FLACSO Digital - Uruguay Aulas 2.0 C4 – 2013 Proyecto final (1ª entrega)

DESARROLLO DE UNA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL DE FÍSICA CON RESPALDO DE LAS TIC, EN UN CENTRO DE FORMACIÓN DOCENTE

Washington Meneses

Resumen

A través de este proyecto, se pretende construir un espacio académico para

promover el uso habitual y responsable de las TIC en las actividades

experimentales, entre los estudiantes de profesorado de Física de segundo año

del Ce.R.P. del Norte.

1. Introducción

En este espacio, se comparte la perspectiva de que el conocimiento científico es

una construcción colectiva y flexible, donde la experimentación cumple un rol

destacado. La educación científica y tecnológica, ocupa un lugar fundamental en

el sistema productivo y en lo cotidiano; es un conocimiento clave para comprender

e interpretar la cultura contemporánea (Martínez, 2011).

En esa perspectiva sociopolítica, la formación docente en general, y en particular

en el caso de la Física, necesita incluir estrategias de enseñanza que favorezcan

los mejores aprendizajes de los futuros docentes de enseñanza media, para

promover el desarrollo de un educador comprometido, entre otras cosas, con la

actualización permanente, la investigación de prácticas exitosas y de didácticas

que respondan adecuadamente las necesidades de un contexto complejo, donde

conviven múltiples inteligencias.

Entre las diversas estrategias de enseñanza científica, las actividades

experimentales constituyen un elemento fundamental en la formación de los

docentes de Física. El laboratorio, se entiende como un espacio privilegiado para

la construcción del conocimiento científico en un sentido amplio (Reverdito, 2007),

porque allí se puede extender la experiencia que colabora en la comprensión de

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conceptos, el desarrollo de destrezas (técnicas, intelectuales y sociales) y la

promoción de actitudes positivas hacia la ciencia (Vázquez, 1997).

Considerando que lo realmente fundamental es el aprendizaje (tanto si se trata de

aprehender ciencia, por la divulgación científica, o al hacer ciencia, en la instancia

de investigación académica), no se debe descartar cualquiera de las teorías del

aprendizaje. Básicamente porque este aprendizaje implica cambios de conducta,

uso de la razón, establecer objetivos concretos y evaluar. Además, en muchas

oportunidades se nutre de los procesos académicos dinámicos y flexibles, de las

relaciones sociales y de todo el potencial de las diversas estructuras cognitivas.

Pero, se hace cada vez más necesario construir programas de aprendizaje que

favorezcan la triangulación del saber, el estudiante y el contexto; investigando

constantemente sobre todos esos factores (Ertmer, 1993).

Ante las nuevas exigencias de la sociedad, es muy conveniente empezar un

efectivo acercamiento a la educación científica apoyada en las perspectivas

cognitivistas/constructivas del aprendizaje, para recuperar el carácter holista de la

ciencia (Barberá, 1996).

Coincidimos con Gil Pérez y Valdés (1996) que las actividades experimentales -

tanto en formación docente, como en enseñanza media - proporcionan

experiencia directa sobre los fenómenos físicos, permiten contrastar los modelos

con la realidad (aflorando los obstáculos epistemológicos), aproximan a los

estudiantes con los elementos tecnológicos y ayudan a desarrollar el

razonamiento práctico.

Existen diversas herramientas para realizar y analizar experimentos de física. Sin

embargo, hay que destacar la relevancia, cada vez mayor, de las Tecnologías de

la Información y la Comunicación (TIC) en la enseñanza de la física,

especialmente en las actividades experimentales. Las TIC son poderosas

herramientas de análisis y simulación, además de plataformas de organización e

intercambio cooperativo de información en tiempo real.

La integración de las TIC en el análisis compartido de datos y de resultados

experimentales, es una estrategia exitosa para la enseñanza, y un recurso

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fundamental para el aprendizaje, catalizador para la transformación educativa

positiva, especialmente a nivel de educación media. Si el objetivo es desarrollar la

docencia de una manera más activa y con mayores recursos didácticos, las TIC lo

facilitan, especialmente en un planteamiento constructivista (Pintó y Gutierrez,

2001).

1.1. Diagnóstico

El proyecto se desarrollará en el grupo de segundo año de profesorado de física

(plan 2008), generación 2012, en la Asignatura Física experimental II (anual, 3

horas semanales). Se trata de un grupo heterogéneo de 6 estudiantes, con

edades entre 19 y 50 años y distintas experiencias académicas, desde bachilleres

hasta un técnico en electrónica. Los datos se han recabado a través de una

entrevista con los integrantes del grupo. Se indagó sobre el uso y la destreza con

TICs.

Se ha detectado que los estudiantes de este grupo, utilizan de forma cotidiana las

redes sociales (especialmente Facebook), conocen los recursos de procesador de

texto (Word) y presentaciones (Powerpoint); dos de ellos han trabajado con

planilla de cálculo Excel (sin exceder su potencialidad básica). Ninguno de los

estudiantes ha trabajado con páginas web blogs y no tienen conocimientos de

programación (en el plan 2008 de formación docente, la asignatura informática

educativa se en cuentra en el curso de tercer año). Cinco estudiantes cuentan con

su propia computadora portátil y, como en el Laboratorio hay una computadora

para uso en al aula, todos los estudiantes pueden trabajar, individual y

simultáneamente, con este tipo de herramienta informática. La Institución cuenta

con una buena conexión a Internet, a través de Wi-Fi.

En un ambiente cada vez más conectado, con recursos gratuitos, o de muy bajo

costo, disponibles en red y altamente compatibles con las actividades

experimentales, es un verdadero problema que los estudiantes de profesorado de

Física, no tengan los conocimientos necesarios como para utilizar de manera

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regular las TIC en el análisis de experimentos (obtención y procesamiento de

datos, simulación, modelización, etc.).

Para mitigar este problema, el Departamento de Física inició, en el año 2012, una

experiencia donde se irán incorporan las TIC en las actividades experimentales.

En el curso de primer año se inició con el ejercicio de búsqueda selectiva de

páginas web y se incluyeron, en la mayoría de los prácticos, los sensores Multilab,

el programa Graph y el uso de discos virtuales con Dropbox. En segundo año, se

incluyen a las actividades de laboratorio la planilla de cálculo Excel, los

documentos compartidos en Google Drive (y también dar continuidad al uso de

Dropbox), la creación de blogs y/o páginas web y el uso de la plataforma

educativa Edmodo. También se pretende utilizar el ambiente educativo Etoys,

para una aproximación a la programación y la simulación para que, futuramente,

permita experimentar con mecanismos de robótica, otro tema que empieza a

reservar su espacio en la agenda educativa.

Este proyecto, se construye para dar secuencia a la experiencia satisfactoria de

primer año de profesorado, donde ya han accedido al uso de las TIC, verificando

su potencial como herramientas que favorecen los aprendizajes. Sin embargo, se

tratará de incidir en el grupo de segundo año, considerando que ya se encuentran

motivados, para que puedan explorar sobre las posibilidades de otros recursos

tecnológicos, para facilitar el aprendizaje de la Física en la modalidad presencial y

en una primera aproximación de la b-learning.

1.2. Fundamentación

Ya se ha indicado la importancia de las actividades experimentales en la

enseñanza y el aprendizaje de la Física. También se ha citado que las TIC son

herramientas relevantes para la educación en un contexto contemporáneo.

Justamente, el éxito de la inclusión de las TIC en las actividades experimentales

se apoya en la compleja intersección del dominio de los contenidos asociados a

cada experimento, de la aplicación de pedagogías pertinentes y de la

comprensión plena de las tecnologías más adecuadas para cada situación.

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Se ha seleccionado la temática asociada con la electrostática (una de las

temáticas recomendadas en el programa de la asignatura Física Experimental II y

común a la asignatura Física II), utilizando la elaboración del informe de la

actividad experimental para evaluar el dominio de los conocimientos específicos.

Se pretende utilizar una metodología participativa y colaborativa, que contemple

las destrezas de cada estudiante, pero orientada y regulada por del docente,

especialmente debido a la reducida carga horaria de la asignatura. Finalmente, se

utilizarán algunas herramientas informáticas que estén disponibles en las

computadoras de los estudiantes, así como diversos recursos de Internet,

evaluando el uso responsable y, eventualmente, la innovación.

2. Objetivos

Objetivo general

Que los estudiantes de segundo año de profesorado de Física del Ce.R.P. del

Norte, sean capaces de elaborar el informe sobre una actividad prácticas de

laboratorio de electrostática, trabajando de modo colaborativo y utilizando las

tecnologías para el análisis y divulgación de los resultados experimentales.

Objetivos específicos (metas de logros)

Todos los estudiantes participarán de forma cooperativa en la manipulación

de los instrumentos y en la obtención de los datos experimentales.

Deberán elaborar el informe del experimento de manera colaborativa con

distribución de tareas.

Cada estudiante deberá utilizar con solvencia, por lo menos dos

herramientas informáticas o recursos TIC.

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3. Contenidos

El experimento seleccionado para iniciar este proyecto (carga y energía eléctrica

en un sistema de capacitores en paralelo), se ha elegido en función de los

materiales disponibles en el Laboratorio de la Institución. Cualquier otra propuesta

experimental puede ser presentada de manera libre, desde que discutida por el

grupo y sustentada por los recursos correspondientes para su ejecución

apropiada.

Esta primera aproximación a la actividad experimental enriquecida con las TIC

será continuada en otros los otros temas del programa de la asignatura,

incluyendo, de modo progresivo, algunos sensores digitales:

Mapeo de campo eléctrico en el plano, caso de láminas paralelas.

Campo magnético de un conductor rectilíneo y ley de Ampère. Uso de

brújula y sensor de efecto Hall.

Inducción magnética y ley de Faraday.

4. Estrategias

Como la asignatura desde la que se desarrolla este proyecto se orienta a la

realización de experimentos, esto constituye un objetivo y también una estrategia.

Se comprende que la práctica está fundamentada en la teoría, entonces la

búsqueda bibliográfica (en texto papel y/o Internet) permite construir y seleccionar

los materiales para fundamentar los prácticos.

Ante el número reducido de estudiantes, se puede distribuir las tareas para

acelerar los procesos de obtención de datos, pero el análisis de los resultados se

enriquece de las distintas miradas, por lo tanto se necesita promover la discusión

en grupo o colectivo.

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En el entendido de que se ha iniciado la elaboración de documentos en el curso

anterior, y conociendo la realidad del grupo, se dará continuidad a la estrategia de

producción de informes científicos con TICs.

5. Materiales

Para la ejecución de las actividades experimentales (obtención de datos) de este

proyecto se utilizarán los materiales disponibles en el laboratorio, con las

adaptaciones que los estudiantes propongan, pero respetando las normas de

seguridad para el trabajo con circuitos eléctricos. Esos datos serán recabados a

través de procedimiento analógicos y, cuando existan los recursos, también por

medios digitales.

La búsqueda bibliográfica se realizará en los textos recomendados en la

bibliografía (disponibles en la biblioteca del Centro) y en páginas Internet de

carácter universitario, a través de la conexión Wi-Fi de la Institución. El docente

proporcionará una lista de páginas recomendadas y, paralelamente solicitará que

los estudiantes realicen búsquedas de páginas web similares. Los resultados

serán compartidos en la red Edmodo, donde todos los estudiantes estarán

afiliados.

Para el análisis de los datos se utilizará planilla de cálculo (Excel, Hoja de

Openoffice) o los programas Graph y Graphmatica, que se descargan

gratuitamente de la web.

Los informes se confeccionarán en alguno de los procesadores de texto

disponibles en las computadoras o en Google drive. Este material se subirá a un

blog o página web, creado para ese fin.

Se recomienda el uso de cámara digital para registrar (fotos y pequeños videos) lo

más importante de los experimentos. Estos registros serán incluidos en el

blog/página web y también podrán compartirse a través de las redes sociales

(Edmodo, Facebook, Youtube, Tweeter, etc.).

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Otras aplicaciones sugeridas: Circuitlab (representación y análisis de circuitos en

red), Graph y Graphmatica (construcción de gráficas y análisis estadístico de

datos), Exelearning (para elaboración de tareas y pruebas; complemento

asincrónico de Edmodo), Phet (simulador de experimentos de ciencias en línea) y

el entorno Etoys (para programar situaciones relacionados con la teoría del

electromagnetismo).

6. Actividades

Tiempo Contenidos Actividades

Clase 1 (3hs)

Capacitores, carga y energía eléctrica.

Asociación de capacitores en paralelo.

Carga y energía en un capacitor.Conservación de la carga en sistemas aislados.

Trabajo eléctrico y variación de energía potencial.

Elaboración de presentaciones.

Al iniciar la clase, se distribuirán tareas entre los integrantes del grupo, de tal forma que cada uno de los estudiantes trabaje con por lo menos dos recursos TIC.

Búsqueda bibliográfica de información sobre capacitores y sus propiedades. Se trabajará en parejas, consultando cualquiera de los textos del curso de Física II y una página web indicada por el docente. Cada equipo estudiará una característica de los capacitores (1h).

Cada pareja deberá preparar una presentación y exponerla ante el grupo (1h). La presentación será compartida en Edmodo, en un espacio previamente construido por el docente.

Se distribuirá un protocolo de trabajo con un procedimiento de toma de datos del experimento. Los estudiantes realizarán el experimento y dejarán registro de los datos en una tabla elaborada en Excel u otra planilla de cálculo (30min).

Los estudiantes deberán realizar fotografías y videos del práctico.

Tiempo Contenidos Actividades

Clase 2 (3hs)

Funcionamiento de planilla de cálculo y su potencialidad para análisis de datos.

Nociones matemáticas sobre estudio de datos.

Pasos para elaborar de un informe científico.

Construcción de blogs.

Análisis, en planilla de cálculo, de los datos obtenidos en la clase anterior. Trazado de la línea de tendencia y cálculo del coeficiente de regresión con los recursos de la planilla. Prueba con el programa Graph (1h).

Consulta en Internet (p.ej. Wikipedia) sobre análisis de datos y método de mínimos cuadrados (30min).

Uso de Circuitlab o Crocodrile para la construcción de circuitos eléctricos (30 min).

Iniciar la elaboración de un informe de práctico. Construcción de un blog o de una página web para las actividades de la asignatura ( 30 min).

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Tiempo Contenidos Actividades

Clase 3 (3hs)

Construcción de una web/blog.

Subir un video a Youtube.

Los estudiantes, en plenario, discutirán las conclusiones del práctico (1h).

Luego, podrán distribuirse en dos equipos (1h y 30min).Deberán utilizar esta clase para completar el informe y publicarlo en el blog. También se seleccionarán dos videos para subir a Youtube.

7. Evaluación

Destacado Adecuado InsuficienteCalidad de la participación en la actividad

Plantea ideas innovadoras y las propone abiertamente al grupo, con fundamentos conceptuales rigurosos . Actúa con iniciativa y decisión.

Intercambia información con el grupo de forma regular. Cumple con las orientaciones y colabora en todas las clases.

Sólo participa cuando se le solicita. No comparte sus ideas con el colectivo.

Nivel de comprensión de los conceptos académicos

Estudia profundamente los temas, buscando bibliografía diversa y de calidad. Piensa aplicaciones de la teoría a la práctica e intenta proyectar experimentos fuera de la estructura curricular.

Estudia regularmente, confecciona resúmenes y selecciona bibliografía adecuada al nivel terciario.Consulta al docente y a los colegas en caso de dudas.

Demuestra muchas dudas sobre conceptos clave.No se preocupa de superar las dificultades.

Destreza en el uso de las TIC

Demuestra buen dominio de las TIC. Piensa y propone aplicaciones de las TIC en la enseñanza y el aprendizaje de la Física.Se interesa por experimentar nuevas opciones tecnológicas y las comparte en el grupo para facilitar los aprendizajes.

Utiliza correctamente los recursos tecnológicos. Es diestro en, por lo menos, dos de ellos al trabajar en actividades experimentales. Se preocupa en ampliar el conocimiento sobre uso de las TIC en educación.

Se niega o resiste a utilizar las TIC.

Interacción en el grupo

Excelente relación con todos los integrantes del grupo. Respeta y exige que se respete la diversidad de posiciones e ideas.Siempre fundamenta sus ideas con sólidos fundamentos teóricos.

Tiene buenas relaciones con la mayoría de los compañeros y cumple con las funciones que le asigna el grupo.En los momentos de discusión logra fundamentar su posición.

No logra cumplir con las tareas al trabajar de forma grupal. Discrepa constantemente con los compañeros sin fundamentar su posición.

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8. Producto

Como producto final del proyecto se espera que los estudiantes, trabajando en

parejas (pero intercambiando información de forma colaborativa, a través de

Edmodo, Google drive, Dropbox, u otra opción que consideren adecuada),

presenten informes digitales de los experimentos sobre electromagnetismo. Estos

informes serán incluidos en una página web, blog o webquest del grupo.

La siguiente matriz de valoración permitirá evaluar los resultados de la página

web/blog y del proceso de elaboración de los informes de los experimentos

realizados.

Excelente Bueno Reelaborar

Navegabilidad

Página muy atractiva y rápida de navegar en múltiples ventanas. La información se encuentra con facilidad y se puede compartir de forma sencilla.

Página simple, organizada cronológicamente y con información actualizada.

Conjunto de documentos sin conexión entre sí.

Calidad de la información

Información actualizada y de nivel terciario.

Información correcta y de nivel de enseñanza media.

Información sin fundamento científico

Variedad de recursos

Incluye diversos recursos (texto, imágenes, videos, hipervínculos, lectura de documentos).

Utiliza texto, imágenes e hipervínculos de forma correcta

Solo incluye texto e imágenes, omite otros posibles recursos TIC.

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