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INNOVACIONES
                                      DIDÁCTICAS




UN SITIO WEB PARA LA APROXIMACIÓN FENOMENOLÓGICA
DE LA ENSEÑANZA DE LA LUZ Y LA VISIÓN
Gagliardi, M.1, Giordano, E.2 y Recchi, M.1
1
 Università di Bologna, viale Berti-Pichat 6/2. 40127 Bologna. Italia
2
 Università di Milano-Bicocca, Piazza Ateneo Nuovo 1. 20126 Milano. Italia
enrica.giordano@unimib.it




Resumen. Presentamos las características de una página WEB sobre «Luz y Visión» que designamos y preparamos para profesores (desde
parvulario a 4º de ESO) con la intención de guiarlos por un itinerario desde el conocimiento que da el sentido común hasta la física. Además de
experimentos y modelos interpretativos de fenomenología básica, proponemos ejemplos de trabajos realizados en escuelas por profesores (en
parvularios y escuelas primarias y secundarias) en colaboración con nuestro grupo de investigación. La página fue desarrollada en el marco del
proyecto italiano SeCiF (Spiegare e Capire in Fisica – Explicar y comprender en Física) dedicado a preparar materiales (principalmente materiales
de página Web y redes telemáticas) para la formación de profesores en servicio y futuros profesores sobre una enseñanza innovadora de la física
desde el parvulario a la escuela secundaria.
Palabras clave. Página web, luz, visión, formación docente, escuela primaria.


A place in the web for a phenomenologic approach to the teaching of light and vision
Summary. We will present the characteristics of a Web site about «Light and Vision» we designed and prepared for teachers (of grades K-10)
with the aim to drive them along a path from commonse knowledge to physics. In addition to experiments and interpretive models of basic
phenomenology we propose examples of works made in schools by teachers (in some kindergarten, primary and secondary school classes)
working with our research group. The site was developed inside of the Italian project SeCiF (Spiegare e Capire in Fisica - Explaining and
Understanding in Physics) devoted to prepare materials (mainly Web materials and telematic networks) for in service and future teachers training
about an innovative teaching of physics from kindergarten to secondary school.
Keywords. Web site, light, vision, teacher training, primary school.



ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1), 000–000                                                                                                     1
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


    EL CONTEXTO DE LA INVESTIGACIÓN

    El trabajo que presentamos fue realizado en el marco del         diferenciados de considerar la luz, la visión, la sombra, la
    proyecto nacional de investigación SeCiF (Spiegare e             oscuridad… hacia el punto de vista de la física, para que se
    Capire in Física1– Explicar y entender la física) cuyo obje­     den cuenta que la óptica es uno, entre los múltiples puntos
    tivo es el diseño y realización de productos, en particular      de vista construidos por la cultura para afrontar este tema
    sitios web y redes telemáticas, para la formación inicial y      (entre otros: religión, filosofía, geometría, astronomía, fi­
    continua de los docentes. En SeCiF se puede hallar una           siología, sicología, literatura, arte, tecnología…).
    serie de propuestas emblemáticas articuladas en un amplio
    abanico de temas y de niveles escolares. «Luz y visión»2         A pesar de la importancia de la visión y la difusión de las
    es un sitio dedicado a los docentes de la escuela primaria       experiencias cotidianas que hacen referencia a ella, general­
    y de la secundaria de primer grado (alumnos entre 11 y 14        mente la descripción e interpretación física de los fenómenos
    años). El sitio fue diseñado y realizado con la intención        luminosos está muy alejada del conocimiento común (Vien­
    de orientar a los docentes en la organización y gestión de       not, 1996; Galili y Hazan, 2000) y la enseñanza de la óptica
    itinerarios de enseñanza-aprendizaje que, partiendo del          descuida el problema de la visión (Viennot, 2002). En el
    conocimiento común, conduzcan a los alumnos a la cons­           desarrollo del conocimiento científico (y no sólo científico)
    trucción gradual de descripciones e interpretaciones de los      en los niños, así como también en el desarrollo histórico,
    fenómenos luminosos que sean correctas desde el punto            el problema no es la «luz» en sí misma, sino la luz en su
    de vista de la disciplina (Gagliardi, y Giordano, 2001).         estrecha relación con el hecho de ver o de reconocer... Ha
                                                                     sido necesario mucho tiempo para llegar a distinguir entre
    El proyecto se basa en los resultados del grupo italiano de      lux y lumen, a comprender que se puede estudiar la luz (o, en
    investigación en didáctica de la física en los últimos veinte    términos actuales, la radiación) sin tener en cuenta el recep­
    años: «es posible lograr que una extensa población de estu­      tor (el ojo), a comprender que el proceso de la visión no se
    diantes alcance un buen nivel de comprensión progresiva de       reduce a la formación de las imágenes en la retina, a vincular
    la física si se activan estrategias de enseñanza coherentes y    nuevamente radiación y observador para interpretar, con la
    eficientes, sobre temas amplios y con un vasto campo de ac­       ayuda de la biología, entre otras disciplinas, conceptos como
    ción» (Guidoni, en prensa); «nuestra estrategia de enseñan­      el color4. Actualmente la ciencia dispone de una gran canti­
    za debe ser modelizada de manera que provoque… reaccio­          dad de conocimientos sobre la visión pero aún no está todo
    nes de aprendizaje y comprensión altamente resonantes»           comprendido y esto hace que el tema sea más fascinante.
    (Guidoni, en prensa); «dado que existen problemas en la
    comprensión de los conceptos físicos tal como se presentan       La secuencia tradicional de enseñanza de la óptica reduce
    en la secuencia tradicional sería importante explorar nue­       el proceso de la visión a un registro «pasivo», como en una
    vos modos de organización del conocimiento de la física»         cámara oscura o una máquina fotográfica; sin embargo,
    (Vicentini, en prensa) « de manera tal que quien aprende         desde una perspectiva cultural más amplia, esto se conside­
    entienda los conceptos físicos y aprecie el valor cultural de    ra como un serio error conceptual. Repensar la física de los
    la física» (Grimellini Tomasini, en prensa).                     fenómenos luminosos para comprender los aspectos cultu­
                                                                     rales y formativos, más allá de aprender los aspectos infor­
    De acuerdo con estos resultados de la investigación pen­         mativos nos ha llevado a proponer un acercamiento a los
    samos que es posible guiar el proceso de construcción del        fenomenos de la óptica geométrica mediante el tratamiento
    conocimiento de los conceptos y de los procedimientos            paralelo de los dos puntos de vista de la «luz» y del «ojo».
    fundamentales de la física a partir de la educación infantil y   Pensamos que este enfoque es culturalmente significativo
    a lo largo de todos los niveles de la enseñanza obligatoria si   para los docentes en el plano de la preparación personal y
    los docentes están específicamente preparados y formados3.        útil en el de la preparación profesional, ya que proporciona
    (Arcà, Guidoni y Mazzoli, 1990; Alfieri, Arcà y Guidoni,          instrumentos eficaces para enseñar, favorecer el aprendizaje
    1995; Alfieri, Arcà y Guidoni (bajo la dirección de), 2000;       y prevenir la formación de concepciones alternativas indu­
    Cavallini, Giordano y Marioni, 1991; Gagliardi y Guido­          cidas por la enseñanza tradicional de la óptica.
    ni, 1991; Grimellini Tomasini y Pecori, 1991; Gagliardi,
    Grimellini Tomasini y Pecori, 1999).                             En coherencia con el modelo «resonante» de los procesos
                                                                     de aprendizaje (antes mencionado), hemos elegido un en­
    El formato web ofrece, en contraste con aquellos más             foque fenomenológico que involucra al que aprende en el
    tradicionales (artículos de revistas, libros…) una flexi­         juego recíproco entre la experiencia, el lenguaje, la repre­
    bilidad de consulta y uso mucho mayor y permite una              sentación y la interpretación, característico del proceso de
    actualización continua del material (extensión, profun­          construcción del conocimiento científico (Guidoni, 1985;
    dización, revisión, documentación…) en función de las            Bonelli Majorino, Gagliardi y Giordano, 1999).
    exigencias tanto de los redactores como de los usuarios.


                                                                     LAS FINALIDADES DEL PROYECTO
    LUZ Y VISIÓN: LAS HIPÓTESIS BÁSICAS
                                                                     El punto de partida ha sido considerar los resultados de
    Dentro del marco anteriormente descrito, consideramos            las investigaciones nacionales e internacionales sobre
    que enseñar óptica significa guiar a los estudiantes desde        los obstáculos conceptuales que dificultan la compren­
    sus percepciones y emociones cotidianas, sus modos in­           sión desde el punto de vista científico de los fenómenos

2                                                                                         ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


fundamentales de la óptica. También hemos revisado las        observar. Proponemos modos de describir los fenó­
experiencias desarrolladas desde los primeros años de         menos según niveles de interpretación y formaliza­
la década de 1980 (Gagliardi, Guidoni, Maturo y Vol­          ción diferenciados a partir de los distintos niveles de
pe, 1982; Gagliardi y Guidoni, 1991; Giordano, 2002;          edad, desde la educación infantil hasta la secundaria.
Samek Lodovici y Giordano, 2003) por el grupo de              Muchas de las actividades experimentales propuestas
investigación (maestros, estudiantes y profesores univer­     pueden ser realizadas por alumnos de la escuela pri­
sitarios) que trabajó durante mucho tiempo en diversas        maria, especialmente las observaciones conducidas
clases-laboratorio de distintos niveles escolares.            en contextos de la vida cotidiana y los experimentos
                                                              cualitativos. A partir de los últimos años de la escuela
Hemos diseñado el sitio con los siguientes objetivos de:      primaria se puede introducir gradualmente el nivel
                                                              cuantitativo realizando experimentos y discutiendo
– Proporcionar un mapa del «territorio de la óptica».         modelos que conducen a la formulación de leyes y
                                                              relaciones generales.
«Luz y visión» describe el importante rol de la luz en
muchos aspectos de nuestra cultura (religión, arte, filo­      – Documentar itinerarios de aprendizaje realizados en
sofía…) y subraya la contribución de las diferentes dis­      diferentes niveles de escolaridad que pueden sugerir di­
ciplinas (biología, psicología, neurociencias, además de      versos modos de explorar el territorio de los fenómenos
la física) a la comprensión e interpretación del proceso      ópticos.
de la visión en especial.
                                                              Hay ejemplos de trabajos realizados según los modelos
– Sugerir un itinerario conceptual para afrontar y superar    propuestos en clases experimentales con estudiantes de
los obstáculos conceptuales señalados en la literatura.       diversas edades. El análisis de los trabajos (en algunos
                                                              casos, guiado) permite individualizar tanto los conoci­
Los temas que proponemos se sitúan sobre todo en el           mientos, las habilidades y las estrategias cognitivas que
área de la óptica geométrica que hemos revisado abor­         caracterizan a los alumnos de las diversas edades como
dando sistemáticamente las cuestiones «qué hace la luz»       la acción de mediación entre el conocimiento espontáneo
y «qué se ve». Cuando es necesario, para subrayar los         y el conocimiento científico que llevan a cabo los adultos
límites interpretativos de la óptica geométrica, hacemos      que guían las experiencias.
referencia a conceptos de la óptica física y sugerimos en­
laces a otros sitios relacionados. Los bloques fundamen­
tales del itinerario conceptual que guía al alumno desde
las ideas y experiencias cotidianas hacia el conocimiento
científico son: construcción del esquema básico fuente-        Características y organización del sitio
objeto-observador; exploración de los «espacios de luz»
y «espacios de sombra» tridimensionales; identificación        El sitio está organizado en cuatro apartados principales:
de las diversas fenomenologías que se yuxtaponen cuan­        introducción, cuadro de referencia, itinerarios y recursos.
do la luz interacciona con la materia; estudio de estas
fenomenologías por separado; reinterpretación de la ex­       Itinerarios constituye la parte principal del sitio y allí se
periencia cotidiana. Cada paso del itinerario conceptual      presenta la propuesta de trabajo que luego será descrita
presenta: experiencias del mundo real; puntos de vista        de manera más detallada.
del conocimiento común; puntos de vista del conoci­
miento científico; experimentos con material de bajo           Introducción (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_
costo; conceptos físicos, modelos y leyes.                    introduzione.htm) presenta sintéticamente las hipótesis
                                                              de los autores respecto a los procesos de aprendizaje y al
– Preparar material flexible.                                  rol del docente y de la escuela. Es un texto que se puede
                                                              descargar e impimir.
Se ha diseñado un material que pueda ser empleado por
usuarios con diferentes grados de preparación básica en       Cuadro de referencia (http://pctidifi.mi.infn.it/
física y diferentes actitudes hacia la ciencia y la matemá­   lucevisione/fram_quadro.htm) presenta el tema de la
tica, como los maestros de educación infantil y primaria      luz y la visión encuadrado en el panorama más gene­
(que en Italia tienen actualmente una fomación preferen­      ral de la cultura. Se presentan diversas secciones que
temente sociopedagógica y, en general, con deficiencias        tratan aspectos seleccionados desde diversos puntos de
en cuanto a los conocimientos científicos) y los docentes      vista disciplinarios. La sección dedicada al Arte (http://
de ciencias de la escuela media y secundaria superior         pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/pittura/prima.htm) y la de­
(que en Italia son licenciados en materias científicas y       dicada a la Biología (http://www.reframe.it/biovisione/)
tienen una preparación, en general, deficiente en el plano     fueron desarrolladas para este proyecto; otras contienen
pedagógico y didáctico).                                      indicaciones bibliográficas o envían a otros materiales
                                                              presentes en otros sitios y que han sido elaborados en
– Guiar a quien utilice el sitio para que alcance las com-    el marco de proyectos con un planteamiento similar al
petencias profesionales necesarias para el nivel escolar      de SeCiF. En la sección Física (http://pctidifi.mi.infn.it/
en el cual enseña.                                            lucevisione/Fisica.htm), los temas de «Luz y visión» se
                                                              ubican dentro del panorama más amplio de la física de la
Sugerimos situaciones que se pueden construir y               radiación (Fig. 1).


ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)                                                                                        3
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


                                                                                Figura 1
                              El esquema muestra los temas tratados en el sitio «Luz y visión» en una red conceptual que representa
                                                        el panorama completo de la física de la radiación.


      El estudio físico de la luz                                                         Propagación
                                                                                           rectilínea                    Absorción                                                     Polarización




                                                                                                                                                                                        Reflexión
                                                                                                  El vacío         Medio material                                                       y difusión
                          Fuentes            se representan
                                                mediante          Fuentes
                        no puntuales
                                                                 puntuales
                         o extensa
                                                                                                                                                                                       Refracción
                                                                                                                 se propaga en



                                                                                                                                                    Las superficies                        Efecto
     Transformaciones     a través de     Sistemas materiales                es producida por                                    interacciona
                                                                                                             La Luz                               de separación entre                  fotoeléctrico
        de energía                        (fuentes primarias)                                                                        con
                                                                                                                                                   distintos medios

                                                                                                                                                                                        Difracción

                                                                                                              es una

                                              «Partículas»
                                          (Teoría corpuscular)
                                                                             que se interpretan         Yuxtaposición de
                                                                                  como               componentes elementales                     otra luz                    nterferencia
                                                                                                                                                                             i

                                               «Ondas»
                                          (Teoría ondulatoria)

                                                                                                                                                                Dispersión

                                 presentes en el sitio




    Recursos        (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_                                             la visión y del comportamiento de la luz en el caso más
    risorse.htm) presenta diversos tipos de instrumentos que se                                              simple y general: la visión directa de objetos por parte
    pueden emplear en la programación y experimentación de                                                   de un observador. Guía al usuario a través de los pasos
    itinerarios didácticos; se hallan agrupados en cuatro sec­                                               fundamentales necesarios para construir la idea de la luz
    ciones: Actividades experimentales (reúne las propuestas                                                 como agente físico que hace posible la transmisión de
    presentadas en las distintas partes del sitio); Documentos                                               información desde los objetos observados al observador:
    de clase (informes de las experiencias de clase con fotos,                                               propagación rectilínea de la luz, modelo de la visión pro­
    dibujos, transcripciones de discusiones, etc), Evaluación                                                puesto por Kepler en el siglo xvii.
    (reflexiones y sugerencias sobre las formas de seguimien­
    to y evaluación coherentes con el planteamiento de nues­                                                 Este modelo establece una correspondencia punto a pun­
    tra propuesta; el texto fue escrito expresamente para este                                               to entre el espacio visual y la estructura del receptor e in­
    proyecto por investigadores del campo de las ciencias de                                                 troduce la idea de «imágenes5 retinianas de los objetos»
    la educación); y Bibliografía (libros, artículos, sitios web                                             construidas mediante conos de luz.
    para profundizar sobre los aspectos de contenido, tanto
    metodológico como didáctico).                                                                            A pesar de su formalización geométrica sencilla, el mode-
                                                                                                             lo no es intuitivo. Una de las principales dificultades con­
    Itinerarios       (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_                                           siste en conciliar la percepción de la visión (una colección
    percorsi.htm) presenta un itinerario representativo de la                                                de «unidades» perceptivas correspondientes a cada objeto
    construcción y relectura de las modalidades científicas de                                                distribuidas en un espacio continuo) con un modelo de
    mirar los fenómenos vinculados a la luz y a la visión a través                                           espacio visual como conjunto de «puntos» discretos que
    de tres etapas fundamentales (el análisis de situaciones de la                                           envían informaciones independientes al ojo.
    vida cotidiana; la realización de experiencias controladas y
    experimentos de laboratorio; la construcción de esquemas y                                               Otra dificultad consiste en imaginar el espacio «luminoso»
    de modelos interpretativos básicos) que permiten acceder a                                               como un conjunto de zonas contiguas diversamente ilumi­
    la interpretación de los fenómenos cotidianos. Hasta ahora                                               nadas y en relacionar dicho espacio (lleno de luz «invisible»)
    se han realizado tres secciones: «Ver a través del aire», «El                                            con el modelo discreto de la luz como conjunto de rayos.
    ojo engañado» y «Fenómenos separados».
                                                                                                             En resumen, es difícil imaginar la propagación de la luz
    «Ver a través del aire» (http://pctidifi.mi.infn.it/                                                      como un proceso de emisión continua de radiación desde
    lucevisione/Aria_Ifase/aria.htm) afronta el problema de                                                  una fuente.


4                                                                                                                                               ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


Para superar estas dificultades, en el sitio se sugieren        diferentes del aire (espejos, vidrio, agua, …) e introduce la
muchas actividades y se presentan diversos esquemas y          necesidad de aprender a distinguir, estudiar separadamente
animaciones espacialmente elaboradas.                          y, por lo tanto, correlacionar los diversos fenómenos que
                                                               se producen simultáneamente en la interacción entre luz
Veamos unos ejemplos (Fig. 2):                                 y materia (Fig. 3 y http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/
                                                               Esperimenti/Immagini_rif/conclusioni_finali.htm).
– Las formas tridimensionales de los «espacios de luz»
y los «espacios de sombra» se pueden explorar median­          Esta sección se basa en evidencias perceptivas: en ella
te el uso de objetos adecuados (siluetas compactas o           se clasifican las diversas fenomenologías y se identifican
con aberturas, tubos de varias dimensiones). También           los aspectos característicos de las imágenes visuales re­
se pueden construir mediante la recomposición de               lativos a cada una de ellas.
« manchas de luz» y de « manchas de sombra» reco­
gidas en pantallas móviles (2a-2b), entre otros (http:         «Fenomenologías separadas» (http://pctidifi.mi.infn.it/
//pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/Aria_Ifase/Esperimenti/       lucevisione/fram_fenomsep.htm) está subdividido en seccio­
Visualizzare_la_luce.htm).                                     nes correspondientes al estudio de cada fenómeno señalado
                                                               en la sección precedente (reflexión, difusión, refracción, ab­
– Modelizaciones concretas (p. e., conos de papel,             sorción). El objetivo de este apartado es explicar la existencia
spaguettis insertados en una bolita de porexpan…) y            de tales fénomenos (el mundo «en el espejo», el acuario
simulaciones por ordenador (en la figura 2c se mues­            «aplatado», el remo «quebrado» o «doblado»…) a través
tran tres instantáneas extraídas de una animación; http:       del comportamiento de la luz y de los modelos interpretativos
//pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/Aria_Ifase/modelli_per_       introducidos en la sección «Ver a través del aire» para rela­
natura_e_propagazione.htm) ayudan a introducir el              cionar, en un primer nivel, los dos aspectos de luz y visión.
modelo de rayos como eje central de los conos de luz           Partiendo de las experiencias cuantitativas y cualitativas
elementales, y éstos, a su vez, como constituyentes de         sobre el comportamiento de los conos de luz producidos por
los haces de luz emitidos por cada fuente puntual.             una linterna y por punteros láser, se reconstruyen todos los
                                                               pasos que permiten interpretar las características espaciales
– Esquemas sucesivos acompañan el proceso de in­               de las percepciones visuales mediante el modelo de rayos
terpretación de la experiencia cotidiana a través de los       para la luz y el de Kepler para la visión. Una sección poste­
modelos de la física (Fig. 2d y http://pctidifi.mi.infn.it/     rior («Más allá del modelo de rayos») apunta sintéticamente
lucevisione/Aria_Ifase/Schede/Interno%20torcia.htm).           a los dos aspectos de la óptica física que no pueden ser mo­
                                                               delizados en el ámbito de la óptica geométrica: la intensidad
«El ojo engañado» (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/      de la luz (definición y medida, dependencia de la distancia de
Occhio/occhio.htm) afronta el problema de la visión y del      la fuente o del espesor del material interpuesto entre la fuente
comportamiento de la luz en el caso en que entre el observa­   y el receptor, usos de la energía luminosa…) y el color (color
dor y el objeto observado se interpongan objetos o medios      de la luz, de los colorantes, percepción del color).

                                                         Figura 2




                                                           Las formas tridimensionales de «espacios de luz» y «espacios de
                                                           sombra»:
                                                             a) experiencia directa;
                                                             b) reconstrucción en el ordenador.

                                                           El modelo de «rayos»:
                                                              c) tres fotogramas de una animación en el ordenador para intro­
                                                              ducir el modelo de rayos como límite ideal de un haz luminoso de
                                                              apertura cada vez más pequeña;
                                                              d) representaciones sucesivas en el proceso de interpretación de la
                                                              experiencia cotidiana mediante las modelizaciones de la física.




ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)                                                                                              5
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


                                                                 Figura 3
             Cómo distinguir imágenes reflejadas e imágenes refractadas respectivamente, por eliminación del medio refringente
                                                     y de las superficies reflectantes.




                                                                        Figura 4




         a) Modelo a nivel mesoscópico de la difusión de la luz como reflexión «desordenada»;
         b) modela concreto de la reflexión del cono de luz emitido por una linterna;
         c) reconstrucción de la visión a través del agua a partir de los conos de luz elementales que llegan al ojo del observador.




    CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS DE FU­                                        – La comprensión de que existen fenómenos cuya des-
    TURO                                                                      cripión e interpretación escapan de las posibilidades
                                                                              explicativas del modelo de rayos.
    En relación con el estudio de los fenómenos luminosos,
    consideramos que los aprendizajes fundamentales, a ni­                    «Luz y visión» propone observaciones, experiencias, mode­
    vel de la escuela primaria, desde el punto de vista de la                 lizaciones concretas y formales que permiten relacionar, uti­
    interpretación física, tanto de nosotros mismos como del                  lizando el modelo de rayos para la luz y el modelo de Kepler
    mundo que nos rodea, son:                                                 para la visión, las propiedades geométricas de los «espacios
                                                                              visuales» y de los «espacios de luz». Véase el ejemplo de la
    – La comprensión de lo que vemos depende del                              figura 4: a) modelo a nivel mesoscópico de la difusión de la
    modo en que llegan a nuestros ojos los haces de luz                       luz como reflexión «desordenada» (http://pctidifi.mi.infn.it/
    provenientes de las regiones «visibles» de los objetos                    lucevisione/diffusione_per_riflerif_cosafalaluce.htm); b)
    (regiones de las cuales parten los haces de luz que llegan                modelo concreto de la reflexión del cono de luz emitido
    al ojo). La física estudia como dicho modo depende de                     por una linterna (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/
    los medios y de las superficies que la luz (y, por lo tanto,               Riflessione_Cosafalaluce.htm); c) reconstrucción de la vi­
    los haces de los cuales está compuesta) encuentra en su                   sión a través del agua (dependencia del punto imagen de la
    recorrido desde el objeto hasta la retina del ojo.                        posición de observación y reconstrucción del «objeto que­
                                                                              brado») a partir de los conos de luz elementales que llegan
    – La comprensión de que los aspectos geométricos de la                    al ojo del observador (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/
    propagación de la luz en el espacio se pueden interpretar                 rifrazione_cosavedelocchio.htm).
    en base al modelo de rayos, a las leyes de la refrac­
    ción y de la reflexión de los rayos, a las características                 Para evitar la aparición de las concepciones alternativas
    geométricas mesoscópicas (superficie ópticamente lisa o                    que caracterizan el aprendizaje de la óptica geométrica
    rugosa) y macroscópicas (superficie plana o curva) de las                  (Galili, 1996; Goldberg y McDermott, 1987; Viennot
    superficies de separación entre ellos.                                     1996; Viennot, 2002), se pone especial atención en:


6                                                                                                      ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


– Distinguir y relacionar los dos aspectos: «qué hace la       curricular del tema luz y visión entre los 6 y los 16-17
luz» y «qué se ve».                                            años, distinguiendo por año o bienio escolar:

– Experimentar con diferentes haces de luz (de linterna,       – Temáticas que pueden ser afrontadas y actividades de
láser, sol, bombillas de diferentes tamaños…) en el es­        clase relacionadas con ellas.
pacio (en vez de limitarse a considerar unos pocos rayos
ideales seleccionados y dibujados en el papel).                – Conocimientos y habilidades a adquirir.
– Construir modelos y representaciones tridimensionales        – Aspectos generales de la educación científica involu­
de los haces de luz y de los rayos provenientes de una         crados.
fuente puntual.
                                                               Actualmente estamos diseñando una ampliación de
– Construir representaciones de cada uno de los haces de       la propuesta que va más allá de la óptica geométrica
luz que permiten componer las imágenes retinianas, las         mediante la realización de un nuevo sitio sobre el tema
cuales son la base del proceso de la visión.                   «Ondas visibles» (estudio de los principales fenómenos
                                                               y construcción de un modelo de referencia para la acústi­
Exceptuando las leyes de la reflexión y de la refracción,       ca, la óptica y, en general, las ondas electromagnéticas).
no se afrontan otras relaciones cuantitativas. En el sitio     Estamos interesados en un intercambio de opiniones so­
no se vuelven a proponer los diversos sistemas ópticos         bre nuestra propuesta con investigadores de otros países
que constituyen, por lo general, la parte central del estu­    ocupados en la preparación cultural y profesional de los
dio de la óptica geométrica sino que se envía a diversos       docentes y en la innovación escolar. También tenemos
textos y a los sitios web que presentan construcciones in­     interés de llevar a cabo una validación de nuestro enfo­
teractivas de las imágenes. Estamos convencidos de que,        que a través de la experimentación y el seguimiento de
sin una conceptualización correcta de las situaciones          nuestro modelo por parte de los investigadores y docen­
básicas en las que se centra la luz y la visión, el estudio    tes ajenos a nuestro grupo de investigación.
de tales sistemas conduce a un mero adiestramiento en el
trazado de rayos y a la construcción mecánica de las imá­
genes sin que haya una comprensión real de qué es una
imagen. Por otra parte, una vez adquirida tal conceptua­       NOTAS
lización no sólo facilita los aprendizajes sucesivos sino
también una apropiación cultural más duradera de la me­        * Artículo  traducido del italiano por Silvia Gamero.
morización de las leyes específicas y del funcionamiento        1
                                                                 http://pctidifi.mi.infn.it/SeCiF/.
de los instrumentos ópticos más conocidos. Hemos rea­          2
                                                                 http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione.
lizado tests a futuros docentes (nuestros estudiantes de       3
                                                                 Disponer de un buen material escrito (o electrónico) es un elemento
los cursos universitarios son los futuros docentes de la       importante para la preparación de los docentes pero no es suficiente; ha
escuela infantil, la primaria y la secundaria), los resulta­   quedado demostrado en proyectos recientes, como, por ejemplo, el pro­
dos de los cuales nos han llevado a modificar el sitio para     yecto STTIS http://www.ils.uio.no/forskning/sttis/engelsk.html.
hacer que cada categoría se pueda consultar separada­          4
                                                                 Para una discusión sobre la necesidad u oportunidad de distinguir
mente como recurso para la programación de itinerarios         entre luz y radiación, véanse los libros de Ronchi sobre óptica (y sobre
didácticos por parte de los docentes. En particular, he­       su historia y enseñanza), por ejemplo, Optics: the science of vision
mos ido enriqueciendo la sección «Recursos», dedicada          (1991).
a documentar experiencias significativas desarrolladas          5
                                                                 El término imagen se suele usar con diversos significados y esto
en clases reales y a ofrecer sugerencias para realizar un      genera muchas concepciones erróneas. En nuestro sitio se dedica una
seguimiento y una evaluación coherentes con los méto­          especial atención a distinguir los diferentes significados (por ejemplo,
dos de enseñanza propuestos por el modelo «resonante»          a diferenciar las «figuras luminosas» que se obtienen sobre el fondo de
adoptado. Un esquema añadido recientemente ilustra las         una cámara oscura formada por un simple agujero, de las «imágenes
etapas conceptuales y operativas de un posible desarrollo      ópticas» propiamente dichas).




ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)                                                                                                    7
INNOVACIONES DIDÁCTICAS


    REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

    ARCÀ, M., GUIDONI, P. y MAZZOLI, P. (1990). Enseñar                    tics: interpretation, structure and analysis. Int. J. Sci. Educ.,
      ciencia. Como empezar: reflexiones para una educación                 22(1), pp. 57-88.
      científica de base. Barcelona: Paidós.
                                                                        GIORDANO, E. (2002). Percorsi di apprendimento. TD, vol.
    ALFIERI, F., ARCÀ, M. y GUIDONI, P. (dir.) (1995). Il senso di        27, pp. 21-28.
      fare scienze. Milán: Bollati Boringhieri.
                                                                        GOLDBERG, F.M. y MCDERMOTT, L. (1987). An investi­
    ALFIERI, F., ARCÀ, M. y GUIDONI, P. (dir.) (2000). I modi di          gation of students’ understanding of the real image formed
      fare scienze. Milán: Bollati Boringhieri.                           by a converging lens or concave mirror, Am. J. Phys., 55, 2,
                                                                          pp. 108-119
    BONELLI MAJORINO P., GAGLIARDI, M. y GIORDA­
      NO, E. (2003) Métacognition et éducation scientifique, en         GRIMELLINI TOMASINI N. y PECORI B., (1991). La Ri­
      Doudin, P.A., Martin, D. y Albanese, O. Métacognition et            cerca per la Scuola di Base a Bologna, en Guidoni, P. (dir.).
      éducation, pp. 243-264. Peter Lang (1999).                          Educazione Scientifica nella Scuola di Base. Pavia: La Go­
                                                                          liardica Pavese, pp. 3-62.
    CAVALLINI, G., GIORDANO, E. y MARIONI, C., (1991) La
      Ricerca per la Scuola di Base a Milano, en Guidoni, P. (dir.).    GRIMELLINI, TOMASINI, N. (en prensa). Teaching Physics
      Educazione Scientifica nella Scuola di Base, pp. 89-12. Pa­          from a cultural perspective: Examples from Research in
      via: La Goliardica Pavese.                                          Physics Education, Proceedings of Course CLV Research
                                                                          on Physics Education of the Italian Physical Society (2003),
    GAGLIARDI, M., GUIDONI, P., MATURO, C. y VOLPE, F.                    editado por E.F. Redish y Matilde Vicentini.
      (1982). La luce: sperimentazione di un insegnamento inte­
      grato di fisica e matematica nella scuola media. La Fisica         GUIDONI, P. (1985). On natural thinking. Eur. J. Sci. Educ.
      nella scuola, XV, 1, pp. 26-33.                                     7(2), pp. 133-140.

    GAGLIARDI, M. y GUIDONI, P. (1991). La Ricerca per la               GUIDONI, P. (en prensa). Re-thinking Physics for teaching:
      Scuola di Base a Napoli, en Guidoni, P. (dir.). Educazione          Research Problems and Hints, Proceedings of Course
      Scientifica nella Scuola di Base. Pavia: La Goliardica Pave­         CLV. Research on Physics Education of the Italian Phy­
      se, pp. 123-169.                                                    sical Society (2003), editado por E.F. Redish y Matilde
                                                                          Vicentini.
    GAGLIARDI, M., GUIDONI, P. y VOLPE, F. (dirs.). Luce:
      un percorso per capire, en Balzano y E. Gagliardi, M. (dir.).     RONCHI, V. (1991) Optics: the science of vision Nueva York:
      Futuro Remoto, Facciamo un esperimento, pp. 43-70. Edi­             Dover Publications.
      zioni CUEN.
                                                                        SAMEK LODOVICI, P. y GIORDANO, E. (dirs.) (2003). LA­
    GAGLIARDI, M., GRIMELLINI TOMASINI, N. y PECORI,                      BORATORI IN RETE Una comunità di pratiche per rinno­
      B. (1999). L’educazione scientifica: un percorso che parte          vare il curricolo di scienze. Milán: Franco Angeli.
      da lontano. La Fisica nella Scuola, XXXII, 3, pp. 121-134.
                                                                        VICENTINI, M. (en prensa). Thinking Physics for Teaching
    GAGLIARDI, M. y GIORDANO, E. (2001). Light and Vision:                Proceedings of Course CLV. Research on Physics Educa­
      a web material to prepare inservice and prospective teachers        tion of the Italian Physical Society (2003), editado por E.F.
      to teach Physics in primary school. Enseñanza de las Cien­          Redish y Matilde Vicentini.
      cias, núm. extra, pp. 285.
                                                                        VIENNOT, L. (2002). Enseigner la physique. Bruxelles: De
    GALILI, I. (1996). Students’ conceptual change in geometrical         Boeck.
      optics Int. J. Sc. Educ., 18(7), pp. 847-868.
                                                                        VIENNOT, L. (1996). Raisonner en physique. Bruxelles: De
    GALILI, I. y HAZAN, A. (2000). Learners’ knowledge in op-             Boeck.




    [Artículo recibido en agosto de 2004 y aceptado en abril de 2005]




8                                                                                              ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)

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Articulo un sitio web para la enz de la luz y la vision

  • 1. INNOVACIONES DIDÁCTICAS UN SITIO WEB PARA LA APROXIMACIÓN FENOMENOLÓGICA DE LA ENSEÑANZA DE LA LUZ Y LA VISIÓN Gagliardi, M.1, Giordano, E.2 y Recchi, M.1 1 Università di Bologna, viale Berti-Pichat 6/2. 40127 Bologna. Italia 2 Università di Milano-Bicocca, Piazza Ateneo Nuovo 1. 20126 Milano. Italia enrica.giordano@unimib.it Resumen. Presentamos las características de una página WEB sobre «Luz y Visión» que designamos y preparamos para profesores (desde parvulario a 4º de ESO) con la intención de guiarlos por un itinerario desde el conocimiento que da el sentido común hasta la física. Además de experimentos y modelos interpretativos de fenomenología básica, proponemos ejemplos de trabajos realizados en escuelas por profesores (en parvularios y escuelas primarias y secundarias) en colaboración con nuestro grupo de investigación. La página fue desarrollada en el marco del proyecto italiano SeCiF (Spiegare e Capire in Fisica – Explicar y comprender en Física) dedicado a preparar materiales (principalmente materiales de página Web y redes telemáticas) para la formación de profesores en servicio y futuros profesores sobre una enseñanza innovadora de la física desde el parvulario a la escuela secundaria. Palabras clave. Página web, luz, visión, formación docente, escuela primaria. A place in the web for a phenomenologic approach to the teaching of light and vision Summary. We will present the characteristics of a Web site about «Light and Vision» we designed and prepared for teachers (of grades K-10) with the aim to drive them along a path from commonse knowledge to physics. In addition to experiments and interpretive models of basic phenomenology we propose examples of works made in schools by teachers (in some kindergarten, primary and secondary school classes) working with our research group. The site was developed inside of the Italian project SeCiF (Spiegare e Capire in Fisica - Explaining and Understanding in Physics) devoted to prepare materials (mainly Web materials and telematic networks) for in service and future teachers training about an innovative teaching of physics from kindergarten to secondary school. Keywords. Web site, light, vision, teacher training, primary school. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1), 000–000 1
  • 2. INNOVACIONES DIDÁCTICAS EL CONTEXTO DE LA INVESTIGACIÓN El trabajo que presentamos fue realizado en el marco del diferenciados de considerar la luz, la visión, la sombra, la proyecto nacional de investigación SeCiF (Spiegare e oscuridad… hacia el punto de vista de la física, para que se Capire in Física1– Explicar y entender la física) cuyo obje­ den cuenta que la óptica es uno, entre los múltiples puntos tivo es el diseño y realización de productos, en particular de vista construidos por la cultura para afrontar este tema sitios web y redes telemáticas, para la formación inicial y (entre otros: religión, filosofía, geometría, astronomía, fi­ continua de los docentes. En SeCiF se puede hallar una siología, sicología, literatura, arte, tecnología…). serie de propuestas emblemáticas articuladas en un amplio abanico de temas y de niveles escolares. «Luz y visión»2 A pesar de la importancia de la visión y la difusión de las es un sitio dedicado a los docentes de la escuela primaria experiencias cotidianas que hacen referencia a ella, general­ y de la secundaria de primer grado (alumnos entre 11 y 14 mente la descripción e interpretación física de los fenómenos años). El sitio fue diseñado y realizado con la intención luminosos está muy alejada del conocimiento común (Vien­ de orientar a los docentes en la organización y gestión de not, 1996; Galili y Hazan, 2000) y la enseñanza de la óptica itinerarios de enseñanza-aprendizaje que, partiendo del descuida el problema de la visión (Viennot, 2002). En el conocimiento común, conduzcan a los alumnos a la cons­ desarrollo del conocimiento científico (y no sólo científico) trucción gradual de descripciones e interpretaciones de los en los niños, así como también en el desarrollo histórico, fenómenos luminosos que sean correctas desde el punto el problema no es la «luz» en sí misma, sino la luz en su de vista de la disciplina (Gagliardi, y Giordano, 2001). estrecha relación con el hecho de ver o de reconocer... Ha sido necesario mucho tiempo para llegar a distinguir entre El proyecto se basa en los resultados del grupo italiano de lux y lumen, a comprender que se puede estudiar la luz (o, en investigación en didáctica de la física en los últimos veinte términos actuales, la radiación) sin tener en cuenta el recep­ años: «es posible lograr que una extensa población de estu­ tor (el ojo), a comprender que el proceso de la visión no se diantes alcance un buen nivel de comprensión progresiva de reduce a la formación de las imágenes en la retina, a vincular la física si se activan estrategias de enseñanza coherentes y nuevamente radiación y observador para interpretar, con la eficientes, sobre temas amplios y con un vasto campo de ac­ ayuda de la biología, entre otras disciplinas, conceptos como ción» (Guidoni, en prensa); «nuestra estrategia de enseñan­ el color4. Actualmente la ciencia dispone de una gran canti­ za debe ser modelizada de manera que provoque… reaccio­ dad de conocimientos sobre la visión pero aún no está todo nes de aprendizaje y comprensión altamente resonantes» comprendido y esto hace que el tema sea más fascinante. (Guidoni, en prensa); «dado que existen problemas en la comprensión de los conceptos físicos tal como se presentan La secuencia tradicional de enseñanza de la óptica reduce en la secuencia tradicional sería importante explorar nue­ el proceso de la visión a un registro «pasivo», como en una vos modos de organización del conocimiento de la física» cámara oscura o una máquina fotográfica; sin embargo, (Vicentini, en prensa) « de manera tal que quien aprende desde una perspectiva cultural más amplia, esto se conside­ entienda los conceptos físicos y aprecie el valor cultural de ra como un serio error conceptual. Repensar la física de los la física» (Grimellini Tomasini, en prensa). fenómenos luminosos para comprender los aspectos cultu­ rales y formativos, más allá de aprender los aspectos infor­ De acuerdo con estos resultados de la investigación pen­ mativos nos ha llevado a proponer un acercamiento a los samos que es posible guiar el proceso de construcción del fenomenos de la óptica geométrica mediante el tratamiento conocimiento de los conceptos y de los procedimientos paralelo de los dos puntos de vista de la «luz» y del «ojo». fundamentales de la física a partir de la educación infantil y Pensamos que este enfoque es culturalmente significativo a lo largo de todos los niveles de la enseñanza obligatoria si para los docentes en el plano de la preparación personal y los docentes están específicamente preparados y formados3. útil en el de la preparación profesional, ya que proporciona (Arcà, Guidoni y Mazzoli, 1990; Alfieri, Arcà y Guidoni, instrumentos eficaces para enseñar, favorecer el aprendizaje 1995; Alfieri, Arcà y Guidoni (bajo la dirección de), 2000; y prevenir la formación de concepciones alternativas indu­ Cavallini, Giordano y Marioni, 1991; Gagliardi y Guido­ cidas por la enseñanza tradicional de la óptica. ni, 1991; Grimellini Tomasini y Pecori, 1991; Gagliardi, Grimellini Tomasini y Pecori, 1999). En coherencia con el modelo «resonante» de los procesos de aprendizaje (antes mencionado), hemos elegido un en­ El formato web ofrece, en contraste con aquellos más foque fenomenológico que involucra al que aprende en el tradicionales (artículos de revistas, libros…) una flexi­ juego recíproco entre la experiencia, el lenguaje, la repre­ bilidad de consulta y uso mucho mayor y permite una sentación y la interpretación, característico del proceso de actualización continua del material (extensión, profun­ construcción del conocimiento científico (Guidoni, 1985; dización, revisión, documentación…) en función de las Bonelli Majorino, Gagliardi y Giordano, 1999). exigencias tanto de los redactores como de los usuarios. LAS FINALIDADES DEL PROYECTO LUZ Y VISIÓN: LAS HIPÓTESIS BÁSICAS El punto de partida ha sido considerar los resultados de Dentro del marco anteriormente descrito, consideramos las investigaciones nacionales e internacionales sobre que enseñar óptica significa guiar a los estudiantes desde los obstáculos conceptuales que dificultan la compren­ sus percepciones y emociones cotidianas, sus modos in­ sión desde el punto de vista científico de los fenómenos 2 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
  • 3. INNOVACIONES DIDÁCTICAS fundamentales de la óptica. También hemos revisado las observar. Proponemos modos de describir los fenó­ experiencias desarrolladas desde los primeros años de menos según niveles de interpretación y formaliza­ la década de 1980 (Gagliardi, Guidoni, Maturo y Vol­ ción diferenciados a partir de los distintos niveles de pe, 1982; Gagliardi y Guidoni, 1991; Giordano, 2002; edad, desde la educación infantil hasta la secundaria. Samek Lodovici y Giordano, 2003) por el grupo de Muchas de las actividades experimentales propuestas investigación (maestros, estudiantes y profesores univer­ pueden ser realizadas por alumnos de la escuela pri­ sitarios) que trabajó durante mucho tiempo en diversas maria, especialmente las observaciones conducidas clases-laboratorio de distintos niveles escolares. en contextos de la vida cotidiana y los experimentos cualitativos. A partir de los últimos años de la escuela Hemos diseñado el sitio con los siguientes objetivos de: primaria se puede introducir gradualmente el nivel cuantitativo realizando experimentos y discutiendo – Proporcionar un mapa del «territorio de la óptica». modelos que conducen a la formulación de leyes y relaciones generales. «Luz y visión» describe el importante rol de la luz en muchos aspectos de nuestra cultura (religión, arte, filo­ – Documentar itinerarios de aprendizaje realizados en sofía…) y subraya la contribución de las diferentes dis­ diferentes niveles de escolaridad que pueden sugerir di­ ciplinas (biología, psicología, neurociencias, además de versos modos de explorar el territorio de los fenómenos la física) a la comprensión e interpretación del proceso ópticos. de la visión en especial. Hay ejemplos de trabajos realizados según los modelos – Sugerir un itinerario conceptual para afrontar y superar propuestos en clases experimentales con estudiantes de los obstáculos conceptuales señalados en la literatura. diversas edades. El análisis de los trabajos (en algunos casos, guiado) permite individualizar tanto los conoci­ Los temas que proponemos se sitúan sobre todo en el mientos, las habilidades y las estrategias cognitivas que área de la óptica geométrica que hemos revisado abor­ caracterizan a los alumnos de las diversas edades como dando sistemáticamente las cuestiones «qué hace la luz» la acción de mediación entre el conocimiento espontáneo y «qué se ve». Cuando es necesario, para subrayar los y el conocimiento científico que llevan a cabo los adultos límites interpretativos de la óptica geométrica, hacemos que guían las experiencias. referencia a conceptos de la óptica física y sugerimos en­ laces a otros sitios relacionados. Los bloques fundamen­ tales del itinerario conceptual que guía al alumno desde las ideas y experiencias cotidianas hacia el conocimiento científico son: construcción del esquema básico fuente- Características y organización del sitio objeto-observador; exploración de los «espacios de luz» y «espacios de sombra» tridimensionales; identificación El sitio está organizado en cuatro apartados principales: de las diversas fenomenologías que se yuxtaponen cuan­ introducción, cuadro de referencia, itinerarios y recursos. do la luz interacciona con la materia; estudio de estas fenomenologías por separado; reinterpretación de la ex­ Itinerarios constituye la parte principal del sitio y allí se periencia cotidiana. Cada paso del itinerario conceptual presenta la propuesta de trabajo que luego será descrita presenta: experiencias del mundo real; puntos de vista de manera más detallada. del conocimiento común; puntos de vista del conoci­ miento científico; experimentos con material de bajo Introducción (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_ costo; conceptos físicos, modelos y leyes. introduzione.htm) presenta sintéticamente las hipótesis de los autores respecto a los procesos de aprendizaje y al – Preparar material flexible. rol del docente y de la escuela. Es un texto que se puede descargar e impimir. Se ha diseñado un material que pueda ser empleado por usuarios con diferentes grados de preparación básica en Cuadro de referencia (http://pctidifi.mi.infn.it/ física y diferentes actitudes hacia la ciencia y la matemá­ lucevisione/fram_quadro.htm) presenta el tema de la tica, como los maestros de educación infantil y primaria luz y la visión encuadrado en el panorama más gene­ (que en Italia tienen actualmente una fomación preferen­ ral de la cultura. Se presentan diversas secciones que temente sociopedagógica y, en general, con deficiencias tratan aspectos seleccionados desde diversos puntos de en cuanto a los conocimientos científicos) y los docentes vista disciplinarios. La sección dedicada al Arte (http:// de ciencias de la escuela media y secundaria superior pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/pittura/prima.htm) y la de­ (que en Italia son licenciados en materias científicas y dicada a la Biología (http://www.reframe.it/biovisione/) tienen una preparación, en general, deficiente en el plano fueron desarrolladas para este proyecto; otras contienen pedagógico y didáctico). indicaciones bibliográficas o envían a otros materiales presentes en otros sitios y que han sido elaborados en – Guiar a quien utilice el sitio para que alcance las com- el marco de proyectos con un planteamiento similar al petencias profesionales necesarias para el nivel escolar de SeCiF. En la sección Física (http://pctidifi.mi.infn.it/ en el cual enseña. lucevisione/Fisica.htm), los temas de «Luz y visión» se ubican dentro del panorama más amplio de la física de la Sugerimos situaciones que se pueden construir y radiación (Fig. 1). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1) 3
  • 4. INNOVACIONES DIDÁCTICAS Figura 1 El esquema muestra los temas tratados en el sitio «Luz y visión» en una red conceptual que representa el panorama completo de la física de la radiación. El estudio físico de la luz Propagación rectilínea Absorción Polarización Reflexión El vacío Medio material y difusión Fuentes se representan mediante Fuentes no puntuales puntuales o extensa Refracción se propaga en Las superficies Efecto Transformaciones a través de Sistemas materiales es producida por interacciona La Luz de separación entre fotoeléctrico de energía (fuentes primarias) con distintos medios Difracción es una «Partículas» (Teoría corpuscular) que se interpretan Yuxtaposición de como componentes elementales otra luz nterferencia i «Ondas» (Teoría ondulatoria) Dispersión presentes en el sitio Recursos (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_ la visión y del comportamiento de la luz en el caso más risorse.htm) presenta diversos tipos de instrumentos que se simple y general: la visión directa de objetos por parte pueden emplear en la programación y experimentación de de un observador. Guía al usuario a través de los pasos itinerarios didácticos; se hallan agrupados en cuatro sec­ fundamentales necesarios para construir la idea de la luz ciones: Actividades experimentales (reúne las propuestas como agente físico que hace posible la transmisión de presentadas en las distintas partes del sitio); Documentos información desde los objetos observados al observador: de clase (informes de las experiencias de clase con fotos, propagación rectilínea de la luz, modelo de la visión pro­ dibujos, transcripciones de discusiones, etc), Evaluación puesto por Kepler en el siglo xvii. (reflexiones y sugerencias sobre las formas de seguimien­ to y evaluación coherentes con el planteamiento de nues­ Este modelo establece una correspondencia punto a pun­ tra propuesta; el texto fue escrito expresamente para este to entre el espacio visual y la estructura del receptor e in­ proyecto por investigadores del campo de las ciencias de troduce la idea de «imágenes5 retinianas de los objetos» la educación); y Bibliografía (libros, artículos, sitios web construidas mediante conos de luz. para profundizar sobre los aspectos de contenido, tanto metodológico como didáctico). A pesar de su formalización geométrica sencilla, el mode- lo no es intuitivo. Una de las principales dificultades con­ Itinerarios (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/fram_ siste en conciliar la percepción de la visión (una colección percorsi.htm) presenta un itinerario representativo de la de «unidades» perceptivas correspondientes a cada objeto construcción y relectura de las modalidades científicas de distribuidas en un espacio continuo) con un modelo de mirar los fenómenos vinculados a la luz y a la visión a través espacio visual como conjunto de «puntos» discretos que de tres etapas fundamentales (el análisis de situaciones de la envían informaciones independientes al ojo. vida cotidiana; la realización de experiencias controladas y experimentos de laboratorio; la construcción de esquemas y Otra dificultad consiste en imaginar el espacio «luminoso» de modelos interpretativos básicos) que permiten acceder a como un conjunto de zonas contiguas diversamente ilumi­ la interpretación de los fenómenos cotidianos. Hasta ahora nadas y en relacionar dicho espacio (lleno de luz «invisible») se han realizado tres secciones: «Ver a través del aire», «El con el modelo discreto de la luz como conjunto de rayos. ojo engañado» y «Fenómenos separados». En resumen, es difícil imaginar la propagación de la luz «Ver a través del aire» (http://pctidifi.mi.infn.it/ como un proceso de emisión continua de radiación desde lucevisione/Aria_Ifase/aria.htm) afronta el problema de una fuente. 4 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
  • 5. INNOVACIONES DIDÁCTICAS Para superar estas dificultades, en el sitio se sugieren diferentes del aire (espejos, vidrio, agua, …) e introduce la muchas actividades y se presentan diversos esquemas y necesidad de aprender a distinguir, estudiar separadamente animaciones espacialmente elaboradas. y, por lo tanto, correlacionar los diversos fenómenos que se producen simultáneamente en la interacción entre luz Veamos unos ejemplos (Fig. 2): y materia (Fig. 3 y http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/ Esperimenti/Immagini_rif/conclusioni_finali.htm). – Las formas tridimensionales de los «espacios de luz» y los «espacios de sombra» se pueden explorar median­ Esta sección se basa en evidencias perceptivas: en ella te el uso de objetos adecuados (siluetas compactas o se clasifican las diversas fenomenologías y se identifican con aberturas, tubos de varias dimensiones). También los aspectos característicos de las imágenes visuales re­ se pueden construir mediante la recomposición de lativos a cada una de ellas. « manchas de luz» y de « manchas de sombra» reco­ gidas en pantallas móviles (2a-2b), entre otros (http: «Fenomenologías separadas» (http://pctidifi.mi.infn.it/ //pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/Aria_Ifase/Esperimenti/ lucevisione/fram_fenomsep.htm) está subdividido en seccio­ Visualizzare_la_luce.htm). nes correspondientes al estudio de cada fenómeno señalado en la sección precedente (reflexión, difusión, refracción, ab­ – Modelizaciones concretas (p. e., conos de papel, sorción). El objetivo de este apartado es explicar la existencia spaguettis insertados en una bolita de porexpan…) y de tales fénomenos (el mundo «en el espejo», el acuario simulaciones por ordenador (en la figura 2c se mues­ «aplatado», el remo «quebrado» o «doblado»…) a través tran tres instantáneas extraídas de una animación; http: del comportamiento de la luz y de los modelos interpretativos //pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/Aria_Ifase/modelli_per_ introducidos en la sección «Ver a través del aire» para rela­ natura_e_propagazione.htm) ayudan a introducir el cionar, en un primer nivel, los dos aspectos de luz y visión. modelo de rayos como eje central de los conos de luz Partiendo de las experiencias cuantitativas y cualitativas elementales, y éstos, a su vez, como constituyentes de sobre el comportamiento de los conos de luz producidos por los haces de luz emitidos por cada fuente puntual. una linterna y por punteros láser, se reconstruyen todos los pasos que permiten interpretar las características espaciales – Esquemas sucesivos acompañan el proceso de in­ de las percepciones visuales mediante el modelo de rayos terpretación de la experiencia cotidiana a través de los para la luz y el de Kepler para la visión. Una sección poste­ modelos de la física (Fig. 2d y http://pctidifi.mi.infn.it/ rior («Más allá del modelo de rayos») apunta sintéticamente lucevisione/Aria_Ifase/Schede/Interno%20torcia.htm). a los dos aspectos de la óptica física que no pueden ser mo­ delizados en el ámbito de la óptica geométrica: la intensidad «El ojo engañado» (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/ de la luz (definición y medida, dependencia de la distancia de Occhio/occhio.htm) afronta el problema de la visión y del la fuente o del espesor del material interpuesto entre la fuente comportamiento de la luz en el caso en que entre el observa­ y el receptor, usos de la energía luminosa…) y el color (color dor y el objeto observado se interpongan objetos o medios de la luz, de los colorantes, percepción del color). Figura 2 Las formas tridimensionales de «espacios de luz» y «espacios de sombra»: a) experiencia directa; b) reconstrucción en el ordenador. El modelo de «rayos»: c) tres fotogramas de una animación en el ordenador para intro­ ducir el modelo de rayos como límite ideal de un haz luminoso de apertura cada vez más pequeña; d) representaciones sucesivas en el proceso de interpretación de la experiencia cotidiana mediante las modelizaciones de la física. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1) 5
  • 6. INNOVACIONES DIDÁCTICAS Figura 3 Cómo distinguir imágenes reflejadas e imágenes refractadas respectivamente, por eliminación del medio refringente y de las superficies reflectantes. Figura 4 a) Modelo a nivel mesoscópico de la difusión de la luz como reflexión «desordenada»; b) modela concreto de la reflexión del cono de luz emitido por una linterna; c) reconstrucción de la visión a través del agua a partir de los conos de luz elementales que llegan al ojo del observador. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS DE FU­ – La comprensión de que existen fenómenos cuya des- TURO cripión e interpretación escapan de las posibilidades explicativas del modelo de rayos. En relación con el estudio de los fenómenos luminosos, consideramos que los aprendizajes fundamentales, a ni­ «Luz y visión» propone observaciones, experiencias, mode­ vel de la escuela primaria, desde el punto de vista de la lizaciones concretas y formales que permiten relacionar, uti­ interpretación física, tanto de nosotros mismos como del lizando el modelo de rayos para la luz y el modelo de Kepler mundo que nos rodea, son: para la visión, las propiedades geométricas de los «espacios visuales» y de los «espacios de luz». Véase el ejemplo de la – La comprensión de lo que vemos depende del figura 4: a) modelo a nivel mesoscópico de la difusión de la modo en que llegan a nuestros ojos los haces de luz luz como reflexión «desordenada» (http://pctidifi.mi.infn.it/ provenientes de las regiones «visibles» de los objetos lucevisione/diffusione_per_riflerif_cosafalaluce.htm); b) (regiones de las cuales parten los haces de luz que llegan modelo concreto de la reflexión del cono de luz emitido al ojo). La física estudia como dicho modo depende de por una linterna (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/ los medios y de las superficies que la luz (y, por lo tanto, Riflessione_Cosafalaluce.htm); c) reconstrucción de la vi­ los haces de los cuales está compuesta) encuentra en su sión a través del agua (dependencia del punto imagen de la recorrido desde el objeto hasta la retina del ojo. posición de observación y reconstrucción del «objeto que­ brado») a partir de los conos de luz elementales que llegan – La comprensión de que los aspectos geométricos de la al ojo del observador (http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/ propagación de la luz en el espacio se pueden interpretar rifrazione_cosavedelocchio.htm). en base al modelo de rayos, a las leyes de la refrac­ ción y de la reflexión de los rayos, a las características Para evitar la aparición de las concepciones alternativas geométricas mesoscópicas (superficie ópticamente lisa o que caracterizan el aprendizaje de la óptica geométrica rugosa) y macroscópicas (superficie plana o curva) de las (Galili, 1996; Goldberg y McDermott, 1987; Viennot superficies de separación entre ellos. 1996; Viennot, 2002), se pone especial atención en: 6 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)
  • 7. INNOVACIONES DIDÁCTICAS – Distinguir y relacionar los dos aspectos: «qué hace la curricular del tema luz y visión entre los 6 y los 16-17 luz» y «qué se ve». años, distinguiendo por año o bienio escolar: – Experimentar con diferentes haces de luz (de linterna, – Temáticas que pueden ser afrontadas y actividades de láser, sol, bombillas de diferentes tamaños…) en el es­ clase relacionadas con ellas. pacio (en vez de limitarse a considerar unos pocos rayos ideales seleccionados y dibujados en el papel). – Conocimientos y habilidades a adquirir. – Construir modelos y representaciones tridimensionales – Aspectos generales de la educación científica involu­ de los haces de luz y de los rayos provenientes de una crados. fuente puntual. Actualmente estamos diseñando una ampliación de – Construir representaciones de cada uno de los haces de la propuesta que va más allá de la óptica geométrica luz que permiten componer las imágenes retinianas, las mediante la realización de un nuevo sitio sobre el tema cuales son la base del proceso de la visión. «Ondas visibles» (estudio de los principales fenómenos y construcción de un modelo de referencia para la acústi­ Exceptuando las leyes de la reflexión y de la refracción, ca, la óptica y, en general, las ondas electromagnéticas). no se afrontan otras relaciones cuantitativas. En el sitio Estamos interesados en un intercambio de opiniones so­ no se vuelven a proponer los diversos sistemas ópticos bre nuestra propuesta con investigadores de otros países que constituyen, por lo general, la parte central del estu­ ocupados en la preparación cultural y profesional de los dio de la óptica geométrica sino que se envía a diversos docentes y en la innovación escolar. También tenemos textos y a los sitios web que presentan construcciones in­ interés de llevar a cabo una validación de nuestro enfo­ teractivas de las imágenes. Estamos convencidos de que, que a través de la experimentación y el seguimiento de sin una conceptualización correcta de las situaciones nuestro modelo por parte de los investigadores y docen­ básicas en las que se centra la luz y la visión, el estudio tes ajenos a nuestro grupo de investigación. de tales sistemas conduce a un mero adiestramiento en el trazado de rayos y a la construcción mecánica de las imá­ genes sin que haya una comprensión real de qué es una imagen. Por otra parte, una vez adquirida tal conceptua­ NOTAS lización no sólo facilita los aprendizajes sucesivos sino también una apropiación cultural más duradera de la me­ * Artículo traducido del italiano por Silvia Gamero. morización de las leyes específicas y del funcionamiento 1 http://pctidifi.mi.infn.it/SeCiF/. de los instrumentos ópticos más conocidos. Hemos rea­ 2 http://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione. lizado tests a futuros docentes (nuestros estudiantes de 3 Disponer de un buen material escrito (o electrónico) es un elemento los cursos universitarios son los futuros docentes de la importante para la preparación de los docentes pero no es suficiente; ha escuela infantil, la primaria y la secundaria), los resulta­ quedado demostrado en proyectos recientes, como, por ejemplo, el pro­ dos de los cuales nos han llevado a modificar el sitio para yecto STTIS http://www.ils.uio.no/forskning/sttis/engelsk.html. hacer que cada categoría se pueda consultar separada­ 4 Para una discusión sobre la necesidad u oportunidad de distinguir mente como recurso para la programación de itinerarios entre luz y radiación, véanse los libros de Ronchi sobre óptica (y sobre didácticos por parte de los docentes. En particular, he­ su historia y enseñanza), por ejemplo, Optics: the science of vision mos ido enriqueciendo la sección «Recursos», dedicada (1991). a documentar experiencias significativas desarrolladas 5 El término imagen se suele usar con diversos significados y esto en clases reales y a ofrecer sugerencias para realizar un genera muchas concepciones erróneas. En nuestro sitio se dedica una seguimiento y una evaluación coherentes con los méto­ especial atención a distinguir los diferentes significados (por ejemplo, dos de enseñanza propuestos por el modelo «resonante» a diferenciar las «figuras luminosas» que se obtienen sobre el fondo de adoptado. Un esquema añadido recientemente ilustra las una cámara oscura formada por un simple agujero, de las «imágenes etapas conceptuales y operativas de un posible desarrollo ópticas» propiamente dichas). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1) 7
  • 8. INNOVACIONES DIDÁCTICAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARCÀ, M., GUIDONI, P. y MAZZOLI, P. (1990). Enseñar tics: interpretation, structure and analysis. Int. J. Sci. Educ., ciencia. Como empezar: reflexiones para una educación 22(1), pp. 57-88. científica de base. Barcelona: Paidós. GIORDANO, E. (2002). Percorsi di apprendimento. TD, vol. ALFIERI, F., ARCÀ, M. y GUIDONI, P. (dir.) (1995). Il senso di 27, pp. 21-28. fare scienze. Milán: Bollati Boringhieri. GOLDBERG, F.M. y MCDERMOTT, L. (1987). An investi­ ALFIERI, F., ARCÀ, M. y GUIDONI, P. (dir.) (2000). I modi di gation of students’ understanding of the real image formed fare scienze. Milán: Bollati Boringhieri. by a converging lens or concave mirror, Am. J. Phys., 55, 2, pp. 108-119 BONELLI MAJORINO P., GAGLIARDI, M. y GIORDA­ NO, E. (2003) Métacognition et éducation scientifique, en GRIMELLINI TOMASINI N. y PECORI B., (1991). La Ri­ Doudin, P.A., Martin, D. y Albanese, O. Métacognition et cerca per la Scuola di Base a Bologna, en Guidoni, P. (dir.). éducation, pp. 243-264. Peter Lang (1999). Educazione Scientifica nella Scuola di Base. Pavia: La Go­ liardica Pavese, pp. 3-62. CAVALLINI, G., GIORDANO, E. y MARIONI, C., (1991) La Ricerca per la Scuola di Base a Milano, en Guidoni, P. (dir.). GRIMELLINI, TOMASINI, N. (en prensa). Teaching Physics Educazione Scientifica nella Scuola di Base, pp. 89-12. Pa­ from a cultural perspective: Examples from Research in via: La Goliardica Pavese. Physics Education, Proceedings of Course CLV Research on Physics Education of the Italian Physical Society (2003), GAGLIARDI, M., GUIDONI, P., MATURO, C. y VOLPE, F. editado por E.F. Redish y Matilde Vicentini. (1982). La luce: sperimentazione di un insegnamento inte­ grato di fisica e matematica nella scuola media. La Fisica GUIDONI, P. (1985). On natural thinking. Eur. J. Sci. Educ. nella scuola, XV, 1, pp. 26-33. 7(2), pp. 133-140. GAGLIARDI, M. y GUIDONI, P. (1991). La Ricerca per la GUIDONI, P. (en prensa). Re-thinking Physics for teaching: Scuola di Base a Napoli, en Guidoni, P. (dir.). Educazione Research Problems and Hints, Proceedings of Course Scientifica nella Scuola di Base. Pavia: La Goliardica Pave­ CLV. Research on Physics Education of the Italian Phy­ se, pp. 123-169. sical Society (2003), editado por E.F. Redish y Matilde Vicentini. GAGLIARDI, M., GUIDONI, P. y VOLPE, F. (dirs.). Luce: un percorso per capire, en Balzano y E. Gagliardi, M. (dir.). RONCHI, V. (1991) Optics: the science of vision Nueva York: Futuro Remoto, Facciamo un esperimento, pp. 43-70. Edi­ Dover Publications. zioni CUEN. SAMEK LODOVICI, P. y GIORDANO, E. (dirs.) (2003). LA­ GAGLIARDI, M., GRIMELLINI TOMASINI, N. y PECORI, BORATORI IN RETE Una comunità di pratiche per rinno­ B. (1999). L’educazione scientifica: un percorso che parte vare il curricolo di scienze. Milán: Franco Angeli. da lontano. La Fisica nella Scuola, XXXII, 3, pp. 121-134. VICENTINI, M. (en prensa). Thinking Physics for Teaching GAGLIARDI, M. y GIORDANO, E. (2001). Light and Vision: Proceedings of Course CLV. Research on Physics Educa­ a web material to prepare inservice and prospective teachers tion of the Italian Physical Society (2003), editado por E.F. to teach Physics in primary school. Enseñanza de las Cien­ Redish y Matilde Vicentini. cias, núm. extra, pp. 285. VIENNOT, L. (2002). Enseigner la physique. Bruxelles: De GALILI, I. (1996). Students’ conceptual change in geometrical Boeck. optics Int. J. Sc. Educ., 18(7), pp. 847-868. VIENNOT, L. (1996). Raisonner en physique. Bruxelles: De GALILI, I. y HAZAN, A. (2000). Learners’ knowledge in op- Boeck. [Artículo recibido en agosto de 2004 y aceptado en abril de 2005] 8 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(1)