Sabers que s'aprenen

#INT.1. Predicció de les característiques fonamentals del moviment dels objectes a partir dels conceptes de la cinemàtica, per formular hipòtesis sobre valors futurs d’aquestes magnituds, mitjançant l’ús del càlcul numèric elemental, la interpretació de gràfiques i el disseny, el muntatge i l’anàlisi d’activitats experimentals com a eines de contrast de les hipòtesis relacionades amb el moviment dels objectes.

#HC.3 Ús de diversos entorns i recursos d’aprenentatge científic, com ara el laboratori o els entorns virtuals, fent servir de manera correcta els materials, els productes i les eines tecnològiques i tenint en compte les normes d’ús de cada espai per assegurar la conservació de la salut pròpia i comunitària, la seguretat en xarxes i el respecte al medi ambient.

#HC.4 Ús del llenguatge científic, incloent-hi l’ús adequat de representacions, sistemes d’unitats i eines matemàtiques, per aconseguir una comunicació argumentada en diferents entorns científics i d’aprenentatge.

Concrecions dels sabers curriculars

• Identificació del concepte de moviment d’un cos com a canvi de posició respecte d’un altre objecte. [INT.MOV1]
• Descripció de les diferents magnituds utilitzades per caracteritzar el moviment d’un objecte: posició, velocitat i acceleració. [INT.MOV2]
• Identificació dels símbols i les unitats amb què es representen habitualment les magnituds cinemàtiques. [INT.MOV2]
• Transformació de les unitats de longitud, temps i velocitat més habituals. [INT.MOV2]
• Caracterització del moviment d’una partícula en línia recta a partir de dos paràmetres: si s’acosta o s’allunya respecte del punt des d’on l’observem, i si la variació temporal de la posició (velocitat) és constant o no. [ESS] [INT.MOV3]
• Descripció matemàtica de la variació temporal de les magnituds que descriuen un moviment rectilini uniforme. [INT.MOV4]
• Interpretació i anàlisi de la informació de taules de dades per calcular paràmetres del moviment uniforme d’un objecte. [INT.MOV5]
• Representació de moviments senzills amb el cos propi o amb objectes (cotxets, pilotes...) a partir de gràfics x-t o v-t, i viceversa. [INT.MOV5]
• Elaboració de gràfics x-t i v-t per representar el moviment a velocitat constant a partir de taules de dades. [INT.MOV5]
• Extracció d’informació a partir de gràfics per treure conclusions sobre el moviment d’un objecte i deduir els paràmetres característics en el cas de moviments a velocitat constant. [INT.MOV5]
• Coneixement del material d’ús habitual al laboratori escolar. [ESS]
• Elaboració de representacions gràfiques a partir d’un conjunt de dades i d’uns eixos prèviament definits. [ESS]
• Utilització correcta de les eines matemàtiques i les unitats, fent conversions d’unitats simples quan sigui necessari.

Interacció amb altres blocs de sabers

-

Idees clau que es construeixen

[INT.MOV0]. Els objectes es mouen de manera diferent, cosa que depèn de com els mirem.

[INT.MOV1]. Tot moviment és relatiu a un sistema de referència.

[INT.MOV2]. Simplifiquem els moviments reals a través de gràfiques i equacions.

[INT.MOV3]. Tot moviment es caracteritza a partir de la velocitat.

[INT.MOV4]. Les equacions del moviment relacionen posició i temps a través de la velocitat.

[INT.MOV5]. Els gràfics posició-temps expressen la velocitat instantània per mitjà del seu pendent.

[INT.MOV6]. El canvi de velocitat d’un objecte s’expressa per mitjà de l’acceleració.

Descripció de l’activitat per al docent

Presentació i context

En la nostra vida quotidiana fem servir constantment termes com ara moviment, distància, velocitat, etc. Als programes d’esports o de motor, o en les apps per sortir a córrer o fer excursions, ens parlen de gràfiques posició i de velocitat. Ara bé, entendre amb profunditat i distingir conceptes cinemàtics no és una tasca senzilla, malgrat ser termes d’ús habitual (o precisament a causa d’això). Per tant, com podem ajudar l’alumnat a dominar les idees clau que permeten descriure els moviments que passen al nostre voltant?

Aquesta activitat es planteja com un primer contacte amb la descripció, anàlisi i representació gràfica del moviment rectilini d’un objecte, i persegueix dos objectius principals. En primer lloc, familiaritzar l’alumnat amb el vocabulari i les magnituds bàsiques que caracteritzen el moviment d’un objecte (velocitat, origen, punt inicial, punt final, direcció i sentit de moviment, distància recorreguda, posició, velocitat ...), així com amb la representació gràfica d’una variable. Seguidament, la segona part de l’activitat permet traslladar a diverses situacions reals l’aprenentatge anterior, i pretén que l’alumnat faci una interpretació i ús correcte de les magnituds físiques que s’usen per descriure i estudiar el moviment. El coneixement més acadèmic desenvolupat en la primera part adquireix ara un sentit real i proper, i ajuda l’alumnat a descriure diversos moviments, independentment de les seves característiques.

Desenvolupament de l’activitat

La primera part de la proposta, anomenada “Caminem les gràfiques”, es planteja com una activitat de gran grup, en què es demanen tres o quatre persones voluntàries, que tindran rols individuals: objecte mòbil, rellotge i validació del moviment. A aquest equip se li planteja una de les gràfiques que mostra la Figura 1.

L’equip disposa d’uns minuts de reflexió en què han de respondre internament preguntes com “Quin rol tenim cadascú?”, “Des d’on comença el moviment?”, “Cap a on ha de caminar?”, “Durant quant de temps?”, “A quin ritme s’ha de moure?”, “S’atura en algun moment?”... Durant aquest temps, la resta del grup també ha de plantejar-se aquestes preguntes, que es poden mostrar a la pissarra o pantalla digital.

Figura 1: Exemple de gràfiques posició-temps

Després d’aquests minuts, la persona escollida reprodueix el moviment, amb l’ajuda del company o companya que “marca” el pas del temps. El moviment és validat per la resta de l’equip i, posteriorment, per tot el grup. S’han de mostrar tantes gràfiques com equips de treball s’han creat, que diversifiquin la tipologia de moviments (origen, sentit de moviment, ritme, aturades, etc.).

L’activitat finalitza amb la presentació de totes les gràfiques i la compleció d’un full d’observacions que reculli la informació següent:

• posició inicial i final,
• desplaçament total i durada del moviment,
• nombre d’etapes del moviment,
• durada de cada etapa.

A partir d’aquesta informació, cada alumne o alumna ha de redactar la descripció de cada moviment.

A la segona activitat, amb el nom de “Com et mous?”, l’alumnat ha de continuar treballant en grup de tres o quatre persones, i s’haurà de dur a terme en un espai que permeti situar en línia recta un conjunt de fites equidistants (la distància entre les fites dependrà de les possibilitats de l’espai, però no hauria de ser inferior a 2 metres).

Cada membre del grup farà el recorregut des del punt d’origen fins al punt d’arribada, de manera diferent: un ho farà a peu coix, l’altre caminant de pressa, un altre caminant endarrere, un altre corrent, etc. Mentre una persona del grup fa el recorregut, la resta cronometren el temps que triga a passar per cada una de les fites, per després calcular el valor mitjà.

Cada grup ha d’elaborar les taules posició-temps per a tots els seus integrants, i representar gràficament els moviments de cada un, identificant el conjunt de punts que corresponen a cada moviment.

Variacions i suports

L’activitat “Caminem les gràfiques” té un alt grau de flexibilitat, a mesura que es proposen gràfiques de moviments més complexes. Malgrat això, cal tenir en compte la importància de plantejar-la a l’inici de la seqüència d’aprenentatge, com a activitat clau per assentar unes bases rigoroses de la descripció del moviment d’un objecte, així com l’ús correcte dels termes clau associats al moviment.

Tenint això en compte, és important arribar fins a la descripció escrita del moviment, i és en aquest moment que es poden proporcionar bastides de redacció, iniciadors de frase o llistes de vocabulari per fer servir.

A l’activitat “Com et mous?”, i en funció de les possibilitats del centre i les característiques del grup d’alumnes, també hi ha la possibilitat de gravar els moviments amb un dispositiu digital (telèfon mòbil, tauleta, càmera fotogràfica, etc.), per obtenir els registres de temps a partir de l’anàlisi dels arxius de vídeo. Aquesta anàlisi es pot fer amb programari específic (Tracker, Vid Analysis o Sigmund Video), o directament amb programes generals d’edició de vídeo, en funció de l’experiència prèvia de l’alumnat amb aquesta tecnologia. Per fer-ho, és important que l’enregistrament del moviment es faci des d’una càmera fixa, ja que si es mou, els resultats poden quedar distorsionats.

De manera similar, la representació gràfica de les dades de posició i temps es pot fer utilitzant fulls de càlcul, tot i que es desaconsella si l’alumnat no està familiaritzat amb aquest tipus de programari.

En el cas d’alumnes o grups amb un ritme d’aprenentatge alt, l’anàlisi de les gràfiques pot introduir la relació del concepte de velocitat amb el pendent/inclinació del núvol de punts associat a cada moviment, així com una aproximació qualitativa al concepte d’ajust lineal. I en el vessant més conceptual, també es pot ampliar l’activitat proposant el registre del moviment de dos alumnes que surtin d’orígens diferents, o que es moguin en sentits contraris i es creuin.

Recursos

Als apartats “2. Com mesurar el moviment?” i “3. Estudiem els nostres moviments” de la unitat didàctica “Tot es mou” es descriu en detall una activitat similar a la que aquí s’ha presentat: https://ddd.uab.cat/pub/recdoc/2015/150339/DossierAlumnat.pdf

A l’apartat “3.1. Acreditació de Nivell 1: Pràctica de Cinemàtica” del projecte “CRASH”  trobareu una seqüència de treball semblant a la que aquí es proposa: https://ddd.uab.cat/pub/recdoc/2024/301142/3_alumnat_itinerarominerva_crash.pdf

Sigmund Video Analysis: https://noragulfa.com/sigmund/

Software Tracker: https://opensourcephysics.github.io/tracker-website/

Vid Analysis Free: https://www.vidanalysis.eu/index.html