Tic y física de ondas EM

1. Patricia Cáceres - Tucumán
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Secuencia didáctica para el desarrollo del tema: Interacción de la radiación con la materia.
Cuerpos opacos/transparentes
Propuesta para Profesorado de Matemática- 3 año
Asignatura: Física 2 (Electricidad – Magnetismo – Óptica)
Propósitos
1 - Generar un espacio amigable y flexible para la comprensión de los modelos matemáticos
usados para modelar la radiación electromagnética
2 - Promover la expresión en lenguaje formal, superando las explicaciones coloquiales
consecuentes con aproximaciones cualitativas
Objetivos
L@s estudiantes deberían:
1. Participar activamente en un foro de discusión
2. Asociar las variables de las funciones senoidales con las características/propiedades de la
ondaEM
3. Identificar el modelo geométrico de rayo con el vector de Poynting
4. Diferenciar materiales transparentes de opacos, en función de frecuencias de la radiación
EM
Contenidos 1 - Ondas electromagnéticas, características y formas de representación. Vector de
Poynting
2 – Principios de Huygens, Huygens – Fresnel
Saberes previos necesarios
En relación a la disciplina: Campos eléctrico y magnético como funciones de punto y tiempo. La
forma matemática de la solución de las Ecuaciones de Maxwell. Ecuación de onda. Principio de
superposición.
En relación a las TIC: Uso del campus del IFD. Planificación considerando entorno digital de
aprendizaje.
Apertura (40 minutos)
Actividad 0 - Se presenta la secuencia. Se abre un diálogo informal, el profesor presenta la
secuencia, comparte propósitos y explicita por qué y qué espera que comprendan los estudiantes.
Las agendas de cada jornada lo incluyen, usan la primera persona del plural para reforzar “todos
enseñamos, todos aprendemos”.
Actividad 1 - “Características de las ondas electromagnéticas”
En el grupo grande, se continúa trabajando con lectura de imágenes. Debían buscar imágenes de
“ondas” en la web que se proyectan en pantalla para analizar y evaluar la información diferente
que pueden leer.
Se busca establecer acuerdos para hablar de espectro electromagnético, de la onda de campos
y de la función senoidal como envolvente. Se analiza el fenómeno de transporte de energía con la
proyección del gif animado http://www.acs.psu.edu/drussell/demos.html y la envolvente
propagándose en una onda 𝐸(𝑃, 𝑡)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ - 𝐵(𝑃, 𝑡)⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ desde el sitio http://www.educaplus.org/play-321-
Onda-electromagn%C3%A9tica.html una animación que permite variar la frecuencia de ondas EM
viajeras.
Momento de síntesis. Se busca favorecer la reflexión personal sobre las concepciones que deben
modificar o fortalecer y la flexibilidad en las actitudes frente a los desaciertos o errores
conceptuales.
En el campus: Participar en el foro “Yo creía que la onda electromagnética…”

2. Patricia Cáceres - Tucumán
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Evaluación
Instrumentos. Reportes del campus del Instituto - Observación y diálogo en el aula – Lista de cotejo
Criterios. Calidad y pertinencia de los aportes en aula y foro - Aceptación de los errores que
hubieran detectado en sus concepciones - Claridad en las explicaciones - Valoración de la crítica
de los pares
Indicadores de logro. Comentan con humor los errores y los cambios que adoptaron - Realizan
representaciones de fenómenos ondulatorios en distintos códigos (algebraico – funcional – gráfico)
Desarrollo (120 minutos)
Actividad 2 “La interfaz en la interacción - vector de Poynting”
Debían –como tarea previa- explorar (en casa) el recurso http://phet.colorado.edu/es/simulation
/bending-light que representa la interacción de una onda electromagnética con una superficie
plana.
En grupos de cuatro estudiantes trabajarán con el recurso activando un laser en modo frentes de
onda. Variando la frecuencia de la onda, deben relacionar la geometría de los frentes de onda con
propiedades del medio de propagación, el comportamiento en la interfaz y la necesidad de una
función periódica como herramienta. El profesor debe ayudar con preguntas-guía a diferenciar
medios transparentes y opacos e inducir a la consideración de los principios de Huygens y
Huygens-Fresnel para explicar la propagación.
Con el recurso en modo rayo, deberán proponer la relación entre el vector de propagación de la
onda, el vector de Poynting y el rayo como representación de un haz de luz, además identificar
qué propiedades de la onda se mantienen en la representación de rayos comparando con la
representación con frentes. El profesor interviene por ejemplo, recordando las imágenes virtuales
en espejos planos.
En grupo grande. Se comparten las conclusiones de cada grupo y se propone una generalización
en el espectro EM, para describir los medios opacos y transparentes y las aplicaciones en la vida
cotidiana de la transmisión de energías: el horno microondas, las placas radiográficas, por
ejemplo.
En el campus: Disponen de imágenes, ejercicios, animaciones con ondas de distinto tipo para
comparar y textos de distintos autores sobre análisis histórico y biográfico, evolución de los
modelos y la contribución de Fresnel. Queda habilitado el foro de consultas
Evaluación
Instrumentos. Observación y diálogo en el aula – Reporte del campus - Rúbrica.
Criterios. Calidad y pertinencia de los aportes - Aceptación de los aportes de otros - Claridad en
las explicaciones. Integración de contenidos con temas anteriores.
Indicadores de logro. Explican el modelo de rayo desde el punto de vista energético. Describen
frentes de onda en medios materiales o en espacio libre.
Cierre (40 minutos)
Actividad 3 “Intensidades con una interfaz”
En grupos de dos estudiantes, nuevamente con el recurso http://phet.colorado.edu/es/simulation
/bending-light deben explicar cómo varían las intensidades, las velocidades de propagación y las
amplitudes de las funciones en la onda/rayo reflejada, transmitida e incidente, cuando se cambian
los medios separados por la interfaz. El profesor debe asegurarse que consideren la reflexión total
interna.
Deben preparar un texto que resuma ventajas que encuentran del modelo de onda sobre rayos, o
viceversa, para enunciar la explicación que construyeron en la actividad.
Evaluación
Instrumentos. Observación y diálogo en el aula – Producciones grupales - Rúbrica.
Criterios. Calidad y pertinencia de los aportes - Aceptación de los aportes de otros - Claridad en
las explicaciones. Integración de contenidos con temas anteriores.
Indicadores de logro. Asocian la función matemática con las características de las ondas
electromagnéticas. Interpretan imágenes o animaciones con más (o mejor) comprensión.

3. Patricia Cáceres - Tucumán
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Recursos
Guías de actividades: Acceden a guías preparadas por el profesor o a las guías e informes del
sitio phet
Bibliografía: Sears y otros, Resnick y otros, Hecht – Electricidad, Magnetismo y Óptica, disponibles
en biblioteca
Evaluación final (40 minutos)
Actividad 4
En grupo grande se acuerdan los aspectos que deberían incluirse, al fundamentar que se
comprendió el tema. Con los acuerdos se prepara una rúbrica de tres criterios y cuatro niveles de
desempeño esperable.
En grupos de dos estudiantes analizan la producción de otra pareja de estudiantes, para
establecer su calidad de acuerdo con la rúbrica preparada por el grupo.
Instrumentos. Observación y diálogo en el aula – Producciones grupales - Rúbrica.
Criterios. Calidad y pertinencia de los aportes - Aceptación de los aportes de otros - Claridad en
las explicaciones. Integración de contenidos.
Indicadores de logro. Asocian la función matemática con las características de las ondas
electromagnéticas. Interpretan imágenes o animaciones con más comprensión. Mejoran sus
competencias en procesos de evaluación de pares.
Fundamentación
La secuencia considera que se debe presentar, siguiendo a Pogré y Lombardi (2004) una
oportunidad para que puedan contrastar su comprensiones intuitivas y avanzar hacia
comprensiones basadas en conocimiento, y por otro lado, se debe permitirles pensar y actuar
flexiblemente con lo que saben... yendo más allá de la memoria, la acción y el pensamiento
rutinarios, como indica Perkins (citado por Pogré). Ello facilitará, luego, la enseñanza.
El conjunto de temas que articulan el tratamiento de la Óptica con el Electromagnetismo a partir
de las ecuaciones de Maxwell, ofrece una oportunidad para trabajar con modelos matemáticos
como herramientas para comprender comportamientos de la luz y a partir de ello generalizar al
espectro electromagnético. Se profundiza la comprensión. Hay dificultades que pueden
considerarse en el diseño, por ejemplo, en los textos comunes los rayos son construcciones
geométricas y ello dificulta la interpretación de imágenes virtuales (ligada a la pregunta de
investigación sobre comprensiones: un espejo ¿se ve?).
Entre las inquietudes al momento del diseño, la actividad intenta verificar si ¿Es posible que las
ideas previas que tienen los alumnos sobre los contenidos que quiero seleccionar estén en
conflicto con lo que quiero que comprendan? Gangoso (clase 2). Se detecta generalmente, que
suponen que toda onda implica el movimiento de “algo” siguiendo el perfil de una función senoidal
(la piedra que cae en agua). Dice Gangoso “El uso de analogías es peligroso en la enseñanza”
(clase 3), por ello la secuencia debe ayudar a la comprensión de este tipo de ondas, diferentes a
las mecánicas, para analizar la interacción con medios materiales.
 Gangoso, Z. (2013). Clase Nro2: El dilema de cómo hacer para dar todo. Enseñar con TIC
Física II. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires:
Ministerio de Educación de la Nación.
 Gangoso, Z. (2013). Clase Nro3: De los propósitos a los objetivos. Enseñar Física con TIC II.
Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de
Educación de la Nación
 Pogré, Paula; Lombardi, Graciela (2004) Escuelas que enseñan a pensar. Buenos Aires,
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