Plan de uso: Física 2, Tema: Fricción

Figura 1. Control para las condiciones de la mesa.

Figura 2. Control para las condiciones de la o las esferas.

Figura 3. Pantalla de la simulación con las condiciones antes mencionadas.

Figura 4. Simulación modificando la inclinación de la esfera.

Figura 5. Gráficas de velocidad, distancia recorrida y energía para la esfera.

Plan de uso: Aprendiendo el tema Fricción mediante un simulador.

Introducción.

El plan de uso es una herramienta útil para la utilización de software educativo ya existente, sus elementos son muy completos ya que no sólo contempla las características del software como son sus comandos o teclas de función, sino que además, se encarga de determinar las características de la población que va a utilizar el software, las características de la plataforma tecnológica que dará soporte a la aplicación del mismo, se encarga también de definir la modalidad y orientación; la disponibilidad de equipo y distribución del mismo, pero lo más enriquecedor es la planeación de la actividad en cuanto a tiempos, actividades, materiales y estrategias a utilizar, de ello hablaremos más detenidamente a continuación.

1. Elementos de un plan de uso.

1.1. Características de la población meta.

La población meta son jóvenes cuya edad fluctúa entre los 15 y 17 años en una institución pública por lo cual los grupos son mixtos (ambos sexos); en el nivel medio superior específicamente de tercer semestre de Bachillerato General. Ellos están familiarizados con la computadora en virtud de que tienen dos semestres previos utilizándola por lo tanto, poseen destreza alta en su manejo, se trabajará con los grupos 3.1 y 3.2 los cuales tienen 56 estudiantes cada uno.

1.2. Objetivo.

El objetivo es para la materia Física I, unidad tres: Leyes de Newton, trabajo, potencia y energía mecánicos; tema: 3.1. Leyes de Newton; Subtema: 3.1.1. Fuerza de Fricción estática y dinámica. Que forma parte del currículo de la DGB el cual se aplica en nuestra institución “Colegio de Bachilleres del Estado de Querétaro”.
Objetivo: El estudiante reconocerá y aplicará mediante simulaciones las fuerzas de fricción y el efecto que produce al modificar el coeficiente de fricción.

1.3. Modalidad y orientación.

De acuerdo al modelo Jonassen, es aprender con la computadora debido a que ésta se utilizará como una herramienta del docente así como para el grupo; para el modelo NOM, queda explicito que el nivel es el Uso del software, la Orientación es para ambos ya que está orientada tanto para el docente como para los estudiantes y por último, la Modalidad es compatible con casi todas las modalidades de uso según el modelo NOM ya que se puede utilizar tanto en la modalidad de la computadora en el salón, en una sala multimedia, en un laboratorio virtual o en el laboratorio tradicional, en este caso se utilizará en dos modalidades, primero en La computadora en el salón y posteriormente en el laboratorio tradicional.

1.4. Selección del Software.

El software a utilizar es “Mesa de Newton”, el cual pertenece a la serie Galileo, el cual es un simulador al cual se tiene acceso a través del ILCE razón por la cual ya no es necesario para nosotros como estudiantes de la institución tramitar la licencia para su uso.

1.5. Requerimientos técnicos.

Plataforma: En mi caso, tomando en cuenta la disponibilidad tecnológica del plantel donde trabajo, la plataforma a utilizar es Intel/MS-DOS (PC compatibles); Windows XP con procesador Pentium 4 a 2.5 GHz; memoria de 256 MB o mayor; disco duro de 40 GB o mayor.
Multimedia: Las computadoras personales actuales cuentan con las utilidades multimedia requeridas para la aplicación del software ya instaladas desde fábrica y más aún al ser una institución pública las computadoras que se adquieren no son de las llamadas ensambladas.

1.6. Requerimientos de instalaciones.

En la primera fase se usará la modalidad de La computadora en el salón, debido a ello, los requerimientos son: un equipo de cómputo con las características detalladas anteriormente además, de un cañón electrónico y cortinas para oscurecer el salón y se pueda apreciar mejor la proyección. En la segunda fase se usará la modalidad de laboratorio virtual para lo cual se utilizará en laboratorio de cómputo del plantel y este cuenta con equipo de cómputo suficiente para que trabajen los estudiantes en binas.

2. Plan de sesión.

Colegio de Bachilleres del Estado de Querétaro
Plantel 6 Tolimán.
Plan de Sesión.

Nombre del profesor:
Ing. Juan Carlos García de Santiago.
Asignatura:
FÍSICA I
Grupos:
3.1. y 3.2.
TEMA: 3.1. Leyes de Newton.
Sesión:
61, 62 y 63
OBJETIVO DEL TEMA:3.1
El estudiante : resolverá problemas de aplicación práctica de las leyes de newton a partir del análisis y descripción de las características de dichas leyes, valorando su utilidad en la comprensión de múltiples fenómenos


OBJETIVO DEL SUBTEMA: 3.1.2 Fuerza de fricción estática y dinámica.
El estudiante: Reconocerá y aplicará mediante simulaciones las fuerzas de fricción y el efecto que produce al modificar el coeficiente de fricción.


APRENDIZAJES A LOGRAR:
Fricción y sus efectos.
Efectos de la variación del coeficiente de fricción.
Solución de problemáticas donde esté presente la fricción.

CONOCIMIENTOS PREVIOS:
Suma de Vectores.
Movimiento uniformemente variado (acelerado).
Uso de computadora personal.


A C T I V I D A D E S

Fase de apertura

Socialización de Objetivos
TIEMPO: 5/5

Presentar los objetivos, los aprendizajes a lograr y la orden del día a los participantes.
Orden del día:
1. Conociendo el tema.
2. Familiarizarse con el simulador.
3. Realizar simulaciones en la modalidad de La computadora en el salón (es decir las simulaciones serán realizadas por el docente) modificando características de la o las esferas.
4. Simulaciones hechas por los estudiantes en la modalidad de Laboratorio tradicional.
5. Socialización de las experiencias obtenidas a través del simulador.


TÉCNICA: Expositiva.
MATERIAL: Plan de clase en archivo electrónico, computadora y cañón electrónico.
RECOMENDACIONES: Prever disponibilidad de los materiales.

1. Conociendo el tema.
TIEMPO: 25/30
Propósito de la actividad:
Que el estudiante conozca y diferencie el concepto de fricción estática y fricción dinámica y sus características.
En sesión previa se encarga una investigación bibliográfica del tema, así como se les informa que en la sesión de hoy se realizará una serie de preguntas dirigidas para verificar los conocimientos investigados y por último se socializará sobre el tema.
Las preguntas dirigidas son:
a) ¿Qué es la fricción?
b) ¿Qué factores influyen para que exista la fricción?
c) ¿Cuál es la clasificación de las fuerzas de fricción?
d) ¿Cuáles son los efectos de la fricción?
e) ¿En qué casos la fricción es deseable?
f) ¿Dónde no es deseable la fricción y cómo se minimizan sus efectos?
g) ¿Qué sucede al modificar el coeficiente de fricción, la velocidad inicial del moviendo o la inclinación de la superficie de contacto?
TÉCNICA: Investigación bibliográfica, preguntas dirigidas y socialización.
MATERIAL: Bibliografía proporcionada al inicio del curso.
RECOMENDACIONES: La bibliografía recomendada se encuentra disponible en la biblioteca del plantel.

Fase de desarrollo


2. Familiarizarse con el simulador.
TIEMPO: 20/50

Propósito de la actividad:
Realizar una presentación del simulador así como de los botones de control del tablero para modificar las condiciones tanto de la mesa como los de la o las esferas.

Mediante la proyección con la ayuda del cañón electrónico explicarles como se pueden modificar las condiciones de la simulación tanto para la mesa como para la o las esferas. Las pantallas son con las imágenes que a continuación se presentan.

TÉCNICA: Expositiva, visualización
MATERIAL: Computadora y cañón electrónico, software Mesa de Newton.
RECOMENDACIONES: Actividad realizada en la modalidad de La computadora en el salón.

3. Realizar simulaciones en la modalidad de La computadora en el salón (es decir las simulaciones serán realizadas por el docente) modificando características de la o las esferas.
TIEMPO: 50/100


Propósito de la actividad: llevar a cabo simulaciones con diferentes ángulos de inclinación de la mesa para verificar como afecta el coeficiente de fricción al movimiento de la esfera, modificar ahora las propiedades de la esfera como son masa y velocidad manteniendo constante el coeficiente de fricción.


Realizar diferentes simulaciones en la modalidad de La computadora en el salón, las cuales deben ser planeadas y efectuadas por el docente, proporcionando el tiempo suficiente entre cada simulación para que los estudiantes hagan anotaciones, para ello se tomarán 35 de los 50 minutos disponibles, en los restantes 15 minutos se realizará una retroalimentación del uso del simulador así como se preguntaran dudas sobre el tema.
Ejemplo de una simulación: Utilizando el coeficiente de fricción = 1, coloca en la de la mesa (0.2, 1.0 m) una esfera de masa m = 2 Kg., para dispararla con la misma velocidad v = 6 m/seg. Y en dirección horizontal, sin inclinación de la mesa.

Se obtiene la simulación anterior (Figura 3) analizando la simulación, la esfera se detiene a los 0.53 segundos, aunque tarde 0.20 segundos en detener la simulación por ello la pantalla dice 0.73.

En la siguiente simulación se modificó la inclinación de la mesa: 63º; así como la posición de la esfera: (0, 2.0) y su masa (2 Kg), en la Figura 4 se muestra la simulación y en la Figura 5 se proporcionan graficas de velocidad, distancia recorrida y energía.


Se procede ahora a realizar más simulaciones, con dos y posteriormente con tres esferas modificando primero el coeficiente de fricción, cero para todas las esferas, para posteriormente dejarlos diferentes para cada una de ellas y con la misma velocidad e inclinación de la mesa así como la masa para que el estudiante se apropie vía la visualización de la simulación; cómo afecta el coeficiente de fricción un movimiento.
Por último en esta etapa se procede a una serie de preguntas sobre el tema Yuso del software.

TÉCNICA: Simulación, visualización.
MATERIAL: Computadora y cañón electrónico, software Mesa de Newton.
RECOMENDACIONES:
Fase de cierre

4. Simulaciones hechas por los estudiantes en la modalidad de Laboratorio tradicional.

TIEMPO: 35/135

Propósito de la actividad: Que los estudiantes apliquen el software Mesa de Newton para apropiarse del conocimiento Fuerza de fricción y sus efectos mediante simulaciones, llevándolo al aprendizaje por descubrimiento.

En esta etapa se deben juntar en binas y realizar simulaciones en el laboratorio de cómputo del plantel.
· En primer lugar se pide que abran el software y después de la presentación vean y manipulen las pantallas donde se muestran las condiciones de la mesa y la o las esferas.
· Preguntar si hay dudas o problemas para realizar las modificaciones.
· Iniciar una simulación con las condiciones siguientes: Posición (0,1.0); masa: 2 Kg; velocidad inicial: 4 m/s; fricción: 0; inclinación: 0º.
· Realizar la simulación y ver la tabla donde se muestran las gráficas de velocidad, distancia recorrida y energía.
· Posteriormente modificar la condición de fricción: 0.1 y hacer la simulación.
· Realizar otra simulación pero ahora con dos esferas las cuales deben tener la misma masa y velocidad inicial, posición esfera 1 (0,1.0) y esfera 2 (0, 1.4); inclinación de la mesa 0º pero con diferentes coeficientes de fricción, ver la simulación y la gráfica correspondiente.
· Por último pedir que ellos creen simulaciones realizando las modificaciones que crean pertinentes y generando hipótesis previas las cuales deberán verificar al término de cada simulación.

TÉCNICA: Simulación, binas.
MATERIAL: Laboratorio de cómputo, software cargado en las computadoras del laboratorio, plumones y pizarrón.
RECOMENDACIONES: Solicitar con anterioridad el laboratorio de cómputo.
Al inicio de la simulación se puede tomar como actividad conductista al dar los datos iniciales de cada simulación, sin embargo, la finalidad de esto es que el estudiante manipule el software para que verifique si tiene dudas o no respecto al manejo del mismo, después de conocer el manejo del software se le deja libre para que él desarrolle sus propias simulaciones con las condiciones iniciales que juzgue pertinentes.

5. Socialización de las experiencias obtenidas a través del simulador.
TIEMPO: 15/ 150

Propósito de la actividad: Retrolimentar el tema de fricción así como socializar al interior del grupo los conocimientos significativos adquiridos y/o descubiertos mediante esta actividad.

Primero se realizan las siguientes preguntas:
¿Qué es la fricción?
¿Cómo defines al coeficiente de fricción?
Si trabajaras dando mantenimiento en una azotea que este inclinada ¿Cómo debe ser el coeficiente de fricción de tus zapatos para evitar te resbales?
¿Cómo esperas que sea el coeficiente de fricción de las llantas de tu auto en una carretera mojada?
¿Cómo debe ser la fricción al interior de un motor ya sea de combustión interna o eléctrico?
En tu vida cotidiana ¿dónde interviene la fricción?

Socializar las respuestas en el grupo y llegar a una conclusión general.

TÉCNICA: Preguntas dirigidas y socialización grupal.
MATERIAL: Cuestionario de preguntas dirigidas.
RECOMENDACIONES: manejar ejemplos de la vida cotidiana en el cuestionario de preguntas dirigidas.

NOTAS DEL PROFESOR:

En nuestro plantel las sesiones se toman de 50 minutos debido a los tiempos de llegada al salón y el tiempo que se tarda en conectar el equipo, la sesión en teoría es de 60 minutos pero es imposible cumplir esta disposición por los tiempos de traslado. Por lo cual se requiere de tres sesiones para llevar a cabo esta actividad.

Conclusiones.

El plan de uso es una herramienta que nos permite utilizar un software ya existente de manera organizada para lograr exitosamente aprendizajes significativos en nuestros estudiantes, de otra manera, al utilizar un software por mejor elaborado que sea así como también tenga un diseño didáctico muy poderoso, si no se realiza un plan de uso, tanto el docente como los estudiantes van a divagar al utilizarlo, o en el peor de los casos ni siquiera serán capaces de entender el funcionamiento del software mucho menos el del contenido o propósito para el cual fue elaborado.
Mediante el plan de uso, la efectividad de utilización del factor tiempo es enorme, en las instituciones públicas donde el equipo es limitado el factor tiempo de utilización es importante para que accedan el máximo número de estudiantes al equipo de cómputo y logren con éxito las actividades a realizar, de otro modo sin un plan, sólo existe caos y el equipo se subutiliza.
El plan de uso además de ser una herramienta de planeación es una herramienta didáctica debido a nos ayuda a estructurar además del tiempo, los contenidos, materiales y estrategias a utilizar.

Referencias.

Gándara, M. (1999). Lineamientos para la elaboración de planes de uso de programas de cómputo educativo. México: ENAH/INAH.