II CURSO BOLIVIANODE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA

Carrera de Física, UMSA

Tecnologías Tecnologías computacionales en la computacionales en la Enseñanza de la FísicaEnseñanza de la Física

Eliane VeitEliane Veit

Instituto de Física - UFRGSInstituto de Física - UFRGS

La PazLa Paz

Agosto 2005Agosto 2005

¿¿Dónde estamos y para dónde Dónde estamos y para dónde vamos?vamos?

posibilidades actuales en la enseñanza de posibilidades actuales en la enseñanza de la Física la Física

adquisición de datosadquisición de datos

comunicacióncomunicación

tutorialtutorial. . .

FísicaFísica

modelado computacional

aquisición automática de datos

Simulación y modelado Simulación y modelado

computacionalescomputacionalesen la enseñanza de la Físicaen la enseñanza de la Física

para facilitar la interpretación de gráficas en cinemática

para facilitar el aprendizaje de circuitos eléctricos

vcomo herramienta cognitiva

Diagrama AVM: un instrumento heurístico para facilitar el modelado computacional

Investigaciones sobre tecnologías Investigaciones sobre tecnologías educacionales en la Enseñanza de educacionales en la Enseñanza de la Física?la Física?American Journal of Physics (1980...),

Journal of Research on Science Teaching (1980...),

Intenational Journal of Science Education (1987...),

Science Education (1980...)

Enseñanza de las Ciencias (1983...)

Revista Brasileira de Ensino de Física (1980...),

Caderno Catarinense de Ensino de Física (1984...),

I. S. Araujo, M. A. Moreira, E. A. Veit

Principales modalidades de uso Principales modalidades de uso de la computadora en la de la computadora en la enseñanza de la Físicaenseñanza de la Física

I)I) Instrucción y evaluación mediada por la Instrucción y evaluación mediada por la computadora.computadora.

II)II) Modelado y simulaciones computacionales.Modelado y simulaciones computacionales.

III)III) Recolección y análisis de datos en tiempo real.Recolección y análisis de datos en tiempo real.

IV)IV) Recursos multimedia.Recursos multimedia.

V)V) Comunicación a distancia.Comunicación a distancia.

VI)VI) Resolución algebraica/numérica y Resolución algebraica/numérica y visualización de soluciones matemáticas.visualización de soluciones matemáticas.

VII)VII) Estudio de procesos cognitivos.Estudio de procesos cognitivos.

I) I) Instrucción y evaluación Instrucción y evaluación mediada por la computadoramediada por la computadora

• programas-tutores programas-tutores (tutoriales): se adaptan a las (tutoriales): se adaptan a las dificultades individuales y a los progresos de cada dificultades individuales y a los progresos de cada estudiante, proveyendo instrucciones personalizadas estudiante, proveyendo instrucciones personalizadas en sesiones de interacción con el individuo (en sesiones de interacción con el individuo (figfig))

• tests automatizadostests automatizados para a evaluación de aprendizajes para a evaluación de aprendizajes ((figfig))

• o evaluación de concepciones espontáneas o evaluación de concepciones espontáneas ((Prometeus)Prometeus)

I) I) Instrucción y evaluación Instrucción y evaluación mediada por la computadoramediada por la computadora

VentajaVentaja: posibilidad de atención : posibilidad de atención individualizada al estudiante en el individualizada al estudiante en el momento en que él sientiere necesidad.momento en que él sientiere necesidad.

En esta categoría se incluyen evaluaciones En esta categoría se incluyen evaluaciones de experiencias didácticas.de experiencias didácticas.

Ejemplos de simulación e modelado Ejemplos de simulación e modelado

com Modellus

(http://phoenix.sce.fct.unl.pt/modellus)

II) Simulación y modelado II) Simulación y modelado computacionalescomputacionales

Ex: Modellus, Excel, Powersim

Tipos de actividades de Tipos de actividades de simulación y modelado simulación y modelado computacionalescomputacionales

• exploratoriasexploratorias

Ex: Modellus, Physlet, Interactive Physics

• creación de un creación de un modelomodelo

III) Recolección y análisis de III) Recolección y análisis de datos en tiempo realdatos en tiempo real

• datos son recogidos directamente por la computadora.datos son recogidos directamente por la computadora.• el análisis incluye gráficos, tablas, cálculos estadísticosel análisis incluye gráficos, tablas, cálculos estadísticos

Ventajas: Ventajas:

• libera al alumno del trabajo arduo y mecánico de lectura y anotación de datos.

• acerca a una noción sobre medidas en el siglo XXI. Ej. laboratorios científicos, sector productivo y área de salud.

• más tiempo para concentración en los problemas físicos.

Exemplos de Exemplos de softwaressoftwares::

Osciloscope (fig)

Spectrogram (fig)

Aq_dados (fig)

IV) Recursos de multimídiaIV) Recursos de multimídia

• EjemploEjemplo• Partículas1Partículas1• Madame FifiMadame Fifi

V) Comunicación a distanciaV) Comunicación a distancia

• el computador es usado como uma el computador es usado como uma herramienta de comunicación e intercambioherramienta de comunicación e intercambio de información a través de mensajes de información a través de mensajes electrónicos, foros de discusión, intercambio electrónicos, foros de discusión, intercambio de archivos, tele-conferencias, etc.de archivos, tele-conferencias, etc.

• aplicación de evaluaciones a distanciaaplicación de evaluaciones a distancia• disponibilidad remota de mediosdisponibilidad remota de medios• de tareas escolaresde tareas escolares

VI) Resolución algebraica/numérica y VI) Resolución algebraica/numérica y visualización de soluciones visualización de soluciones matemáticasmatemáticas

•El objetivo principal es discutir el método de El objetivo principal es discutir el método de solución matemática, no el problema físico.solución matemática, no el problema físico.

• En las soluciones numéricas se emplean En las soluciones numéricas se emplean lenguajes de programación de alto nivel como lenguajes de programación de alto nivel como FORTRAN, C, MatLab y Pascal; en las soluciones FORTRAN, C, MatLab y Pascal; en las soluciones algebraicas algebraicas softwaressoftwares como el Mapple, MathCad como el Mapple, MathCad e o Mathematicae o Mathematica

VI) VI) Estudio de procesos Estudio de procesos cognitivoscognitivos

Orientados a la investigación de los procesos Orientados a la investigación de los procesos

cognitivos del alumno cognitivos del alumno

•en su interacción com la computadora en su interacción com la computadora

•o en su interacción com sus compañeroso en su interacción com sus compañeros

•o com el profesoro com el profesor

La máquina tiene el papel de proveer el La máquina tiene el papel de proveer el

contexto pedagógico. contexto pedagógico.

Tipo de artículos considerados

• Preguntas de investigaciónPreguntas de investigación• Revisión de literaturaRevisión de literatura• Referencial teóricoReferencial teórico• MetodologíaMetodología• Análisis de datosAnálisis de datos• ConclusiónConclusión

Desarrollos, reflexiones, Desarrollos, reflexiones, presentación de propuestaspresentación de propuestas

De investigación

Número de artículos publicados por categoría y por área de Física

MecâMecânicanica

Termodinâ-Termodinâ-micamica

Eletromagne-Eletromagne-tismotismo

ÓticaÓtica Física Física ModernaModerna

N.N.A.A.**

TotalTotal

tutoriaistutoriais 1313 22 44 22 22 22 2525

sim&modsim&mod 4141 66 88 11 77 22 6565

datosdatos 2222 44 77 11 -- 11 3131

multim.multim. 99 22 22 -- -- 33 1616

comuniccomunic 33 22 55 -- 11 11 1212

numericonumerico 33 -- 22 -- 11 22 88

cognitivoscognitivos 66 --

TotalTotal 9595 1616 2828 44 1111 1010

* não adotam nenhuma área (N.A.) da Física en particular.

¿¿Por que tanta Mecânica?Por que tanta Mecânica?

• Hay 95 artículos en un total de 150

• gran parte de la investigación en enseñanza de la Física, en el pasado y actualmente, há sido dedicada a la Mecánica. Aún cuando la tecnología sea de última generación el contenidoes de dos siglos atrás!

• No hay dudas que la Mecánica es importante, pero el Eletromagnetismo, la Óptica, la Termodinámica, la Relatividad, la Mecánica Cuántica, ...?

Todavía hay poca Todavía hay poca investigación !investigación !

Alrededor de 150 sobre Alrededor de 150 sobre un total > 5000un total > 5000

¿¿Para dónde vamos?Para dónde vamos?

Reflección continuada sobreReflección continuada sobre

• la adecuación de la tecnología educacional la adecuación de la tecnología educacional a los objetivos del proceso de enseñanza –a los objetivos del proceso de enseñanza –aprendizaje aprendizaje

• las tecnologías como medio para facilitar el las tecnologías como medio para facilitar el proceso de enseñanza-aprendizaje (y no proceso de enseñanza-aprendizaje (y no como un fin en si)como un fin en si)

• las tecnologías como herramienta las tecnologías como herramienta cognitiva, posibilitando ampliación de las cognitiva, posibilitando ampliación de las capacidades humanascapacidades humanas

nuevas tecnologías REQUIERENnuevas tecnologías REQUIEREN nuevas nuevas metodologíasmetodologías

diversidad de estrategias de enseñanzadiversidad de estrategias de enseñanza

Cuál es el rol del profesor?Cuál es el rol del profesor?

- coordinacoordina- orientaorienta- observaobserva- estimulaestimula- propone actividades, desafíos, ...propone actividades, desafíos, ...- pone en práctica la evaluación pone en práctica la evaluación

formativa y sumativaformativa y sumativa

““Un profesor que cree que Un profesor que cree que puede ser reemplazado por puede ser reemplazado por una computadora debe, en una computadora debe, en realidad, ser reemplazado realidad, ser reemplazado por ella.”por ella.”

Marco Antonio MoreiraMarco Antonio Moreira

““Un profesor que cree que Un profesor que cree que puede ser reemplazado por puede ser reemplazado por una computadora debe, en una computadora debe, en realidad, cambiar para realidad, cambiar para reemplazar al ausente.”reemplazar al ausente.”

Zulma GangosoZulma Gangoso

““... inteligencia, emoción, ... inteligencia, emoción, cultura, poesía y arte residen cultura, poesía y arte residen en el usuario, no en el en el usuario, no en el softwaresoftware””

Vitor Duarte TeodoroVitor Duarte Teodoro

Referências principaisReferências principais

ARAUJO, I. S.; VEIT., E. A. Uma revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias computacionais no ensino de Física, Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 4, 2004.

VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Tecnologias VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Tecnologias Computacionais no Ensino de Ciências, Computacionais no Ensino de Ciências, Programa Internacional de Doutorado em Ensino Programa Internacional de Doutorado em Ensino de Ciências. Universidade de Burgos, Espanha; de Ciências. Universidade de Burgos, Espanha; Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. Brasil. Texto de Apoio N°24Texto de Apoio N°24..   

http://penta3.ufrgs.br:2002/http://penta3.ufrgs.br:2002/

http://http://www.plus2physics.com/www.plus2physics.com/electrostatics/electrostatics/online_tests.asponline_tests.asp

Simulação com o ModellusSimulação com o Modellus

Modelado com o ModellusModelado com o Modellus

Osciloscope (entrada de Osciloscope (entrada de som)som)

SpectrogramSpectrogram

canto de um pássaro

SpectrogramSpectrogram

tubo de 30cm tubo 40cm

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