Un enfoque constructivista en la enseñanza de la óptica geométrica.

Los objetivos generales que se plantean en el proyecto son: a) incorporar hallazgos recientes de la investigación educativa a la planificación integral de la enseñanza de la óptica geométrica; b) establecer su desarrollo secuencial como un proyecto de investigación abierto, donde los posibles resultados serán los que generen algunas de las decisiones a adoptar en la acción instructiva subsiguiente; c) contrastar hipótesis relativas al fundamento psicológico del aprendizaje científico. El marco general de investigación se extiende al estudio de tres muestras de alumnos durante un periodo de tiempo que abarca los cursos académicos 1985-86 y 1986-87. En el primero se analizó una muestra de 44 alumnos de segundo curso de Magisterio y el segundo el estudio se extendió a una nueva promoción, así como a dos grupos de séptimo curso de EGB pertenecientes a un centro rural. No se aprecian razones fundamentadas para recomendar el uso de un modelo constructivista de enseñanza frente a la metodología alternativa, al menos dentro del ámbito y limitaciones de este estudio. Quizás el cambio conceptual concebido como una modificación significativa y permanente del contenido cognitivo exija una mayor dedicación temporal y derecursos didácticos, lo cual debe ser probado en un contexto escolar pragmático, como ha intentado hacerlo esta investigación.

Planificando la enseñanza problematizada : el ejemplo de la óptica geométrica en educación secundaria.

Resumen tomado de la publicación

Interacción de la óptica geométrica con el ojo y sus defectos refractivos

Tesis (Optometra). -- Universidad de La Salle, Facultad de Ciencias de La Salud. Programa de Optometria, 2014

Interpretando fenómenos óptica cotidianas.

Resumen tomado de la publicación

Óptica paraxial.

Se analiza la óptica paraxial dentro del sistema educativo español en la década de los años sesenta. Al ponerse en vigor con el curso 1960-61 las nuevas normas sobre Preuniversitario, a él pasó la Óptica geométrica, que se venía explicando en el Selectivo de las facultades de Ciencias. La disposición al efecto señala que su explicación se debe hacer utilizando la notación contenida en las normas DIN 1,335. Pero los escasos libros españoles de Óptica apenas han usado estas normas, por lo que se realizó este estudio a modo de compendio. Se señala que no se tiene la pretensión de que estos apuntes puedan ser la sustitución de un libro de texto del Bachillerato, ya que son demasiado densos para los alumnos. Se deja a los profesores la tarea de exponerla de forma adecuada a los alumnos, de ese nivel y edad. Por tanto el contenido es meramente matemático, y se obvia cualquier observación de tipo didáctico. Si se presenta el contenido acompañado de numerosas demostraciones matemáticas y experimentos. De hecho se considera imprescindible que los alumnos vean, acompañando a la explicación del profesor en clase, una colección de experiencias para que se den cuenta de que las cuestiones que se explican corresponden a realidades físicas. En líneas generales los principales puntos tratados son la óptica geométrica, los sistemas ópticos centrados, la óptica paraxial de los sistemas centrados, las ecuaciones de correspondencia y los sistemas compuestos.

El Instituto de óptica Daza de Valdés.

Se explica el funcionamiento del Instituto de óptica 'Daza de Valdés', en el que se inauguró el primer microscopio electrónico que funcionó en España, un aparato óptico que puede proporcionar hasta cien mil aumentos. Se parafrasea a Ranshaw y lo que escribe en uno de sus libros sobre semejante artilugio, en dónde explica el funcionamiento de la superlente. Explica Ranshaw que la principal diferencia entre el microscopio óptico y el microscopio electrónico estriba en la diferencia de aumentos que proporcionan una y otra lente. Además del microscopio, el Instituto de Óptica 'Daza de Valdés' dispone de diversas secciones donde se llevan a cabo los más variopintos experimentos en torno al mundo de la óptica: óptica electrónica, óptica geométrica y sección de estudio de los espectros ópticos.

Decreto de 22 de febrero de 1946 por el que se crea el Instituto de Óptica 'Daza de Valdés' en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Transcripción del Decreto por el que se creaba el Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (C.S.I.C.), cuyas funciones, así como las secciones que tuviera, vendrían a ser las diversas ramas de la óptica: Física y Teórica, Óptica geométrica, Cálculo de sistemas, Fotometría, Óptica oftalmológica, Espectroscopia, así como estudios sobre Historia de la Óptica en España.

Alternativas en la introducción de conceptos de Óptica en BUP y COU.

Estudiar los efectos experimentales sobre el aprendizaje de tratamientos basados en la consideración de las ideas previas y/o la resolución de cuestiones cualitativas apropiadas y/o la utilización de unidades didácticas, sobre Óptica geométrica y física, a nivel medio, intentando lograr un aprendizaje lo más significativo posible en el sentido ausubeliano. Alumnos de segundo y tercero de BUP del IB Ramón y Cajal; alumnos de segundo de BUP del IB Lucas Mallada y alumnos de segundo curso, de la especialidad de Ciencias, de la EU de Profesorado de EGB. En total 537 alumnos. Todos los centros están ubicados en Huesca. Se pretende aportar información sobre las ideas previas y los conocimientos de óptica geométrica, que los alumnos tienen al comenzar segundo de BUP. También se detectan las ideas previas y los conocimientos de Óptica física que tienen en tercero de BUP. Según los resultados obtenidos, se confirman, estudios precedentes sobre la misma materia y con alumnos de análoga edad y nivel educativo. Después se ponen a prueba sendos currícula correspondientes a los temas de Óptica geométrica y Óptica física, de BUP y COU, diseñados desde un planteamiento constructivista. En la experiencia, los diferentes grupos participantes, dentro de un mismo curso, reciben distintos niveles de tratamiento. Por último se realiza un estudio estadístico, posterior a la recogida de datos, que permite obtener conclusiones sobre la adecuación de los tratamientos aplicados. Variables dependientes: el rendimiento de los alumnos en Óptica. Variables independientes: utilización o no de las ideas previas, las cuestiones de tipo cualitativo y los cuadernillos de tratamientos. Cuestionarios de actitudes, tests de ideas previas, mapas conceptuales, unidades didácticas, cuestiones cualitativas, prácticas de laboratorio. Programas; Statview Tm /1985/, Systat /Wilkinson, 1986/, porcentajes, histogramas, correlaciones. Los tratamientos basados exclusivamente en la consideración de las ideas previas, estimulan a todos los alumnos, pero sobre todo a los de rendimiento previo bajo. Los tratamientos basados únicamente en la utilización de cuestiones, sólo favorecen a los alumnos de rendimiento previo alto. Los tratamientos basados en ideas previas, cuestiones cualitativas y unidades didácticas representan un refuerzo considerable en el aprendizaje. Son más positivas las actitudes de los alumnos, cuanto más completo es el tratamiento recibido. Algunas implicaciones didácticas son: 1.Se deben utilizar las matemáticas imprescindibles en el desarrollo de los temas. 2.Los alumnos deben comprender y manejar el concepto de imagen. 3.Algunas dificultades de la Óptica geométrica, están relacionadas con la comprensión del problema de la visión. 4.Los diagramas utilizados llevan a los alumnos a adquirir ideas incorrectas sobre el concepto de imagen. 5.Sobre los fenómenos de interferencias y difracción, se comprueba que los alumnos no tienen experiencia alguna. 6.Se constata que tanto en el caso de la Óptica geométrica como física, los alumnos resuelven más a gusto los problemas y cuestiones de dificultad media.

Nonpersistence of resonant caustics in perturbed elliptic billiards

Caustics are curves with the property that a billiard trajectory, once tangent to it, stays tangent after every reflection at the boundary of the billiard table. When the billiard table is an ellipse, any nonsingular billiard trajectory has a caustic, which can be either a confocal ellipse or a confocal hyperbola. Resonant caustics —the ones whose tangent trajectories are closed polygons— are destroyed under generic perturbations of the billiard table. We prove that none of the resonant elliptical caustics persists under a large class of explicit perturbations of the original ellipse. This result follows from a standard Melnikov argument and the analysis of the complex singularities of certain elliptic functions.

Diffusion in spatially and temporarily inhomogeneous media

In this paper we consider diffusion of a passive substance C in a temporarily and spatially inhomogeneous two-dimensional medium. As a realization for the latter we choose a phase-separating medium consisting of two substances A and B, whose dynamics is determined by the Cahn-Hilliard equation. Assuming different diffusion coefficients of C in A and B, we find that the variance of the distribution function of the said substance grows less than linearly in time. We derive a simple identity for the variance using a probabilistic ansatz and are then able to identify the interface between A and B as the main cause for this nonlinear dependence. We argue that, finally, for very large times the here temporarily dependent diffusion "constant" goes like t-1/3 to a constant asymptotic value D¿. The latter is calculated approximately by employing the effective-medium approximation and by fitting the simulation data to the said time dependence.

Design of Optical Systems With Extended Depth of Field: an Educational Approach to Wavefront Coding Techniques

A practical activity designed to introduce wavefront coding techniques as a method to extend the depth of field in optical systems is presented. The activity is suitable for advanced undergraduate students since it combines different topics in optical engineering such as optical system design, aberration theory, Fourier optics, and digital image processing. This paper provides the theoretical background and technical information for performing the experiment. The proposed activity requires students able to develop a wide range of skills since they are expected to deal with optical components, including spatial light modulators, and develop scripts to perform some calculations.

Seguimiento del aprendizaje mediante análisis de trazas en una simulación de trampas ópticas

En este artículo se presenta una simulación de una trampa óptica, es decir, un haz de luz muy focalizado capaz de atrapar partículas dieléctricas alrededor de la zona focal. El programa ha sido diseñado para su utilización en la docencia a nivel de último año del grado de Física o Máster. La aplicación incluye un sistema de seguimiento que permite conocer (trazar) la interacción del estudiante con el programa. Esta herramienta permitirá al profesor analizar el trabajo realizado por el alumno así como también detectar la presencia de errores comunes.

Diffusion in spatially and temporarily inhomogeneous media

In this paper we consider diffusion of a passive substance C in a temporarily and spatially inhomogeneous two-dimensional medium. As a realization for the latter we choose a phase-separating medium consisting of two substances A and B, whose dynamics is determined by the Cahn-Hilliard equation. Assuming different diffusion coefficients of C in A and B, we find that the variance of the distribution function of the said substance grows less than linearly in time. We derive a simple identity for the variance using a probabilistic ansatz and are then able to identify the interface between A and B as the main cause for this nonlinear dependence. We argue that, finally, for very large times the here temporarily dependent diffusion "constant" goes like t-1/3 to a constant asymptotic value D¿. The latter is calculated approximately by employing the effective-medium approximation and by fitting the simulation data to the said time dependence.