Mejoramiento didáctico en las prácticas de laboratorio de óptica clásica y óptica cuántica a nivel licenciatura

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Título :	Mejoramiento didáctico en las prácticas de laboratorio de óptica clásica y óptica cuántica a nivel licenciatura
Autor :	CRUZ RAMIREZ, HECTOR
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	En base al éxito de los proyectos anteriores sobre prácticas de laboratorio en óptica clásica y óptica cuántica, se pretende extender el proyecto a implementar más prácticas laboratorio de alto nivel en óptica clásica y óptica cuántica; ya que existen avances tecnológicos innovadores que pueden ser utilizados como material didáctico para una formación de calidad de los alumnos. Por un lado, la óptica clásica tiene muchas aplicaciones en la ciencia e ingeniería y está en continua actualización. Por otro lado, la óptica cuántica es una de las áreas de investigación estratégicas del siglo XXI que podría llevar a una revolución en las telecomunicaciones y en la informática (computación cuántica y criptografía cuántica). También, es importante notar y aprovechar la infraestructura de los laboratorios de investigación que pueden ofrecer espacios para la enseñanza, como es el caso del Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN. El presente proyecto tiene por finalidad el desarrollo de recursos didácticos para la enseñanza de la óptica clásica y la óptica cuántica desarrollando prácticas de laboratorio donde el alumno aprenda a utilizar recursos tecnológicos actuales y el uso de técnicas experimentales en la frontera de la ciencia; además de desarrollar videos demostrativos de conceptos cuánticos usando la infraestructura del laboratorio de investigación antes citado. En particular, pretendemos dar continuidad a los proyectos PAPIME aprobados en convocatorias anteriores. La infraestructura existente es la suma de la infraestructura ya existente para investigación en el laboratorio de óptica cuántica del ICN y la infraestructura adquirida con los proyectos PAPIME. Es importante decir, que el laboratorio cuenta con un espacio exclusivo para los experimentos de docencia. Los productos de este proyecto serían: (1) Las notas de las prácticas de laboratorio (actualizadas y nuevas) publicadas en línea (2) Dos videos que expliquen en detalle los experimentos con fotones individuales.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6078
metadata.dc.contributor.responsible:	CRUZ RAMIREZ, HECTOR
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Los objetivos serían tres: 1. Actualización de las prácticas ya existentes. Con la experiencia acumulada de cursos impartidos anteriores se ha visto que es necesario: 1. actualización de conceptos de metrología, 2. al alumno debe reconocer que existen diferentes formas de resolver un problema experimental, y para lo cual debe disponer de la infraestructura necesaria para desarrollar sus ideas. 2. Implementación de nuevas prácticas usando fibras ópticas. En este punto, se cree necesario extender la cantidad de prácticas de laboratorio y que mejor implementando la tecnología de fibras ópticas. Las fibras ópticas cada vez tienen mucho más aplicaciones y su desarrollo es constante. La práctica de laboratorio sería la generación de parejas de fotones y realizar el interferómetro de Hong-Ou-Mandel con fibras ópticas. 3. Realizar videos explicativos de conceptos cuánticos usando óptica cuántica y tecnología de punta. En este punto se debe decir que el laboratorio del ICN cuenta con una cámara intensificada que puede resolver fotón por fotón. Entonces, un experimento filmado donde se muestran fenómenos ópticos, clásicos y cuánticos, a nivel de un fotón individual tiene un gran potencial didáctico y de divulgación científica. Claramente, hacemos uso del comportamiento de partícula más que de onda de la luz y sólo esto es accesible con cámaras en la frontera tecnológica y de no acceso a los laboratorios de enseñanza de una facultad.
metadata.dc.description.hypothesis:	Para el Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN-UNAM ha sido importante la enseñanza de la óptica en general y otras áreas; además de hacer investigación de frontera, formación de recursos humanos de primer nivel y divulgación de la ciencia. Prueba de ello, es que se tiene un espacio exclusivo para la enseñanza. Desde el punto de vista pedagógico y en el contexto de aprendizaje significativo: 1.Es importante tener material didáctico que le muestre al estudiante diferentes formas de resolver un problema experimental. 2.Demostraciones filmadas donde un narrador explique con detalle los conceptos y la tecnología necesaria para observar fenómenos de óptica cuántica a nivel de un solo fotón. Además, estos videos tienen un gran valor en la divulgación de la ciencia. La óptica cuántica es un tema que se presta para poder realizar demostraciones experimentales relativamente sencillas y accesibles para estudiantes de licenciatura de algunos de los conceptos básicos. El corazón del actual proyecto es por lo tanto un conjunto de prácticas de laboratorio pensadas para ayudar al estudiante a comprender desde una perspectiva experimental algunos de los conceptos estudiados en clase. Aunque estas prácticas se podrían aprovechar de una diversidad de modos, en particular el plan es utilizarlas para enriquecer la faceta experimental de las asignaturas de licenciatura Introducción a la Óptica Cuántica, Laboratorio de Física contemporánea I y II y el Laboratorio de óptica de la Facultad de Ciencias de la UNAM. El punto importante es la motivación de los estudiantes de un acercamiento real la investigación de frontera con prácticas de laboratorio actuales que utilicen tecnología actual y aprendan métodos experimentales que se usan actualmente.
metadata.dc.description.strategies:	La implementación de las prácticas de laboratorio consiste en su diseño pedagógico y que contenga conceptos importantes para la formación profesional del estudiante. Todo esto se ve reflejado en las notas de la práctica de laboratorio. Desde el punto de vista pedagógico y en el contexto de aprendizaje significativo: i)Es importante tener material didáctico que le muestre al estudiante diferentes formas de resolver un problema experimental; además, de las propias propuestas del estudiante. Entonces, (1) las notas de las prácticas deben proponer tales soluciones, y tener un lenguaje claro, (2) se le debe proporcionar la infraestructura necesaria para desarrollar sus ideas, (3) también, el material didáctico debe contener conocimientos de técnicas reconocidas y usadas ampliamente en cual laboratorio de investigación (en el contexto de la formación profesional), y (4) las notas deben ser actuales, esto es, manejar conceptos nuevos implementados por la metrología. ii)Demostraciones filmadas donde un narrador explique con detalle los conceptos y la tecnología necesaria para observar fenómenos de óptica cuántica a nivel de un solo fotón, tiene un gran valor didáctico ya que el equipo de alta tecnología no puede ser usado, en este caso, en las prácticas de laboratorio a nivel licenciatura, y tener acceso a ellos mediante un video es un recurso que resuelve este problema. Además, tiene un gran valor de divulgación de la ciencia. El presente proyecto tiene por objetivo fundamental generar material didáctico para la enseñanza de la óptica clásica y cuántica, desde el punto de vista de la física experimental. Los recursos generados en este proyecto podrían aprovecharse en varios cursos, por ejemplo, Laboratorio de Fenómenos Colectivos y Laboratorio de Electromagnetismo; ya que las técnicas experimentales tienen un gran potencial de aplicación en toda la física experimental. Por lo tanto, es necesario una actualización constante de prácticas de laboratorio, integrar nuevas prácticas y generar recursos didácticos alternos (multimedia)
metadata.dc.description.goals:	Los logros son los siguientes: i) Se actualizaron 4 notas de prácticas de un conjunto de 34 notas de prácticas. Se escribieron 7 notas de prácticas nuevas, lo cual da un total de 41 notas de prácticas. Se anexa los 11 documentos probatorios. ii) Actualmente se cuenta con una página personal: "http://www.paginaspersonales.unam.mx/archivos/index/alias:hectorcruz", registrada en los servicios TIC de la UNAM. En esa página el alumno tiene acceso, actualmente, a 41 notas de prácticas. Las áreas que cubre son: Laboratorio de electromagnetismo, laboratorio de fenómenos colectivos, laboratorio de óptica, laboratorio de óptica cuántica y conceptos básicos de laboratorio. iii) Se realizó las compras necesarias. En documentos probatorios se anexa la cotización de la compra en el extranjero del equipo para acoplar luz a fibras ópticas: "PE107618_cotizacion_compra-internacional_equipo_acoplador_luz_a_fibra_optica.pdf"; y del material diverso necesario para realizar el experimento de la interferencia de Hong-Ou-Mandel (incluyendo los cristales necesarios, ver docuemento "PE107618_cotizacion_compra-internacional_material_cristales.pdf anexo). Igualmente, se anexa el documento: “PE107618_fotografia_del_espacio_de_enseñanza.pdf”, donde se muestra fotografías del equipo y material usado. iv) Se implementó con éxito la práctica de laboratorio: “Generación de parejas de fotones y realizar el interferómetro de Hong-Ou-Mandel con fibras ópticas”. Falta redactar las notas de esta práctica. se anexa el documento: “PE107618_fotografia_del_espacio_de_enseñanza.pdf”, donde se muestra fotografías del equipo y material usado. En la fotografía se muestra tres experimentos que se realizan simultáneamente. v) Participaron los siguientes estudiantes: Samuel Corona Aquino, Mónica Maldonado Terrón, Mayte Yinghua Li Gómez. Los cuales algunos recibieron beca de PAPIME; y en los documentos probatorios tienen los créditos o agradecimientos correspondientes.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El grupo de óptica cuántica experimental del ICN, y del cual yo soy miembro, tenemos el compromiso de formar recursos humanos de alto nivel; por lo cual, la enseñanza de la física experimental (en particular la óptica y la óptica cuántica) pensamos debe ser actual y didáctica. El compromiso es tal que en nuestro laboratorio se tiene un espacio exclusivo para montar prácticas de los cursos de “laboratorio de física contemporánea (modo rotativo” e “introducción a la óptica cuántica” (se anexan cartas probatorias) impartidos en la Facultad de Ciencias. El costo total del equipo y material usado suma aproximadamente 48,500.00 dolares (unos 920 mil pesos). Estos recursos financieros son obtenidos de proyectos del CONACYT y de la UNAM (en particular del PAPIME). El PAPIME juega un papel importante en que sea posible este espacio dentro de nuestro laboratorio. Respecto a este punto, nuestra evaluación es que se ha abierto con éxito un espacio donde el alumno tiene acceso a equipo de frontera. Por otro lado, el proyecto PAPIME nos permite redactar notas de prácticas para las áreas de: Laboratorio de electromagnetismo, laboratorio de fenómenos colectivos, laboratorio de óptica, laboratorio de óptica cuántica (se anexan las cartas probatorias de los cursos asociados). Actualmente suman 41 notas que pueden ser consultadas en la página: “http://www.paginaspersonales.unam.mx/archivos/index/alias:hectorcruz”. La evaluación es que se cuenta repertorio de prácticas con una perspectiva actualizada y didáctica. También, actualmente contamos con dos vídeos que muestran fenómenos ópticos a nivel de un solo fotón. Esto es posible con el uso de una cámara de frontera con un costo de 1 millón de pesos. Estos vídeos son usados en los cursos y en las presentaciones (se anexa cartas probatorios de cursos, de un plática y el día de puertas abiertas del instituto). El impacto didáctico es considerable, ya que el alumno ve un fenómeno en un experimento real y no en una simple animación.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	i)Actualizar el catálogo de prácticas de laboratorio con el que se cuenta. Las cuales son 10 prácticas de óptica clásica y tres de óptica cuántica. ii)Realizar la publicación en línea del catálogo de prácticas. En este punto se agregarán otras prácticas de laboratorio de fenómenos colectivos y laboratorio de electromagnetismo, ya que el alcance de los métodos experimentales usados en este proyecto es amplia. iii)Compra de material y equipo para implementar la práctica que se ha titulado: Generación de parejas de fotones y realizar el interferómetro de Hong-Ou-Mandel con fibras ópticas. El material y equipo necesarios es de opto-mecánica. iv)Implementar la práctica de laboratorio: Generación de parejas de fotones y realizar el interferómetro de Hong-Ou-Mandel con fibras ópticas. Esto incluye sus respectivas notas. v)Formación de estudiantes de licenciatura a través de estancias de investigación y tesis de licenciatura.
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Ciencias Nucleares
metadata.dc.subject.DGAPA:	Física
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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