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viernes, 14 de enero de 2011

Curso General de Física.

Poco antes acabar el semestre anterior, el jefe del departamento de física,  Casildo Rodríguez, me comentó su interés de que los profesores del departamento tuvieran alguna actividad de superación académica durante el intersemestre. Me preguntó si estaría yo dispuesto a impartir un curso en ese periodo; le dije que sí y quedamos en que elaboraría yo una propuesta para un curso de 20 horas.
Pensé un rato en qué sería lo más conveniente y me pareció que más que dar un curso de un tema particular como mecánica o electromagnetismo, convendría tener una visión panorámica de lo que es la física. De sus áreas de estudio, de su metodología y de su desarrollo histórico, con la idea de que los profesores al conocer y entender estos conceptos, puedan hacer más interesantes las clases a  sus estudiantes.
El problema que tiene la enseñanza de la física en la FESC es que quienes la estudian, tienen como objetivo profesional otra disciplina; quieren ser químicos, veterinarios, ingenieros o alguna otra profesión. Muchas veces al inscribirse a la carrera no tienen ni idea de que van a tener que estudiar física y la ven, en el mejor de los casos, como un requisito a cumplir. En el peor la ven como un cuello de botella, difícil de pasar. Si a eso añadimos que las asignaturas las imparten profesores incapaces de hacerles comprender la importancia de la física, no como ciencia, sino como herramienta auxiliar a su ejercicio profesional, los resultados son desastrosos.
No pienso que con un solo curso impartido en 20 horas la situación se va a remediar, pero éste curso más otros esfuerzos de otros profesores que vayan creando una vida académica, de la que carecemos, al interior del departamento podrán ayudar a mejorar la situación, sobretodo en beneficio de los estudiantes.
Me pidió Casildo Rodríguez que el curso se impartiera en la semana del 24 al 28 de Enero, así que tuve que proponer jornadas de 4 horas diarias, durante 5 días para tener 20 horas de curso. Cada día esta dedicado a un tema y sus cuatro horas se subdividen en dos sesiones de dos horas cada una, entre las que hay 15 minutos de descanso.  
Copio a  continuación el programa, con la idea de que se difunda (se supone que habrá promoción por parte del departamento). El curso se desarrollará en Campo 1 y aunque esta pensado para los profesores, ojala pudieran asistir alumnos interesados en conocer algunos de los temas de los que se hablará: 

Lunes 24 El objeto de estudio de la Física
Tema 1. Física. El estudio de la naturaleza
Tema 2. La física clásica y la física moderna

Martes 25. La mecánica clásica
Tema 3. De los Sumerios a Kepler
Tema 4. Newton y sus Principia

Miércoles 26. La dinámica de fluidos
Tema 7. Arquímedes y la hidrostática
Tema 8. El formalismo de Navier y Stokes

Jueves 27. Electricidad y Magnetismo
Tema 5. Del ámbar a Faraday
Tema 6. La síntesis de Maxwell

Viernes 28. La revolución cuántica
Tema 9. La catástrofe del ultravioleta
Tema 10. Una ecuación de onda, que es de difusión

jueves, 2 de diciembre de 2010

La voz del maestro (Feymman)

Hace unas semanas, en respuesta a un comentario dejado por Juan Manuel Torres Merino en la entrada de las órbitas de Kepler y de Sommerfeld, dije que escribiría con más calma sobre la relación de la docencia con la investigación, basándome en el experimento didáctico que llevó a cabo Calthec en los años sesenta, con Richard Feymman, quien en ese momento no había aun recibido el Premio Nobel.
Ahora escribo, no con más calma (Blog que se escriber con calma, no es un bolg), pero si con mayor amplitud sobre el tema. Con la idea de que leamos lo que se hacía en Caltech hace medio siglo y comparemos con lo que hacemos hoy en la FES Cuautitlán.

Entre Septiembre de 1961 ( El año en que Roger Maris rompió el record de Humeruns de Babe Ruth) y mayo de 1963 Richard Feymman impartió los cursos elementales de física en el Tecnológico de California.
El problema que queríamos resolver con estos cursos, dice Feymman, era el de mantener el interés de los entusistas e inteligentes alumnos que venían de las preparatorias hacía Calthec. Habiendo oído mucho acerca de lo interesante que es la física, al cabo de dos años de cursos de esta ciencia, muchos de ellos se encontraban más bien desmotivados porque había en sus cursos muy pocas ideas nuevas y excitantes. Los habían hecho estudiar planos inclinados y electrostática (¿Les suena conocido?).
Los tres libros “The Feymman lectures on Physics” son el resultado de ese trabajo, que “distrajo” al futuro premio Nobel de 1965 de sus tareas de investigación. Los libros reflejan solamente la parte de las conferencias de Feymman a un grupo de 180 estudiantes. La totalidad de alumnos se subdividia en grupos de 15 o 20 estudiantes para sesiones de interrogatorio y solución de problemas conducida, cada una, por un profesor asistente. Una vez a la semana había una clase de laboratorio.
Haciendo eco a la nostalgía debo platicar que un esquema semejante fue el que se seguía en la Facultad de Ciencias en los años en que cursé la licenciatura. Un profesor daba la clase en el auditorio a todos los alumnos que llevábamos la signatura y luego teníamos sesiones de ejercicios con profesores ayudantes, que eran muchas veces estudiantes brillantes que iban uno o dos años más adelante.
Feymman no es para nada complaciente con los estudiantes, dice claramente que las lecciones “estan dirigidas a los más inteligentes de la clase y deben asegurar que incluso ellos sean incapaces de abarcar todo lo que hay en las lecciones (...) por esa razón traté intensamente de que cada afirmación fuera lo más precisa posible”
Sin embargo, también piensa en los estudiantes que llama “menos activos”. Para ellos, dice, quería que hubiera al menos un núcleo de temas que pudieran comprender.
Señala Feymman dos preocupaciones que tuvo al diseñar las lecciones; una, mostrar claramente a los estudiantes que ideas podían deducirse de lo que ya conocían y cuáles eran simplemente ideas nuevas que había que agregar. Dos, no seguir un orden particular en la exposición de los temas, de manera que no fuera necesario haber cubierto extensivamente alguno, antes de poder mencionarlo cualitativamente.
También señala que a lo largo del “experimento” no hubo retroalimentación por parte de los estudiantes.
Así que al final el punto de vista de Feymman no es muy entusiasta sobre los resultados, dice. “Mi punto de vista -que, sin embargo, no parece compartirse con la mayoría de las personas que trabajaron con los estudiantes- es pesimista. No creo haberlo hecho muy bien con los estudiantes. Cuando veo la manera como los estudiantes manejaron los problemas de los exámenes, pienso que el sistema falló. Por supuesto mis amigos me señalan que hubo una o dos docenas de estudiantes que- muy sorprendentemente- entendieron casi todo en todas las lecciones” (...) Ellos tienen ahora, me parece, una formación básica de primer orden en física y ellos erán despues de todo a los que yo quería capturar. Pero entonces, dice Feymman citando a Gibbons, “rara vez el poder de la instrucción es eficaz, excepto en esas felices situaciones en las que es casi superflua”.
Dice al final Feymman: Pienso, sin embargo, que no hay otra solución al problema de la enseñanza que darnos cuenta que la mejor enseñanza puede hacerse únicamente cuando hay una relación individual directa entre un estudiante y un buen profesor- una situación en la cual el estudiante discute las ideas, piensa en las cosas y habla acerca de ellas. Es imposible aprender mucho simplemente sentado oyendo una lección o aún por la simple resolución de problemas de tarea. Pero en nuestros tiempos modernos tenemos tantos estudiantes que enseñar que tenemos que buscar algun sustituto de esa situación ideal. Quizás mis lecciones puedan hacer alguna contribución

jueves, 1 de julio de 2010

Dime Abuelita por que...


Esa frase de Francisco Gabilondo Soler es el título que le dí al libro de divulgación de la ciencia que terminé de escribir en mayo y que ahora, a escasa semana, de haberse impreso esta ya en algunas de librerías de la Ciudad de México. Ha sido tan rápido todo, que no he tenido tiempo de planear la presentación y tampoco están aun los links para la compra en línea. Ambos datos los haré del conocimiento de los lectores del blog, en cuanto los tenga. Me gustaría ver a muchos de ustedes en ese evento. Por lo pronto aprovecho que es jueves de divulgación para compartirles el texto con el que inicia el primer capítulo del libro, al que nombré “Revoloteo de Palomas”.

Mis cien palomas.
Lo cotidiano es lo que nos rodea, lo que nos ocurre todos los días. Hay pueblos para los que la nieve es cotidiana y tienen más de una palabra para referirse a ella, distinguiendo sus diferentes estados. El lenguaje sirve para describir la cotidianidad del mundo en el que vivimos, para comunicarlo y aprenderlo. Vivimos en un mundo lleno de luz, de sonidos, de fenómenos naturales, ¿con qué lenguaje lo describimos? Podemos hacerlo con palabras, pero éstas tan útiles para la poesía y para despertar emociones por la capacidad que tiene quien lee de hacerlas significar más de lo que el autor intentó, no resultan ser tan eficientes en la descripción del mundo físico, donde la ambigüedad que permite a los vocablos servir para hacer bromas de doble sentido, es más bien un inconveniente. Las expresiones que describen las leyes naturales deben expresar sin confusiones su contenido.
Quizás por esa precisión me maravilló el álgebra desde que la descubrí en la secundaria. Alguién me había explicado que en el álgebra se usaban letras en vez de números, asi que el primer día de clases de álgebra en la Secundaria 4, yo sentía que ya sabía de que se trataba. El maestro, teatralmente, pidió a alguien pasar al pizarrón y escribir en el pizarrón cualquier número. El compañero al que habían solicitado hacerlo escribió el 7. El profesor le dijo: Ése no es cualquier número, es el 7. Después de un rato de vanos intentos de nuestro compañero, el profesor por fin pintó la letra “a” y explicó: Éste es cualquier número, porque puede ser el 7 o el 5 o cualquier número. Sentí que se me revelaba algo importante. Después el profesor pidió a otro estudiante que escribiera la suma de dos números cualesquiera, nuestro camarada escribio a + a. El profesor le dijo esa no es la suma de dos números cualesquiera, esa es la suma de un número cualquiera con él mismo y escribió en el pizarrón: a + b, ésta es, dijo, la suma de dos números cualesquiera, en ella incluso ésta el caso anterior si a = b. No se si a mis compañeros de clase les pasaba lo mismo, pero yo estaba fascinado por el poder de ese idioma que iba descubriendo.
Estaba tan contento con lo que había aprendido que se lo platiqué a un tío, hermano de mi papá. Mi tio me dijo: Entonces podrás resolver éste problema: “ Está un gavilán viendo pasar a una parvada de palomas y les dice con tono conquistador: 'Adios mis cien palomas'. No somos cien señor gavilán somos estas, más otro tanto como éstas, mas la mitad de éstas más la cuarta parte de estas, más usted señor gavilán seríamos cien. ¿Cuántas palomas eran?”
Sin darme mucha oportunidad de pensar en cómo resolver el problema, mi tio sacó su pluma, buscó un papel y empezó a explicarme: Llámale x al número, por ahora desconocido de palomas o sea las que la paloma llamó “éstas”, fíjate que un entero puede escribirse en términos de fracciones. Un entero es dos medios o también cuatro cuartos. Así que “éstas” más otro tanto como “éstas” son ocho cuartos de “éstas”, independientemente de cuántas sean “éstas”. A esos ocho cuartos hay que sumarle la mitad de “éstas” es decir dos cuartos más, con lo que llegamos a diez cuartos y finalmente para tener el total que dijo la paloma hay que agregar un cuarto más. Total once cuartos de “éstas.” A ese número hay que agregarle uno, el gavilán, para tener cien.
Si a once cuartos de un número le sumas 1 y te da cien, quiere decir que once cuartos de ese número es igual a 99, por lo tanto el número de palomas, “éstas” es noventa y nueve dividido entre once cuartos; es decir 36. El número de palomas que galanteó el Gavilán eran 36 y al menos la que lidereaba la parvada, sabía de matemáticas.
Mi tio me confirmó que el álgebra era un lenguaje muy interesante que permitía poner en términos muy claros expresiones que en el lenguaje común se prestaban a ambigüedades. Empecé a leer por mi propia cuenta algunos libros de matemáticas como El Álgebra Recreativa de Perelman. Ahí me encontré la historia de la vida de Diofanto1 . La historia de su vida se platica así, en la inscripción de su sepulcro, dice Perelman: “¡Caminante, aquí fueron sepultados los restos de Diofanto. Y los números pueden mostrar cuan larga fue su vida, cuya sexta parte constituyo su hermosa infancia. Había transcurrido además una duodécima parte parte de su vida, cuando le salio barba y la séptima parte de su vida transcurrió en un matrimonio estéril. Pasó un quinquenio más y lo hizo dichoso el nacimiento de su primer hijo, cuya existencia duró solo la mitad de la de su padre, quien le sobrevivió cuatro años.” ¿Cuántos años vivió Diofanto?
Para averiguarlo procedemos como en el caso del problema de las cien palomas, llamamos X a la cantidad desconocida 2, escribiendo las fracciones de la vida de Diofanto en términos de X (X/6, X/12, X/7, etc) y sumando todo, llegamos a una ecuación cuya solución nos da 84, la edad de Diofanto al morir. (¿Obtuviste ese resultado?)
Las matemáticas me llamaban cada vez más la atención y conforme avanzaba en los estudios, pensaba en estudiar para matemático; hasta que en otra clase -ahora de física- el profesor nos planteó el problema de calcular la profundidad de un pozo midiendo el tiempo que tarda una piedra en llegar al agua. Se sabe que la piedra, en primera aproximación, cae únicamente por la atracción gravitatoria, sin tomar en cuenta la fricción del aire y que su movimiento es uniformemente acelerado. Para ese tipo de movimientos la distancia recorrida en un cierto tiempo es igual a la mitad del producto de la aceleración por el tiempo que dura el recorrido elevado al cuadrado. Asi que medir el tiempo era como medir la distancia y sin tener que bajar al pozo, ni mojarse; únicamente con un cronómetro y poniendo atención al ruido producido por el golpe de la piedra con la superficie del agua del pozo. Ahí el lenguaje que tanto me gustaba de las matemáticas me abrió un nuevo campo de interés, pues ahora las ecuaciones me permitían entender y describir el mundo que me rodeaba. El de los objetos que se movían a mi alrededor, los sonidos, los colores, la lluvia, los deportes.
No se muy bien cuando escribí un primer texto para tratar de explicar a otros un fenómeno físico. Recuerdo que cuando Conacyt en 1980 abrió una covocatoria para formar divulgadores de la ciencia, yo hacía ya en la FES Cuautitlán una revista, Marcha, que incluía artículos de divulgación. Participar en ese programa fue un gusto sobre todo por la oportunidad que tuve de conocer a Enrique Loubet, en ése entonces director de comunicación social de Conacyt y editor de la revista Comunidad Conacyt. Enrique y yo simpatizamos y me ofreció escribir para su revista. La revista tenía siempre un tema central y lo que yo hacía era pensar ese tema desde la perspectiva que me gustaba, la de las leyes físicas y las matemáticas. Así que lo que resultó cotidiano fueron las cien palomas que vuelan siempre que quiero poner en claro una idea del mundo físico o de las matemáticas. Entender, aunque sea en primera aproximación, la manera como se conduce el mundo es un placer que se magnifica si se comparte con otras personas. Así que he seguido, por años, escribiendo textos para alguien.
1Diofanto fue un matemático griego que vivio hacía el siglo III, fue autor del célebre libro “Aritmética” que recoge y resuelve una serie de problemas matemáticos.
2Se atribuye a Albert Einstein haber respondido, lo siguiente, a la pregunta de cómo hacía para resolver un problema: “llamo X a lo que no se y luego despejo X”

miércoles, 19 de agosto de 2009

Profesor Amateur

Amateur es palabra francesa que etimológicamente quiere decir el que ama y se aplica a quienes realizan una actividad sin vivir de ella, por ejemplo los deportistas amateurs; aunque debiera poder aplicarse a aquellos profesionales que aman la actividad de la que viven. Yo, por ejemplo, me pienso un físico amateur. Aunque en realidad la física es mi profesión y vivo de ella, soy un diletante de la física, un amateur, en el sentido etimológico del que hababa: el que ama. Me gustan ciertos temas, leo sobre ellos, investigo, platico con colegas, hago algún cálculo, escribo y enseño, con verdadero gusto.

Algunos profesores de física en la FES C, podrían quejarse -y creo que con razón- de no tener alumnos de posgrado que atender. Son sin duda profesores activos en temas de investigación, que están formando a su vez investigadores y que requieren de estudiantes para apoyar sus tareas.

Algunos de ellos se sorprenden cuando les digo que este semestre estoy dando clases de física para estudiantes del segundo semestre de carreras de farmacia y diagnóstico clínico y además... repetidores.

Cierto que soy definitivo en media docena de asignaturas de física y matemáticas y profesor de carrera titular C, podría solicitar otras asignaturas, incluso de matemáticas, pero ¿qué ganaría con ello? No es necesario ser profesor de una materia de últimos semestres para que los estudiantes se acerquen a trabajar con uno. Cuando aun no había dado clases en la FES Acatlán, se acercaron, en momentos diferentes, dos estudiantes de esa Facultad a que les dirigiera sus trabajos de tesis y lo hice con mucho gusto, sin haberles dado nunca clases.

No veo una gran ventaja en impartir asignaturas de semestres terminales de manera aislada, creo sí que habría que crear paquetes terminales de asignaturas optativas para aquellos estudiantes con mayor gusto por la ciencia y orientarlos a las áreas mas desarrolladas de la facultad, para ir fortaleciendo ciertos grupos.

No voy a hablar ahora del posgrado en cómputo, que me parece mal aprovechado; lo dejo para otro momento, porque quiero comentar lo que estoy haciendo con mi grupo de repetidores. El primer día me platicaron que reprobaron porque dejaron de asistir y dejaron de asistir porque dejaron de entender. Eso me hizo proponerme dar una clase que les interesase (por cierto que el programa de física de las nuevas carreras también merece algunos comentarios).

Lo que hice para buscar motivarlos, fue pedir el aula de cómputo para los lunes (hubiera preferido el miércoles, pero ya no había horario disponible) y organizar la docencia en sesiones "teóricas" y "prácticas". Los miércoles doy la clase “teórica”, explico los conceptos, platico anécdotas, repaso las matemáticas (increible, lo que se ignora: Hoy solo un alumno de todo el grupo había visto como sumar vectores como flechas) y dejo algunos ejercicios para preparar una clase “práctica” en el aula de cómputo. La primera semana, que ya pasó, hicimos en Excel una hoja para conversión de unidades, la próxima semana haremos ejercicios de vectores y conversión de coordenadas cartesianas a polares.

Quizás me engaño, pero al ver las caras de los alumnos hoy percibía, al final, cansancio pero interés.

Ojala logre que este semestre los estudiantes no abandonen, ojala no dejen de entender, ojala les interese y ojala también les sea útil.