Revista Brasileira de Ensino de Fısica, v. 31, n. 1, 1401 (2009)www.sbfisica.org.br

Pesquisa em Ensino de Fısica

El holograma y su utilizacion como un medio de ensenanza

de la fısica en ingenierıa(The hologram and its utilization as a physics teaching tool for physics teaching in engineering courses)

Rolando Serra Toledo1, Gilda Vega Cruz1, Angel Ferrat Zaldo1,Jose J. Lunazzi2 y Daniel S.F. Magalhaes2

1Departamento de Fısica, Instituto Superior Politecnico Jose Antonio Echeverrıa, Ciudad de la Habana, Cuba2Instituto de Fısica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas SP, Brasil

Recebido em 17/6/2008; Revisado em 28/8/2008; Aceito em 24/9/2008; Publicado em 30/4/2009

Con el surgimiento de los hologramas reconstruibles con luz blanca y su desarrollo posterior, se abrierongrandes posibilidades para su utilizacion como medio de ensenanza por la caracterıstica de producir una imagentridimensional que constituye un duplicado optico de un objeto. En el trabajo se describen las caracterısticasdistintivas del holograma como un medio de ensenanza de la fısica y se analiza su utilizacion en carreras deingenierıa, mediante la fundamentacion, el diseno y construccion de una Exposicion Didactica de Holografıacreada para este proposito.Palavras-chave: holograma, medio de ensenanza, fısica, exposicion didactica.

With the emergence and development of the white-light holograms, new possibilities were created for itsutilization as a teaching tool due to the characteristic of producing a three-dimensional image which constitutesan optical duplicate of the object. In this work the distinctive aspects of the hologram are described and itsutilization is analyzed in engineering courses, through the design and construction of a Didactic Exhibition ofHolography.Keywords: hologram, teaching apparatus, didactic exhibition.

1. Introduccion

La holografıa es un metodo de recuperacion integral dela informacion relativa al campo de irradiacion difun-dido por un objeto real, por lo que permite obtenerimagenes opticas tridimensionales de distintos tipos deobjetos [1].

El holograma es el resultado del proceso holografico,de manera similar a la foto que es el resultado del pro-ceso fotografico. Para que se pueda comprender conmayor facilidad que es un holograma, podemos decirque es una foto realizada con el empleo de un laser yque la principal caracterıstica que posee es el caractertridimensional de la imagen.

Al mirar un holograma el espectador tiene la im-presion de ver, a traves de una placa de vidrio, un objetorealmente existente y puede observarlo desde diferentesangulos. El holograma refleja las zonas de luz y sombra,y la textura del material resulta visible, lo que acre-cienta la impresion de relieve. En realidad el objeto noexiste en la placa holografica pero crea la ilusion opticade su presencia ya que el holograma envıa al espectador

ondas luminosas identicas a las que reflejarıa el objetoreal. La singular cualidad que permite al hologramaproducir un duplicado optico de un objeto indujo a es-tudiar las posibilidades de su utilizacion como medio deensenanza de la fısica (Ver Fig. 1).

En el trabajo se describen las caracterısticas distin-tivas del holograma como un medio de ensenanza dela fısica y se analiza su utilizacion en carreras de in-genierıa, mediante la fundamentacion, el diseno y con-struccion de una Exposicion Didactica de Holografıapara estos propositos.

2. Fundamentacion del hologramacomo medio de ensenanza de la fısica

En relacion con la utilizacion del holograma comomedio de ensenanza de la disciplina fısica en ingenierıa:

• Despues de haber analizado los planes de estudiode ingenierıa de varias Universidades de Americay Europa [2-10], encontramos que existen muchasUniversidades que no incluyen la holografıa como

1E-mail: serra@electrica.cujae.edu.cu.

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un tema de la disciplina fısica en ingenierıa, apesar de que la misma permite estudiar variastecnicas ingenieriles de uso generalizado.

• La gran mayorıa de las Universidades que in-cluyen este tema se limitan a analizar los funda-mentos fısicos en que se sustenta esta tecnica y adiscutir las aplicaciones en un marco teorico y deforma expositiva.

• No se han encontrado referencias a la utilizacionde una Exposicion Didactica de Holografıa para laensenanza de la disciplina fısica en ingenierıa queincluya ademas de las instalaciones, procedimien-tos de obtencion y diferentes tipos de hologramas,las aplicaciones de esta tecnica en la especialidady en la vida cotidiana como contribucion a la for-macion de una cultura general integral en los es-tudiantes de estas carreras.

Para poder comprender al holograma como mediode ensenanza, es conveniente comenzar por analizar queentenderemos por medio de ensenanza.

En la amplia literatura del tema encontramos diver-sas definiciones de medio de ensenanza [11-17]. Entrelas mas completas, a nuestro criterio, estan las sigu-ientes:

“Medio es todo aquel componente material o ma-terializado del proceso pedagogico que en funcion delmetodo sirve para:

• Construir las representaciones de las relacionesesenciales forma – contenido, es decir, el signifi-cado y sentido de los conocimientos y habilidadesa adquirir que expresa el objetivo.

• Motivar y activar las relaciones sujeto – objeto,sujeto – objeto – sujeto o sujeto – sujeto, ası comola internalizacion y externalizacion de contenidosy acciones individuales o conjuntas presentes ental proceso pedagogico.” [18]

Todo componente material del proceso do-cente educativo con el que los estudiantesrealizan en el plano externo las acciones es-pecıficas dirigidas a la apropiacion de losconocimientos y habilidades. [19]

Componentes del proceso pedagogico, quepueden ser utilizados por profesores y es-tudiantes, con el empleo o no de variadosmecanismos y recursos, que partiendo deuna relacion organica con los objetivos ymetodos sirven para facilitar el proceso deconstruccion del conocimiento, su control, eldesarrollo de habitos, habilidades y la for-macion de valores. [20]

Figura 1 - Holograma de la medalla del Premio Nobel deErnest Hemingway producido en Cuba.

Consideramos que estas definiciones se complemen-tan entre sı por lo que nos adscribimos a ellas para eldesarrollo de este trabajo.

Existen diversas clasificaciones de medios deacuerdo a sus funciones especıficas, a su naturalezafısica o a su forma de utilizacion directa o medianteequipamiento tecnico [21-26]. En algunas de las mis-mas se incluye al holograma como un medio pero nose fundamenta de forma pedagogica y mucho menosse analizan sus particularidades y caracterısticas pecu-liares.

Si consideramos al holograma como un medio deensenanza y de educacion social, debemos analizar lasfunciones didacticas que puede desempenar este medioal ser utilizado en los procesos pedagogicos curriculareso sociales. En la literatura consultada no existen refe-rencias a la determinacion de las funciones didacticasde los hologramas al ser considerados como medio deensenanza y de educacion social.

Diversos autores han estudiado las funciones quedesde un punto de vista didactico pueden de-sempenar los distintos tipos de medios en los procesospedagogicos: Klingberg [27], Gonzalez [23], Fernandez[28], Porto [18] y Bravo [20].

En su Tesis Doctoral, Vicente Gonzalez Castro[23] destaca importantes aspectos pedagogicos y psi-cologicos relacionados con los medios de ensenanza quesirven de base para el analisis de las funciones didacticasque los mismos pueden desempenar:

“No solo para presentar evidencias del mundo ma-terial o sus representaciones, que es el uso que masconvencionalmente se les atribuye, ellos deben servirde guıa a la formacion de conceptos, leyes, algorit-mos logicos, permitir la extrapolacion de los resultadosobtenidos hasta lo posible y permitir derivar generali-dades; ayudar a establecer el ciclo de ascension de loabstracto a lo concreto. Establecer el nexo entre losensorial y lo racional y entre este y sus aplicacionespracticas, ası como permitir la busqueda de nuevas in-terrogantes y sus soluciones, son las tareas mas impor-

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tantes de los medios de ensenanza en el marco de laeducacion superior”.

El papel de los medios de ensenanza y de edu-cacion social radica esencialmente en establecer losvınculos entre los niveles sensoriales y racionales delconocimiento, entre lo concreto y el pensamiento abs-tracto; es ası donde pueden ayudar realmente al apren-dizaje de los estudiantes, a hacer mas comprensible losconceptos, y abstraerse mas facilmente, a representaren su mente con mas claridad aquellas cosas que al pro-fesor son sumamente claras e incuestionables.

Por otra parte, analiza las caracterısticas particu-lares y la importancia de las reproducciones visuales.

Las reproducciones visuales son las mascomplejas de todas las reproducciones, peroademas, la mas importante en la ensenanza,debido al valor que tiene la percepcion vi-sual, tanto para la recepcion de informacioncomo para su retencion.

• Las investigaciones demuestran que senecesita aproximadamente siete vecesmenos tiempo para captar las cuali-dades esenciales de un objeto viendolodirectamente que si se describe oral-mente.

• Con los medios de ensenanza seaprovechan en mayor grado las poten-cialidades de nuestros organos senso-riales. El 83% de lo que el hombreaprende le llega a traves del sentido vi-sual.

El holograma por sus particularidades, constituyeuna de las reproducciones visuales mas iconica de lasexistentes, lo que constituye su principal cualidad ensu utilizacion como un medio de ensenanza.

Teniendo en cuenta las caracterısticas particularesde los hologramas, estos poseen fundamentalmente lassiguientes funciones didacticas: cognoscitiva, comunica-tiva, informativa, motivadora e integradora.

Para el analisis de la funcion cognoscitiva podemospartir del criterio expresado por Klingberg [27] yreferido por Bravo [20] cuando senalan que: “Es-tructurar el proceso de aprendizaje como un pro-ceso del conocimiento requiere el empleo de mediosde ensenanza”. El holograma se puede convertir enel medio audiovisual por excelencia para conocer laspropiedades y caracterısticas del objeto original e in-cluso suplantarlo para multiples aplicaciones, a travesde su imagen tridimensional. Esto se debe a que atraves de la holografıa se logra el nivel de reproduccioncompletamente iconico, permitiendo la observacion dela realidad lo mas objetivamente posible. Otra aristade la funcion cognoscitiva del holograma, atendiendoa como se obtiene, es que mediante el se puede llegar

a comprender conceptos y fenomenos de la fısica y enparticular de la optica que se ponen de manifiesto y seaplican en el proceso de obtencion del medio.

La funcion comunicativa de los medios de ensenanzay de educacion social se pone de manifiesto en el papelque desempenan en el proceso de comunicacion, comosenala Bravo [20] “ocupan el lugar del canal que es a suvez soporte de la informacion”. El holograma al pro-ducir una imagen tridimensional como duplicado opticode un objeto, comunica la maxima informacion posibleen ausencia del objeto original, en relacion con la tex-tura, el color, el brillo, el paralaje o la posibilidad deobservacion desde diferentes angulos de vision, o sea,trasmite la misma informacion que el objeto original.Una muestra de la importancia creciente que estan te-niendo los hologramas en la comunicacion son las in-vestigaciones relacionadas con la television y el cineholografico.

La funcion informativa de los medios esta muy rela-cionada con la comunicativa, ya que es a traves de la co-municacion que se da el proceso de informacion. Bravo[20] nos recordaba una idea importante donde se ponede manifiesto el significado de esta funcion al citar aFernandez [28] cuando expreso que “el empleo de losmedios permite brindar una informacion mas amplia,completa y exacta, ampliando los lımites de la trans-mision de los conocimientos”. Por las caracterısticas dela reproduccion holografica analizadas anteriormente,es evidente que mediante un holograma se trasmitepracticamente la misma informacion que nos llega delobjeto original, excepto en lo referido al tacto, lo queno se logra con el empleo de ningun otro medio comola fotografıa, la television, el vıdeo o la computadora.

Para abordar la funcion motivadora, partiremosdel criterio de Gonzalez [23] ratificado por Bravo [20]cuando plantean que: “los medios aumentan la moti-vacion por la ensenanza al presentar estımulos que fa-cilitan la autoactividad del estudiante, la seguridad enel proceso de aprendizaje y el cambio de actividad”. Deigual forma Porto [18] senalaba: “El medio cumple sufuncion psicologica, si se convierte en factor emocionalgrato y duradero, en satisfaccion por aprender, des-cubrir y solucionar, y si al contener todos los estımulos eincentivos apropiados alcanza la significacion subjetivanecesaria y un clima favorable”. Al permitir el holo-grama la observacion de una imagen tridimensional deun objeto no existente con un grado de realismo talque da la impresion al observador de que el objeto real-mente esta presente, se crea un grado de motivacion enel estudiante y en los visitantes al museo muy elevado,que se acrecienta cuando el observador comprueba quese conserva el paralaje de vision del objeto original yla sombra proyectada por el mismo. Por otra parte, esextraordinariamente motivador para el estudiante com-probar que mediante las tecnicas holograficas se puedenvisualizar efectos no apreciables a simple vista como losestados tensionales y deformacionales de los cuerpos del

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orden de los micrometros. Esta funcion motivadora delholograma se completa cuando el estudiante compruebalas multiples aplicaciones de la holografıa en la vidacotidiana a traves de las actividades docentes progra-madas.

Este efecto motivador del holograma es de gran im-portancia para despertar el interes del estudiante y delos visitantes a los museos por comprender como se fa-brica y por consiguiente lo predispone favorablementepara entender las leyes y conceptos de la fısica que seaplican en el proceso de obtencion del mismo.

La funcion integradora de este medio es muy im-portante ya que en un holograma se integran diferenteselementos de gran importancia en la formacion integraldel estudiante y de la poblacion en general:

• Leyes y conceptos de la fısica presentes en elproceso de registro y elementos importantes dequımica que se aplican en las etapas de proce-samiento quımico y de conservacion.

• Conocimiento de una moderna tecnica que per-mite obtener la imagen tridimensional de un ob-jeto y que tiene multiples y crecientes aplica-ciones en la vida cotidiana y en las investigacionesactuales relacionadas con el cine y la televisionholografica.

• En el caso de hologramas de doble exposiciono interferogramas permiten al estudiante elconocimiento de una importante tecnica de en-sayo optico no destructivo de gran aplicacion entodas las especialidades de ingenierıa.

• Constituye un medio de apreciacion esteticadonde estan presentes elementos formales del ob-jeto: forma, color, etc.

• Al ser la mayorıa de los hologramas construidosen Cuba de objetos de alto valor historico y patri-monial, contribuyen significativamente en la for-macion cultural, patriotica y polıtica de los estu-diantes y de la poblacion en general.

Para lograr el cumplimiento de los principiosdidacticos y de las funciones didacticas analizadas an-teriormente en las propuestas de utilizacion del holo-grama como un medio de ensenanza y de educacion so-cial, debe estructurarse un proceso pedagogico con unenfoque holıstico que logre la integracion armonica detodos sus componentes.

En la psicologıa contemporanea se desarrollo y con-solido en la segunda mitad del siglo pasado un enfoqueepistemologico originado a partir de la escuela historicocultural de L.S. Vigotski y seguidores [29-33] que en-contro un campo de aplicacion con muchas posibili-dades en sociedades como la nuestra que promueven lascondiciones sociales que aseguran un desarrollo pleno eintegral del hombre.

En la Educacion Superior Cubana en los ultimos 15anos, se han aplicado algunos de los postulados funda-mentales de este enfoque al perfeccionamiento del pro-ceso pedagogico en la creacion de condiciones de apren-dizaje mas favorables en distintas disciplinas de variascarreras universitarias.

Analizaremos a continuacion como algunos de lospostulados fundamentales del enfoque historico culturalde Vigotski, sirven de basamento teorico a la utilizaciondel holograma como medio de ensenanza.

Comenzaremos por analizar un primer aspecto enla utilizacion del holograma como medio de ensenanza.Nos referimos a la influencia del holograma en el in-cremento de la motivacion de los estudiantes por elconocimiento y el aprendizaje, no solo por la infor-macion que trasmiten sino tambien por los fundamen-tos fısicos relacionados con la construccion del mismo.Un holograma es altamente motivador por las carac-terısticas del mismo de brindar la imagen tridimen-sional de un objeto que produce en el espectador lasensacion de que el objeto real esta presente en ese mo-mento en la escena.

Con relacion a la importancia de la motivacion en elaprendizaje, Vigotski a partir de reconocer el caracterintegral del psiquismo humano, analiza las relacionesexistentes entre dos esferas tradicionalmente escindi-das en las escuelas psicologicas precedentes: la esferacognoscitiva y la afectiva.

En el primer capıtulo de su libro Pensamiento yLenguaje senala [30]:

La primera cuestion que surge cuandohablamos de la relacion del pensamiento y ellenguaje con respecto a los restantes aspec-tos de la conciencia, es el de la vinculacionentre la inteligencia y el afecto. Como sesabe, la separacion del aspecto intelectualde nuestra conciencia y del aspecto afectivo,volitivo, es uno de los defectos fundamen-tales y radicales de toda la psicologıa tradi-cional “. Mas adelante senala: “ El analisisque divide el todo complejo en unidades...muestra que existe un sistema dinamico desentido que representa la unidad de los pro-cesos afectivos e intelectuales. Muestra queen toda idea se contiene, reelaborada, unarelacion afectiva del hombre hacia la reali-dad, representada en esa idea. Permite des-cubrir el movimiento directo que va de lanecesidad de los impulsos del hombre a ladeterminada direccion de su pensamiento, yel movimiento contrario, desde la dinamicadel pensamiento a la dinamica del compor-tamiento y la actividad concreta de la per-sona.

La Exposicion Didactica como tipo de clase tienecomo objetivo fundamental contribuir al desarrollo de

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una cultura general integral en los estudiantes abor-dando un tema o un aspecto especıfico del contenido deuna asignatura de forma integral con la utilizacion pro-tagonica de los medios de ensenanza adecuados, dondese manifieste en un entorno natural el vınculo Investi-gacion - Docencia - Extension universitaria y se utilicenlos metodos participativos y de elaboracion conjuntaque garanticen la creacion de un ambiente de trabajocolectivo.

En la fundamentacion de la metodologıa pro-puesta para desarrollar este tipo de actividad docente,planteamos que por su concepcion, una de las carac-terısticas fundamentales de esta actividad es el empleode metodos participativos y de elaboracion conjuntaque garanticen una participacion activa de los estudian-tes y la creacion de un ambiente de trabajo colectivo degran importancia para el logro de los objetivos.

El desarrollo integral de la personalidad del estu-diante es el centro del enfoque historico cultural al quenos adscribimos. Algunos autores han profundizado enla concepcion Vigotskiana de aprendizaje que lo consi-dera como una actividad social, y no solo un proceso derealizacion individual como se habıa sostenido [33, 34].

De los postulados del enfoque historico cultural yde su concepcion de aprendizaje se desprenden los si-guientes elementos que han servido de base en el disenode la actividad en la Exposicion Didactica de Holo-grafıa:

• La importancia que se adjudica a la actividadconjunta, a la relacion de cooperacion entre losalumnos y entre estos y el profesor. Lo que laspersonas puedan hacer con ayuda de otros puedeser en cierto sentido mas indicativo de su desarro-llo mental que lo que pueden hacer por sı solos.

• Cuando se organiza la ensenanza en actividadconjunta donde interactuan profesor y alumno oalumnos entre sı se fomenta en el estudiante eldesarrollo de una serie de cualidades de su per-sonalidad, de formas de relacion en las situacionesgrupales, de intereses relacionados con el estudio.Ademas, se genera un clima emocional favorablemuy eficaz para el aprendizaje.

• Se coloca el proceso de aprendizaje como centrode atencion a partir del cual se debe proyectar elproceso pedagogico. Supone utilizar todo lo queesta disponible en el sistema de relaciones mascercano al estudiante para propiciar su interes yun mayor grado de participacion e implicacionpersonal.

• En lo relacionado con el estudiante, implica uti-lizar todos los resortes de que dispone en su per-sonalidad en relacion con los que aporta el grupode clase, involucrando a los propios estudiantes en

la construccion de las condiciones mas favorablespara el aprendizaje.

• En lo relacionado con el profesor, supone extraerde sı mismo todos los elementos que permitan eldespliegue del proceso de redescubrimiento y re-construccion del conocimiento por parte del es-tudiante, de sus particularidades personales, larelacion de comunicacion en sus diferentes tiposde funcion (informativa, afectiva y reguladora)que permita un ambiente de cooperacion, de co-laboracion, de actividad conjunta dentro del aula.

• Este enfoque trata de utilizar al maximo lasposibilidades educativas que brinda cualquiersituacion de instruccion que sea concebidaıntimamente vinculada con la vida de la sociedady de la profesion, en el contexto socio historico enque vive el estudiante.

Las posiciones teoricas asumidas nos permiten con-siderar que las propuestas de utilizacion del hologramacomo un medio de ensenanza y de educacion socialestan pedagogicamente fundamentadas para el logro delos objetivos propuestos.

3. El holograma y sus particularidadescomo medio de ensenanza

Antes de adentrarnos en el analisis de las particulari-dades que caracterizan al holograma como un medio deensenanza, expondremos algunas de las diferencias fun-damentales del mismo en comparacion con su antecesormas cercano, la fotografıa (Ver Tabla 1), lo que ayu-dara en la comprension de las caracterısticas particu-lares y distintivas que posibilitan no solo su utilizacionen la docencia y en la educacion de la poblacion, sinotambien en multiples aplicaciones en la tecnica y en lavida cotidiana.

Las caracterısticas distintivas del holograma comoun medio de ensenanza y de educacion social son lassiguientes [34]:

• Brinda una imagen tridimensional exacta del ob-jeto real con paralaje total y visualizacion de laszonas de luz y sombra, que puede sustituir satis-factoriamente al objeto real para multiples apli-caciones.

• En la construccion del mismo se aplican leyes yconceptos de la fısica, en particular de la optica yel laser, lo que lo convierte ademas en objeto deensenanza cuando se utiliza curricularmente.

• Los estudiantes pueden construir el medio deensenanza en practicas de laboratorio de la dis-ciplina fısica.

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Tabla 1 - Diferencias fundamentales entre la fotografıa y laholografıa.

Fotografıa Holografıa1. Resolucion del materialbaja.

1. Resolucion del materialalta.

2. Se utiliza para iluminarel objeto cualquier fuente deluz normal.

2. Se utiliza para iluminarel objeto un laser.

3. Se usa una lente para for-mar la imagen en el medio deregistro.

3. No usa una lente y no seforma la imagen en el mediode registro. Lo que se formaen el mismo es un patron deinterferencia.

4. Almacena la informacionrelacionada con la intensi-dad.

4. Almacena la informacionrelacionada con la intensi-dad y con la fase.

5. Los puntos individualesbrillantes y oscuros son laimagen.

5. Las areas brillantes y os-curas son franjas de interfer-encia microscopicas que noson la imagen del objeto.

6. Se obtiene un negativo yla foto se hace a partir delnegativo.

6. Se obtiene directamenteel holograma

7. La foto resultante es unaimagen plana o bidimen-sional del objeto sin par-alaje.

7. La imagen resultanteen el holograma es tridimen-sional con paralaje total.

• Permite visualizar efectos no apreciables a simplevista (estados tensionales y deformacionales de loscuerpos del orden de 10–6m). Esto se logra medi-ante la holografıa de doble exposicion y constituyeuna tecnica de ensayo optico no destructivo.

• Permite obtener imagenes tridimensionales de ob-jetos con perspectiva invertida.

• Permite mostrar en el aula la imagen tridimen-sional de objetos imposibles de mostrar direc-tamente por sus caracterısticas, medidas excep-cionales de seguridad y conservacion, etc.

• Permite obtener imagenes con ampliacion o re-duccion del tamano real del objeto (hologramasde imagen enfocada). Especialmente importantepara que el estudiante o el publico en generalpueda apreciar detalles muy pequenos, no per-ceptibles a simple vista.

• Se puede lograr el cambio de color de la imagendel objeto al cambiar la posicion de observacion(hologramas de arcoiris).

Existen algunas limitantes en la utilizacion de holo-gramas como medios de ensenanza y de educacion socialentre las cuales podemos destacar las siguientes:

• Existen algunos objetos que por sus carac-terısticas no son holografiables.

• Existe limitacion en la realizacion de hologramasde objetos con mucha profundidad.

• Para poder ver los hologramas se necesita unafuente de luz blanca puntual o con filamento es-trecho.

• Los hologramas poseen un angulo de vision rela-tivamente restringido por lo que no se pueden verdesde cualquier posicion del observador.

• Es un medio relativamente costoso y para su cons-truccion deben crearse las condiciones materialesnecesarias.

• Para su elaboracion debe existir una experienciade investigacion en los profesores y tecnicos delDepartamento Docente.

4. Utilizacion del holograma como me-dio de ensenanza de la fısica en inge-nierıa

Al realizar un analisis de la literatura consultada enrelacion con este tema, y de algunas de las tesis de doc-torado defendidas recientemente sobre la ensenanza dela fısica en ingenierıa [35-39] podemos plantear que nose ha encontrado en la literatura consultada la funda-mentacion de la Exposicion Didactica como un tipo declase de la Educacion Superior. En particular no exis-ten referencias a la construccion y utilizacion de unaExposicion Didactica de holografıa para la ensenanzade la disciplina fısica en carreras de ingenierıa.

Algunos de los fundamentos planteados por Alvarez[40] que sirvieron de base a la clasificacion de los tiposde clase de la educacion superior utilizada han sido:

La forma organizativa de la actividad do-cente es la estructuracion y el ordenamientointerno de los componentes personales de di-cho proceso: profesor y estudiante, y de loselementos del contenido de las disciplinas:conocimientos y habilidades, con vistas alograr de la manera mas eficiente los obje-tivos propuestos.

La tipologıa (clasificacion) de la formade ensenanza debe hacerse atendiendo aun rasgo fundamental que las caracteriza.Nosotros nos inclinamos por clasificar lasformas de ensenanza de acuerdo con el com-ponente del proceso docente en que se de-sarrolla, con el objetivo que cumple (gradode dominio del contenido y tipo de habili-dad a formar).

Ası las clases se pueden clasificar en la si-guiente tipologıa:

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• Conferencia, que es aquella clase quepersigue el objetivo de que los estu-diantes comprendan el contenido de larama del saber o ciencia.

• Clase practica, que es aquella clase quepersigue el objetivo de que los estu-diantes dominen la rama del saber ociencia.

• Practica de laboratorio, que es aquellaclase que persigue el objetivo de quelos estudiantes dominen el metodo ex-perimental de la ciencia.

• Seminario, que es aquella clase quepersigue el objetivo de que los estu-diantes discutan, valoren, analicen ygeneralicen los contenidos de la cien-cia.

De acuerdo con esta clasificacion de los tipos declase, no existen antecedentes de la fundamentacion dela Exposicion Didactica como un tipo de clase de la edu-cacion superior. Se conoce de su utilizacion fundamen-talmente en la ensenanza artıstica y en la ensenanza dela arquitectura, pero no planificada como una actividaddocente de forma estable y sistematica en los programasde las disciplinas.

Por otra parte, en los ultimos anos se ha venidoprecisando la mision de las Universidades y la relacionentre los principales procesos que desarrolla. Dıaz [41]y Gonzalez [42] han planteado que si consideramos laUniversidad como una institucion social que tiene comomision trasformar la sociedad, es de suma importanciaconcebir los procesos de Docencia, Investigacion y Ex-tension Universitaria integrados como un unico procesoformativo dirigido a la solucion de las necesidades de lavida economica y cultural.

Estos autores han realizado un analisis de los prin-cipales problemas para la pertinencia social de las uni-versidades y en la relacion Universidad - Sociedad queresumiremos a continuacion:

• Los problemas de la practica social no son objetode analisis y punto de partida para el diseno delproceso docente educativo.

• Falta integracion entre los componentes acade-mico, laboral e investigativo.

• Enfasis en la formacion instructiva por encima dela educativa y desarrolladora.

• Deficiencias en la formacion humanıstica de losprofesionales.

• Lentitud en la capacidad de respuesta a los pro-blemas sociales por parte de los profesionales.

Teniendo en cuenta lo planteado anteriormente, es-tos autores han precisado dos caracterısticas muy im-portantes que a su criterio debe reunir la Universidaddel siglo XXI:

• La Docencia, la Investigacion y la Extension Uni-versitaria deben integrarse en un solo quehacer,aplicandose a la solucion de problemas sociales.

• Debe ser forjadora de ciudadanos conscientes yresponsables, dotados de cultura humanıstica ycientıfica capaces de seguirse formando por sı mis-mos.

Publicaciones recientes refieren la necesidad denuevos disenos para la ensenanza de la fısica en elambito teorico – conceptual y metodologico, dondese consideren los avances de la ciencia en la practicapedagogica y se propicie la participacion activa del es-tudiante en la construccion del conocimiento [43].

Teniendo en cuenta todos los elementos expuestosanteriormente en nuestro trabajo, pensamos que la Ex-posicion Didactica puede ser considerada como un tipode clase de la educacion superior, particularmente dela disciplina fısica en las carreras de ingenierıa si nosplanteamos el cumplimiento del siguiente objetivo:

Que los estudiantes puedan comprender un tema oun aspecto especıfico del contenido de una asignatura deforma integral como contribucion a la formacion de unacultura general en los mismos, con la utilizacion pro-tagonica de los medios de ensenanza adecuados, dondese manifieste en un entorno natural el vınculo Investi-gacion - Docencia - Extension Universitaria a traves delas actividades docentes planificadas.

Para poder disenar una Exposicion Didactica dondese pueda abordar de manera integral un tema de unaasignatura de la disciplina fısica en las carreras de inge-nierıa, deben tenerse en cuenta los siguientes elementos:

• El tema seleccionado debe ser de actualidad.

• Debe tenerse en el Departamento una experien-cia investigativa y de Extension Universitaria enla tematica.

• El tema debe tener aplicaciones en la especialidaddel estudiante y en la vida cotidiana.

Una caracterıstica importante de este tipo de clasees que puede servir de complemento a las restantes for-mas de ensenanza para lograr el aprendizaje integralde la tematica de estudio, o sea, que en dependen-cia de las caracterısticas y complejidad del tema se-leccionado se puede abordar completamente en la Ex-posicion Didactica o utilizarse la misma en los aspectosde la formacion integral que no puedan ser incluidos enlos demas tipos de clase.

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4.1. Diseno y montaje de una exposicion didac-tica de holografıa

Para ser utilizada en la ensenanza de pregrado y post-grado se diseno y construyo una exposicion didacticade holografıa en el Departamento de Fısica del InstitutoSuperior Politecnico Jose Antonio Echeverrıa (CUJAE)[44, 45] integrada fundamentalmente por hologramassubproducto de las investigaciones, que constituye elembrion de un futuro museo de la historia de la holo-grafıa en Cuba. Esta Exposicion Didactica como activi-dad docente se incluyo en el diseno curricular de la dis-ciplina fısica en las diferentes carreras que se impartenen este centro y se planifica la misma en los horarios declases junto al resto de los tipos de clase.

La Exposicion Didactica esta integrada por los si-guientes elementos:

• Hologramas artısticos de reflexion reconstruiblescon luz blanca, subproducto del proceso de elabo-racion de los hologramas que integran las exposi-ciones holograficas que se encuentran en variosmuseos del paıs.

• Hologramas de transmision reconstruibles con luzlaser.

• Hologramas de imagen enfocada y de arcoiris.• Coleccion de hologramas que muestran los de-

fectos principales que aparecen en el proceso deobtencion de hologramas para aplicaciones mu-seables.

• Hologramas de doble exposicion que muestran losestados tensionales y deformacionales de cuerposy estructuras.

• Hologramas de personas.• Hologramas impresos o estampados conocidos

como “embossed”.• Conjunto de pancartas didacticas con diferentes

esquemas de registro y de reconstruccion.• Coleccion de diapositivas, acetatos y videos sobre

aplicaciones de la holografıa en diversas ramas dela ciencia y la tecnica.

• Maquetas de las mesas holograficas disenadas yconstruidas en la CUJAE.

• Fotos y resenas de los precursores del laser y laholografıa.

• Recopilacion bibliografica de la holografıa y susaplicaciones.

• Album con la historia de la holografıa en Cuba.• Computadora con el sitio WEB de holografıa de

la CUJAE y el acceso a los principales sitios deesta tematica en el mundo.

En la Fig. 2 se muestran algunas vistas de la Ex-posicion Didactica de Holografıa que se utiliza en la im-particion de la disciplina fısica en las carreras de Inge-nierıa en el Instituto Superior Politecnico Jose AntonioEcheverrıa (CUJAE), La Habana, Cuba.

Figura 2 - Diferentes vistas de la Exposicion Didactica de Holografıa.

El holograma y su utilizacion como un medio de ensenanza de la fısica en ingenierıa 1401-9

Los principales resultados alcanzados en la uti-lizacion de la Exposicion Didactica de Holografıa sonlos siguientes:

• Utilizacion durante 7 cursos academicos en laensenanza de la fısica en ingenierıa en todas lascarreras del Instituto, reportandose mediante en-cuestas y entrevistas a estudiantes y profesores unincremento considerable de la motivacion y com-prension de temas de la fısica como la optica y ellaser.

• Contribucion al conocimiento y difusion del patri-monio cultural cubano y a la formacion polıtica,historica y patriotica de los estudiantes, por elvalor de muchos de los objetos holografiados quese exponen.

• Utilizacion en la ensenanza de posgrado, en lamaestrıa en optica del Departamento de Fısicade la CUJAE.

• Utilizacion en la divulgacion de los resultados deinvestigacion obtenidos en esta tematica y en larealizacion de pruebas de mercado para la comer-cializacion de hologramas.

• Utilizacion en la experiencia de exposicionesholograficas itinerantes en la comunidad.

Los objetivos que nos proponemos cumplimentarcon un tipo de clase de estas caracterısticas son:

Objetivo general:Lograr en el estudiante un conocimiento integral

de la holografıa mediante el analisis de la evolucionhistorica de esta tecnica, fundamentos fısicos, esque-mas y procedimientos de obtencion, tipos fundamen-tales de hologramas y las principales aplicaciones enla vida cotidiana y en la especialidad, contribuyendo ala formacion de una cultura general integral acerca delconocimiento de esta tecnica y sus aplicaciones.

Objetivos especıficos instructivos y educativos:Que el estudiante al finalizar la actividad sea capaz

de explicar los siguientes aspectos:

• Surgimiento y evolucion historica de la holografıahasta la actualidad.

• Fundamentos fısicos del proceso de obtencion deun holograma.

• Principales esquemas de registro y reconstruccionde un holograma.

• Caracterısticas fundamentales de los diferentestipos de hologramas.

• Aspectos fundamentales de la metodologıa parala fabricacion de hologramas.

• La holografıa de doble exposicion como tecnicaoptica de ensayo no destructivo.

• Tecnicas holograficas importantes y modernascomo la holografıa de seres vivos, de imagen en-focada y de arcoiris, holografıa “ embossed ”, etc.

• Aplicaciones de las tecnicas holograficas en lasdiferentes especialidades.

• Aplicaciones de las tecnicas holograficas en la vidacotidiana.

Ademas contribuir a la formacion integral del estu-diante mediante el conocimiento de:

• El valor cultural y patrimonial de la mayorıa delos objetos holografiados.

• Los logros fundamentales alcanzados en la imple-mentacion y desarrollo de esta tecnica en el paıs.

• Las ventajas economicas de las metodologıaspropias de fabricacion de hologramas a partir delanalisis de las patentes nacionales otorgadas.

• Las principales investigaciones que se realizan eneste campo en el mundo.

• Las posibilidades y facilidades que brinda la ex-posicion para el desarrollo de trabajos de investi-gacion curriculares y extracurriculares.

4.2. Valoracion de los resultados obtenidos enla utilizacion de la Exposicion Didacticade Holografıa

La fundamentacion y valoracion de los resultadosobtenidos en la utilizacion de la Exposicion Didacticade Holografıa en la ensenanza de la disciplina fısica enlas carreras de ingenierıa, se estructuro a partir de laaplicacion de dos instrumentos:

• Encuesta de entrada a estudiantes• Encuesta de opinion a estudiantes

A continuacion explicaremos cada uno de los instru-mentos utilizados y analizaremos los resultados y lasconclusiones que se derivan de la aplicacion de los mis-mos.

La encuesta de entrada se aplico a una muestraaleatoria simple de 420 estudiantes de diferentes facul-tades del curso regular diurno antes de recibir la activi-dad docente en la Exposicion Didactica de Holografıa,con el objetivo de valorar sus conocimientos previos so-bre esta tematica y sus aplicaciones.

La encuesta de opinion se aplico a una muestraaleatoria simple de 379 estudiantes de diferentes facul-tades despues que recibieron la actividad docente en laExposicion Didactica de Holografıa, con el objetivo devalorar mediante una serie de preguntas, sus criteriossobre la importancia y utilidad de este tipo de clase.

1401-10 Toledo et al.

4.2.1. Encuesta de entrada

1. ¿Que es un holograma?

2. ¿Conoce usted alguna aplicacion de la holografıaen la vida cotidiana? Ejemplifique.

3. Explique usted como en la construccion de unholograma se aplican los fenomenos de interferen-cia y difraccion.

4. ¿Es posible obtener la imagen tridimensional deun objeto por metodos opticos?

5. ¿Conoce usted de la existencia de algun metodooptico que permita visualizar los estados tensio-nales o deformacionales de los cuerpos?

4.2.2. Resultados de la encuesta de entrada aestudiantes

Total de estudiantes encuestados - 420Pregunta # 1

Respuesta satisfactoria - 42 (10%)Respuesta no satisfactoria - 378 (90%)

Pregunta # 2Respuesta satisfactoria - 55 (13%)Respuesta no satisfactoria - 365 (87%)

Pregunta # 3Respuesta satisfactoria - 6 (1.4%)Respuesta no satisfactoria - 414 (98.7%)

Pregunta # 4Respuesta satisfactoria - 38 (9%)Respuesta no satisfactoria - 382 (91%)

Pregunta # 5Respuesta satisfactoria - 2 (0.5%)Respuesta no satisfactoria - 418 (99.5%)

La Fig. 3 muestra un resumen de los resultadosobtenidos.

Figura 3 - Resumen de los resultados obtenidos en la apli-cacion de la encuesta de entrada.

4.2.3. Analisis de los resultados

• Solo un 10% de los estudiantes conoce de formaaceptable que es un holograma y alguna apli-cacion en la vida cotidiana.

• Menos de un 2% de los estudiantes conoce los fun-damentos fısicos de la holografıa y la interfero-metrıa holografica.

4.2.4. Encuesta de opinion

Has concluido la actividad docente en la ExposicionDidactica de Holografıa. Nos resulta de gran interestus opiniones sobre la misma. Te pedimos que marquescon una X en la casilla que le corresponda.

Especialidad:

Electrica ( ) Hidraulica ( )Automatica ( ) Mecanica ( )Telecomunicaciones ( ) Industrial ( )Quımica ( ) Informatica ( )Civil ( )

1. La actividad contribuyo a incrementar tu moti-vacion por la fısica.

( ) Contribuye notablemente( ) Contribuye( ) No contribuye2. El nivel de asequibilidad de los contenidos trata-

dos es:( ) Alto ( ) Bajo( ) Adecuado ( ) No tengo respuesta

3. La actividad permitio conocer que es la holo-grafıa, sus fundamentos, esquemas de registro y losprincipales tipos de hologramas.

( ) Mucho ( ) Regular( ) Aceptable ( ) Poco

4. La actividad permitio conocer las posibilidadesde aplicacion de la holografıa a tu especialidad.

( ) Mucho ( ) Regular( ) Aceptable ( ) Poco

6. El tiempo de duracion de la actividad parecio:( ) Largo ( ) Adecuado ( ) Corto

7. La actividad permitio que conocieras algunas delas principales aplicaciones de la holografıa en la vidacotidiana.

( ) Mucho ( ) Regular( ) Aceptable ( ) Poco

4.2.5. Resultados de la encuesta de opinion (desalida) de los estudiantes que recibieronla actividad docente en la ExposicionHolografica

Total de estudiantes encuestados por especialidad:

Electrica: 40 Automatica: 25Telecomunicaciones: 35 Quımica: 30Civil: 45 Hidraulica: 30Mecanica: 88 Industrial: 54Informatica: 32 Total general: 379

El holograma y su utilizacion como un medio de ensenanza de la fısica en ingenierıa 1401-11

4.2.6. Analisis de los resultados

• Mas del 90% de los estudiantes reconocen que laactividad en la exposicion didactica contribuyoa incrementar su motivacion por la fısica, quelos contenidos impartidos son asequibles y quepudieron conocer los fundamentos de la holo-grafıa.

• En relacion con el conocimiento de las posibili-dades de aplicacion de la holografıa a la especiali-dad de cada estudiante las respuestas las podemosclasificar en tres grupos (ver Fig. 4).

Figura 4 - Resultados de la encuesta de salida de los es-tudiantes por grupos de Facultades en relacion con la con-tribucion de la Exposicion Didactica al conocimiento de lasaplicaciones de la holografıa.

1. Un primer grupo formado por los estudiantesde las especialidades de electrica, automatica yquımica en que solamente de un 22% a un 35%del total de estudiantes encuestados reconoce quela actividad contribuyo de alguna manera a cono-cer las posibilidades de aplicacion de la holografıaa sus especialidades. Este resultado queda expli-cado plenamente cuando establecimos que parael diseno de la Exposicion Didactica debe tenerseen el Departamento una experiencia investigativaen el tema expuesto. En la Exposicion Didacticade Holografıa hay pocos ejemplos de aplicacion aestas carreras.

2. Un segundo grupo formado por los estudiantesde las especialidades de hidraulica, informatica ytelecomunicaciones en que en el intervalo entre47% y 58% del total de estudiantes encuestadosreconoce que la actividad contribuyo de algunamanera a conocer las posibilidades de aplicacionde la holografıa a sus especialidades.

3. Un tercer grupo formado por los estudiantes delas especialidades de civil, mecanica e industrialen que en el intervalo entre 78% y 89% del to-tal de estudiantes encuestados reconoce que laactividad contribuyo de alguna manera a conocerlas posibilidades de aplicacion de la holografıa asus especialidades. Son en estas carreras donde

existe una mayor experiencia de investigacion delGrupo de Holografıa de la CUJAE cuyos resulta-dos investigativos se encuentran en la ExposicionDidactica.

• Mas del 94% de los estudiantes reconoce la con-tribucion de la actividad al conocimiento del pa-trimonio cultural cubano por el valor historico ypatrimonial de muchos de los objetos holografia-dos.

• Aunque existen pequenas diferencias logicas entrelas respuestas relacionadas con el tiempo de du-racion de la actividad debido a las caracterısticasde cada especialidad, menos del 10% de los estu-diantes considera largo el tiempo de la actividad,alrededor del 75% de los estudiantes lo consideraadecuado y un 15% lo considera insuficiente.

• De igual forma, aunque con algunas fluctuacionesde acuerdo a la especialidad de los estudiantesmas del 90% de los estudiantes reconoce que laactividad le permitio conocer las principales apli-caciones de la holografıa a la vida cotidiana.

5. Conclusiones

Se ha realizado la fundamentacion del holograma comoun medio de ensenanza de la fısica, definiendose lasfunciones didacticas especıficas que lo distinguen y seanalizaron las potencialidades de la utilizacion del holo-grama como medio de ensenanza tomando como fun-damento algunos de los planteamientos fundamentalesdel enfoque historico cultural de L.S. Vigotski y otrosinvestigadores en relacion con la importancia de la mo-tivacion en el proceso de aprendizaje y la necesidad deutilizacion de metodos participativos que permitan lacreacion de un ambiente de trabajo colectivo.

Se ha puesto de manifiesto la factibilidad de uti-lizacion del holograma como medio de ensenanza de ladisciplina fısica en las carreras de ingenierıa mediantela fundamentacion de la Exposicion Didactica como untipo de clase de esta disciplina, el diseno, construcciony utilizacion durante 7 cursos academicos de una Ex-posicion Didactica de Holografıa y su contribucion ala formacion de una cultura general integral en losestudiantes sobre la holografıa y sus aplicaciones en latecnica y en la vida cotidiana.

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