Proyecto MEC Movimiento Parabólico
1. TEMA
1. TEMA
Didáctica de la enseñanza de la física.
2. PROBLEMA DE INVESTIGACION
2.1 Tema de Investigación.
Construcción y aplicación de Material Educativo Computacional (MEC) para la enseñanza del concepto de movimiento parabólico en la asignatura de Física con los estudiantes del grado décimo de la Institución Educativa Técnico Industrial de Popayán. Didáctica de la enseñanza de la física.
2.2 Formulación del Problema.
No existe Material Educativo Computacional (MEC) construido en la especialidad de Desarrollo de Software diseñado para la enseñanza del concepto de movimiento parabólico en la asignatura de Física con los estudiantes del grado décimo de la Institución Educativa Técnico Industrial de Popayán.
2.3 Descripción del Problema.
Hasta el momento en la especialidad de Desarrollo de Software de la Institución Educativa Técnico Industrial de Popayán no se ha construido ningún tipo de Material Educativo Computacional (MEC) que complemente la enseñanza de conceptos de física en el grado décimo, los cuales en su forma de aprehensión tradicional se tornan monótonos, tediosos y complejos, debido a la geometrización y matematización de los fenómenos reales en conceptos abstractos ya elaborados que al estudiante se le dificulta asimilar. Con la aparición de las TIC (Tecnologias de la Información y Comunicación), se pueden crear e implementar herramientas de enseñanza que interactivamente lleven al sujeto a una participación más activa dentro de la contrucción del conocimiento, puesto que recrean realidades complejas absctractas de manera similar a como las observó el científico que investigo el fenómeno antes de aplicar al teoria. Sirviendo de punto de partida para aclarar y unificar criterios sobre nociones o ideas previas que los estudiantes traen acerca del fenómeno en cuestión.
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo general
Aportar un Material Educativo Computacional (MEC) para la didáctica de la enseñanza del movimiento parabólico en la asignatura de física con los estudiantes del grado décimo de la Institución Educativa Técnico Industrial del Popayán.
3.2 Objetivos específicos
Elaborar un Material Educativo Computacional (MEC) fundamentado enla dídáctica de las ciencias experimentales y la ingeniería del software para la enseñanza del movimiento parabólico el cual se utilizará en la Institución Educativa Técnico Industrial del Popayán.
Diseñar actividades de investigación adecuadas para ser realizadas con el MEC.
Validar el Material Educativo Computacional (MEC) con los estudiantes del grado décimo de la Institución Educativa Técnico Industrial de Popayán.
Elaborar Instrumentos de medida, tales como: un test de exploración sobre conceptos de mecánica newtoniana, un cuestionario de evaluación de software educativo y una encuesta sobre el uso y dominio del computador.
Introducir a los estudiantes en la cultura científica actual, que concibe la simulación por computador como una herramienta fundamental para la investigación y la experimentación.
Divulgar y distribuir el Material Educativo Computacional (MEC) y todos los instrumentos de medida de forma gratuita a través de un Blog diseñado para tal fin en la Internet.
4. ENFOQUE.
Para este proyecto se utilizará la sistematización dialéctica, porque esta se basa en que el conocimiento debe regresar a la práctica para mejorarla y transformarla, y efectivamente lo que se busca es brindar material didáctico de apoyo para mejorar la enseñanza de la física centrado específicamente en el movimiento parabólico. Con el fin de lograr todos los objetivos, se plantean dos paradigmas: uno cuantitativo y otro cualitativo que se explicitan a continuación:
4.1 Paradigma cuantitativo
Aquí se sitúan todos los diseños experimentales y métodos estadísticos de contrastes de hipótesis y correlación de variables orientadas a probar que:
4.1 Paradigma cuantitativo
Aquí se sitúan todos los diseños experimentales y métodos estadísticos de contrastes de hipótesis y correlación de variables orientadas a probar que:
La realización de trabajos de investigación con simuladores promueve en los alumnos de bachillerato un aprendizaje significativo de la Física.
La enseñanza de la Física mediante la resolución de problemas como trabajos de investigación con simuladores es más eficaz que la enseñanza transmisiva-receptiva.
Un programa de simulación “a medida” genera una situación de aprendizaje más eficaz que un programa matemático de propósito general (Matlab, Derive, Cabri) .
El nivel de razonamiento lógico del alumno influye en su aprendizaje de la Física mediante trabajos de investigación con simuladores.
El rendimiento académico del estudiante influye en el aprendizaje por investigación mediante simuladores.
4.2 Paradigma cualitativo
En este ítem se encuentran los procesos de:
En este ítem se encuentran los procesos de:
Desarrollo de programas informáticos de simulación fundamentados en la didáctica de las ciencias experimentales, la ingeniería de software y la práctica docente.
Elaboración de las actividades de investigación adecuadas para ser realizadas con los simuladores.
Análisis cualitativo de parte del material producido por los estudiantes (informe de cada investigación, registro informático, test conceptual).
Análisis de las observaciones del aula.
Inmersión de los estudiantes en la cultura científica actual, que concibe la simulación por ordenador como una herramienta fundamental para la investigación y la experimentación.
Los alumnos están más motivados cuando abordan trabajos creativos que les requieren más protagonismo.
La interacción entre alumnos, profesor y ordenador enriquece la situación de aprendizaje.
5. VARIABLES
Las siguientes variables se seleccionaron buscando responder a los objetivos planteados en el proyecto:
Las siguientes variables se seleccionaron buscando responder a los objetivos planteados en el proyecto:
Conocimiento conceptual: Se obtendrá a través de los test sobre conceptos de mecánica newtoniana, con el fin de conocer las ideas previas instaladas en la mente del estudiante.
Actitud hacia la ciencia: Un conjunto de preguntas cuyo objeto será recoger información acerca de lo que el estudiante piensa la ciencia, los conocimientos científicos y las asignaturas de ciencias.
Conocimiento de informática: un pequeño test que permitirá conocer el nivel de conocimiento de diferentes programas informáticos y el uso que se le da a la computadora en el entorno exterior al colegio.
Rendimiento académico: obtenido de las calificaciones en la asignatura de Física.
6. CAJA DE HERRAMIENTAS
A continuación se relacionan y describen las herramientas utilizadas para sistematizar las variables de la investigación:
6.1 Herramientas pre-test
A continuación se relacionan y describen las herramientas utilizadas para sistematizar las variables de la investigación:
6.1 Herramientas pre-test
6.2 Herramientas pos-test
Actividades de Investigación: Una guía de actividades de investigación para cada alumno, en la que se plantean preguntas con el siguiente formato: enunciado de un problema abierto, hipótesis, estrategia de investigación, conclusiones y solución del problema. Cada estudiante debe emitir sus propias hipótesis, diseñar una estrategia para contrastarlas y establecer las conclusiones convenientes, corroborando o rechazando las hipótesis iniciales. Las cuestiones planteadas se centran sobre las concepciones alternativas más frecuentes, aprovechando el potencial didáctico del programa de simulación (véase anexo 4).
Cuaderno de notas: Para registrar las observaciones de aula hechas por el profesor al final de cada sesión. Se trata de describir las interacciones entre alumnos, alumnos-profesor y alumnos-computadora que tienen lugar en el aula durante la experiencia.
Registros informáticos: De los diseños y estrategias experimentales elaborados por los estudiantes y de la actividad sobre el simulador realizada por cada alumno para contrastar sus hipótesis. Estas grabaciones en el disco duro del ordenador son realizadas automáticamente por el simulador y permiten al profesor hacer el seguimiento y evaluación del proceso de razonamiento y aprendizaje de cada alumno.
Lista de control de software: Para que los profesores de física evalúen los programas informáticos utilizados en la investigación. El mismo test se usará tanto para el simulador como para la hoja de cálculo. (véase anexo 5).
Actividades de Investigación: Una guía de actividades de investigación para cada alumno, en la que se plantean preguntas con el siguiente formato: enunciado de un problema abierto, hipótesis, estrategia de investigación, conclusiones y solución del problema. Cada estudiante debe emitir sus propias hipótesis, diseñar una estrategia para contrastarlas y establecer las conclusiones convenientes, corroborando o rechazando las hipótesis iniciales. Las cuestiones planteadas se centran sobre las concepciones alternativas más frecuentes, aprovechando el potencial didáctico del programa de simulación (véase anexo 4).
Cuaderno de notas: Para registrar las observaciones de aula hechas por el profesor al final de cada sesión. Se trata de describir las interacciones entre alumnos, alumnos-profesor y alumnos-computadora que tienen lugar en el aula durante la experiencia.
Registros informáticos: De los diseños y estrategias experimentales elaborados por los estudiantes y de la actividad sobre el simulador realizada por cada alumno para contrastar sus hipótesis. Estas grabaciones en el disco duro del ordenador son realizadas automáticamente por el simulador y permiten al profesor hacer el seguimiento y evaluación del proceso de razonamiento y aprendizaje de cada alumno.
Lista de control de software: Para que los profesores de física evalúen los programas informáticos utilizados en la investigación. El mismo test se usará tanto para el simulador como para la hoja de cálculo. (véase anexo 5).
7. FASES DE LA INVESTIGACION
7.1 Introducción
El estudio a desarrollar en este trabajo se sitúa en un ámbito interdisciplinario donde confluyen la didáctica de la física y la informática educativa. La sinergia entre ambas disciplinas posibilitara, en el marco de esta investigación, la elaboración y validación de un nuevo material didáctico para la enseñanza del movimiento parabólico en la media vocacional, tema semilla y punto de partida en expansión para lograr en investigaciones posteriores, abarcar toda la rama de la mecánica newtoniana.
Este proceso se caracteriza por su complejidad y alto costo, pues no solo es necesario fijar unos objetivos y unos contenidos conceptuales con el currículo oficial de física, una metodología y estrategia didáctica adecuada al estudiante destinatario y a la materia impartida (conocimiento de didáctica de una ciencia experimental: La Física), sino que además precisa de las herramientas y técnicas informáticas avanzadas para el diseño, desarrollo y evaluación del software con fin educativo. Estos requerimientos obligan a conformar un grupo multidisciplinario de los profesores de física e informática.
Previo a la ejecución de la investigación, los estudiantes se adiestrarán en el uso del MEC simulador en sesiones previas a la fecha del evento, se hará una serie de actividades orientadas a averiguar y establecer los valores adecuados de las variables correspondientes, con objeto de reproducir en el simulador los movimientos de tiro parabólico con y sin rozamiento. A través de estos ejercicios de entrenamiento se pretende que el alumnado se familiarice con el software de simulación y aprenda a llevar a cabo acciones básicas como: iniciar y detener la animación; avanzar paso a paso la animación; definir un nuevo experimento; modificar los valores de las variables; visualizar las magnitudes vectoriales y solicitar ayuda.
7.2 Proceso de la actividad de investigación
La sala de cómputo en la que se llevará a cabo la investigación tiene quince computadoras Pentium IV bajo plataforma Windows Xp, con un paquete estándar de ofimática (procesador de texto, presentador de ideas, hoja de cálculo), en cada una se instalará el MEC simulador.
Para cada estación de trabajo se ubicará un estudiante y se aplicarán las siguientes tres etapas estratégicas para la recolección de información:
1. Explicitar las ideas previas de cada alumno con respecto al concepto del movimiento parabólico a través del cuestionario conceptual
2. Generar un conflicto conceptual entre las ideas previas del alumno y los fenómenos observados en la pantalla de la computadora. Para ello el alumno debe resolver distintos problemas cualitativos con el uso del MEC simulador didáctico, que involucra cuestiones científicas sobre las cuales el estudiante posee sus propias concepciones cognitivas.
3. Promover en el estudiante la acomodación cognitiva entre lo que se observa y las nuevas ideas con ayuda del profesor y los compañeros.
Se utilizará el MEC simulador del movimiento parabólico, la hipótesis de la investigación es considerar que las actividades de simulación asistida por computador adecuadamente guiadas por el profesor ayudan de manera significativa en el aprendizaje y la apropiación del concepto de movimiento parabólico en educación secundaria.
Para probar la hipótesis se comparará estadísticamente las respuestas de los alumnos en el test conceptual previo a las sesiones en la computadora y las respuestas obtenidas en test posterior.
La muestra de los estudiantes participantes en el experimento debe resolver una serie de preguntas abiertas sobre mecánica newtoniana, principalmente centradas en el movimiento parabólico a modo de pequeños trabajos de investigación con ayuda del MEC simulador.
Los instrumentos de sistematización serán los pre-test y pos-test sobre conceptos de mecánica newtoniana especialmente en el movimiento parabólico, actitudes científicas, creencias acerca de la ciencia y conocimientos de informática, observaciones en el aula, registros informáticos de la interacción de cada alumno con el programa y los escritos de investigación llevados a cabo por cada uno de ellos.
La investigación en el aula se llevará a cabo dividiendo el grupo en dos subgrupos A y B, el grupo A llevará a cabo el experimento con el uso del MEC simulador, y el grupo B con el material impreso de la manera tradicional (Apuntes de clase, libros de física, calculadora).
