La solución de problemas muestras en la Física de la Secundaria Básica  
Héctor R. Rivero Pérez  
Jeidy Caballero Chinea  
Jorge Luis Contreras Vidal  
Volumen: 15  
Número: 4  
Recepción: 14/06/2023 Aprobado: 30/09/2023  
La solución de problemas muestras en la Física de la Secundaria Básica  
Sample problem solving in lower Secondary School Physics  
Héctor R. Rivero Pérez1 (hrperez@uclv.cu) (https://orcid.org/0000-0002-2093-472X)  
Jeidy Caballero Chinea2 (jeidycaballerochinea@gmail.com) (https://orcid.org/0009-  
0006-3063-1681)  
Jorge Luis Contreras Vidal3 (jcontreras@uclv.cu) (https://orcid.org/0000-0003-1060-  
8290)  
Resumen  
La solución de problemas es uno de los objetivos en la enseñanza de la Física. Esta  
puede organizarse y explicarse a través de un recurso procedimental generalizado la  
denominada “Macroestructura de Solución”. En este artículo se tiene como objetivo  
exponer como tal recurso se puede utilizar en el tratamiento de los problemas en la  
Secundaria Básica a partir de la solución de “problemas muestras”. En el entorno  
escolar donde se desarrolla esta investigación se manifiestan dificultades en la solución  
de problemas de Física tanto en la dimensión estudiante como en la dimensión  
profesor, centradas fundamentalmente en el poco dominio de recursos procedimentales  
para solucionar estos problemas de Física o al menos acometer la búsqueda de la vía  
solución. El empleo del recurso señalado puede contribuir a cambiar tal situación.  
Palabras claves: macroestructura de solución, métodos de solución, problemas de  
Física.  
Abstract  
The solution of problems is one of the objectives in the teaching of Physics. This can be  
organized and explained through a generalized procedural resource called "Solution  
Macrostructure". The objective of this article is to show how such a resource can be  
used in the treatment of problems in Basic Secondary Education, starting from the  
solution of "sample problems". In the school environment where this research is  
developed, difficulties in the solution of Physics problems are manifested both in the  
student dimension and in the teacher dimension, fundamentally centered on the poor  
command of procedural resources to solve these Physics problems or at least to  
undertake the search for the solution. The use of this resource can contribute to change  
this situation.  
1
Doctor en Ciencias Pedagógicas. Profesor Titular de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.  
Licenciado en Física. Villa Clara. Cuba.  
2
Licenciada en Educación Matemática-Física y profesora de Física del CM: “Chichi Padrón” en Placetas, Villa  
Clara. Cuba.  
3
Doctor en Ciencias Pedagógicas. Profesor Titular de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.  
Licenciado en Educación, especialidad Física-Astronomía. Villa Clara. Cuba.  
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Key words: solution macrostructure, solution methods, physics problems.  
La Física en la secundaria básica  
La Física en la enseñanza Secundaria Básica es una materia decisiva para el desarrollo  
de habilidades científicas y técnicas en los estudiantes. La comprensión de los  
conceptos fundamentales de la Física, como la mecánica, la molecular, la  
termodinámica, la electricidad, y la óptica, les permitirá aplicar estos conocimientos en  
situaciones cotidianas y en su futuro académico y profesional. Un aprendizaje efectivo  
de la Física también puede fomentar el pensamiento crítico y la resolución de  
problemas, habilidades valiosas para cualquier carrera.  
Desde que comienza la asignatura se intenta identificar a los alumnos con el objeto de la  
física y el impacto que ella tiene en las actividades que realizan los físicos y en la  
sociedad actual. En la presentación de estos aspectos se jerarquiza el papel que tiene  
para la cultura el conocimiento científico contemporáneo, la implicación de las ciencias y  
la tecnología en la sociedad y el medio ambiente, todo lo cual determina la necesidad de  
imprimirle a la enseñanza de la Física una orientación cultural, que se ajuste a la  
práctica educativa que ha tenido el niño, en correspondiente con el desarrollo social  
actual. (Pérez y otros, 2018, p.16)  
En esta asignatura no se enseñan solo conocimientos de Física meramente. Estos se  
estudian en sus nexos inseparables con los fenómenos sociales y sus proyecciones en  
los elementos de la tecnología que como parte de la cultura caracterizan el contexto  
sociocultural actual.  
Se aborda la enseñanza no solo desde el conocimiento previo que el estudiante tiene de  
los aspectos objetos de estudio, sino que se plantea desde la solución de problemas,  
problemáticas o preguntas y tareas que envuelven al alumno en una intensa actividad de  
aprendizaje, convirtiendo en objeto directo de las acciones intelectuales del estudiante el  
contenido a aprender, aprovechando, para esto, bajo la dirección del profesor, la  
experiencia de la actividad científica investigadora en la construcción del conocimiento.  
(Valdés, 1999, p. 56)  
En esta enseñanza, el proceso de enseñanza aprendizaje (PEA) se basa  
principalmente en la intuición y la experiencia práctica. Los estudiantes se centran en  
leer el problema y extraer la información relevante, sin contar con recursos  
fundamentados en algoritmos o heurísticas que les permitan resolver los problemas de  
manera más eficiente. Esto hace que el PEA de la Física en la Secundaria Básica sea  
limitado en cuanto a la formación de habilidades y conocimientos más sólidos y  
estructurados.  
En primer lugar, los estudiantes suelen tener dificultades para resolver problemas de  
Física cuando carecen de los conocimientos teóricos y procedimentales necesarios. A  
menudo abandonan el proceso de solución al darse cuenta de que no cuentan con  
estos recursos. Aunque los estudiantes suelen tener conocimientos teóricos  
conceptuales, en muchas ocasiones no disponen del conocimiento procedimental  
necesario para resolver los problemas.  
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Por otro lado, los profesores también se enfrentan a dificultades para enseñar a sus  
estudiantes los procedimientos necesarios para resolver problemas de Física. La  
bibliografía disponible para los profesores suele ser limitada y no proporciona una  
orientación precisa sobre cómo enseñar estos conocimientos de manera práctica.  
Además, la bibliografía especializada en la solución de problemas de Física suele estar  
desactualizada, lo que dificulta aún más la tarea de los profesores para prepararse  
adecuadamente y desempeñar su trabajo de manera efectiva.  
Por lo anteriormente planteado nuestra investigación está orientada a exponer como se  
utiliza la “Macroestructura de Solución” en la solución de “problemas muestra” en la  
Secundaria Básica.  
La solución de problemas de Física  
La solución de problemas de Física ha sido objeto de estudio por varios investigadores,  
en este sentido se destacan: Morphew y Mestre (2018); Ugonwa (2019); Carrascosa,  
Martínez y Alonso (2020); Mariño, Hernández y Prada (2021); Benítez, Rojas y  
Rodríguez (2021); Nápoles, González y Izquierdo (2022); Romero (2022); Frias,  
Hernández y Valdés (2022); Díaz y Ortega (2022).  
Se concuerda con Nápoles, González y Izquierdo (2022) que asumen, los rasgos  
esenciales de los problemas expresados por Rodríguez et al. (2021), que son los  
siguientes:  
Es una situación descubierta por, o planteada a un sujeto, quien desconoce a  
priori cómo solucionarla, sea porque no conoce la vía, no posee todos los  
conocimientos necesarios, o ambas cosas a la vez.  
Requiere de determinados conocimientos y habilidades mínimas para enfrentarlo  
(condicionante preponderante cognitivo).  
Genera una necesidad para su transformación y la búsqueda de cómo realizar  
una  
transformación que requiere esfuerzo intelectual sostenido (condicionante  
preponderante afectivo).  
Tiene carácter relativo, pues tanto en su aspecto objetivo como subjetivo está  
supeditada al sujeto que se enfrenta a él.  
En el ámbito nacional y las obras de Física en el exterior, hacen referencia a la  
existencia de cierta metodología para solucionar problemas y proponen problemas tipo  
e incluso problemas muestra para ilustrar modos de acción. Resnick, Halliday y Krane  
(2012), así como otras obras latinoamericanas de Física son coincidentes en estas  
consideraciones e incluso recurrentes.  
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¿Qué son los problemas muestras?  
Son los problemas que el profesor emplea como ejemplos que soluciona frente a los  
estudiantes, con su ayuda o no, como pretexto para introducir la Macroestructura de  
Solución. Estos problemas propician que el profesor muestre y ejemplifique los modos  
para solucionar problemas de Física. Deben cumplir, entre otras, las siguientes  
exigencias:  
1. Tengan la función y/o propósito que tengan muestran modos de acción, por lo  
que el profesor las solucionará con el máximo de rigor (físico y metodológico)  
2. Deben situarse frente a los estudiantes (el texto) durante el tiempo en que se  
realiza su análisis, en que se aborda, empleándose con tal propósito el recurso o  
medio que así lo facilite.  
3. Deben mostrar con claridad los propósitos que persigue el profesor.  
4. Deben tener o incluir los parámetros de dificultad previstos (siempre tratando que  
se acerque lo más posible a un problema, al menos en su dimensión objetiva)  
La Macroestructura de Solución de los problemas de Física  
La macroestructura de solución, como mecanismo procedimental generalizado, propone  
el sistema de pasos idóneos para la solución de un problema, independientemente de  
su contenido y del contexto en que se aborda. Los procedimientos que la acompañan  
están diseñados para trabajar con lápiz y papel (como se señala en el argot  
internacional) (Candelario, 2016).  
La macroestructura de solución se puede definir: como el mecanismo procedimental  
generalizado que, fundamentado en la estructura funcional de la actividad y  
consecuente con ella, encierra el sistema de pasos idóneos para solucionar cualquier  
problema, tomando como referente lógico-psicológico esencial, el análisis a través de la  
síntesis (Rivero, 2003). En otros contextos se han retomado los pasos que propone  
Polya (para el caso de los problemas de matemática) para “adaptarlo” a otras ciencias  
como asignatura, pero tal gestión ha quedado casi en lo mismo.  
Este colectivo de autores durante varios años ha estudiado y fundamentado un sistema  
de pasos idóneos que se ha enriquecido notablemente, teórica y prácticamente hasta  
conformar lo que se ha definido como “Macroestructura de Solución de los Problemas  
de Física” y que se desarrolla en esta propuesta sintéticamente.  
Elementos estructurales de la macroestructura de solución (MS) según Rivero (2003)  
Valoración  
Dada un problema de Física lo primero que se debe realizar es una valoración de la  
misma que permita inferir su importancia, su utilidad y su belleza, visto este último  
elemento en la dimensión estética del problema que rebasa lo externo y que considera  
las peculiaridades internas de la misma que le confieren atributos estéticos.  
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Esta importancia no sólo se refiere a la aplicabilidad a la vida diaria o a los impactos  
CTS del problema, sino que debe considerarse por los profesores-estudiantes su  
incidencia en la concepción científica del mundo y la trascendencia para la asimilación  
del contenido físico.  
Primer paso: Análisis del enunciado  
A continuación, se propone el primer paso de la macroestructura, que consiste en el  
análisis del enunciado. Este paso está referido a la determinación con claridad de lo  
dado y lo que se pide, pero más que eso, está dirigido a revelar la estructura específica  
del problema.  
Los didactas de las Matemáticas hacen referencia al empleo de procedimientos de  
análisis que de forma directa conducen a la solución o al menos la propician. En el caso  
de la Física también se denominarán procedimientos de análisis (Labarrere, G, 1987)  
pero a diferencia de las Matemáticas el empleo de tales herramientas, está dirigido a  
esclarecer y precisar la estructura interna del problema y conducir al sistema de  
métodos que proporcionan la solución o el camino a seguir, entre los cuales los  
métodos físicos, son fundamentales, pues plasman la esencia de la Física como  
asignatura.  
Los procedimientos de análisis que se proponen son: análisis semántico (o lectura  
analítica), esquema conceptual-instrumental del problema, modelación, empleo de  
subproblemas auxiliares y reformulación. El procedimiento denominado esquema  
conceptual-instrumental del problema es nuevo, es decir, no se incluye en la bibliografía  
que aborda el tema en diferentes ámbitos. El enriquecimiento de los contenidos de los  
procedimientos de análisis en el contexto específico de la Física propone aportaciones  
que realmente elevan las competencias de los profesores-estudiantes para la ejecución  
óptima del proceso docente-educativo de la solución de problmas.  
La aplicación de estos procedimientos de análisis permite entre otras cosas:  
1. Esclarecer la estructura específica del problema con el objetivo de visualizar  
la posible solución (o soluciones) o al menos determinar los métodos a  
emplear para resolverla.  
2. Proyectar la estrategia de solución, es decir, reconocer los pasos  
elementales que pueden llevar a la posible solución con carácter proyectivo.  
3. Establecer la propia solución de modo directo (como posible variante que se  
da en la realidad).  
En otro sentido, la esencia de la aplicación de los procedimientos de análisis no está  
referida de modo directo a la obtención de la solución sino a la selección de la vía; del  
método, de la estrategia a seguir durante todo el proceso, pero, sobre todo, al  
establecimiento de una zona o área de búsqueda, que cada vez estrechará más sus  
fronteras hasta develar la solución.  
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Segundo paso: Determinación de la vía de solución  
Acentuando las diferencias lógicas que existen entre los problemas de Matemática y las  
de Física, se proponen en este paso un sistema de métodos encabezado por los  
métodos físicos: método dinámico, método conservativo y método estadístico, un  
subsistema de métodos matemáticos que se especifican: en el método función-gráfico y  
método de la variable común, un subsistema de métodos lógicos como conductor de los  
restantes métodos, tipificados a través de: método analógico, método algorítmico,  
método analítico-sintético y la combinación armónica de éstos para solucionar un  
problema concreto, el método experimental y el método de solución por investigación y  
por último, la combinación creadora de estos métodos permitiría la denominación de  
métodos personales o personalizados donde el sujeto resolvente ajusta el problema a  
sus posibilidades cognitivo-instrumentales y a las peculiaridades de cómo los interioriza  
y los concientiza.  
Tercer paso: Ejecución de la vía de solución  
En éste se desarrolla todo el proceso de solución expresando la respuesta de forma  
literal, lo que permite el ulterior análisis físico-matemático para aplicar de forma  
consecuente los procedimientos de comprobación.  
Cuarto paso: Valoración y control del proceso y del resultado  
Para llevar a vías de hecho este paso, se proponen varios procedimientos de  
comprobación que pueden operar independientemente, pero para garantizar la solidez  
de las decisiones, del proceso y del resultado obtenido, es preferible que operen de  
forma sistémica.  
Entre los procedimientos de análisis se sitúan: el análisis de unidades, el análisis  
dimensional, el análisis de tendencias y/o extremal, la solución por otra vía y por último  
el empleo de recursos metacognitivos que se refieren en primer lugar a las  
contingencias contextuales en que se soluciona el problema, en segundo lugar, a las  
peculiaridades específicas del problema, y en tercer lugar el control reflexivo sobre los  
procesos cognitivos del resolvente, puestos en juego para solucionar el problema .  
Perspectivación  
Por último, sin ser considerado un paso de la macroestructura propiamente dicho, se  
“perspectiva” el problema, ¿en qué consiste tal perspectivación? Es extremadamente  
importante que después de haber cumplido con las exigencias y órdenes propuestas en  
el problema no concluya el proceso de interacción con la misma y se pase a otra, es  
extremadamente necesario agotar las posibilidades que ofrece el problema, para ello se  
proponen diferentes vías que de modo puntual se citan a continuación:  
1. Cambiar los parámetros de dificultad y/o de complejidad.  
2. Introducir y potenciar saberes que de forma explícita no están dados en el  
problema.  
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3. Hacer cambios en la figura auxiliar.  
4. Proponer tareas que incluyan los impactos CTS.  
La macroestructura de solución de los problemas de Física es un mecanismo  
procedimental generalizado donde algoritmos y heurísticos se combinan con los  
métodos de la física como ciencia de manera que con su empleo se solucionen  
problemas independientemente de contenidos y contexto o al menos contribuye a  
indagar de manera acertada y ordenada el camino de solución, es decir, al menos  
establecer una zona de búsqueda de la solución. Su complejidad está dada por el  
empleo de un sistema de procedimiento de análisis, un sistema de métodos de solución  
que van desde los métodos propios de la ciencia física (método dinámico de la fuerza,  
método conservativo y método estadístico) hasta los lógicos y los matemáticos, en el  
sistema de pasos que ya se ha referido.  
Internacionalmente se observa como el conocimiento procedimental no recibe un  
tratamiento didáctico adecuado o simplemente no se intenciona de forma que los  
estudiantes se apropian de forma empírica de recursos para solucionar problemas  
como resultado de un efecto acumulativo al resolver una gran cantidad. El dominio de la  
MS por su contenido muestra, ejemplifica y ofrece todos los elementos útiles,  
necesarios y fundamentados para solucionar problemas de Física. Tal recurso se  
trabaja de forma sistemática y orgánicamente incluida en el curso de Física de la  
formación de profesores en la universidad y en la educación preuniversitaria (donde se  
ha estatuido) pero no así en Secundaria Básica, dado su complejidad por tanto era  
necesario una adaptación a este nivel no solo por el alcance de la asignatura aquí, sino  
también por el desarrollo psicológico de los estudiantes de esta educación.  
Para mostrar cómo es posible enriquecer y emplear acertadamente la denominada  
“macroestructura de solución” de los problemas de Física en la Secundaria Básica se  
ejemplifica con un problema muestra:  
En la figura se muestra, esquemáticamente, un circuito de corriente directa en el que se han  
insertado dos resistencias en serie de valores 100 Ω y 125 Ω respectivamente. Se conoce que  
están sometidas a una tensión de120 V. ¿Qué cantidad de calor se desprende de ambas  
resistencias simultáneamente al cabo de 30,0s  
?
Figura 1. Circuito de corriente directa.  
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Cuadro de datos o matriz de datos:  
Modelación:  
Método lógico de solución:  
Analítico-sintético, búsqueda de una ecuación donde aparezca la incógnita y se  
completa en un proceso de análisis:  
푄 = 퐼2 푅푇푡 (no se conoce ni la intensidad de la corriente ni la resistencia total)  
Pero:  
푉
퐼 = 푅  
y
푅푇 = 푅1 + 푅2  
푇
2
푉
 
 
푄 =     푅1 + 푅2 푡  
푅푇  
푉2  
푅푇2  
푄 =  
푅푇푡  
푉2  
푅푇  
푄 =  
푡
Sustitución:  
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(120 푉)2  
푄 =  
푄 =  
30,0 푠  
30,0 푠  
225 Ω  
14400 푉2  
225 Ω  
= 1920 퐽  
푄 = 19 . 102 퐽 trabajo con números aproximados  
Comprobación:  
Análisis de unidades:  
Todo consiste es demostrar que:  
푉2  
푄 =  
푡
푅푇  
2
J
   
S
   
2
푉
C
   
    
푄 =   푡  
J  
푅
푇
J S   
    
    
C
C
    
Resolviendo queda que:  
2
De manera que:  
J
S
S
C2  
J
J
J
J
Soporta un análisis de unidades de manera que la ecuación  
solución de la tarea es correcta  
2
C
Consideraciones finales  
En tanto, actividad, la solución de problemas cumple con la estructura funcional de la  
misma, es decir, tiene etapas de orientación, de ejecución y control. La actividad  
científica también se ajusta de una forma u otra esta estructura, eso justifica que se  
emplee a macroestructura de solución.  
La Macroestructura de Solución (MS) para la solución de problemas de Física se ha  
enriquecido en su adaptación y aplicación en la secundaria básica al declarar en la  
misma y explicar convenientemente los siguientes elementos:  
Argumentos para desarrollar la valoración.  
Procedimientos de análisis para desarrollar “el análisis del enunciado”: lectura  
analítica o análisis semántico y la modelación.  
Métodos de solución lógicos (analítico sintético y algorítmico)  
Procedimientos de comprobación: análisis de unidades, análisis de tendencias y  
solución por otra vía (cuando se a posible)  
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Insertando tales recursos en cada uno de los pasos (1. Análisis del enunciado; 2.  
Determinación de la vía de solución; 3. Ejecución de la vía de solución y 4. Control y  
valoración del proceso y del resultado)  
El conocimiento y empleo de la MS de solución de los problemas de Física por parte de  
los estudiantes de Secundaria Básica dota a los mismos de un conocimiento  
procedimental, es decir, de recursos procedimentales adecuados ordenados de manera  
que estos se orientan frente a un problema de Física para su solución.  
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