Introducción
La Biomecánica es la ciencia de las leyes del movimiento mecánico en los
sistemas vivos.
La Biomecánica Deportiva, como disciplina docente, estudia los movimientos del
hombre en el proceso de los ejercicios físicos. En ese análisis se investigan
las causas mecánicas y biológicas de los movimientos y las particularidades de
las acciones motoras que dependen de ellas en las diferentes condiciones. El
movimiento mecánico del hombre, que se estudia en la Biomecánica Deportiva, se
produce bajo la acción de las fuerzas mecánicas externas (gravedad, fricción,
de reacción normal y otras) y de las fuerzas de tracción muscular.
El objeto de estudio y los métodos de trabajo de la Biomecánica Deportiva,
hacen una importante contribución al desarrollo del pensamiento lógico de los
estudiantes basado en la ciencia, proporcionándoles conocimientos de universal
reconocimiento para el exitoso desarrollo de esta especialidad.
No obstante todo lo planteado, y el sustento científico del diseño de los
programas, aún no se logra que los estudiantes dominen adecuadamente el método
energético de solución de problemas, lo que trae como consecuencia que no
puedan entender conscientemente el por qué de los movimientos en el deporte, ya
que los mismos están condicionados por las leyes de la Mecánica.
Teniendo en cuenta los cambios operados en la Educación Superior, con el
surgimiento de la universalización, se efectuó un estudio diagnóstico para
constatar el estado actual del aprendizaje de la resolución de problemas en los
estudiantes, como base para la asignatura de Biomecánica, en la Filial
Universitaria Municipal (FUM): El mismo consistió en:
-
Se
aplicó una prueba pedagógica de entrada.
-
Se
encuestaron 23 estudiantes de la FUM.
-
Se
entrevistaron a 4 docentes del centro.
Los elementos anteriores, conjuntamente con la experiencia de los investigadores
como docentes, permitieron constatar las siguientes insuficiencias:
-
Escasa solidez en los conocimientos y pobre desarrollo del pensamiento
lógico.
-
Bajo nivel de habilidades en la resolución de problemas de Mecánica.
-
Insuficiente dominio por parte de los docentes de la didáctica y la
metodología de la enseñanza de la resolución de problemas de Mecánica.
Las
razones anteriormente referidas permitieron declarar el siguiente problema de
investigación: Insuficiencias en el aprendizaje de la Biomecánica
Deportiva limitan el proceso de formación del estudiante de Licenciatura en
Cultura Física de la Filial Universitaria Municipal.
Siendo
el objeto de investigación: el proceso de enseñanza-aprendizaje de la
Biomecánica Deportiva. Y el campo de acción: el aprendizaje de
la resolución de problemas de Mecánica, utilizando la vía energética.
Constituyendo
el objetivo de la investigación: Elaborar una metodología para
favorecer el aprendizaje de la Biomecánica Deportiva, a través de la
resolución de problemas de Mecánica, utilizando la vía energética.
Desarrollo
La
definición de problemas y su proceso de solución
El
tema de la resolución de problemas ha sido ampliamente abordado por Psicólogos
y profesores de Matemática. En el contexto de este trabajo se asume el dado por
el Dr. C. Joaquín Palacio Peña donde plantea que se considera problema “toda
situación en la que hay un planteamiento inicial que es necesario transformar,
siendo desconocida la vía para hacerlo, pero que se cuenta con el deseo y los
recursos necesarios para buscar las relaciones que contribuyan a su
transformación”.
Los
modelos de solución de problemas propuestos por los psicólogos son de
carácter general y aplicable a cualquier problema, los mismos proponen cinco
fases, que se pueden resumir en las siguientes:
-
Identificación del problema.
-
Definición del problema.
-
Análisis de los
recursos disponibles para solucionar el problema.
-
La ejecución del proceso
de solución. 5. Evaluación de la solución.
En el
caso de los modelos propuestos por los matemáticos, ya sean generales o
particulares como se planteó anteriormente, se observa el establecimiento de
cuatro fases para el proceso de solución, las cuales son:
-
Comprender el problema.
-
Elaboración de un plan de solución.
-
Ejecución
del plan de solución.
-
Comprobación de la solución.
Para
la elaboración de la metodología, además del análisis de los modelos
presentados anteriormente, se tuvieron en cuenta los siguientes presupuestos:
-
El aprendizaje significativo (Ausubel) y la teoría de la actividad
(Vygotski), por lo que significan para la resolución de problemas y la
necesidad de la motivación en la realización de los mismos.
-
La interiorización de las acciones mentales y sus implicaciones didácticas.
(Galperin).
-
La posibilidad de aprender procedimientos generalizados y por tanto, la
necesidad de enseñarlos. (Talizina).
-
Las funciones generalmente reconocidas al trabajo con problemas en la escuela;
instructivas, educativas y de desarrollo. (Campistrous y Rizo, Carlos
Álvarez).
-
Las fases en la solución de problemas: comprender el problema, búsqueda de
la vía de solución, solución y vista retrospectiva y su relación con los
momentos de la actividad. (Polya, Shöenfeld, Labarrere, de Guzmán,
Campistrous y Rizo).
-
La caracterización de los problemas escolares. (Campistruos y Rizo).
-
La caracterización del comportamiento de los sujetos en el proceso de
solución de problemas: los recursos, la heurística, el control y el sistema
de creencias. (Shöenfeld, Campistrous y Rizo).
Metodología
de resolución de problemas
La
Metodología elaborada, contiene como uno de sus procedimientos esenciales, la
corroboración de su factibilidad, la cual se realizó a través del Criterio de
Expertos, la aplicación de una prueba pedagógica de salida y la
implementación parcial a través de una experiencia pedagógica, comprobándose
así su pertinencia y factibilidad. Una representación esquemática de la
lógica de desarrollo de la metodología se representa en la siguiente figura.
I.
Teoría de aprendizaje y principios sobre los que se sustenta la metodología
En la
base de la conformación de la metodología de referencia se encuentra el Aprendizaje
Significativo, cuyo primer requisito para que se produzca es la
potencialidad significativa del material de aprendizaje, la cual está
compuesta por dos dimensiones que Ausubel distingue como:
-
Significatividad lógica, se refiere a
la coherencia en la estructura interna del material, secuencia lógica en los
procesos y consecuencia en las relaciones entre sus elementos componentes.
-
Significatividad psicológica, se
refiere a que sus contenidos sean comprensibles desde la estructura cognitiva
que posee el sujeto que aprende.
-
El
segundo requisito es la disposición positiva del individuo respecto del
aprendizaje, se refiere al componente motivacional, emocional, actitudinal
que está presente en todo aprendizaje, ya que este no puede darse si el
alumno no quiere. Este es un componente en donde el maestro sólo puede
influir a través de la motivación.
Constituyen
principios bases, de la Didáctica de las Ciencias:
-
El Principio de la correlación entre lo cualitativo y lo cuantitativo: Es
necesario que durante el proceso de aprendizaje se entrene a los estudiantes
en la realización de valoraciones cualitativas de los enunciados y resultados
cuantitativos de los ejercicios y problemas así como de cualquier otro
planteamiento que lo permita.
-
El Principio de la importancia y utilidad socio-cultural del contenido:
En el proceso de enseñanza aprendizaje es necesario dirigir las acciones de
tal modo que se le revele al educando lo útil que resulta el contenido que se
le va a enseñar, convenciéndolo (sin imposiciones) de la necesidad que
existe de que él lo aprenda.
II.
Condiciones previas necesarias para la aplicación de la metodología
Para
el docente
1.
Dominio del diagnóstico del estudiante
Sin
lugar a dudas, el diagnóstico integral debe constituir para los docentes un
punto de partida para lograr una mejor concepción y ejecución de la actividad
a proyectar en el proceso formativo. Son elementos imprescindibles conocer: qué
sabe el estudiante, cómo lo hace, cómo aprende, cómo piensa, cómo se
comporta en la formación de las acciones valorativas, cuáles son sus
cualidades, etc.
2.
Dominio del contenido
Este
es un aspecto capital para el eficiente desempeño del docente, por lo que es
importante que la autopreparación sea sistemática y profunda, utilizando
primero la bibliografía básica y complementaria orientada al estudiante y
luego ampliando la misma con otras bibliografías disponibles.
3.
Resolución de los problemas que propondrá
Para
poder garantizar un desarrollo de habilidades exitoso es imprescindible que el
docente tenga resuelto de antemano los problemas que propondrá en el encuentro
o como trabajo independiente, Lo que permitirá graduar el sistema de ejercicio
de acuerdo al orden de complejidad de manera ascendente.
4.
Estructuración lógica del material a impartir
La
potencialidad significativa o lógica del material es la primera condición para
que se produzca el aprendizaje del estudiante, esta estructuración tiene que
cumplir con dos aspectos:
-
El material presentado al estudiante debe estar organizado, para que se de una
construcción de conocimientos.
-
Y
que pueda conectar el nuevo conocimiento con los que ya posee para que lo
comprenda.
Para
el alumno
1.
Estar motivado para aprender
Al
estudiante hay que explicarle que la Física cumple una doble función: por un
lado sus conocimientos son utilizados directamente en alguna asignatura de la
especialidad, ejemplo en la Biomecánica y por el otro, su función está en
desarrollar el pensamiento lógico, el trabajo con algoritmos y métodos
de solución.
2.
Dominio de los conocimientos previos necesarios
Existen
determinados conocimientos antecedentes que son necesarios fijar en el
estudiante, con el objetivo de que logren aplicar con éxito cada uno de los
pasos de la metodología, los cuales se enumeran a continuación:
-
El
concepto de punto material
-
De cada fuerza estudiada saber: quién la ejerce, como se representa y como
calcularla.
-
Las expresiones que permiten calcular cada una de las energías mecánicas y
las cantidades de movimiento lineal y angular.
-
Las leyes de conservación, así como las condiciones para que se cumplan.
-
Los indicadores para determinar cuando una fuerza es interna o externa y
cuando realiza o no trabajo.
-
La clasificación de las fuerzas en conservativas o no conservativas.
-
El despejo de ecuaciones y el cálculo numérico también son necesarios
para obtener correctamente la solución.
Método
energético de solución de problemas
1er
paso: Definir el sistema físico a
trabajar
2do
paso: Representar el sistema físico
como un punto material.
3er
paso: Representar las fuerzas que
actúan sobre el sistema físico elegido.
Para
esto debes determinar:
-
¿Cuáles son los cuerpos que interactúan con el sistema físico?
-
¿Qué fuerza aporta cada uno de estos cuerpos?
-
Representar cada una de estas fuerzas encontradas.
4to
paso: Clasificar las fuerzas que actúan
sobre el sistema físico.
5to
paso: Trazar un sistema de coordenadas y
orientar los ejes.
-
Hacer coincidir el origen de coordenadas con el centro geométrico del sistema
físico.
-
Poner uno de los ejes del sistema de coordenadas en la dirección en que se
mueve el sistema, el otro eje se traza perpendicular al primero.
-
Orientar el eje que está en la dirección del movimiento en el sentido en que
se mueve el sistema o una parte de él, el otro se orienta para donde se desee.
6to
paso: Definir el nivel cero de energía
potencial
7mo
paso: Determinar cuales son las leyes o
teoremas que se cumplen en la situación dada.
-
Si
en el problema ocurre choque lineal o angular, entonces probar si se cumple la
ley de conservación de la cantidad de movimiento lineal o angular, según sea
el caso, y utilizarla en encontrar la solución. Si no se cumpliera atacar la
solución por la ley de conservación de la energía.
-
Si
no ocurre choque, entonces probar utilizar la ley de conservación de la
energía: Determinar primero si el WFNC es igual a cero o no; si no lo es,
ver cual(es) fuerza(s) no conservativa(s) está(n) realizando trabajo; si
fuera igual a cero entonces se llega a su caso particular, la ley de
conservación de la energía mecánica.
8vo
Paso: Operar con las ecuaciones hasta
encontrar la incógnita.
9no
Paso: Sustituir, calcular y obtener el
resultado.
10mo
Paso: Análisis y comprobación de la
solución.
Ejemplo
resuelto
El 27
de julio de 1993 en la ciudad de Salamanca, España, el saltador de altura
cubano Javier Sotomayor impuso record mundial en salto de altura para hombres
con un salto de 2,45 m. Determine la velocidad vertical inicial de su centro de
gravedad (CG) en el momento del despegue.
Sugerencia:
La altura que cuenta es la distancia
vertical a la que su centro de gravedad se elevó después que sus pies
abandonaron el suelo, suponga que en el instante en que sus pies pierden
contacto, su centro de gravedad estaba a 110 cm sobre el suelo. Considere que
cuando pasa sobre la barra, su centro de gravedad (CG) está a la misma altura
que la barra.
Solución:
De la interpretación y análisis realizado al problema podemos resumir los
datos y la incógnita, así como confeccionar un esquema que represente la
situación planteada.
Apliquemos
el método energético para solucionar el problema:
1er
paso:
Nuestro sistema físico lo
constituirá el centro de gravedad (CG) del saltador. 2do paso: Para
mayor comodidad se deja el sistema como está representado. 3er paso: Representar
las fuerzas que actúan sobre el sistema físico elegido
La
tierra, puesto que en el instante del despegue el saltador ha perdido contacto
con el suelo y la superficie no actúa sobre él.
La
tierra aporta la fuerza de gravedad. Luego la representaremos.
4to
paso: Clasificar las fuerzas que actúan
sobre el sistema físico.
Fg:
externa, conservativa y si realiza trabajo sobre el sistema.
5to
paso: Trazar un sistema de coordenadas.
6to
paso: Definir el nivel cero de energía
potencial.
En
este caso es conveniente ubicarlo a la altura del centro de gravedad (CG) del
saltador en el instante del despegue.
7mo
paso: Determinar cuales son las leyes o
teoremas que se cumplen.
Finalmente,
esta metodología se ejemplificó para el estudio mecánico de un salto de
altura, pero la misma es útil para estudiar los movimientos en el deporte, por
complejos que parezcan, ya que todos están sujetos a las leyes del movimiento
mecánico.
Conclusiones
-
El
Enfoque Histórico Cultural, el Aprendizaje Significativo y la Didáctica de la
Física contemporánea, permiten sustentar la metodología elaborada para
favorecer el proceso de enseñanza aprendizaje de la Biomecánica, a través de
la resolución de problemas de Mecánica, en la carrera de Licenciatura en
Cultura Física.
-
El
estudio diagnóstico realizado, permitió determinar que aún es insuficiente el
aprendizaje de la Biomecánica y de sus métodos de resolución de problemas.
-
La
metodología elaborada constituye una vía eficaz para la orientación del
proceso de solución de problemas facilitando su explicación y comprensión por
parte de los estudiantes.
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Vygotski, L. S (1987).
Historia del desarrollo de las funciones psíquicas superiores. La Habana, Editorial Científico Técnica.
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