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Congreso Iberoamericano de Ciencia, Tecnología, Innovación y Educación

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ISBN: 978-84-7666-210-6 – Artículo 701

Uso de TIC en la enseñanza de la Física: videos y software de análisis

CUESTA, A; BENAVENTE, N


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ISBN: 978-84-7666-210-6 – Artículo 701

“Uso de TIC en la enseñanza de la Física: videos y software de análisis”

Cuesta, Adriana del Carmen; Benavente Fager, María Natacha

Laboratorio de Innovación Educativa en Física (LIEF), Departamento de Física de la Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de San Juan.

Colegio San Pablo.

[email protected]; [email protected]

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RESUMEN

En general, la enseñanza de la Física tanto a alumnos de nivel secundario como universitario supone un gran desafío, teniendo en cuenta el carácter complejo de esta ciencia y las grandes brechas existentes entre los intereses de los alumnos y los contenidos que debemos enseñarles.

La presente experiencia didáctica surge desde la inquietud docente de buscar metodologías adecuadas y eficientes que propicien aprendizajes significativos en los alumnos. Es notorio el desinterés de los alumnos frente a las metodologías tradicionales de enseñanza y, en este sentido, la aplicación de estrategias utilizando NTIC´S permite motivar al alumno con recursos acordes a los tiempos actuales. Es decir, la tecnología funciona como mediadora y facilitadora del proceso de enseñanza – aprendizaje con el objetivo que los estudiantes desarrollen capacidades cognitivas y procedimentales que serán, luego, transferibles a futuras experiencias de aprendizaje.

La estrategia aplicada corresponde a una metodología encuadrada en lo que se denomina “aprendizaje activo de la Física” y supone abordar un contenido específico con el uso de Tutoriales desarrollados por el grupo de Educación de la Física que dirige Lilian McDermott para los cursos introductorios de física que se dictan en la Universidad de Washington, en Seattle (USA).

Se abordó el tema “Movimiento Parabólico” y se indagaron las ideas previas de los estudiantes respecto al contenido antes citado. El tutorial utilizado consistía en la observación de un video de tiro parabólico, seguidamente se resolvieron actividades utilizando un programa de análisis y procesamiento de video Logger Pro (software desarrollado por Vernier Software & Technology). Por último, se contrastaron las ideas previas con el resultado experimental para, finalmente, elaborar las correspondientes conclusiones.

Esta estrategia tiene el valor agregado de fomentar el trabajo colaborativo, pues el trabajo se desarrolló en grupos de alumnos, así como también el pensamiento reflexivo.

Los alumnos pudieron utilizar una metodología innovadora, usando herramientas tecnológicas y adoptando un rol participativo y comprometido con la construcción de su propio aprendizaje, lo que se manifestó en los resultados positivos obtenidos en la evaluación correspondiente.

Palabras claves: NTIC´S, tutorial, indagación.

1. INTRODUCCIÓN


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En general, la enseñanza de la Física a alumnos de nivel secundario y universitario supone un desafío altamente exigente, teniendo en cuenta el carácter complejo de esta ciencia y las grandes brechas existentes entre los intereses de los alumnos y los contenidos que debemos enseñarles. Esto sin mencionar otros múltiples factores que condicionan los aprendizajes en general y los de las ciencias naturales en particular.

Por otro lado, las dificultades en el aprendizaje de la Física, son acarreadas en la mayoría de los casos, hasta niveles universitarios.

La idea de poner en práctica nuevas estrategias para enseñar Física en niveles secundario y universitario es una inquietud permanente en los profesores de la materia, que buscan siempre formas más adecuadas y mejores para propiciar aprendizajes significativos en sus alumnos.

Es así, como surge la idea de poner en práctica la estrategia de “Tutoriales” como una metodología encuadrada en lo que se denomina “aprendizaje activo de la Física”, elaborada desde una perspectiva constructivista por McDermott, Shaffer, entre otros.

El aprendizaje activo de la Física implica que es el estudiante quien construye su propio conocimiento partiendo de sus preconcepciones (ya sean verdaderas o erróneas) que son rescatadas y explicitadas para luego, resolver las posibles inconsistencias con el conocimiento aceptado por la comunidad científica. El rol del docente en este proceso, es el de diseñar estrategias y elaborar el material didáctico necesario que contemplen las ideas previas de los alumnos y que los guíen para resolver esas posibles contradicciones. En contraposición con la enseñanza tradicional, en esta modalidad, el alumno se siente completamente involucrado en la elaboración de su conocimiento a partir de la explicitación de sus ideas previas, de la observación de fenómenos, la descripción de los mismos, la resolución de problemas, y la verificación e intento de resolución de las posibles contradicciones de sus ideas previas con las evidencias que puedan observar.

La guía del profesor debe representar una orientación que no resuelva del todo los conflictos de los alumnos en forma inmediata. Debe propiciar un espacio de reflexión que, aunque parezca una “pérdida de tiempo” (en el sentido tradicional) redundará en una mejor comprensión de los contenidos por parte de los alumnos, además de generar aprendizajes en los aspectos procedimental y actitudinal propios del trabajo científico. Entendemos que una apropiación activa del conocimiento científico no es sólo apropiarse de un cuerpo conceptual coherente con el de los científicos, sino también apropiarse de un modo particular de producir conocimientos.

Desde una mirada epistemológica, Laura Fumagalli sintetiza en 4 las características generales del modo de producción del conocimiento científico, en función de las cuales deberían proponerse variadas estrategias de enseñanza coherentes. Ellas son:

1) Los científicos utilizan múltiples y rigurosas metodologías en la producción de conocimientos.

2) Lo observable está estrechamente vinculado al marco teórico del investigador. 3) Existe en la investigación un espacio para el pensamiento divergente.


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4) El conocimiento científico posee un modo de producción histórico, social y colectivo.

De acuerdo a esto, hemos utilizado metodologías de aprendizaje activo de la Física a través de la estrategia de Tutoriales. En correlación con esas 4 características generales mencionadas, creemos que la estrategia utilizada es coherente con el modo de producción del conocimiento científico. En este sentido, analizando una por una, vemos que:

1) Se apunta a utilizar una metodología que no se identifique con la visión escolarizada de “un” método científico.

2) Con la estrategia de tutoriales se promueve que los alumnos expliciten sus ideas previas, ya que estas influyen en la construcción de significados. Luego se promueve la reelaboración de esas ideas a la luz de experiencias y de resolución de diferentes niveles de problemas.

3) Se estimula en los alumnos la formulación de explicaciones de diversos niveles de complejidad.

4) Al trabajar en pequeños grupos de 2 ó 3 alumnos, se promueve la confrontación de ideas y el ejercicio de la comunicación clara de los resultados.

También podemos encuadrar esta metodología en un modelo de enseñanza por indagación, en contraposición con el modelo tradicional. El modelo tradicional es esencialmente transmisivo, dando una idea de ciencia como cuerpo de conocimientos acabado, absoluto y verdadero y en el cual aprender es una actividad pasiva que implica apropiarse formalmente de ese conocimiento (Furman, M. – De Podestá, M. E.)

El modelo de enseñanza por indagación plantea que el docente guíe a los alumnos en su recorrido por el camino de construir conceptos y estrategias de pensamiento científicos a partir de la exploración sistemática de fenómenos naturales, el trabajo con problemas y el análisis crítico de diversas fuentes de información, de un modo que tiene ciertas analogías con el quehacer científico.

Este modelo parte de la idea de que el conocimiento científico debe ser construido y validado por el acuerdo de los pares que comparten ciertas reglas, partiendo de la argumentación en base a evidencias y en la confrontación de diversos puntos de vista. Sosteniendo que la ciencia no es un conjunto de conocimiento que “está” listo para ser adquirido.

2. METODOLOGÍA DE TRABAJO

La metodología de Tutoriales para Física Introductoria (McDermott, Shaffer y otros, 2001) ha sido desarrollada por el grupo de Educación de la Física que dirige Lilian McDermott para los cursos introductorios de física que se dictan en la Universidad de Washington, en Seattle (USA).

La presente propuesta educativa supone abordar un contenido específico, en nuestro caso Movimiento Parabólico, con el uso de Tutoriales. Esto se desarrolló en 4° año del


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Ciclo Orientado en Ciencias Naturales en el Colegio San Pablo, escuela de nivel medio, de gestión privada de San Juan.

Se cumplieron las siguientes instancias:

Inicialmente, a fin de valorar la utilidad de la presente propuesta metodológica, se comienza evaluando a los alumnos en el contenido seleccionado, mediante una prueba que contenga situaciones cualitativas a resolver con múltiple opción (pre-test).

A continuación se desarrolla el tutorial propiamente dicho, que consiste en una serie de actividades que los estudiantes, trabajando en grupos de 2 ó 3 alumnos, deberán resolver a partir de sus nociones previas. Seguidamente, estas ideas previas serán confrontadas con experiencias de aprendizaje como laboratorios, simulaciones, análisis de videos, resolución de problemas, etc. Estas experiencias, junto con las discusiones dentro del grupo, la explicitación de sus conclusiones, y también la orientación del profesor, permitirán reafirmar las ideas previas correctas o reformular las erróneas.

Al finalizar las actividades propuestas debe reevaluarse a los alumnos (pos-test) con la misma prueba que al inicio del proceso. El objetivo de lo anterior es medir la efectividad de la metodología utilizada.

Presentamos un esquema de la secuencia didáctica, que sintetiza lo dicho anteriormente:


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2.1. Experiencia realizada en 4° Año de Ciencias Naturales en el Colegio San Pablo.

En particular, para el curso de Física I, el pre test consistía en una evaluación individual de opción múltiple sobre el tema “Tiro Parabólico”.

Luego de la resolución del pre test, se plantearon actividades en las cuales los alumnos debían dar una explicación a determinada situación, según sus propias ideas. Debían redactar por escrito dichas explicaciones y luego seguir la guía planteada (tutorial), para verificar si las ideas plasmadas eran acertadas o debían ser reformuladas a la luz de las evidencias surgidas de la resolución de las actividades. Por último debían escribir las conclusiones acordadas con el grupo para cada planteo.

El tutorial consistía en la observación de un video de una pelota en movimiento parabólico (archivo “Galileo´sProjectile.mov”), seguidamente se resolvieron las actividades utilizando un programa de análisis y procesamiento de video llamado Logger Pro, en grupos de 2 ó 3 alumnos. Para ello, se contó con una computadora por grupo, con todo el software y archivos necesarios para trabajar.

Logger Pro es un software desarrollado por Vernier Software & Technology que permite la visualización y análisis de datos experimentales obtenidos a través de diversos sensores electrónicos. En nuestro caso, fue utilizado para analizar los datos extraídos del video de tiro parabólico, filmado con cámara digital. Las herramientas de análisis de video del programa, permiten el seguimiento de las posiciones (X e Y) del objeto en movimiento. Vale aclarar que los alumnos del curso tenían experiencia en el manejo de dicho programa, ya que lo habían utilizado previamente para el estudio de movimientos verticales. Esta práctica previa resultó muy provechosa, pues las herramientas de Logger Pro no constituyeron una dificultad adicional para los estudiantes, que ya habían adquirido destreza y seguridad en su manejo.

A continuación se muestra una imagen de la pantalla de trabajo (ver Figura 1), donde los alumnos identifican la posición en el eje vertical (Y) en función del tiempo.


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Figura 1

Imagen de la pantalla de trabajo (video “Galileo´sProjectile.mov” y gráfica de Y=f(t) del programa Logger Pro)

Una vez que los alumnos finalizaron todas las actividades y redactaron las conclusiones correspondientes, debieron resolver nuevamente la evaluación presentada en el pre test. Pudimos verificar un aumento significativo en el número de respuestas correctas en la resolución del pos test en relación con el pre test.

Debemos agregar que el tratamiento con tutoriales del tema “Movimiento Parabólico” fue reforzado con la resolución de problemas de aplicación y el análisis de textos de la bibliografía seleccionada para el presente curso.

3. CONCLUSIONES

La estrategia de enseñanza desarrollada fue muy provechosa. Al realizar el análisis de los resultados obtenidos se encontró que estos fueron positivos ya que aumentó el porcentaje de respuestas correctas en el post test, revirtiendo lo manifestado en el pre test. El análisis del bajo porcentaje (aunque no nulo) de preguntas donde se detectó involución nos conduce a revisar el planteo del tutorial en los aspectos de orden, redacción, notas aclaratorias, dificultad de las preguntas, etc.

Se puede señalar que un obstáculo para el desarrollo de esta estrategia es el tiempo que demanda la misma en relación a la enseñanza tradicional. También, la cantidad de alumnos puede constituir una dificultad en caso de ser un curso numeroso. Se


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detectó también que los alumnos evidencian problemas en la lectura comprensiva e interpretación de las consignas del tutorial.

Sin embargo el manejo del programa Logger Pro no supone una dificultad importante para los estudiantes, ya que fácilmente adquieren destreza y seguridad en su manejo. Asimismo la instalación del programa Logger Pro tiene requerimientos accesibles a cualquier notebook, netbook, PC, etc.

Los alumnos pudieron utilizar una metodología innovadora, usando herramientas tecnológicas con las que ya estaban familiarizados, adoptando un rol participativo y comprometido con la construcción de su propio aprendizaje.

Esta estrategia tiene el valor agregado de fomentar el trabajo en grupo, y de generar una reflexión permanente, explicitando ideas previas, avanzando sobre la experiencia y volviendo atrás para reformular sus creencias sobre los fenómenos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- BENEGAS, J.; SOKOLOFF, D.; LAWS, P.; ZAVALA, G.; GANGOSO, Z. (2009). “Aprendizaje Activo de la Física II – Mecánica. Manual de Entrenamiento.” Universidad Nacional de San Luis.

- FURMAN, M.; DE PODESTÁ, M.E. (2009). “La Aventura de Enseñar Ciencias Naturales”. Buenos Aires, Argentina. Aique.

- FUMAGALLI, L. (1993). “El Desafío de Enseñar Ciencias Naturales”. Buenos Aires, Argentina. Ed. Troquel.

- MCDERMOTT, L.; SCHAFFER, P. (2001). “Tutoriales Para Física Introductoria”. Buenos Aires, Argentina. Prentice Hall.

- BENEGAS, J. (2003). “Impacto de la Investigación en enseñanza de la Física en el Aula: La Experiencia de la UNSL” Universidad Nacional de San Luis.

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