Gobierno de Chile y Educación en Ciencia: ¿por qué aprender ciencia?

Por Alicia Muriel Montecinos*

¿Sabía usted que el Gobierno de Chile identifica la satisfacción personal como motivo para el aprendizaje escolar de ciencias experimentales?

Imagino que Usted, en estos instantes, está siendo invadido por un sinnúmero de nostálgicos recuerdos referentes a sus clases de ciencia escolar. Mi limitada experiencia docente me indica que cada uno de ustedes valora de manera diferente dichas memorias, porque la sombra de la desigualdad también afecta la relación más íntima que existe entre una persona y su proceso educativo, proyectándose hacia la vida adulta. Es por ello que quiero ofrecer un guiño sobre los lineamientos oficiales en ciencia escolar chilena, reflexionando en cada punto.

El Ministerio de Educación de Chile publica en el año 2009 los fundamentos del ajuste curricular llevado a cabo al sector de ciencias naturales, en el cual se entregan explícitamente los argumentos que justifican por qué los ciudadanos chilenos deben ser formados en ciencia durante toda su escolaridad. ¿Por qué se debe aprender ciencia en el colegio?

1.    Comprender la Naturaleza provee entusiasmo, asombro y satisfacción personal. En ello radica un valor formativo intrínseco. El objetivo no es formar científicos ni adelantar contenidos universitarios. Cada rama del saber universal es igualmente importante, y estimula diferentes dimensiones en la personalidad del individuo. Comprender la naturaleza nos enriquece: saber de ciencia nos humaniza.

2.    El pensamiento científico es crecientemente demandado en contextos personales, laborales y sociopolíticos. Carl Sagan decía en los años noventas que la carta fundamental de cada nación debía asegurar la promoción del pensamiento científico, afirmando que en ello radicaba una cierta decencia en un mundo substancialmente confuso. Nuestra manera de pensar suele ser más escéptica, lógica, analítica, argumentativa y creativa, características que deben ser promovidas en todas las personas, no sólo entre los científicos, ya que son necesarias para desenvolverse en la vida como seres integrales y cognitivamente capaces. Libres.

3.    Conocer la naturaleza científicamente promueve respeto y cuidado por ella, siendo que las condiciones que protegen la vida están en riesgo. Aceptar la responsabilidad humana, y también reconocer los ciclos naturales del planeta, dan una sensación de pequeñez, y al mismo tiempo de grandeza. Algunos dicen que ésta es la verdadera manzana del árbol del Edén, ya que una vez probado el conocimiento científico, se pierde la inocencia. Cambiamos el placer de la ignorancia por el placer del conocimiento. Nos hacemos responsables de las culpas -aquellos efectos devastadores en los sistemas naturales-  para desandar el camino y optar por otras alternativas. Comprendemos que habitamos una realidad física sometida a sus propias reglas, que los ciclos naturales deben cumplirse, y aceptamos que no existe tal cosa llamada “a ciencia cierta”. Preferimos el asombro y el respecto, que el miedo ante lo desconocido.

4.    La educación científica fortalece una actitud crítica e informada frente a la relación entre ciencia, tecnología y sociedad. En este punto apreciamos el carácter práctico de la formación escolar en ciencias experimentales. Se desea que cada ciudadano pueda primero entender, para luego tomar decisiones cívicas fundamentadas en materias contingentes, como por ejemplo sobre la matriz energética chilena, el aborto, o los derechos de aguas.

Desarrollar plenamente estas cuatro dimensiones didácticas en ciencia escolar es un desafío y una deuda en un sistema educativo como el nuestro, más aún en tiempos de revoluciones en que vivimos. He tenido la fortuna de conocer a muchos estudiantes que han sido sometidos por sus profesores de aula a objetivos de aprendizaje y contenidos de ciencia que se alejan de los argumentos que aquí he analizado. Sepa Usted que el Ministerio permite esta situación, puesto el currículum nacional de ciencias naturales indica objetivos “fundamentales” y contenidos “mínimos”, y no pone límites a la acción didáctica, sino que la deja al criterio y talento del profesor. Para bien… y a veces para mal.

*Profesor de Estado en Física y Matemática, Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.

Anecdotario Nº5

El Número de Deborah

Cambia lo superficial,

cambia tambien lo profundo,

cambia el modo de pensar,

cambia todo en este mundo...

El filósofo griego Heráclito (hacia 540 a.C – 484 a.C) o “El Oscuro, de Éfeso”, formuló una frase sobre el eterno cambio que se da en la naturaleza, “TODO FLUYE”, la frase se engloba en el concepto de que nada permanece, o nada es. En el espacio físico que llamamos “realidad”, esto parece contradecir la teoría de un sólido, ya que este, por definición tiende a mantener “estable” su forma, y si fluyera, entonces probablemente no sería sólido sino más bien un líquido quizás… pero las piedras, los cerros, o los muros, no son líquidos ¿o sí?, entonces, ¿puede fluir todo?.

El profeta Deborah del antiguo testamento, en su canto (“the song of Deborah”) después de la victoria sobre los Filisteos, cantó: “Las montañas fluyen delante del señor”, por lo cual la idea de fluidez, es altamente probable que haya estado muchos años antes de Heráclito. Y Deborah ya al menos sabía dos cosas; que efectivamente TODO fluye, y además que las montañas fluirían delante del señor (ojo con la escala de tiempo, y la relación teología-reología), no fluirían delante del hombre. La escala de tiempo de nuestra vida es pequeña, en tanto (asume) la escala de tiempo de “el señor” haciendo alusión a Dios, es infinita, por ello fluirá delante de él, no delante de nosotros. Por lo tanto, es posible definir un número adimensional:

D = tiempo de relajación / tiempo de observación.

Entonces la diferencia entre un sólido y un fluido, se puede definir en términos de el número de Deborah (D). Si el tiempo de observación o el tiempo de relajación de cada material es muy pequeño, entonces el material está fluyendo. En la construcción de un puente, podríamos pensar cuanto tiempo esperamos que esté en servicio, y considerar la escala de tiempo de la relajación del concreto. En reología pareciera que D es un parámetro importante de considerar, y el caso de Heráclito, un caso particular para un tiempo de observación infinita, o un tiempo de relajación infinitamente pequeño. Entonces, mientras mayor sea el número de Deborah más sólido es el material, y por el contrario, mientras menor sea, mas fluido es.

Para mayor información sobre el número de Deborah es posible remitirse al artículo de Marcus Reiner, públicado en Physics Today, Enero 1964.  O ponerse en contacto con la revista.

Alud en Bolivia..

The Film (AndTheBook) Zone

STAR WARS

Darth Vader: ¿Obi-Wan no te contó lo que le pasó a tu padre?

Luke Skywalker: Me contó lo suficiente. Me dijo que tú le mataste.

Darth Vader: No Luke,... Yo soy tu padre...

(Episodio V, “El Imperio Contraataca”)

Algunas veces me quedo pensando en como hemos sido testigos de los avances tecnológicos que han aparecido los últimos veinte años, digo los últimos veinte porque desde alrededor de eso es que tengo recuerdos relativamente claros al respecto, sin embargo, podríamos indagar un poco e irnos a la década de los 50 con todo lo heredado de la post guerra, quizá una obligada manera de desarrollar tecnología y rápido.

La primera vez que vi Star Wars debo haber estado muy pequeño, porque la verdad tengo imágenes nebulosas de aquella ocasión, de todos modos, me dejó una serie de inquietudes que en esos tiempos e incluso ahora se ven al menos, futuristas.

Dentro del ambiente de la película hay muchas cosas que llaman la atención de cualquier niño, pero lo más llamativo quizá es el famoso sable láser de los caballeros Jedi, una espada de luz capaz de cortar un animal en dos como si fuese de espuma. Pues bien, no tengo mucha experiencia con láseres hasta el momento, pero entiendo el funcionamiento de algunos, y el principio fundamental que es transversal a todos: la generación de un rayo de luz coherente o más general, de ondas coherentes y monocromáticas, ¿y qué significa eso?, básicamente ondas cuya relación de fase entre ellas se mantiene constante en el espacio y el tiempo, y que presentan una longitud de onda constante… Sí, probablemente esto abrirá el espacio para una explicación más detallada sobre la luz en otro número de las Gacetas.

Volvamos al sable láser, me imagino que todos alguna vez hemos tenido algún tipo de láser en nuestras manos, cualquier tipo, incluso el más sencillo, ese que venden en la calle por mil pesos, lo apuntamos a algún sitio cercano y podemos ver un punto iluminado, sin embargo, si apuntamos más lejos ya no vemos nada, ¿que ocurrió? La intensidad cambió, ya no hay luz reflejada, por lo menos no podemos distinguirla a ojo desnudo. Bien, ocurre por un lado, que la luz ha sido distribuida en un área mayor, pues a largas distancias el rayo comienza a ser divergente y además la interacción con las partículas del aire hacen que la luz vaya “chocando” y saliendo en todas direcciones, proceso conocido como dispersión. ¿Y cómo hacemos un sable láser?. Láseres de alta potencia podemos encontrar en la industria, incluso para cortar metal, sólo que el tamaño no lo hace realmente transportable, ni menos para empuñarlo como una espada. La longitud de la espada también será un problema, pero se me ocurre algo por el momento, hacer que todas las ondas se interfieran destructivamente a una determinada distancia… Sí, creo que queda de tarea hablar sobre la luz en algún próximo número.

Cabe mencionar que el año pasado se celebró los 50 años de la invención del láser, evento conocido como laserfest, promocionado y organizado por la Sociedad Optica Americana (OSA) entre otros.

Sólo me queda una pregunta, ¿Por qué si el Halcón Milenario (la nave de Han Solo) podía superar en cinco puntos la velocidad de la luz, éste no viajó en el tiempo?.

(F. A.)

¿Como hacer un laser más potente a partir de uno barato?

 

 

(Las Gacetas de Física no se hace responsable de las opiniones del autor del artículo, ni de las espadas láser construidas a partir de los datos aportados en este número, ni en el blog.)

A proposito de la Igualdad

Buscando por la red, encontré desde http://www.blogcatalog.com/ y de ahí en humor casi inteligente, un escenario clásico de sala de clases, estas cosas pasan típicamente... mejor educación para todos XD!

Y de la misma página, un excelente reducción de términos...

Recuerden que pueden bajar las Gacetas de Física N°2 desde http://issuu.com/lasgacetasdefisica/docs/lgf_n2 y escribirnos para tenerla en pdf en tu mail. Un abrazo.



Conócenos, conócelos: Ing. Daniela Soto.

Esta vez, nos contactamos con Daniela Soto; egresada de Ingeniería Física, actualmente términa su tésis en el departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile, y trabaja en minería desde la óptica de la geofísica.

Daniela: ¿Cuál es el tema sobre el cual desarrollas tu tesis?

Mi trabajo de tesis se titula: "Síntesis y caracterización de la fase β del sistema ternario CuZnAl obtenida vía aleación mecánica".

Aquí hemos estudiado un material que podría presentar transformación en estado sólido gatillado por un cambio en la temperatura cambiando su fase cristalina. Logramos estabilizar la fase de alta temperatura y mantenerla a temperatura ambiente, utilizando distintos tratamientos térmicos.

El tipo de transformación buscada ocurre en algunos materiales que presentan la propiedad de memoria de forma o superelasticidad.

Las aplicaciones son variadas, principalmente en ingeniería civil, como amortiguadores sísmicos, para construcciones, y también en otras áreas como actuadores termo-mecánicos en sensores de incendio por ejemplo.

En tu caso, todavía estás haciendo la tesis y ya te encuantras tarbajando, especificamente: ¿Cuál es tu area de trabajo?

Trabajo en una empresa de servicios de geofísica. Aquí mediante distintas técnicas se logra dar soluciones a la industria minera, estudios de suelo y exploraciones geotérmicas, entre otras…

¿Como llegaste a trabajar en la empresa en la cual te desempeñas?

En esta empresa desarrollé mi práctica profesional, donde tuve la oportunidad de conocer el potencial de la geofísica en Chile.

Haciendo geofísica en particular, se utiliza la física de distintas formas. A grandes rasgos seria buscando obtener algún parámetro que caracterice el suelo, midiendo distintas propiedades o variables físicas, estimulando a la tierra mediante algún fenómeno conocido, como métodos eléctricos, o sísmicos por ejemplo.

Sobre tus planes a futuro, ¿te gustaría seguir en esta área o te gustaría cambiar?

Por el momento no tengo nuevos planes, me siento cómoda en este trabajo, donde tengo la oportunidad de aprender mucho y desarrollar conocimiento. Trabajar en geofísica resulta muy atractivo para un egresado de ingeniería física, puesto que esta rama se basa fuertemente en las ciencias básicas, pero aplicadas a casos absolutamente reales, aquí el laboratorio es la tierra, y por eso resulta muy entretenido, puesto que no sirven ya las soluciones teóricas y es necesario llevar la ciencia a casos concretos donde nada es ideal. Para mi es como un curso de laboratorio avanzado, pero aun más entretenido, pues las tareas en general no son prediseñadas y cada proyecto es una oportunidad de comprender mejor el comportamiento de la tierra junto a su geología.

Junto con agredecer  la enorme disposición con la revista, y a modo de finalizar, serás la primera en responder 3 preguntas tipo, que se realizará a todos los entrevistados, conozcamos más tí:

¿Si no hubieses estudiado física... que te gustaría ser?

Si no hubiera estudiado física… mmm difícil... me cuesta imaginar si hubiera estudiado otra cosa. Recuerdo que como opción principal tenia la astronomía pero no me dejaron irme de Santiago.  Pero que seria si no hubiera estudiado física… probablemente seria dueña de casa.

¿Como defines tú a la física en una palabra?

La física en una palabra, es increíble!

¿Qué científico admiras?

Eso es algo que nunca me había preguntado, por lo que no tengo una respuesta precisa. Creo que todos los científicos, los conocidos y los no conocidos aportamos con algún granito de arena al desarrollo y avance de la ciencia. Desde mi punto de vista todo científico merece admiración, pues nuestro trabajo es en mayor o menor medida un aporte al conocimiento y comprensión de la naturaleza. Y esto puede ser investigando directamente o contribuyendo mediante la difusión de la ciencia y sus avances, así como enseñándola a otras personas.

La Formula mas Bella del Universo...

Hace un buen tiempo ya, me sorprendió leer en una revista "Muy Interesante", un pequeño artículo sobre cuál es la fórmula más bella... el artículo lo había escrito un docente amigo de la Universidad, profesor Raul Thoms. En el artículo se destacaban algunos aspectos de el por que la formula de Leonhard Euler, se cataloga entre los amigos de las matemáticas... nada más ni nada menos... que la formula “más bella del universo”. Antes la formula siempre fue solo formula, hasta que supe como verla, entonces, solo entonces, para mi también fue bella.

Como físico, si me preguntan por la formula más hermosa, quizás el inconsciente me arrastraría al S.XVII, y uniendo los cambios en las concepciones de los objetivos de la física, al pasar desde la cinemática a la dinámica... Cambiando radicalmente de estudiar el movimiento de los cuerpos… a intentar responder ¿por qué se mueven los cuerpos? vendría casi por esencia la linealidad y la simpleza de Newton para la descripción de las causas que generan el movimiento, en la segunda ley dice: F=ma ni más, ni menos... mejor escrito diría… F=dp/dt, el cambio de momentum por unidad de tiempo, y la mecánica de muchos siglos pesarían sobre la formulita... los siglos de la cinemática... y los siglos que seguirán de cátedra tras cátedra; de ingeniería, de técnico o de mecánica, tan solo, por nombrar algunos.

Pero, Desde la herramienta más útil para la física, emerge la catalogada por Richard Feynman como "la más singular de las formulas en matemáticas" la identidad de Euler es:

¿Donde esta lo bello? Pues bien, esta ecuación tan pequeña, contiene también a su vez, siglos y siglos de historia y quizás más...

-          el 1 es neutro multiplicativo, el 1 pertenece a los números reales…

-          el 0 es el neutro aditivo... y lleva al mismo número cero como estado base a cualquier número, tras la multiplicación. Es el primer número en el conteo arábigo-europeo.

-          e es la base del logaritmo natural, un número comúnmente encontrado en multiplicación de bacterias y organismos.

-          i es la unidad de los números complejos

-          pi es número irracional, presente en todas las circunferencias, aun cuando tenga su controversia actual con tau, ya que tau=2pi, y es valor el que aparece en una parte importante de cálculos. Pi se encuentra en la geometría del espacio euclidiano y la matemática analítica.

Tarea para la casa: Observa en Matlab o en algún programa gráfico la ecuación de Euler, ¿como es la curva?, ¿a que curva se parece?.

Y así… la belleza de la identidad de Euler, responde a la cantidad de valores capaz de mantener, en tan pequeña estructura. ¿Acaso la belleza siempre debe ser pequeña?, ¿la belleza se alcanza en la sintesis?. ¿Existe la belleza, mas allá de su subjetividad en la que parece estar envuelta?.