World Engineering Education Forum - WEEF 2012

Medición de los perfiles epistemológicos: masa, peso y gravedad en alumnos de primer

año de Ingeniería

Medición de los perfiles epistemológicos: masa, peso y gravedad en alumnos de primer

año de Ingeniería

Javier Viau, Alejandra Tintori, Esteban SzygetiFacultad de Ingeniería; Universidad Nacional de Mar del Plata.

grupodidacticadelaciencia@gmail.com

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA PROBLEMÁTICA

Resultados del diagnóstico acerca del estado de la formación universitaria de los ingenieros, en las distintas regiones del país.

Problemas en la formación de los ciclos básicos: bajo rendimiento de los alumnos y deficiencias en la formación en ciencias básicas, rigidez de las estructuras curriculares

Problemas de fracaso en los primeros años, desgranamiento y deserción, baja tasa de egreso, prolongada duración real de las carreras y dedicación parcial de los alumnos

INTRODUCCIÓN

PROPÓSITOSPROPÓSITOS

•Reduciendo el uso de la exposición como método de instrucción

•Generando ambientes de trabajo más interactivo que orienten al aprendizaje hacia la comprensión.

•Fomentado el uso estratégico de los conocimientos adquiridos de manera que los alumnos afronten la solución de problemas realmente nuevos.

Preparar a los alumnos para asumir los retos y roles en un mundo cambiante

Proponemos la REFORMULACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DOCENTES TRADICIONALES

Proponemos la REFORMULACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DOCENTES TRADICIONALES

Utilizando nuevas estrategias:

MODELOS DIDACTICOS ANALOGICOS

Analogías

Dramatizaciones

Imágenes

Problemas de carácter predictivos

Son instrumentos que permiten que nos acerquemos a diferentes fenómenos de las ciencias naturales de una manera más simple dando un contexto de interpretación al modelo científico al cuál representan.

Estructura conceptual

Estructura lógica

Estructura epistemológica

Estructura didáctica

•ANALOGÍAS Son recursos didácticos que operan como entes sustitutos de la realidad •METÁFORAS

•DRAMATIZACIONES

•IMAGENES

•NARRATIVA ( CUENTOS)

•ANALOGÍAS Son recursos didácticos que operan como entes sustitutos de la realidad •METÁFORAS

•DRAMATIZACIONES

•IMAGENES

•NARRATIVA ( CUENTOS)

MARCO TEORICO

La MODELIZACIÓN DIDÁCTICA constituye un recurso de extremada importancia para la enseñanza de la ciencia porque al recurrir a dominios de la experiencia cotidiana favorece la formación de imágenes mentales de lo comprendido, y hemos comprobado que ayuda a la conceptualización de los temas científicos.

La MODELIZACIÓN DIDÁCTICA constituye un recurso de extremada importancia para la enseñanza de la ciencia porque al recurrir a dominios de la experiencia cotidiana favorece la formación de imágenes mentales de lo comprendido, y hemos comprobado que ayuda a la conceptualización de los temas científicos.

MODELOS DIDÁCTICOS ANALÓGICOS

MARCO TEORICO

PERFILES EPISTEMOLOGICOS

Bachelard nos muestra que cualquier concepto científico posee una perspectiva filosófica. De esta forma, tenemos que un concepto puede ser ordenado de acuerdo a distintos niveles sobre los cuales descansan filosofías científicas diferentes, y sin dudas progresivas en cuanto a la jerarquía del conocimiento sobre el mismo.

Son las huellas de los OBSTÁCULOS que el individuo necesito superar a lo largo de su instrucción. Es una escala que localiza los distintos debates filosóficos sobre un concepto.

La EVALUACIÓN debe ser diseñada y aplicada no solo para tener acceso a una información acerca de lo que se quiere evaluar, sino de manera que permita reflexionar e interpretar los datos recogidos en dicha evaluación, para que esta se convierta en autoevaluación para el docente y los alumnos.

El APRENDIZAJE podrá interpretarse como el cambio de los perfiles epistemológicos de los alumnos.El APRENDIZAJE podrá interpretarse como el cambio de los perfiles epistemológicos de los alumnos.

MARCO TEORICO

TRANSFERENCIA EPISTEMOLÓGICA

Un modelo didáctico analógico se diseña con un fin didáctico que presupone encuadrarlo con la ciencia bajo distintas perspectivas filosóficas (un poco de realismo, un poco de empirismo, otro de racionalismo, etc.). Es así, que de su aplicación en el aula surge la transferencia epistemológica, que es una medida de la huella epistemológica que el modelo origina en los alumnos.

M O DE L ODIDÁ C T I DOA N A L Ó G I C O

A P R E N DI Z A J E A N Á LISISFILO SÓ FIC OESPEC TRA L

ANIM ISM O REALISM O EM PIRISM O RAC IO NALISM O

TEORÍA CIENT ÍF ICA

(O b je to d e e n se ñ a n za )

T R A N S P O S I C I Ó N D I DÁ C T I C A

MARCO TEORICO

MODELOS DE LOS ALUMNOS

La Luna no tiene gravedad.

Establecen una relación de tipo causal directa entre la existencia de la atmósfera y la gravedad.

En el vacío no hay gravedad.

PARA LOS FÍSICOS

La naturaleza esencial de la gravedad se encuentra dentro de lo profundo de la teoría de la relatividad de Einstein.

Los cursos de enseñanza media y el ciclo básico universitario Están basados en las tres leyes de Newton y en la ley de gravitación universal

Los cursos de enseñanza media y el ciclo básico universitario Están basados en las tres leyes de Newton y en la ley de gravitación universal

METODOLOGÍA

CONTEXTUALIZACIÓN Alumnos pertenecientes al ciclo básico de Facultad de Ingeniería de la UNMdP, que se encontraban cursando Física 1. Ciclo lectivo 2011.

MUESTRA ( 45 alumnos)

Para el análisis y evaluación de datos se dividió en

Grupo A ( 29 alumnos)

Grupo A ( 29 alumnos)

Grupo B ( 16 alumnos)

Grupo B ( 16 alumnos)

No han sufrido desgranamiento en la carrera. Cohorte 2001

Se han desgranado durante la carrera, No pertenecen a la cohorte 2011.

( recusantes)

DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

Estudio exploratorio descriptivo a través del análisis de las respuestas de los estudiantes a cuestionario de opciones múltiples.

PROPUESTA METODOLÓGICA

1º ETAPA: Elaboración del perfil epistemológico de los alumnos sobre los conceptos de masa, peso y gravedad.

1º ETAPA: Elaboración del perfil epistemológico de los alumnos sobre los conceptos de masa, peso y gravedad.

BANDAS DEL PERFIL EPISTEMOLOGICO

CONCEPTOS REALISMO EMPIRISMO RACIONALISMO

MASALa masa es el peso. La masa es el tamaño del cuerpo o el volumen

A mayor volumen mayor tamaño o mayor peso tiene mayor masa.

Se relacionan magnitudes macroscópicas con microscópicas: masa está relacionada con la cantidad de materia. Se conceptualiza una masa inercial y una masa gravitacional.

GRAVEDAD

La causa de la gravedad es el peso. Si hay vacio no hay gravedad. La causa de la gravedad es la atmosfera.

Medir la gravedad es medir el peso. La gravedad de la tierra o un planeta aumenta con el aumento del peso o con el volumen.

Se le otorga un carácter ontológico diferente a la gravedad y al peso.

PESO

El peso es la masa de un cuerpo.El peso es la presión de un cuerpo sobre la tierra.

No hay distinción entre la balanza de platillo y la de resorte. Toda balanza mide peso.El peso depende del tamaño y del volumen.

Se amplía el concepto de fuerza como manifestación de un campo.

La elaboración del perfil epistemológico implica estructurar las ideas de los alumnos en zonas que suponen diversos compromisos epistemológicos y ontológicos.

PROPUESTA METODOLÓGICA

REALISMO INGENUOVisión glotona de la

realidad

Se aprecia la MASA con la mirada> Volumen > masa > volumen > peso

Masa es una cantidad: el concepto bloquea el conocimientoMasa es una cantidad: el concepto bloquea el conocimiento

EMPIRISMOAforismo de Kelvin:“Pensar es PesarPesar es Pensar”

El instrumento precede a la teoría

Balanza, se comparan masasBalanza, se comparan masas

RACIONALISMO INGENUO

Newton y la Mecánica Racional

Masa conforma un cuerpo de nocionesMasa conforma un cuerpo de nociones

RACIONALISMO Einstein y Relatividad

Masa es función de la velocidad Masa es función de la velocidad

CONCLUSIÓN: la MASA tiene una estructura interna, no es un átomo nocional, no es un concepto que derive de si mismo CONCLUSIÓN: la MASA tiene una estructura interna, no es un átomo nocional, no es un concepto que derive de si mismo

Ejemplo de MASA

Objetivo y Aplicación

Introducir los conceptos de Masa, Peso y Gravedad en una especie de juego entre el profesor y los alumnos.

Introducir los conceptos de Masa, Peso y Gravedad en una especie de juego entre el profesor y los alumnos.

Presentación en el aula

Planteo del problema

Discusión activa sobre el problema

dramatizaciones analógicas

Introducción de imágenes visuales,

Análisis de alcances y carácter predictivo

Planteo del problema

Discusión activa sobre el problema

dramatizaciones analógicas

Introducción de imágenes visuales,

Análisis de alcances y carácter predictivo

PROPUESTA METODOLÓGICA

2º ETAPA: Diseño de un modelo didáctico analógico que abordara dichos conceptos (basados en los perfiles obtenidos) y aplicación en el aula.

2º ETAPA: Diseño de un modelo didáctico analógico que abordara dichos conceptos (basados en los perfiles obtenidos) y aplicación en el aula.

3º ETAPA: Elaboración nuevamente el perfil epistemológico de los alumnos luego de su instrucción con la utilización del modelo didáctico analógico a los efectos de medir la transferencia epistemológica.3º ETAPA: Elaboración nuevamente el perfil epistemológico de los alumnos luego de su instrucción con la utilización del modelo didáctico analógico a los efectos de medir la transferencia epistemológica.

Grupo A: alumnos del ciclo básico de la Facultad de Ingeniería (Cohorte 2011) 29 ALUMNOS

Pre- test

Post- test

Grupo B: alumnos del ciclo básico de la Facultad de Ingeniería (Recursantes) 16 ALUMNOS

Pre- test

Post- test

ANALISIS DE RESULTADOS

En todos los gráficos se observa un aumento en el perfil de la banda Racionalista y una disminución en la Realista luego de haber aplicado el modelo.

No se alcanza el 100% de éxito, ya que alcanzar un manejo total de los conceptos requiere de un mayor entrenamiento.

De los tres conceptos MASA, PESO y GRAVEDAD, el último es el más abstracto y el que requiere un mayor racionalismo para entenderlo, es por eso que en la mayoría de los pre-test encontramos una gran dificultad para alcanzar niveles más altos en la banda Racionalista de los alumnos para el concepto GRAVEDAD.

El mayor nivel de Racionalismo lo alcanza el Grupo A La gran diferencia con el recursante (Grupo B) es que este no ha podido superar algunos errores conceptuales que lo ha llevado a desgranarse durante la carrera, lo que muestra la dificultad que tiene un alumno para superar los obstáculos epistemológicos identificados con la opinión y el sentido común.

CONSIDERACIONES FINALES

La elaboración del perfil epistemológico de los estudiantes se constituye en un instrumento para el planeamiento y análisis de la enseñanza de la Física. Entonces el aprendizaje de los conceptos podrá interpretarse como cambio de los perfiles epistemológicos.

Comprobamos en el desarrollo de las clases cómo las actividades a través de modelos necesitan ser guiadas y auditadas según la demanda de los estudiantes. Estas dependen del contexto y de quiénes estén aprendiendo. Por eso es fundamental conocer bien las características conceptuales de los alumnos es decir sus perfiles epistemológicos, así se podrán incorporar las estructuras de la ciencia a sus habilidades y concepciones previas.

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Cuerpo que posee masa

Cuerpo en interacción con la Tierra

Varios cuerpos interactuando

IMÁGENES UTILIZADAS EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO DIDÁCTICO