Metacognición y aprendizaje por descubrimiento: aplicación al caso de una red infinita de condensadores

Abstract

Los montajes de condensadores en serie o en paralelo son situaciones que nos permiten enfrentarnos de manera eficiente al aprendizaje del concepto de carga eléctrica almacenada en sus placas y a la diferencia de potencial entre sus armaduras. Los procedimientos estándares para el cálculo de la capacidad equivalente en circuitos con un número considerable de elementos suele causar confusión entre los estudiantes del primer año en un Grado de Ciencias o Ingeniería, el manejo de redes infinitas de condensadores supone entonces un desafío aun mayor, si bien es cierto que es importante que el estudiante conozca los métodos tradicionales de solución también es relevante para su formación científica que sea capaz de plantear soluciones alternativas a los problemas que se le presenten, sobre todo si se sigue un método de instrucción encaminado a la solución de problemas cercanos a su cotidianeidad que requieren de habilidades cognitivas de orden superior. Para ello queremos diseñar, utilizando aprendizaje por descubrimiento, una secuencia didáctica para determinar la capacidad equivalente de una red infinita de condensadores iguales. Esta secuencia considera además del trabajo experimental, la aplicación de un método que propiciará en el estudiante la construcción de una solución no tradicional al cálculo de la capacidad equivalente para una red infinita y finalmente, el planteamiento de una solución analítica. El método propuesto involucra un proceso metacognitivo que podrá ser transferido a otros campos de estudio de la Física.

Assembling capacitors in series or in parallel are situations that allow us to deal efficiently with the learning of the concept of electric charge stored on their plates and the potential difference between its frames. The standard procedures for calculating the equivalent capacity in circuits with a large number of elements often cause confusion among freshmen in Science or Engineering Degree, the management of infinite capacitor networks then assumes an even greater challenge, while it is true that it is important that the students learn the traditional methods of solution it is also relevant in their scientific training that they are capable to propose alternative solutions to the problems presented to them , especially if an instructional method aimed to the solution of problems close to their daily life require cognitive abilities of higher order . Therefore, a didactic sequence, using learning by discovery, was designed using to determine the equivalent capacity of an infinite network of identical capacitors. This sequence also considers the experimental work, the application of a method that will lead the student to the construction of a non-traditional solution to the calculation of the equivalent capacity for an infinite network and finally, the approach of an analytical solution. The proposed method involves a metacognitive process that can be transferred to other fields of study of physics.