UNIDAD DIDÁCTICA 11

DURACIÓN

4 unidades de aprendizaje, 8 horas, 4 actividades

TEMA

Identificar la simetría en la naturaleza y explorar su trasfondo matemático y su teoría.

SINOPSIS

Se anima a los alumnos a encontrar ejemplos de simetría en la naturaleza. Se pueden encontrar ejemplos en los organismos vivos, la arquitectura, la música, el diseño de muebles. El razonamiento inductivo se utiliza para derivar fundamentos teóricos de la simetría en matemáticas

COLABORADORES

Padres que sean ingenieros, científicos…, profesores de otras materias relacionadas ( NS, TIC, Artes…)

MARCO

Cooperación del profesor y división del trabajo:

Profesor 1 (P1) – Matemáticas

A3: Recoge los modelos naturales y abstractos encontrados y dirige los debates hacia la identificación de sus modelos matemáticos y la deducción de la verdadera naturaleza de la simetría.

A4: Explica modelos matemáticos y explora sus simetrías de manera formal.

 

Profesor 2 (P2) – ciencias

A1: Dirige el debate en clase o durante una visita de campo sobre objetos simétricos circundantes. Una vez identificada la simetría lineal, fomenta el debate sobre la simetría espacial. Explica la apariencia de los cristales en la naturaleza y en los objetos fabricados por el hombre.

 

Profesor 3 (P3) – artes o lengua, ITC

A2: Analiza las simetrías en la literatura, la música, la arquitectura y la pintura. Proporciona ejemplos y no ejemplos. Los profesores pueden trabajar juntos en configuración arbitraria o pueden enseñar sus partes individualmente.

Las actividades A1 y A2 pueden realizarse en orden arbitrario. Organización Trabajo con ejemplos, visita de campo: arquitectura, galería de pintura, joyería. Realización de mediciones explícitas de objetos naturales.

 

Formulación del plan de acción:
Se trata de 4 actividades. A1 y A2 son intercambiables. A3 y A4 también son intercambiables. Sirven para resumir el plan.

MATERIAL / EQUIPO

CONOCIMIENTOS Y COMPETENCIAS PREVIOS

Este plan no requiere conocimientos previos. El concepto central de simetría se explicará desde cero (TIC) o por otra vía (debate, preguntas provocadoras, plataforma electrónica, fuera del aula…) y se ilustrará con ejemplos cotidianos.

OBJETIVOS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Metas y objetivos de aprendizaje:

Al finalizar la clase los estudiantes deben saber:

  • Comprender el significado de simetría;
  • Distinguir y nombrar varios tipos básicos de simetría;
  • Nombra patrones simétricos presentes en la naturaleza;
  • Comprender el papel de la simetría en las artes y la literatura;
  • Ser capaz de presentar los resultados del proyecto de forma escrita y oral.

 

Resultados del aprendizaje y resultados esperados:

Los estudiantes deben ser capaces de:

  • Recordar la definición de simetría y los fundamentos de su clasificación.
  • Comprender el papel de la simetría en la vida cotidiana, las artes y los sistemas físicos.
  • Aplicar la información obtenida a la versificación de la presencia de simetría en situaciones y objetos nuevos.
    Verbalizar la diferencia entre menos y más simetría.
  • Generalizar los conocimientos adquiridos a otros conceptos, por ejemplo, la similitud.

METODOLOGÍA

Los alumnos comprenderán las raíces reales de un concepto matemático importante. Se enfrentarán al método inductivo de la ciencia, que comienza con la recogida de datos y busca una generalización abstracta, la teoría. Los alumnos podrán debatir cuestiones cómo: ¿se aprende a entender la simetría o nacemos con este concepto? Por qué la simetría lineal es la más común, etc. Los objetivos del plan pueden alcanzarse con un enfoque basado en la indagación, un aprendizaje activo que comienza planteando preguntas, problemas y escenarios, o basado en proyectos, por ejemplo, un proyecto en profundidad sobre la búsqueda de simetría en objetos arquitectónicos de la zona determinada o incluso de la propia escuela. A lo largo de todo el proyecto se requiere supervisión y una ligera orientación de los debates.

 

Conexiones con la plataforma electrónica (ideas generales):

En la plataforma, el profesor publica el contenido que se tratará en la clase de la semana siguiente, junto con varios modelos/métodos ofrecidos para la realización de la lección (vídeos cortos, presentaciones,…). Los alumnos eligen cómo quieren realizar los contenidos de la lección votando en la plataforma.

 

(Para profesores/padres)Para cada uno de los métodos ofrecidos, se ofrece también una lista de control que cada alumno debe rellenar y que sirve para saber por qué el alumno elige el método o no lo elige. Hay alumnos que no pueden aprender en ninguno de los métodos de aprendizaje ofrecidos (visual, juego, programado, basado en problemas, etc.). Hay alumnos que no inician la cooperación, ni aceptan la cooperación con otros alumnos.

Una parte de la lista de control incluirá también los conocimientos previos sobre los contenidos que se van a poner en práctica, de modo que el alumno podrá marcar cuáles de los conocimientos previos domina, para cuáles necesita apoyo y para cuáles puede, si se siente capaz, proporcionar apoyo a otro alumno. (Qué necesito aprender del otro / qué puedo aprender del otro).

Esta información es vital para que el profesor pueda preparar actividades y aplicar formas de trabajo adecuadas para las clases y proporcionar los manipulativos y otros medios didácticos apropiados.

 

El/los profesor/es puede/n organizar el trabajo sobre un proyecto (evaluación formativa, la concepción lo favorece) en la clase: «Alumnos – tutores», en el que no deben participar todos los alumnos, sino aquellos que necesiten apoyo. De esta forma, se motiva tanto a los alumnos que tienen éxito (llevan un diario de las instrucciones e indicaciones concretas que dan para resolver un problema concreto) como a los que necesitan apoyo (son más libres de colaborar con alguien que ya ha pasado y superado las mismas o parecidas dificultades). El trabajo del proyecto se evalúa según criterios previamente determinados. Por el lado positivo, las actividades del proyecto no tienen por qué realizarse durante la clase, y la plataforma también puede utilizarse para la comunicación, el diario y la tutoría. El profesor o profesores deben proporcionar enlaces y herramientas que puedan ayudar a los tutores (vídeos, applets, aplicaciones, tareas, bibliografía).

 

Otra idea es asignar deberes a las parejas, pero se realiza en la plataforma, de forma que se lleva un registro de los acontecimientos (también puede ser en forma de comunicación por chat) y se adjuntan «pruebas» para respaldar los deberes.

 

La plataforma también puede utilizarse como un Centro de Ayuda, un lugar donde publicar una pregunta, una tarea que necesite apoyo (algo así como un foro), de forma que para estimular a los alumnos a responder y escribir respuestas, éstas se contabilizarán y se votará por la mejor explicación mediante likes/estrellas. Quizá el mejor incentivo para la actividad en la plataforma sea la lista de clasificación de los alumnos que más apoyo han prestado (“Top helpers”), de forma que se contabilizarán todas las respuestas ofrecidas a las preguntas por alumno. También se puede clasificar a los estudiantes que pidieron ayuda, pero que también fueron ayudantes activos.

PREPARACIÓN Y RECURSOS

Preparación, ajuste del espacio, consejos para solucionar problemas:

El trabajo debe comenzar con la identificación de la simetría en el mundo real. Esto puede hacerse en el aula y fuera de ella. El debate puede iniciarse utilizando un espejo. El espejo puede sustituirse por un smartphone con una cámara orientada hacia el usuario encendida. Se puede multiplicar el efecto frente a dos cámaras y discutir por qué frente a tres cámaras no es posible. Las simetrías axiales y planas son las más fáciles de identificar. Después se pueden buscar simetrías más complejas y objetos que tengan un número elevado de simetrías (incluso infinitas, por ejemplo, objetos matemáticos ideales como un círculo, una recta, un toro, etc.). El marco teórico y matemático debe enseñarse en clase.

 

Recursos, herramientas, material, accesorios, equipos

Es posible utilizar objetos que creen simetría de forma natural, por ejemplo, espejos, cámaras. Las imágenes de objetos simétricos pueden ser útiles. Se pueden considerar los cristales naturales y pasar a los sólidos platónicos y sus simetrías. Una posible diversión en este caso es dejar que los alumnos cultiven sus propios cristales en casa. Hay instrucciones disponibles en Internet que explican cómo hacerlo de forma eficaz, por ejemplo, https://www.youtube.com/watch?v=kKLga-8IMiY.

 

Puede encontrar inspiraciones para la simetría en la literatura aquí:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0898122186901513

Aquí se consideran las simetrías en la música:

http://www.mi.sanu.ac.rs/vismath/visbook/apagyi/index.html

Una buena introducción a la simetría en la arquitectura, ya organizada en forma de lección, está disponible aquí:

http://www.mi.sanu.ac.rs/vismath/visbook/apagyi/index.html

Aquí se presenta material adicional:

https://www.mi.sanu.ac.rs/vismath/kim/index.html

APLICACIÓN

Este plan requiere 4 unidades de 90 minutos cada una. Puede comenzar con P2 o P3 explicando la simetría en el mundo real o en el mundo de las artes. P2 busca con los alumnos ejemplos de simetría en el mundo real, los recopila y clasifica los tipos de simetría encontrados. (2 horas) P3 proporciona ejemplos iniciales de simetría en las artes. Lo más probable es que a los alumnos se les ocurran primero ejemplos en pintura, escultura y arquitectura. Es menos obvio que se les ocurran ejemplos en la literatura y la música y esto puede requerir alguna instrucción. (2 horas) P1 proporciona una base teórica y matemática del concepto de simetría. Y lo que es más importante, P1 explica cómo los ejemplos de la vida real se abstraen del mundo ideal de las matemáticas. Esto ofrece la oportunidad de recordar un proceso similar para los números (por ejemplo, pasar de los 2 coches concretos al número abstracto 2). Alguna clasificación de simetrías planas y/o especiales debería terminar el curso. (4 horas)

ESQUEMA DE LA UNIDAD

ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

Este trabajo está diseñado para ser realizado en grupos de 2 o 3 alumnos, los grupos de 3 alumnos tendrán un alumno con necesidades educativas

EVALUACIÓN

Evaluación: Cada actividad puede ir acompañada de pruebas rápidas para comprobar la comprensión de los conceptos y ejemplos tratados. Una forma posible de realizar la prueba es utilizar un folleto con una imagen que muestre una serie de simetrías y pedir que las identifiquen. Una forma más divertida de realizar la prueba, que aumenta considerablemente la atención de los alumnos, es mediante preguntas a los compañeros con presentación inmediata de los resultados utilizando, por ejemplo, la herramienta de consulta https://pingo.coactum.de/. Si se prepara bien, se puede tener la oportunidad de discutir la curva de Gauss y su simetría https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/gaussian-curve. Al final, los alumnos deben completar una prueba corta (5-10 minutos) de opción múltiple, que puede realizarse utilizando dispositivos electrónicos.

 

Presentar – Informar – Compartir

Se puede pedir a los alumnos que recopilen ejemplos de objetos simétricos. Si proceden del mundo real, pueden crear una exposición; si sólo tienen fotos de ellos, pueden crear una galería. Es importante que algunos ejemplos sean prácticos y no digitales.

 

Extensiones – Otra información

Un concepto más general que el de simetría es el de similitud. Se trata, en cierto sentido, de simetría con una escala. O simplemente una escala. También en este caso se dan múltiples ejemplos en el mundo real que pueden motivar el paso a planteamientos abstractos.

 

REFERENCIAS

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