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Doc de apoyo para docentesTRANSCRIPT
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Entorno de aprendizaje constructivista y colaborativo, enriquecido
tecnolgicamente, sobre el movimiento armnico simple
D. Mario Rafael Gil Martn 1 y D. Agustn Garca Barneto 2
1 I.E.S. Guadiana. Ayamonte (Huelva)
Email: [email protected]
2 Departamento Ingeniera Qumica, Qumica Fsica y Qumica Orgnica.
Universidad de Huelva
Email: [email protected]
Resumen: El paradigma educativo de la nueva sociedad de la informacin se caracterizar
por modelos constructivistas y colaborativos de aprendizaje en entornos enriquecidos
tecnolgicamente. En un entorno constructivista de aprendizaje basado en applets java, los
estudiantes pueden resolver problemas apoyados por el ordenador. Las simulaciones
interactivas
contribuyen al proceso de enseanza/aprendizaje de la fsica de diferentes maneras: los
estudiantes visualizan fenmenos naturales, se modifica la secuencia habitual de enseanza y
se
evitan dificultades con las matemticas.
Palabras clave: entorno de aprendizaje, constructivismo, simulacin interactiva, moodle,
didctica de la fsica, movimiento armnico simple.
Title: Constructivist and collaborative learning environment, technologically enriched, about
the simple harmonic movement.
Abstract: The educative paradigm of the new information society will be characterized by
constructivistic and collaboratives models of learning in enriched technologically
environments. In the constructivistic environments of learning based on Java applets, students
can solve problems supported by the computer. Interactive simulations aid the teaching and
learning of Physics in different ways: students visualize natural phenomena, change the
habitual
sequences of learning and avoid difficulties with mathematics.
Keywords: learning environment, constructivism, interactive simulation, moodle, physics
-
didactic, simple harmonic movement.
1. Introduccin.
La investigacin realizada en Didctica de las Ciencias durante las ltimas dcadas ha puesto
en evidencia que la mayor parte de los conceptos bsicos no son comprendidos de modo
significativo por los estudiantes, pero no slo por los que suspenden sino tambin por los que
obtienen calificaciones elevadas. Del mismo modo se han puesto en evidencia otras carencias
relacionadas con la capacidad para resolver problemas, con la concepcin simplista que
adquieren sobre la ciencia y el trabajo cientfico, con la actitud negativa y la falta de inters
hacia la asignatura (Gil y al. 1991).
Este trabajo surgi del deseo de que los alumnos de enseanza secundaria aprendieran Fsica
al mismo tiempo que mejoraban su actitud hacia la asignatura. Para ello cremos necesario
unir
un planteamiento constructivista de la tarea con la potencia de un entorno de trabajo
colaborativo enriquecido tecnolgicamente (Jonassen, 2000). En coherencia con ello, la
hiptesis de trabajo que ha guiado nuestra investigacin podra ser resumida de la siguiente
manera:
Si los alumnos se ven inmersos en un entorno de trabajo enriquecido tecnolgicamente,
donde
resuelven problemas apoyados con simulaciones interactivas con un planteamiento
constructivista, aprendern Fsica y aumentar su inters por esta ciencia
2. Fundamentos de la investigacin
2.1. Constructivismo.
Uno de los objetivos ms valorados y perseguidos dentro de la educacin a travs de las
pocas, es la de ensear a los alumnos a que se vuelvan aprendices autnomos,
independientes y
autorregulados, capaces de aprender a aprender. Sin embargo, en la actualidad parece que
precisamente lo que los planes de estudio de todos los niveles educativos promueven, son
aprendices altamente dependientes de la situacin instruccional, con muchos o pocos
-
conocimientos conceptuales sobre fsica, pero con pocas herramientas o instrumentos
cognitivos
que le sirvan para enfrentar por s mismos nuevas situaciones de aprendizaje pertenecientes a
distintos dominios y tiles ante las ms diversas situaciones (Daz Barriga, 2002).
Los roles que tradicionalmente han asumido los docentes enseando un currculum
caracterizado por los contenidos acadmicos hoy en da resultan inadecuados. Debe
redefinirse
su papel desde un distribuidor de informacin y conocimiento hacia una persona que es capaz
de crear y orquestar ambientes de aprendizaje complejos, implicando a los alumnos en
actividades apropiadas, de manera que los alumnos puedan construir su propia comprensin
del
material a estudiar, y acompandolos en el proceso de aprendizaje (Gros, 2004) (Reigeluth,
2000).
El clsico enfoque conductista donde se parte de un conocimiento confiable y relativamente
estable sobre la realidad, la cual se encuentra objetivamente estructurada, ha sido
severamente
cuestionado (Schank y Jones, 1991). Segn este enfoque el aprendizaje consiste en asimilar esa
realidad, replicando su contenido y estructura en la mente de quien aprende, de modo que se
considera el aprendizaje como el resultado del mtodo expositivo del docente y de la actitud
receptiva del estudiante, quien como esponja absorbe y acumula el conocimiento hasta el
momento del examen, as como considerar que grandes grupos, al estar sometidos a un
mismo
contenido, aprenden lo mismo. Este enfoque largamente utilizado, est completamente
alejado
de lo que la sociedad actualmente requiere de sus individuos, esto es, sujetos que sean
capaces
de participar activamente en su proceso de aprendizaje, desde la planificacin, aplicacin y
evaluacin del mismo (Peters, 2000).
Este cuestionamiento del conductivismo, ha conducido a la bsqueda de otros enfoques ms
amplios que consideran el aprendizaje como un proceso holstico del individuo en la
-
construccin y desarrollo de sus estructuras cognitivas. Entre esos enfoques ha surgido el
constructivismo como concepcin educativa de la edad de la informacin (Comisin on
Standars for School of mathematics, 1989).
Un ambiente de aprendizaje constructivista es el lugar en donde los participantes manejan
recursos de informacin, materiales impresos y visuales; y herramientas tales como,
programas
de procesamiento, correo electrnico, instrumentos de bsqueda, etc. que permiten la
construccin de soluciones significativas a diversos problemas (Wilson, B. 1996).
Segn el informe PISA 1 2003 los resultados promedio de los alumnos espaoles de 15 aos
muestran un rendimiento en ciencias y solucin de problemas por debajo del promedio de la
OCDE 2 .
El problema de los errores conceptuales cometidos por los alumnos de todos los niveles en
dominios reiteradamente enseados, vino a confirmar de forma contundente la ineficacia de
las
estrategias de transmisin de conocimientos, que siguen siendo utilizadas mayoritariamente
por
el profesorado. En este sentido la investigacin educativa ha puesto de manifiesto que ese
cambio conceptual se facilita si viene acompaado de un cambio metodolgico dirigido a
convertir el trabajo acadmico en un proceso de investigacin dirigido a resolver problemas
con
estrategias coherentes con el proceder cientfico (Gil D. Y al.,1991).
La estrategia que parece ms coherente con la orientacin del aprendizaje como construccin
de conocimientos cientficos es la que asocia el aprendizaje al tratamiento de situaciones
problemticas abiertas que puedan generar el inters de los estudiantes (Gil y al., 1999). Para
conseguirlo se propone la siguiente estrategia de enseanza:
1 Programa para la Evaluacin Internacional de los Alumnos
2 Organizacin para la Cooperacin y Desarrollo Econmico
1. Plantear situaciones problemticas que teniendo en cuenta las ideas, la visin del
mundo, las destrezas y las actitudes de los alumnos y alumnas- generen inters y proporcionen
-
una concepcin preliminar de la tarea.
2. Proponer a los estudiantes el estudio cualitativo de las situaciones problemticas
planteadas y la toma de decisiones para acotar problemas precisos (ocasin para que
comiencen
a explicitar funcionalmente sus ideas) y comenzar a concebir un plan para su tratamiento.
3. Orientar el tratamiento cientfico de los problemas planteados, lo que conlleva, entre
otros:
? La emisin de hiptesis, incluida la invencin de conceptos, la elaboracin de
modelos...(ocasin para que las ideas previas sean utilizadas para hacer predicciones).
? La elaboracin de estrategias (incluyendo, en su caso, diseos experimentales) para
contrastar las hiptesis a la luz del cuerpo de conocimientos de que se dispone.
? La realizacin de las estrategias y el anlisis de los resultados, considerando las
predicciones de las hiptesis, cotejndolos con los obtenidos por otros grupos de alumnos y
por la comunidad cientfica, estudiando su coherencia con el cuerpo de conocimientos
Ello puede convertirse en ocasin de conflicto cognoscitivo entre distintas concepciones
(tomadas todas ellas como hiptesis) y obligar a concebir nuevas hiptesis.
4. Plantear el manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de
situaciones para hacer posible la profundizacin y afianzamiento de los mismos, poniendo un
nfasis especial en las relaciones Ciencia/Tecnologa/Sociedad que enmarcan el desarrollo
cientfico (propiciando, a este respecto, la toma de decisiones) y dirigiendo todo este
tratamiento
a mostrar el carcter de cuerpo coherente que tiene toda la ciencia. Favorecer, en particular,
las
actividades de sntesis (esquemas, memorias, recapitulaciones, mapas conceptuales,), la
elaboracin de productos (susceptibles de romper con planteamientos excesivamente
escolares y
de reforzar el inters por la tarea) y la concepcin de nuevos problemas.
En este enfoque didctico, el papel de los alumnos debe ser activo y colaborativo, semejante
al que tendra un investigador novel integrado en un equipo de investigacin dirigido por un
-
experto (profesor), lejos de una investigacin autnoma de los alumnos y de la transmisin del
conocimiento acabado del profesor.
2.2. Entornos enriquecidos tecnolgicamente.
Aunque hayan pasado ya unos veinte aos desde el primer encuentro entre las TIC y la
educacin, Aviram (2002) afirma que las escuelas an no han integrado realmente las TIC, la
mayora de docentes no las usan todava o lo hacen de modo superficial, no han conducido a
un
mejor rendimiento de los estudiantes y no han comportado cambios en la
enseanza/aprendizaje
hacia mtodos ms activos.
En aras de buscar soluciones, en los ltimos tiempos se han acuado trminos como entornos
enriquecidos tecnolgicamente, aprendizaje colaborativo, cognicin situada o comunidades de
aprendizaje que tienen como referente comn el denominado enfoque socioconstructivista.
Desde este punto de vista el fundamento del proceso de enseanza/aprendizaje recae en dos
conceptos: construccin del conocimiento por parte de los alumnos, verdadero centro de
atencin, y aprendizaje en un entorno de relaciones.
As pues, la integracin de las TIC en las aulas ha de ser el resultado de un doble cambio: de
planteamiento didctico en la enseanza de las ciencias, y de diseo y uso de nuevo software.
De una parte la enseanza de las ciencias debe evolucionar desde la transmisin del
conocimiento acabado a su reconstruccin mediante investigaciones dirigidas, de otra la
tecnologa informtica ha de evolucionar desde planteamientos individualistas hasta crear
ambientes colaborativos de aprendizaje.
En su mayora, las aplicaciones informticas que se usan tienen como principal objetivo la
introduccin de conceptos nuevos y suelen seguir el esquema conductista, basado en un
modelo
de enseanza transmisin-recepcin donde el alumno acta como receptor de la informacin.
Pocas aplicaciones tienen en cuenta el esquema constructivista de la enseanza-aprendizaje,
donde el alumno utiliza simulaciones con las que trabaja de forma interactiva. (Bohigas, X;
Jan, X; Novell, M.,2003).
-
En los ltimos tiempos han surgido aplicaciones con un gran potencial educativo que, dado
su gran componente audiovisual e interactivo, permiten ser usadas para simular y controlar
fenmenos naturales en el ordenador, entre ellas son de especial inters los applets, pequeos
programas escritos en lenguaje Java (Sun Microsystems) que funcionan con cualquier sistema
operativo sin ms que instalar la denominada mquina virtual Java. La facilidad con que
pueden
ser incorporados a una pgina web y la enorme oferta de applets disponibles en Internet, ha
permitido que estos pequeos programas se conviertan en un instrumento con un futuro
prometedor tanto en la enseanza presencial como en la enseanza a distancia a travs de la
Web (Bolvar,J.P.; Garca Barneto,A.; Aguado, J.L.; Vaca, F.,2005).
Las simulaciones interactivas contribuyen al proceso de enseanza/aprendizaje de la fsica de
diferentes maneras: los estudiantes visualizan fenmenos naturales, se modifica la secuencia
habitual de enseanza y se evitan dificultades con las Matemticas (Garca Barneto, A.; Gil
Martn, M. R., 2006).
Segn Bohigas, Jan y Novell (2003) las principales caractersticas de estos applets son:
? Son programas relativamente pequeos (suelen tener menos de 100 Kb).
? Estn programados para ser incorporados en una pgina web y utilizarlos directamente
sobre la misma pgina.
? Son configurables. La mayora permite que el profesor los adapte a sus necesidades. Esto es,
el profesor puede modificar algunos parmetros editando el cdigo HTML del applet.
? Son interactivos. El estudiante puede manipular determinados elementos, con lo cual el
resultado que aparece en pantalla, sea textual o grfico, queda modificado.
? La mayora de los applets se distribuyen gratuitamente en la web.
? Su aprendizaje por parte del estudiante requiere un tiempo relativamente corto.
2.3. Entornos constructivistas de aprendizaje (ECA).
Jonassen (2000) hace uso de los entornos enriquecidos tecnolgicamente para crear lo que l
denomina entornos constructivistas de aprendizaje (ECA). Para este autor el punto de
partida
-
del proceso de enseanza/aprendizaje puede ser el planteamiento de un problema, planteado
en
trminos abiertos, que despierte inters e involucre a los alumnos en la tarea de resolverlo.
Con
el trmino problema abierto queremos indicar un interrogante que no tiene solucin evidente,
o
que, en trminos del autor poseen mltiples soluciones, varias lneas de soluciones o incluso
ninguna solucin. Las fuentes de este tipo de preguntas o problemas no son difciles de
encontrar, estn presentes en las noticias, en las conversaciones de los propios alumnos y,
muchas veces, basta con reformular cuestiones habituales que suelen presentarse en forma
mucho ms cerrada. Jonassen da mucha importancia a la formulacin del problema como
elemento impulsor de su resolucin, en cualquier caso, el problema ha de ser real, es decir, de
inters para el alumno. El proceso de resolucin girar en torno a las hiptesis emitidas,
resultado del uso de diferentes fuentes de informacin, y en l se usarn diferentes
herramientas
dependiendo de las necesidades cognitivas de la tarea. Entre las herramientas cognitivas
propuestas por Jonassen encontramos unas que sirven para visualizar o representar el
problema
con la intencin de producir un modelo mental, otras para estructurar el conocimiento (bases
de
datos, hojas de clculo, redes semnticas,), otras para ahorrar recursos en el desempeo de
tareas rutinarias (hojas de clculo), otras para buscar y organizar la informacin y otras para
establecer comunicacin entre los grupos de discusin (listas de discusin, correo electrnico,
tablones de anuncios, chats, foros, ).
2.4. La plataforma de enseanza Moodle.
La palabra Moodle es un acrnimo de Modular Object-Oriented Dynamic Learning
Environment 3 , y bsicamente es una herramienta informtica que permite crear un entorno
de
aprendizaje basado en los principios pedaggicos constructivistas, con un diseo modular que
hace fcil agregar contenidos que motivan al estudiante. Es muy importante este cambio de
-
3 Entorno de Aprendizaje Dinmico Orientado a Objetos y Modular
paradigma: pasar del profesor como centro de la clase, al alumno como protagonista.(Len, J.
L., 2006).
Moodle ha sido elegida porque:
- El entorno de aprendizaje es libre y libremente mejorable.
- Los datos introducidos son nuestros y podemos reutilizarlos cuando lo deseemos.
- Est internacionalizada.
- Tiene detrs una comunidad viva y dinmica de desarrolladores y usuarios.
- Se basa en los principios de constructivismo social.
3. Materiales y mtodos.
3.1. Descripcin del entorno de trabajo de los alumnos.
El entorno es una propuesta de actuacin metodolgica para la enseanza de la Fsica,
basada en los principios constructivistas, cuyo objetivo principal es fomentar la resolucin de
problemas interactivos mediados por ordenador en un espacio colaborativo desarrollado bajo
la
plataforma Moodle.
Bsicamente, el modelo concibe un problema como centro del entorno, con varios sistemas
de interpretacin y de apoyo intelectual a su alrededor. El objetivo de un alumno es
interpretar y
resolver el problema basado en una simulacin interactiva realizada en lenguaje Java. Los
ejemplos relacionados y las fuentes de informacin ayudan a la comprensin del problema e
indican posibles soluciones; las herramientas cognitivas ayudan a los alumnos a interpretar y
manipular los diferentes aspectos del problema; las herramientas de conversacin y
colaboracin permiten a las comunidades de alumnos colaborar en la elaboracin del
significado
del problema; y los sistemas de apoyo social/contextual contribuyen a que los alumnos pongan
en prctica el ECA (Jonassen, 2000).
Como tema de aplicacin se ha elegido el movimiento armnico simple (MAS). El tema en
cuestin resulta, desde nuestro punto de vista, un tanto marginado en el currculo de
-
Bachillerato, pues no llega a abordarse en la mayora de los casos en 1 de Bachillerato por lo
extenso del temario y se deja su estudio para 2 de Bachillerato, vindose como introduccin
al
movimiento ondulatorio pero no con el detalle y la atencin que merece.
El entorno se halla alojado en un servidor web, lo que permite el acceso en cualquier
momento. Para acceder se debe escribir en la barra de navegacin la siguiente direccin:
http://mariogil.org/moodle
La pantalla inicial del curso se muestra en la figura 1.
Figura 1.- Vista del entorno.
Precediendo a las unidades temticas que tratan conceptualmente el MAS, y siguiendo la
propuesta de Jonassen (2000) sobre lo que un entorno de aprendizaje constructivista debe
ofrecer, el entorno pone a disposicin de los alumnos una serie de herramientas de apoyo al
aprendizaje: herramientas de conversacin y colaboracin, ejemplos relacionados, fuentes de
informacin y herramientas cognitivas.
? Herramientas de conversacin y colaboracin.
La forma ms natural de aprendizaje no tiene lugar de forma aislada, sino mediante equipos
de personas que trabajan juntas para resolver un problema.
Se pretende que los alumnos elaboren de forma conjunta un conocimiento socialmente
compartido.
Para poder fomentar la colaboracin dentro del grupo de alumnos, que puede ser tanto in situ
como a distancia, el ECA proporciona herramientas de comunicacin sncrona (sala de chat de
la investigacin) y asncrona (foros: novedades y anuncios y los foros que se incluyen en cada
unidad).
? Ejemplos relacionados.
Los alumnos principiantes carecen fundamentalmente de experiencia, y esta carencia es
especialmente significativa cuando intentan resolver problemas. Por lo tanto, resulta
importante
que el ECA permita el acceso a un conjunto de experiencias relacionadas que los alumnos con
-
poca experiencia puedan consultar.
Los ejemplos relacionados ayudan al aprendizaje al menos de dos maneras: reforzando la
memoria del alumno y aumentando la flexibilidad cognitiva. Pueden reforzar o suplantar la
memoria mediante representaciones de experiencias que los alumnos no han tenido.
? Fuentes de informacin.
Para investigar los problemas, los alumnos necesitan informacin con la que elaborar sus
modelos mentales y formular hiptesis que dirijan la manipulacin del espacio del problema.
? Herramientas cognitivas.
Se incluyen aqu herramientas informticas cuyo propsito es abordar y facilitar tipos
especficos de procedimientos cognitivos. Las herramientas cognitivas cumplen con una serie
de
funciones intelectuales que ayudan al alumno en su interaccin con el ECA. Pueden ayudarle a
representar de una mejor forma el problema o el ejercicio que estn realizando.
Pueden contribuir a que el alumno represente lo que sabe o lo que est aprendiendo sobre
algn modelo, por ejemplo, mediante el editor de mapas conceptuales on-line Digidocmap 4 .
En relacin a las seis unidades temticas que se han desarrollado, la primera unidad se
dedica a la presentacin del tema y las siguientes cinco unidades siguientes, desarrollan el
tema
del MAS, todas ellas con la misma estructura, y centradas en la resolucin de problemas
mediante investigaciones con los applets.
Cada unidad empieza con una informacin contextual que sita al alumno, incluyendo
elementos multimedia (sonidos, extractos de vdeos, mapas conceptuales, imgenes,...).
Contina con un problema, autntico y real, y su espacio de manipulacin, basado en una o
varias simulaciones fsicas interactivas. Al alumno se le ha facilitado para este fin un programa-
gua de actividades o cuaderno de investigacin y, al tiempo que manipula la simulacin, debe
hacer de aprendiz de cientfico, investigando y rellenando su cuaderno.
El siguiente apartado tiene por objeto plantear el manejo reiterado de los nuevos
conocimientos en una variedad de situaciones para posibilitar la profundizacin y
afianzamiento
-
de los mismos. Para realizar este apartado se han utilizado cuestionarios de Moodle, con la
ventaja de que registra accesos y resultados, de Hot Potatoes, de Jclic, pginas web y
actividades C/T/S 5 con el fin de acercar el conocimiento adquirido a la realidad cotidiana.
Por ltimo, el foro de cada unidad pretende ser un espacio para colaborar, plantear y
resolver dudas. Al ser una herramienta de comunicacin asncrona ofrece la comodidad al
alumnado de poder acceder en cualquier momento sin la necesidad de coincidencia en el
tiempo.
4 Editor de mapas conceptuales: http://www.mapasconceptuales.com/
5 Ciencia / Tcnica / Sociedad.
Las razones que justifican estas seis unidades ha de encontrarse en los objetivos que se
persiguen en cada una de ellas.
UNIDAD OBJETIVOS QUE PERSIGUE
Figura 2.- Vista de la unidad 1.
? Explicar a los alumnos qu
ofrece el entorno y qu necesita
tener instalado en su equipo.
? Sondear el inters de los
alumnos por la Fsica y Qumica
que conocian antes de la
investigacin.
Figura 3.- Vista de la unidad 2.
? Contextualizar el tema del
MAS.
? Presentar la primera
investigacin basada en el applet
del movimiento de una bola en un
cuenco semiesfrico.
-
? Caracterizar el MAS:
peridico y funcin sinusoidal.
Tratamiento conceptual:
perodo y relacin sinusoidal
caracterstica de la grfica
posicin-tiempo
Figura 4.- Vista de la unidad 3.
? Analizar cualitativa y
cuantitativamente las variables que
influyen en el perodo en el
pndulo simple y en el sistema
masa-muelle.
? Resolver problemas
siguiendo la metodologa
cientfica.
Tratamiento conceptual: el
perodo como una magnitud que
depende de las caractersticas
intrnsecas del sistema
Figura 5.- Vista de la unidad 4.
? Investigar la dependencia
de las condiciones iniciales en el
perodo y en la amplitud.
? Construir definiciones para
la frecuencia y la frecuencia
angular.
Tratamiento conceptual:
-
influencia de las condiciones
iniciales en el perodo y la
amplitud.
Perodo frecuencia
frecuencia angular
Figura 6.- Vista de la unidad 5.
? Relacionar el MAS con el
MCU 6 .
? Obtener la ecuacin de
movimiento.
? Comprender la importancia
de la fase inicial.
Tratamiento formal y
matemtico para obtener la
ecuacin de movimiento.
Figura 7.- Vista de la unidad 6.
? Conocer la fuerza
recuperadora y su dependencia con
la posicin.
? Caracterizar la constante
recuperadora del muelle, como
algo intrnseco del muelle
Tratamiento formal y
matemtico para obtener la Ley de
Hooke.
En la figura 8, a modo de ejemplo, se muestra la simulacin de Fu-Kwun Hwang, que
planteaba la investigacin 1, que los alumnos realizaron en la unidad 3 y que pretenda
estudiar
-
cualitativa y cuantitativamente las variables que influyen en el perodo de un pndulo simple.
Figura 8.- Imagen del applet de Fu-Kwun Hwang del pndulo simple.
Para resolver el problema los alumnos deban rellenar los siguientes apartados en su
programa-gua de actividades:
? Plantea la hiptesis, precisando las variables que, a tu juicio, influirn en el perodo y,
an ms importante, la forma en que esperas que lo hagan.
? Disea las experiencias necesarias para contrastar la hiptesis emitida, teniendo en
cuenta que en los experimentos las variables deben modificarse una a una.
? Realiza las experiencias y observa los resultados.
? Elabora un informe desde un punto de vista cualitativo.
6 Movimiento Circular Uniforme.
PARA AMPLIAR: Analiza los datos obtenidos y establece las relaciones matemticas
oportunas entre la variable dependiente (periodo) y las variables independientes analizadas
(usar hoja de clculo)
3.2. Esquema de trabajo con los alumnos.
La investigacin se ha llevado a cabo en el curso acadmico 2005/2006, en un total de 14
sesiones presenciales, con un grupo de 20 alumnos y alumnas de primero de Bachillerato de
ciencias del I.E.S. Guadiana de Ayamonte (Huelva).
Se muestra a continuacin lo que recogi una pareja de alumnos, en su programa-gua de
actividades, acerca de la investigacin 1 que se ha mencionado con anterioridad.
Figura 9.- Cuaderno de investigacin de una pareja de alumnos.
3.3. Instrumentos de evaluacin.
En la experiencia se han utilizado los siguientes instrumentos de evaluacin:
? Cuestionario pre-test y post-test relativo al conocimiento de aspectos bsicos del
movimiento armnico simple. Respondido por los alumnos antes y despus de la
experiencia del trabajo en el entorno.
El cuestionario relativo a contenidos conceptuales sobre el tema consta de cinco preguntas.
-
En todas ellas se solicita, adems de la respuesta de opcin mltiple, una justificacin de la
misma y una estimacin del grado de confianza que le merece en una escala de 0 a 10.
? Cuestionario relativo a diversos aspectos del proceso de enseanza-aprendizaje y
la incorporacin de las tecnologas de la informacin y comunicacin. Respondido por
los alumnos despus del trabajo con los applets.
Este cuestionario, contestado por los alumnos despus de la investigacin, tena un doble
objetivo: trazar a grandes rasgos la imagen que tienen los alumnos sobre el proceso de
enseanza/aprendizaje en sus vertientes metodolgica y evaluadora, y conocer sus opiniones
acerca del uso de las TIC en la enseanza de la Fsica. Las veintisiete cuestiones, repartidas casi
por igual entre ambos objetivos, se presentan a los alumnos sin ordenacin y con tres
opciones:
acuerdo, indiferencia y desacuerdo con la afirmacin que la encabeza.
? Test de escala Likert (1932) sobre su actitud hacia la fsica antes y despus de la
experiencia.
Para medir la actitud de los alumnos hacia la asignatura de Fsica se ha utilizado una escala
de Likert. A los alumnos se les hace la pregunta: te gusta la Fsica tal como la conoces? y
puede elegir uno de los siguientes cinco tems: me encanta, bastante, regular, poco o nada.
Este test se ha realizado como consulta bajo la plataforma Moodle al principio y al final de la
investigacin y persigue ver si se produce algn cambio en la actitud de los alumnos hacia la
asignatura.
4. Anlisis de los resultados.
4.1.Resultados del cuestionario pre-test y post-test relativo al conocimiento de aspectos
bsicos del MAS.
En el mbito conceptual la investigacin ha estado focalizada en torno a una serie de
conceptos hacia los que los alumnos muestran concepciones alternativas especialmente
difciles de modificar:
a) Variables que afectan el movimiento de un sistema oscilante (pndulo)
Figura 10.- Variables que afectan el perodo del pndulo simple segn los alumnos.
-
Inicialmente la opinin de los alumnos est muy dispersa y, en consecuencia, las referencias
a los efectos de la masa, longitud, amplitud y condiciones iniciales (velocidad y posicin
iniciales) son significativas. Despus de usar el entorno ningn alumno mantena su opinin
acerca de la masa y un 21 % la haba modificado a favor de la longitud. La influencia de la
amplitud de las oscilaciones y las condiciones iniciales persistan.
b) Efecto de las condiciones iniciales (velocidad y posicin) sobre el periodo de un muelle
oscilante vertical
Aunque la amplitud de las oscilaciones viene afectada por las condiciones iniciales, no
ocurre lo mismo con el periodo, magnitud que depende de las caractersticas intrnsecas del
sistema. Esta distincin, sin embargo, no la hacen los alumnos. Dada la relacin intuitiva que
establecen entre amplitud y periodo, entienden que este ltimo se ve afectado por los mismos
factores que influyen en la primera.
Variables que afectan al perodo de un pndulo
30
23
28
19
0
44
33
22
Masa Longitud Amplitud Condiciones iniciales
Porcentaje
Antes Despus
Inicialmente hay muy pocos alumnos que sean capaces de inferir correctamente el efecto de
las condiciones iniciales sobre la amplitud (6 %) y el periodo (12 %). El trabajo con el entorno
mejora algo las respuestas pero an entonces se aprecia la permanencia de las referidas ideas
-
previas (aciertos del 20 % y 29 % respectivamente).
Figura 11.- Efecto de las condiciones iniciales sobre el periodo del muelle.
c) Relacin lineal entre posicin y tiempo durante las oscilaciones
El movimiento oscilatorio armnico simple (MAS) no es sencillo de interpretar por los
alumnos. Para la mayora de ellos lo relevante de la situacin fsica es el cambio de sentido que
experimenta, obvindose todo lo que ocurre entre las posiciones extremas. En general los
alumnos interpretan el MAS como si fuera un movimiento uniforme que cambia de sentido.
De la resistencia al cambio de esta concepcin da fe el hecho de que antes de usar el entorno
el 61 % de los alumnos la manifestaban y despus de usarlo ese porcentaje slo haba cado
hasta el 50 %.
Figura 12.- Relacin posicin-tiempo en el movimiento oscilatorio.
d) Evolucin energtica de las oscilaciones del muelle.
Las oscilaciones del muelle vienen acompaadas de intercambios continuos entre energa
cintica y potencial elstica, conservndose la energa mecnica en ausencia de friccin. Antes
de usar el entorno slo el 10 % de los alumnos era capaz de interpretar un grfico que
representaba la evolucin de ambas formas de energa. Despus de usarlo las respuestas
correctas haban aumentado hasta el 82 %.
Acierto efecto condiciones iniciales sobre amplitud y
periodo
6
12
20
27
Amplitud Periodo
Porcentaje
Antes Despus
Relacin lineal posicin-tiempo
-
61
50
Antes Despus
Porcentaje
Energas del oscilador libre
10
82
10 9
Antes Despus
Porcentaje
Aciertan Confunden Ec y Ep
Figura 13.- Evolucin de la energa en un oscilador.
4.2. Cuestionario relativo a diversos aspectos del proceso de enseanza-aprendizaje y la
incorporacin de las tecnologas de la informacin y comunicacin.
Los alumnos piensan que el bajo rendimiento mostrado en la asignatura de Fsica tiene que
ver con lo difciles de comprender que son los conceptos que se utilizan (63%).
Para la gran mayora de los alumnos la metodologa del profesor guarda estrecha relacin
tanto con sus dificultades de aprendizaje (84%) como con la atencin que se presta en clase
(79%). Por otra parte, los alumnos conceden mucha importancia al trabajo en pequeos
grupos
(79%) y todos estn de acuerdo en la realizacin de pequeas investigaciones para
familiarizarse con las tareas del trabajo cientfico, mostrando en el 78% de los casos que las
realizadas no son suficientes para tener claro en qu consiste el trabajo cientfico.
Pese a que los alumnos estn cada vez ms acostumbrados al uso del ordenador fuera del
contexto acadmico, el 58 % de ellos manifiesta, sin embargo, no usar las TIC habitualmente
en
el proceso de aprendizaje y que los profesores no hacen uso suficiente del ordenador en las
aulas. La mayora (68 %) reconoce que cuando usa el ordenador fuera del contexto acadmico
-
lo hace para escuchar msica, jugar, leer correo electrnico o chatear, y slo un 36 % de los
alumnos dice usar habitualmente programas informticos como hojas de clculo, bases de
datos,
procesadores de texto,... Es significativo destacar que el 95 % de los alumnos est de acuerdo
en
que las simulaciones interactivas de fenmenos fsicos pueden ayudar notablemente a
resolver
los problemas que tienen con el aprendizaje de la Fsica. El 47 % tiene confianza en que el uso
del ordenador en el aula mejorar su inters por la Fsica y, en particular, el 68 % lo ve con
mayor inters si tiene la oportunidad de reproducir fenmenos naturales con ayuda del
ordenador. Mientras que slo el 21 % considera que los conceptos fsicos se aprenden
estudiando, todos estn de acuerdo que el uso de simulaciones interactivas facilita la
comprensin de conceptos fsicos, siempre que estn inmersos en un contexto que les d
sentido
y oriente su uso.
4.3. Test de escala Likert (1932) sobre su actitud hacia la fsica.
Figura 14.- Grfica sobre la actitud hacia la fsica de los alumnos.
Te gusta la Fsica tal como la conoces?
0
6
41
53
0 0 0
37
38
25
Nada Poco Regular Bastante Me encanta
Porcentaje
Antes Despus
-
Si puntuamos los items de 1 a 5 segn seleccionen nada o me encanta, respectivamente,
tendramos una actitud media inicial de 3,47. Despus de pasar por el entorno y haber hecho
las
investigaciones con los applets la actitud mejora hasta 3,88.
5. Conclusiones.
Del anlisis de los resultados del cuestionario relativo al conocimiento de aspectos bsicos
sobre el movimiento armnico simple se pueden extraer las siguientes conclusiones:
1.- En relacin con el movimiento armnico simple, los alumnos llegan con una experiencia
recogida de sus vivencias personales que se traducen en las siguientes ideas previas:
? Creen que el perodo del pndulo viene afectado por la masa.
? Las magnitudes cinemticas suelen relacionarlas linealmente con el tiempo. Predicen
cambios temporales de las posiciones y las velocidades usando la regla de tres simple y directa.
? Existe una asociacin lineal algo persistente en la amplitud y el perodo.
2.- En general el proceso de e/a centrado en el uso de simulaciones interactivas como
instrumento para desarrollar pequeas investigaciones, contribuye a la mejora del aprendizaje
de
los conceptos fsicos y al aumento en la confianza depositada en las respuestas.
Sin embargo:
Cuando la simulacin incide sobre creencias errneas muy arraigadas en los alumnos, el
efecto positivo, si existe, es muy escaso. Tal es el caso de las relaciones lineales que suponen
entre posicin y tiempo, velocidad y tiempo, y velocidad y posicin.
Del anlisis de los resultados del cuestionario relativo a diversos aspectos del proceso de
enseanza aprendizaje y la incorporacin de las TIC, podemos extraer las siguientes
conclusiones:
? La mayora de los alumnos explica que el bajo rendimiento mostrado en la asignatura de
Fsica tiene que ver con la dificultad de los conceptos tratados.
? El estilo metodolgico del profesor que imparte la asignatura de Fsica influye
determinantemente sobre la atencin que prestan los alumnos.
-
? Todos prefieren realizar pequeas investigaciones y trabajar en grupos para as
familiarizarse con las tareas propias del trabajo cientfico, sin embargo, pese a ser uno de
los objetivos que establece el currculo para la etapa de Bachillerato, el 78 % dice no
realizar suficientes investigaciones como para tenerlo claro.
? La mayor parte del alumnado piensa que la forma de evaluar la asignatura afecta a la
atencin que se presta en clase y que los resultados no manifiestan lo que realmente se
sabe.
? A pesar de las medidas adoptadas por la Consejera de Educacin y Ciencia de la Junta
de Andaluca para la incorporacin de las TIC en los centros docentes, todava el uso que
los alumnos hacen de las TIC en el aula es bastante escaso. De hecho, la mayora
reconoce que no hacen uso habitual de las TIC en el proceso de aprendizaje.
? Fuera del contexto acadmico, la mayora reconoce usar el ordenador bsicamente para
escuchar msica, jugar, leer el correo electrnico o chatear.
? La mayora opina que con ordenadores en el aula aumentara su inters por estudiar
Fsica. Y, ms concretamente, un 68 % dice que su inters por la asignatura aumentara
si tuviese oportunidad de reproducir fenmenos naturales con ayuda del ordenador.
Todos, sin excepcin, piensan que el uso de simulaciones interactivas, siempre que se
inserten en un contexto que les d sentido, facilita la comprensin de conceptos y ayuda
a resolver los problemas relacionados con el aprendizaje de la Fsica.
En suma, la investigacin realizada demuestra que todos los alumnos que han utilizado las
simulaciones interactivas, independientemente de sus preferencias por un estilo docente u
otro,
reconocen que son tiles para mejorar la comprensin de los conceptos fsicos, sin embargo,
las
concepciones alternativas fuertemente arraigadas son difciles de modificar a pesar de hacer
uso
de recursos educativos potencialmente poderosos y de estrategias pedaggicas que potencian
la
reconstruccin del conocimiento a partir de las ideas previas.
-
La incorporacin de recursos informticos en la enseanza de las ciencias tiene un gran
futuro. El ordenador multimedia conectado a la Web da otra dimensin al proceso de
enseanza/aprendizaje, sin embargo ha de pasar algn tiempo para que contemos con las
herramientas y las estrategias que optimicen este planteamiento innovador.
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