Aprendizaje del Método Científico a través de observaciones astronómicas

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Título :	Aprendizaje del Método Científico a través de observaciones astronómicas
Autor :	PEÑA SAINT MARTIN, JOSE HERMENEGILDO
Fecha de publicación :	2016
Resumen :	Este proyecto pretende consolidar las acciones que se han tomado para hacer del Observatorio de Tonantzintla, dependiente del Instituto de Astronomía de la UNAM, un centro de docencia de punta en lo que se refiere al aprendizaje de la física a través de la astronomía observacional. Mediante el apoyo que se otorgó al suscrito en 2011 (proyecto PAPIME PE103112) se logró consolidar la enseñanza de la astronomía observacional gracias a la adquisición del equipo (telescopios, cámaras, consola y espectrógrafo) que posicionó a los estudiantes avanzados en astronomía en el aprendizaje del proceso del método científico. En el desarrollo del proceso los alumnos diseñaron primero sus investigaciones; posteriormente adquirieron y procesaron sus datos adquiridos en el observatorio. Redujeron los datos mediante una paquetería especializada pero de fácil manejo e interpretación. Hicieron una exhaustiva búsqueda bibliográfica para combinar sus datos con los de la literatura de la misma estrella. Trabajaron en el análisis y, finalmente, participaron en la redacción de los trabajos que concluyeron en presentaciones en congresos especializados internacionales (Austria (2012) y Bélgica (2013)) y en la publicación de un articulo en revista arbitrada de circulación internacional (2015, RevMexAA 51,49). De autorizarse, este nuevo proyecto ahondaran los estudiantes mejor en lo anterior. Actualmente el Observatorio de Tonantzintla cuenta con el telescopio de 1m (con una nueva consola de mandos gracias al proyecto PAPIME PE103112) y tres telescopios de menor tamaño (dos Meade de 10 y un Celestron de 11) provistos, el 1m y dos pequeños, con cámaras CCD. Falta proveer a un telescopio pequeño de una cámara CCD y adquirir otro telescopio pequeño con su cámara de adquisición de datos para que facilite el que los alumnos participen directamente en el proceso. Creo necesario enfatizar en este momento que estos telescopios de menos tamaño provistos de una cámara CCD, incluso en un cielo de la calidad del de Tonantzintla, son capaces de observar mejor los objetos estelares que telescopios de mayor tamaño del siglo pasado provistos con detectores tales como la placa fotográfica o un tubo fotoeléctrico. La solicitud de adquisición del nuevo equipo obedece a que, para que todos los estudiantes del curso participen y adquieran la experiencia necesaria, deben de trabajar en grupos reducidos, de dos o a lo mas, tres alumnos, por telescopio. Una verdad innegable es que el Instituto de Astronomía de la UNAM ha sido líder en la adquisición, procesamiento e interpretación de datos astronómicos en el país. Gracias a él, la observación astronómica ha servido de ejemplo para las escasas instalaciones observacionales nacionales. En particular lo fue para el INAOE en su resurgimiento como entidad de investigación astronómica, para la Universidad Veracruzana, para Instituto Politécnico Nacional y para la Universidad Autónoma de Zacatecas.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6182
metadata.dc.contributor.responsible:	PEÑA SAINT MARTIN, JOSE HERMENEGILDO
metadata.dc.coverage.temporal:	2016-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis:	A partir de la definición de la palabra: suposición que se hace de una cosa para deducir de ella una consecuencia o 2) h. de trabajo. la que se establece provisionalmente como base de una investigación que puede confirmar o negar la validez de aquella argumentaremos lo siguiente: Establecemos entonces que las observaciones astronómicas ofrecen oportunidad a los estudiantes de física no solo de la facultad sino que, de manera universal, logren aprender mejor el los pasos a seguir del método científico. Si asumimos esta aseveración, lo logrado por el suscrito a lo largo de sus 44 años de antigüedad en la UNAM debe poderse visualizar en sus trabajos con estudiantes. En este momento debe de enfatizarse que la mayor parte de los trabajos publicados fueron realizados con instrumentación profesional tal como la del Observatorio de San Pedro Mártir, dependiente de la UNAM. Con el equipo del que se disponía se llevó a muchos estudiantes a observar y a participar en el proyecto y que, por su trabajo, participación y entendimiento del problema, merecieron la coautoría en el articulo derivado del trabajo. Del CV del suscrito puede corroborarse que existen 28 artículos científicos publicados con estudiantes como coautores. Algunos de ellos, Arellano, Alcalá, López, Mujica, Cano, Peña-Miller, Rosas, Guerrero son actualmente doctores que trabajan en investigación. Otros como E. Romero, S. Skinner, A. Espinoza, Chow, Figuera Jaimes, Segura, Juárez, Renteria, C. Villarreal se encuentran realizando sus estudios, algunos de posdocs, otros de posgrado y pocos de licenciatura, pero todos continúan en investigación. Lo que ahora estamos proponiendo es nuevo. El ultimo trabajo publicado, Binary Nature of the HADS stars AN Lyn and Be Lyn fue realizado ya no por estudiantes de tesis terminando su carrera sino por estudiantes de licenciatura en medio de su carrera, motivados por la astronomía y las practicas observacionales. A través de ese trabajo lograrán un mejor aprendizaje de la física. Esto confirma, según la definición descrita al inicio, la validez de la hipótesis.
metadata.dc.description.strategies:	Los cursos se imparten en cada semestre en la Facultad de Ciencias de la UNAM y en la Escuela Latinoamericana de Astronomía Observacional en el mes de enero. Las materias impartidas de licenciatura, están enmarcadas en el programa de la carrera de Física como materias optativas. En el primer semestre del año escolar se imparte la materia Temas Selectos de Astrofísica I (Astronomía Observacional Básica) y el grupo de alumnos es más numeroso. El número varia pero ciertamente es mayor que ocho alumnos. La asistencia a las prácticas observacionales no puede ser obligatoria, si bien los estudiantes acuden a ellas regularmente. En las tres prácticas a las que asisten a Tonantzintla los alumnos aprenden lo siguiente: en la primera sesión de dos noches (viernes y sábado, para que no pierdan clases), coordenadas celestes, apuntado, balanceo y movimientos de un telescopio. Para ello utilizan pequeños telescopios Tasco de fácil manejo. Asimismo aprenden las constelaciones visibles en la época, las de otoño e invierno. Comienzan con el aprendizaje de los movimientos del telescopio de 1m bajo la supervisión del técnico A. Pani, responsable institucional del instrumento. En la segunda visita, los estudiantes aprenden el manejo de los telescopios Meade (aleccionados por A. Renteria y supervisados en el trabajo por H. Huepa, trabajador del OAN-TNT y C. Villarreal, estudiante avanzado, ayudante del curso y todos participantes del proyecto. Los estudiantes continúan con el aprendizaje del telescopio de 1m. Se inician con la identificación con el ocular de los objetos celestes. En la tercera sesión aprenden el manejo de la paquetería de adquisición de datos, tanto en las cámaras CCD directas, como en la que esta acoplada al espectrógrafo. Pueden ya tomar datos profesionales que sirvan a la comunidad científica y que ellos mismo podrían analizar. Desgraciadamente, al final de esta fase, cuando los estudiantes ya esta preparados para participar en proyectos de investigación, termina el curso. Sin embargo, conocen ya la manera profesional con la que los astrónomos recaban sus datos. A continuación, ya que los estudiantes han adquirido soltura en estos rubros, se ofrece en el segundo semestre del ciclo escolar, pero primer semestre del año, el curso Temas selectos de Astrofísica II (Astronomía Observacional Avanzada). Requisito para cursar esta materia es haber llevado ya el curso básico. Como se ha dicho, los estudiantes toman este curso en el primer semestre del año civil pero segundo semestre del año escolar, hecho muy importante pues el cielo de Tonantzintla está despejado de enero a abril. Así, al inicio del año y del curso, en febrero y marzo, adquieren los datos que usarán posteriormente, a lo largo del curso, para aprender a reducir y a interpretar. La reducción puede hacerse en la plataforma Windows, que es la que maneja con soltura la mayoría de los estudiantes. Nuestro colega A. Rentería encontró, aprendió y enseña la paquetería AstroImageJ que reduce los datos tanto en fotometría diferencial como las imágenes multicolores que se tomaron con diversos filtros. Hemos probado otras paqueterías pero éstas son, además de más complicadas, costosas y que no pueden ser sufragadas por la mayoría de los estudiantes. La otra opción para reducir los datos seria trabajar en la paquetería profesional IRAF, que trabaja sobre una plataforma UNIX, desconocida para los estudiantes. El instalarla en sus computadoras y manejarla adecuadamente bien podría llevar todo un curso semestral. En cambio AstroImageJ es libre, se puede bajar de Internet, funciona en cualquier plataforma y desde la primera clase los estudiantes pueden reducir sus datos. Con los datos ya reducidos, y bien determinados los tiempos de maximo brillo de estas estrellas HADS, se complementan estos con los publicados para lo cual deben realizar una exhaustiva búsqueda bibliográfica y, posteriormente, realizar el análisis de la variación secular de estas estrellas mediante la técnica O-C, ampliamente utilizada en astronomía. De algunas estrellas se encuentra variación secular en el periodo y en otras quedan residuos con variaciones sinusoidales que, en general, se interpretan como evidencia de la presencia de una compañera alrededor de la cual gira la variable. Esto permite inferir sobre la masa del sistema. Finalmente, se elabora el reporte y se escribe la publicación. Estos cursos, como se ve, satisfacen ampliamente los requisitos demandados en la convocatoria y enlistados al inicio del texto pues ofrecen a los estudiantes una experiencia única para la obtención de datos científicos a través del manejo de instrumentos, telescopios, cámaras y computadoras para la reducción de los datos que difícilmente podrían encontrar en otra clase.. En esta época moderna es imprescindible que nuestros estudiantes no se rezaguen en el conocimiento, ni científico, ni técnico El objetivo es que, mediante el equipamiento con instrumental moderno al Observatorio de Tonantzintla dependiente del Instituto de Astronomía de la UNAM, los estudiantes de física comprendan mejor su tema de estudio, la física, y que puedan diseñar sus propios trabajos a través de la disciplina de trabajo que aprenden siguiendo el método científico en sus proyectos astronómicos. Desde la adquisición de las cámaras CCD y los telescopios de menor tamaño a través del apoyo del proyecto PAPIME PE103112 el Observatorio de Tonantzintla resurgió como centro de investigación y surgió como centro de docencia. Mediante el apoyo anteriormente mencionado pudimos modernizar el telescopio de 1m en su consola de mando y posicionador así como proveerlo de una cámara moderna CCD y un espectrógrafo. Asimismo se adquirieron dos telescopio pequeños que, sumados al que se tenia y provistos dos de cámaras CCD han hecho posible la adquisición de datos por los estudiantes de física. En las condiciones actuales además del 1m hay dos telescopio de menor tamaño, todos equipados con cámaras CCD. Tenemos otro telescopio sin cámara y existe construido un pilar para otro telescopio con cámara CCD. La petición lleva como propósito entonces, satisfacer estas necesidades. La adquisición de una cámara en el primer año del apoyo PAPIME y un telescopio de 12 en el segundo año, provisto también de cámara CCD (tercer año). Con todo este instrumental los estudiantes, que nunca sobrepasan el numero de 12 por las limitantes de hospedaje del observatorio, podrán llevar a cabo procesos que los introduzcan al método científico mediante la astronomía observacional.
metadata.dc.description.goals:	Dada las metas planteadas a la presentacion del proyecto diriamos que todas se han cumplido. El numero de alumnos es el que se planteo. Dos cursos anuales mas los de la Escuela Latinoamericana. Ademas tuvimos cursos en el Taller de Astronomia Observaional y en los dictamos tanto en Bolivia, con asistencia de mas de 200 personas, como en Xalapa. Las noches de observación estan registradas en la pagina de los observatorios en la direccion http://catt.astro.unam.mx/acervo. hay mas de 43 temporadas asignadas a nosotros. Es decir, cerca de 100 noches asignadas para el proyecto. El numero de publicaciones es alto, 12 conmigo como coautor de los cuales 2 no son resultado directo del apoyo DGAPA. Sin embargo, fueron 12 articulos cientificos, arbitrados de circulación internacional con una fuerte componente de participación estudiantil. Habiamos prometido un articulo cada dos años. Tuvimos solo dos estudiantes recibidos pero uno de ellos con grado de maestro. Las asistencias a congresos rebasaron tambien nuestras expectativas. Podemos decir, en suma que las metas propuestas, se lograron
metadata.dc.description.selfAssessment:	La autoevaluación es obviamente un elemento tendencioso y sesgado. En este caso, siendo el segundo proyecto PAPIME, cuando solicitamos la renovación, teníamos claro lo que pedíamos y a lo que nos comprometíamos a lograr. Las metas se consiguieron: las clases fueron numerosas, las practicas de observación y de reducción fueron muchas y didácticas; los logros académicos de congresos, amplios y con un extenso circulo de participación de los estudiantes. Las adquisiciones de equipo, vitales para lograr todo lo anterior y, los comprobatorios científicos, medida de la calidad de los esfuerzos, los artículos publicados en revistas de circulación internacional, en número suficiente que demuestra la amplia participación de un elevado número de estudiantes aprendiendo el método científico. el numero de publicaciones que no podemos anexar en su totalidad es la siguiente 95* a study of bo lyn, a neglected hads star" Peña, J. H., Villarreal, C., Segura, D. , Rentería, A., Guillén, J., Soni, A.A. & Huepa, H., 2016 RevMexAA 52, 385–398 96* pulsational stability of the SX Phe star AE Uma Peña, J. H., Rentería, Villarreal, C., A., Piña, D. S., Soni, A. A., Guillén, J., Vargas, K. & Trejo, O., 2016 IBVS 6186 97* physical properties and membership to the open cluster ngc 6633 through uvby − β photoelectric photometry J.H. Peña, A. Rentería, C. Villarreal, D.S. Piña, A. Robleto-Orús, M. Chow- Martínez, A.A. Soni, J. Guillén & O. Trejo 2017 RevMexAA 53, 309 98* OAN-TNT Results of Observations - Photoelectric Maxima of Pulsating Stars Pena, J. H.; Renteria, A.; Pina, D. S.; Villarreal, C.; Calderón, J.; Pani, A.; Huepa, H.; et al. 2017 IBVS 6220 99* Secular Variation and Physical Characteristics Determination of the HADS Star EH Lib Pena, J. H.; Villarreal, C.; Pina, D. S.; Renteria, A.; Soni, A., Guillen, J. Calderón, J. 2017 IBVS 6231 100* a study of the long term behavior of the SX Phe star KZ HYA J.H. Peña, D.S. Piña, A. Rentería, C. Villarreal and J. Calderón 2018 RevMexAA 54, 85 101* The Delta Scuti star 38 Eri from the ground and from space Paparó, M.; Kolláth, Z.; Shobbrook, R. R.; Matthews, J. M. 2018 MNRAS 477, 4362-4379 102* HD220735 AND HD30110, NEW short period variable stars PENA, J. H. , SONI, A. , RENTER´IA, A.& PINA, D. S. 2019 ibvs 6260 103* On the nature of the hads star V2455 Cyg J.H. Peña, A. Rentería C. Villarreal, and D.S. Piña 2019 RevMexAA aceptado para su publicacion 104 Some remarks on the open cluster upgren 1 through uvby − β photoelectric photometry J. H. Pena, A. Renterıa, H. Huepa, & A. Pani 2019 RevMexAA aceptado para su publicacion 105 Solar mid-infrared telescope J.E. Mendoza-Torres, J.S. Palacios-Fonseca, M. Velázquez-de-la-Rosa P., Rodríguez-Montero, A. De-Roa-Campoy, E. Valadez-Campos, M.O. Arias-Estrada, J. Peña-Saint-Martin, B. Rodríguez Pedroza I. Gómez-Arista M.Juárez-Gama, K. Gottschalk and I.C. Medina-Carrillo 2019 RevMexAA aceptado para su publicacion
metadata.dc.description.goalsAchieved:	La principal meta es la experiencia adquirida por los estudiantes de física e ingeniería en sus practicas de observación que no es fácilmente cuantificable. Esta, en ultima instancia, podría medirse a través del numero de noches de observación solicitadas, la cantidad de los datos y de imágenes adquiridas y las publicaciones, tanto en presentaciones en congresos nacionales como internacionales así como en publicaciones en revistas científicas de circulación internacional. Los beneficios directos son, sin duda, la experiencia de los estudiantes a lo largo del proceso de la investigación: elaboración del plan, la adquisición y la reducción de los datos, la revisión bibliográfica. el análisis de los datos en su conjunto, la elaboración del articulo y el aprendizaje que adquieran sobre el proceso para su publicación. En este concepto, pero cuantificables, entonces están el número de noches solicitadas. Cabe aclarar que el Observatorio de Tonantzintla no esta situado en el lugar idóneo para las observaciones astronómicas a lo largo del año. Este sitio, como la Ciudad de México es un observatorio de otoño-invierno que es cuando el cielo esta despejado. En el resto del año es inusual tener noches despejadas para la observación astronómica. En estas condiciones dispondremos de, a lo mas, cuatro fines de semana en octubre, noviembre, enero y febrero mas dos en diciembre. Es decir 18 fines de semana, que, con tres telescopio darían 54 noches de observación. Actualmente estamos muy cerca del limite pero, con la adquisición del instrumental que se solicita se incrementaría en 18 noches mas. El propósito de las observación es la determinación de los tiempos de máximo de las estrellas HADS. Como el proceso de aprendizaje es lento, solo los estudiantes con experiencia pueden realizar estas observaciones. Pretendemos lograr la determinación de al menos 10 tiempos de máximo al año de distintas estrellas. Debemos presentar los resultados en algún congreso especializado. Desgraciadamente la Reunión Anual de Astronomía paso de ser anual a bianual, limitándonos la posibilidad de presentaciones. Por tanto el compromiso será de una presentación en congreso especializado al año. Algunos estudiantes que están trabajando en el proceso se encuentran realizando su tesis de licenciatura. El compromiso es de una tesis de licenciatura anual. Algo mas difícil de lograr pero no irrealizable es la publicación en revista especializada de circulación internacional. El compromiso es de un articulo científico cada dos años. Los estudiantes se inscriben libremente en estas materias, que tienen carácter de optativas. En general han sido entre 5 a 12 estudiantes por semestre, es decir, 18 estudiantes anuales en la facultad de ciencias y 12 en la Escuela Latinoamericana. El compromiso es, por tanto, la enseñanza del método científico vía las observaciones astronómicas a al menos a 25 estudiantes por año. Considerando que otro profesor ofrece las mismas materias, alternadas el numero de estudiantes beneficiados es de 50.
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Astronomía (IA)
metadata.dc.subject.DGAPA:	Astronomía
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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