son siempre transversales 6. Cuando una persona habla con voz más aguda que otra significa que: a) Produce una mayor longitud de onda b) Produce sonidos de mayor amplitud c) Produce sonidos de mayor longitud de onda d) Produce sonidos de mayor frecuencia 7. Cuando miro una roca sumergida dentro del agua me parece más grande de lo que es. Esto se debe a que: a) La luz cambia de frecuencia al salir del agua b) La luz es más rápida en el agua que en el aire c) La piedra absorbe agua como esponja y aumenta su tamaño d) La luz es más lenta en el agua que en el aire 8. La rapidez de la propagación de las ondas que se generan en el interior del agua depende de: a) La fuerza durante el choque b) La masa de la esfera c) La densidad y temperatura del agua d) El material de la esfera 9. las ondas longitudinales son: a) Aquellas que tienen una longitud de onda muy larga b) Aquellas en que la dirección de la propagación y de la vibración son idénticas c) Aquellas que no necesitan un medio material para desplazarse d) Aquellas en que la dirección de la propagación y de las vibraciones son perpendiculares. 10. La frecuencia de una onda es medida en unidades de: a) m b) m/s c) cm/s2 d) Hertz 81 11. Una onda choca con un obstáculo, invierte la dirección de su movimiento sin cambiar de medio, este efecto se llama: a) Reflexión b) Refracción c) Difracción d) Interferencia 12. Un sonido cuya frecuencia es de 18,000 Hz se considera: a) Un ultrasonido b) Un infrasonido c) Un sonido audible y agudo d) Un sonido Homofónico 13. A qué se debe el fenómeno del eco a) A la refracción del sonido en la atmósfera b) A la difracción del sonido entre los desfiladeros de los montes c) A la reflexión del sonido en las montañas u otros obstáculos d) Se refiere a aquellas ondas sonoras por encima de las frecuencias del sonido audible 14. Elige cuál de estos sería un ejemplo de onda transversal y otro de onda longitudinal a) Es longitudinal el sonido y transversal la luz b) Es longitudinal la luz y transversal la propagación de una sacudida por una cuerda c) Es transversal el sonido d) Ninguna de las anteriores 15. La amplitud de una onda es una medida de: a) Su periodo b) Su altura c) Su material d) Su velocidad 82 16. En una onda transversal el movimiento de la partícula en dirección de propagación de la onda es: a) Igual b) Paralelo c) Perpendicular d) Cero 17. La intensidad de un sonido está relacionado con: a) La frecuencia b) El periodo c) La amplitud d) Los armónicos 18. El tono de un sonido está relacionado con: a) La frecuencia b) El periodo c) La diferencia de fase d) La amplitud 19. Para que se genere un sonido es necesario a) Una fuente vibratoria b) Una fuente vibratoria y un medio para desplazarse c) Una velocidad mayor a 18,000 Hz d) El vacío 83 Anexo 2: Planes De Clases Una semana antes del encuentro de clase, se envía enlaces de videos, respectiva documentación sobre la temática y una actividad a llevar el día de la clase. CLASE 1: CONCEPTOS BÁSICOS MOVIMIENTOS ONDULATORIOS Semana del 13 al 17 y del 20 al 24 de septiembre Leer y analizar el contenido Movimiento Ondulatorio En tu libreta de apuntes realiza un escrito (Resumen) donde expliques con tus propias palabras todo lo entendido acerca de la temática Realiza mínimo 3 preguntas acerca del tema. Enlaces de videos para la clase 1 https://youtu.be/5eofgV3DTvs https://youtu.be/Z7fV4ZfoKeY https://youtu.be/ACyoJ-zrvHM MOVIMIENTO ONDULATORIO La propagación de la perturbación de cierta propiedad de un medio recibe el nombre de movimiento ondulatorio, el medio que experimenta la propagación puede ser el agua, el aire o incluso el vacío, por ejemplo: el sonido. Estos fenómenos ondulatorios que podemos observar a nuestro alrededor son muy frecuentes y variados, por ejemplo, si en un punto de la superficie del agua de una piscina ocasionamos un pequeño hundimiento, se produce una perturbación que se propaga por la superficie. También si hacemos oscilar una cuerda desde uno de los extremos, la perturbación se transmite por toda la cuerda. CONCEPTOS BÁSICOS DE FENÓMENOS ONDULATORIOS - Perturbación: Es la variación de una magnitud física respecto a un determinado valor que se considera estacionario o de equilibrio https://youtu.be/5eofgV3DTvs https://youtu.be/Z7fV4ZfoKeY https://youtu.be/ACyoJ-zrvHM84 - Propagación: Es la acción de propagar, es decir, expandir, multiplicar, hacer que algo llegue a los mayores sitios posibles. ¿QUÉ ES UNA ONDA? Cuando una vibración o perturbación originada en una fuente o foco se propaga a través del espacio se produce una onda. En particular nos centraremos en las ondas armónicas ideales, que son aquellas en las que la vibración que se transmite es armónica simple en todos sus puntos. Este tipo de perturbación la produce un foco emisor o fuente de forma continua y se transmite a través de un espacio o medio capaz de transmitirla. Conviene destacar que, en los fenómenos ondulatorios, se transmite la vibración o perturbación y la energía que lleva asociada, pero no hay transporte de materia. Esto quiere decir que una onda transporta energía a través del espacio sin que se desplace materia. Ejemplos de ondas: Las olas del mar, el sonido, la luz, las ondas sísmicas, la vibración de una cuerda, etc. TIPOS DE ONDAS. Podemos clasificar las ondas de acuerdo a distintos criterios, tales como son: el tipo de perturbación que la genera, la dirección de vibración de las moléculas del medio o el sentido de propagación. - Ondas mecánicas: Este tipo de ondas requieren un medio para propagarse, este puede ser un sólido, un líquido o un gas. - Ondas electromagnéticas: Son aquellas que no necesitan un medio material para desplazarse. - Onda longitudinal: En esta clase de ondas, el movimiento de las partículas producido por la perturbación es paralelo a la dirección de la propagación de la onda. 85 - Onda transversal: Las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de la onda. - Onda viajera: Esta onda es generada por una fuente y se propaga a partir de ella libremente y sin devolverse. Generalmente esta onda se amortigua a medida que se desplaza y entrega su energía. - Onda estacionaria: Llamamos onda estacionaria a un caso particular de interferencia que se produce cuando se superponen dos ondas de la misma dirección, amplitud y frecuencia, pero sentido contrario. ELEMENTOS DE UNA ONDA Imagen tomada de http://blogclassproyect.blogspot.com Cresta: Representa el punto más alto de una onda. Valle: Representa el punto más bajo de dicha onda Amplitud: Se denomina elongación de la onda a la separación de cualquier elemento del medio respecto al nivel de equilibrio. La máxima elongación respecto a la posición se conoce como Amplitud (A). Longitud de onda: Es la máxima distancia que existe entre dos puntos idénticos cualesquiera, por ejemplo, dos crestas o dos valles, En el SI, su unidad es el metro (m). Nodo: Es el punto de equilibrio, es decir donde la onda intercepta la línea de equilibrio. Otros elementos propios de una onda son: http://blogclassproyect.blogspot.com/ 86 Periodo: Es el tiempo transcurrido entre dos crestas sucesivas que pasan por el mismo punto en el espacio, es decir el intervalo de tiempo necesario para que la onda se desplace una longitud de onda. Puesto que la onda se desplaza una longitud de onda 𝜆 en un tiempo equivalente de un periodo T, la velocidad de propagación, que es constante se expresa mediante: 𝑣 = 𝜆 𝑇 En una onda, al igual que en todos los movimientos periódicos, el periodo y la frecuencia se relacionan de la siguiente manera. 𝑇 = 1 𝑓 Por lo tanto, podemos expresar la velocidad de la siguiente forma: 𝑣 = 𝜆 . 𝑓 Frecuencia: La frecuencia es el número de longitudes de onda que se dan en 1 segundo, la unidad de frecuencia es el Hertz. EJEMPLO: En la superficie de un estanque se propagan ondas cuya frecuencia es de 4 Hz y cuya amplitud mide 5 cm, si las ondas emplean 10 segundos en recorrer 2 m, calcula: a) El periodo b) La velocidad de propagación Solución: Puesto que la frecuencia es de 4 Hz, el periodo de oscilación de las ondas es: T = 1 𝑓 T= 1 / 4S-1 T = 0,25 Dado que las ondas emplean 10 s en recorrer 2 m, tenemos que la velocidad de propagación es: 87 𝑉 = 𝜆 𝑇 𝑉 = 2 𝑚 10 𝑠 𝑉 = 0,2 𝑚/𝑠 Actividad: Pon en práctica tus conocimientos, realiza los siguientes ejercicios 1. ¿Cuál es la frecuencia de una onda cuyo periodo es 0,025 s? 2. Una onda se propaga a 25 m/s, con un periodo de 0,4 s. Halle la longitud de onda. 3. Una cuerda es agitada de manera vertical hasta una altura de 20 cm formando ondas transversales, si la distancia entre un valle y otro es de 50 cm y se sabe que se realizan 8 ciclos en 5 segundos. Determinar: a) La velocidad de la onda b) La frecuencia, c) El periodo d) La amplitud CLASE 2: FENÓMENOS ONDULATORIOS Semana del 4 al 8 de octubre Lee y analiza el contenido FENOMENOS ONDULATORIOS Enlaces para video clase 2 https://youtu.be/iT9kkVZXdRc https://youtu.be/YlN0UGBPXPI https://youtu.be/iT9kkVZXdRc https://youtu.be/YlN0UGBPXPI 88 FENÓMENOS ONDULATORIOS Un fenómeno ondulatorio consiste en la transmisión de una perturbación desde un punto a otro del espacio. También es importante mencionar que toda onda va acompañada por una transmisión de energía, pero no va acompañada de un transporte de materia. Ahora, los fenómenos ondulatorios son esos distintos comportamientos que todas las ondas experimentan, sin importar su tipo o naturaleza, tienen lugar cuando las ondas se propagan en un medio y se encuentran con otras ondas, con cambios en el medio, frontera, brechas y obstáculos en general, esto causa alteraciones a la forma de las ondas y a su desplazamiento. Las ondas se las ingenian para atravesar distintos medios y hasta para ocupar el mismo espacio al mismo tiempo, algo que las partículas con masa no pueden hacer, al menos a nivel macroscópico. Entre los principales fenómenos ondulatorios que podemos observar en la naturaleza están: ⮚ Reflexión ⮚ Refracción ⮚ Difracción ⮚ Interferencia Tanto la luz como el sonido, tan preciados a los sentidos, se comportan como ondas y experimentan todos estos fenómenos, dentro de las diferencias existentes en sus respectivas naturalezas. Por ejemplo, la luz no necesita de medio material para propagarse, mientras que el sonido sí. Además, la luz es una onda transversal (la perturbación es perpendicular a la dirección en que se desplaza la onda), mientras que el sonido es una onda longitudinal (la perturbación y el desplazamiento son paralelos). Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta esta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio propagación. Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama difusión. En la reflexión hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la norma con el rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo reflejado. Se llama ángulo de incidencia al que forma 89 la normal con el rayo incidente y ángulo de reflexión al formado por la normal y el rayo reflejado. Las leyes de la reflexión dicen que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión y que el rayo incidente, reflejado y la normal están en el mismo plano. Ejemplos típicos de reflexión se producen en espejos, en superficies pulidas, en superficies de líquidos y cristales, también en las ondas producidas en un estanque, las propagaciones llegan al borde del estanque y regresan, es decir hay un cambio de dirección de la propagación. REFRACCIÓN Se denomina refracción de una onda al cambio de dirección y de velocidad que experimenta esta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se caracteriza por su índice de refracción. En la refracción hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo refractado. Se llama ángulo de incidencia al que forma la normal conel rayo incidente y ángulo de refracción al formado por la normal y el rayo refractado. Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la onda viaja más rápido, el rayo refractado se acerca a la normal, mientras que si pasa de un medio a otro en el que la onda viaja a menos velocidad el rayo se aleja de la normal. Un caso especial de refracción se produce cuando la luz atraviesa capas de aire con distintas temperaturas (el aire frío y aire caliente tienen de refracción diferentes) se comportan como medios de densidad óptica diferente. 90 DIFRACCIÓN Difracción es un término que se atribuye a varios fenómenos que ocurren cuando una onda se encuentra con un obstáculo o una rendija. Está definida como la desviación de ondas alrededor de las esquinas de un obstáculo o a través de la abertura en la región de una sombra geométrica del obstáculo. 91 INTERFERENCIA Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen dos tipos de interferencias. - Constructivas: Se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales. - Destructivas: En la superposición de ondas en anti fase obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales. Normalmente, las interferencias destructivas generan ruidos desagradables y normalmente deben ser eliminadas, mientras que las constructivas suelen obtenerse voluntariamente. 92 PRUEBA INTERMEDIA. Poniendo en práctica lo visto en clase sobre fenómenos ondulatorios se realiza la siguiente actividad evaluativa. TALLER NOMBRE: FENÓMENOS ONDULATORIOS Responde verdadero o falso a las siguientes afirmaciones: 1. La reflexión y la refracción son el mismo fenómeno. ( ) 2. El ángulo de incidencia y de reflexión tienen el mismo valor. ( ) 3. Las ondas pueden interferir entre sí. ( ) 4. La refracción se produce cuando una onda viaja de un medio a otro. ( ) 5. La luz experimenta el fenómeno de interferencia. ( ) 6. La difracción se observa siempre que una onda tropieza con un obstáculo. ( ) 7. Pueden existir interferencias constructivas. ( ) 8. El ángulo de incidencia y de refracción tienen siempre el mismo valor. ( ) Clasifica cada situación con el fenómeno al cual pertenece A. Meter un lápiz en un vaso con agua B. Oír dos cadenas de radio a la vez C. Descomposición de la luz al pasar por un prisma D. Mirarse en el espejo 93 CLASE 3: EL SONIDO Semana del 18 al 22 de octubre Leer y analizar el siguiente contenido Realiza un mapa conceptual acerca del tema y con ayuda de este, cada estudiante deberá socializar la temática de sonido la próxima clase. (puedes consultar diferentes libros, sitios web etc.) Enlaces para videos https://youtu.be/lnKs5VnBoto https://youtu.be/Me5thEt3Ncg El sonido El sonido es la sensación que se produce en nuestro oído por la vibración de un cuerpo. Esta vibración se propaga por un medio físico (gaseosos como el aire, líquido como el agua, o sólido como la madera o el metal) en forma de onda sonora. ¿Cómo se transmite y se propaga el sonido? El sonido se propaga de forma longitudinal, a diferencia de las olas del mar, que suben y bajan, las ondas de sonido oscilan en la misma dirección en la que se mueven. Se podría decir que empuja y se estira. Al contrario que las ondas electromagnéticas, las ondas de sonido necesitan un medio para propagarse, por eso se les conoce como ondas mecánicas. El medio puede ser un fluido como el aire o el agua, o incluso un sólido, pero siempre necesitaremos materia para que el sonido pueda propagarse. El sonido se propaga únicamente en medios materiales que hagan de soporte de la perturbación, por tanto, no se propaga en el vacío, por ejemplo: las cuerdas vocales, la guitarra, una moto, un avión, emiten un sonido cuando vibran, para que estas vibraciones sean percibidas por nuestros oídos es necesario un medio elástico que lo transmita. Para que haya sonido deben existir varios elementos: - Un foco emisor que produce las vibraciones - Un medio material elástico que las propaga. https://youtu.be/Me5thEt3Ncg 94 Por ser una onda mecánica, la rapidez de su propagación depende del medio de propagación elástico. El sonido no viaja a la misma velocidad en todos los medios, igual que las personas, se mueve más rápido por algunos terrenos que por otros, es muy curioso que el aire, el medio por el que estamos acostumbrados a escuchar, es un material por el que se propaga bastante lento en comparación a otros. En el aire el sonido se propaga a una velocidad de 340 m/s, es decir, en un segundo el sonido recorre 340 metros. En el agua el sonido se propaga a una velocidad de 1435 m/s. Generalmente, el sonido viaja más rápido en los sólidos que en los líquidos, y es más veloz en líquidos que en gases. CUALIDADES DEL SONIDO: En el sonido podemos distinguir cuatro características o cualidades. ALTURA O TONO: (Nos indica si el sonido es agudo o grave) Dependen del número de vibraciones por segundo. Se mide en Hertz (Hz) y se denomina frecuencia de onda. A mayor frecuencia o número de vibraciones el sonido es más agudo y viceversa, será más grave cuantas menos vibraciones tenga. En la representación del sonido miraremos lo “pegadas” o “despegadas” que estén las ondas. - Sonidos graves: El rugido de un león, una persona con la voz muy ronca. - Sonidos agudos: El canto de un pájaro, el timbre de tu casa, el grito de una mujer. 95 DURACIÓN: (Indica si el sonido es largo o corto) Depende de la persistencia de la onda, es decir, de lo que tarda en extinguirse. A mayor persistencia el sonido es más largo y viceversa. En la representación del sonido miraremos lo “larga” o “corta” que sea la onda. - Sonidos largos: Muir de una vaca, sirena de un camión de bomberos, sonido de la batidora. - Sonidos cortos: Ladrido de un perro, sonido de un martillo, una puerta al cerrar de golpe. INTENSIDAD: (Indica si es fuerte o suave) Depende de la amplitud de la onda. La intensidad se mide en decibelios (dB) y se denomina frecuencia de onda. A mayor amplitud el sonido es más fuerte y viceversa. En la representación del sonido miremos lo “alta” o “baja” que sean las ondas. - Sonidos fuertes: Explosión de una bomba, bocina de un camión. - Sonidos débiles: Vibración del móvil en el bolsillo, sonido de un mosquito volando. 96 TIMBRE: : Indica o identifica el cuerpo que suena, es decir, el objeto que está sonando (sea un objeto, un instrumento o la voz de una persona) y nos permite diferenciar sonidos como dos tipos de guitarras diferentes. El timbre es el responsable de que distingas a una persona solo por su voz, cada uno tiene un timbre único, independientemente de la nota que esté cantando, por ejemplo, una guitarra tocando un LA suena completamente distinta de una flauta tocando la misma exacta frecuencia. El timbre es la cualidad del sonido, normalmente, no es una sola onda a una frecuencia concreta, sino que está compuesta por varias ondas de varias frecuencias distintas, que, al sumarlas, hace que oigamos el sonido de una forma muy concreta. CLASE 4: EFECTO DOPPLER Y NATURALEZA DE LA LUZ Semana del 25 al 29 de octubre En grupos de cuatro estudiantes realizaran una exposición sobre los temas nombrados en este documento y los enlaces de videoenviados, para la exposición pueden consultar en diferentes libros y sitios web, además de que podrán utilizar ayudas didácticas para llevar a cabo la sustentación. Enlaces para videos https://youtu.be/rHZ7x2OqssA https://youtu.be/pBHlKYQ1228 https://youtu.be/pqc0ohVWsU4 https://youtu.be/grSRcK9Bud4 https://youtu.be/rHZ7x2OqssA https://youtu.be/pBHlKYQ1228 https://youtu.be/pqc0ohVWsU4 97 EFECTO DOPPLER Cuando la fuente de onda y el observador en este movimiento relativo con respecto al medio material en el cual la onda se propaga, la frecuencia de las ondas observadas es diferente de la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente. Este fenómeno recibe el nombre de efecto Doppler en honor a su descubridor. Todos hemos notado que el sonido es más alto cuando el tren se aproxima que cuando se aleja, este fenómeno se conoce como efecto Doppler, este principio también se utiliza para determinar las velocidades de las estrellas. Si una fuente puntual emite ondas de sonido y el medio de propagación es uniforme, las ondas se mueven con la misma rapidez en todas las direcciones alejándose de la fuente radicalmente, este patrón corresponde a un frente de ondas esférico. El efecto Doppler ocurre porque la velocidad relativa entre el observador y el emisor dependen de la dirección de viaje y de la rapidez del observador. Si llamamos a la velocidad del sonido en el aire u. Podemos distinguir dos situaciones ⮚ Observador móvil, fuente en reposo Dado que la fuente está estática, la longitud de onda es constante. Si el observador se mueve hacia la fuente la rapidez de las ondas relativas al observador es mayor. 98 ⮚ Observador en reposo, fuente móvil. Si la fuente se mueve hacia el observador, la longitud de onda medida por el observador es más corta que la longitud de onda emitida por la fuente. El observador mide una frecuencia mayor, si la fuente se acerca. Se utilizará la siguiente notación. V= velocidad de propagación de la onda f0= frecuencia emitida por la fuente f’=frecuencia percibida por el observador V0= velocidad del observador VS = velocidad de la fuente Fórmula general tanto para la fuente como para el observador cuando estén en movimiento Imagen tomada de la fuente http://cienciacomonunca.blogspot.com/ 99 Anexo 3: Evidencias Fotográficas. GRADO UNDÉCIMO A Y B EN LA REALIZACIÓN DE LA PRUEBA DIAGNÓSTICA Semana del 16 al 20 de agosto 100 ACTIVIDADES DE CLASE EN LOS GRADOS UNDÉCIMO A Y B 101 GRADO DÉCIMO Y UNDÉCIMO B EN LA REALIZACIÓN DE LA PRUEBA FINAL Semana del 2 al 5 de noviembre 102 103 EVIDENCIAS DE LAS ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN ENVIADAS POR LOS ESTUDIANTES