Enseñanza de la Física con Tecnología

Área Temática: Producción de materiales.Fís. José Manuel Posada de la Concha

Instructor externo del programa EFIT de la Secretaría de Educación Pública de México.Web: www.sep.edu.mx

Jefe de Operación de las salas “Tecnología Satelital”, “El Universo” y “Movimiento” de Universum, Museo de las Ciencias de la UNAM, México. Web: www.universum.unam.mx

Teléfonos. Of. 56-22-73-25; Part. 58-45-87-45; Cel. 044-55-11-48-85-17.Correos electrónicos: jposada@universum.unam.mx ; josemanuelposada@hotmail.comNo soy socio de la RedPop

Resumen

El proyecto Enseñanza de Física con Tecnología (EFIT) incorpora el uso de tecnologías de la información y comunicación (TIC) en escuelas secundarias de México. A continuación exponemos sobre la historia de este proyecto, las ideas que lo conformaron, sus objetivos y como ha evolucionado a partir de 1997 hasta la fecha. Terminaremos mostrando cómo se encuentra constituido actualmente por 50 animaciones del software Interactive Physics y 15 prácticas con sensores de laboratorio PASCO, que pueden ser integradas a centros y museos de ciencia y en ambientes de educación no formal.

Historia, objetivos

“EFIT es el resultado de la adaptación a la enseñanza de la Física en la escuela secundaria mexicana del modelo canadiense Technology Enchanced Sciencie Secondary Introduction, TESSI. Así, en 1997 la Subsecretaría de Educación Básica y Normal de la Secretaría de Educación Pública (SEP), en

colaboración con el Instituto Latinoamericano de Comunicación Educativa (ILCE), tomó la iniciativa de poner en marcha este proyecto de innovación y desarrollo educativo con los siguientes objetivos generales:

Incorporar sistemática y gradualmente el uso de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en la escuela secundaria pública para la enseñanza de la Física.

Poner en práctica el uso significativo de las TIC basándose en un modelo pedagógico orientado a mejorar y a enriquecer el aprendizaje de los contenidos curriculares.

Explorar el uso de las TIC para la enseñanza de contenidos más allá del currículo, con base en el acceso a ideas importantes en ciencias.

Este proyecto se concibió bajo los siguientes principios:

Didáctico, mediante el cual se diseñan actividades para el aula siguiendo un tratamiento fenomenológico de los conceptos que se enseñan.

De especialización, por lo que se seleccionan herramientas y piezas de software de contenido. Los criterios de selección se derivan de didácticas específicas acordes con la materia de física.

Cognitivo, por cuyo conducto se seleccionan herramientas que permiten la manipulación directa de modelos de fenómenos mediante representaciones ejecutables.

Empírico, bajo el cual se seleccionan herramientas que han sido probadas en algún sistema educativo.

Pedagógico, por cuyo intermedio se diseñan las actividades de uso de las TIC para que promuevan el aprendizaje colaborativo y la interacción entre los alumnos, así como entre profesores y alumnos.

De equidad, con el que se seleccionan herramientas que permiten a los alumnos de secundaria el acceso temprano a ideas importantes en ciencias.

Del conjunto de toma de decisiones para el diseño de los modelos, una de las más complejas era la selección de herramientas. Estos principios permitieron formular criterios de selección, los cuales indican que las herramientas debieran:

Estar relacionadas con un área específica de la física escolar. Contar con representaciones ejecutables de objetos, conceptos y

fenómenos de la ciencia. Permitir un tratamiento fenomenológico de los conceptos científicos. Se útiles para abordar situaciones que no pueden estudiarse con los

medios tradicionales de enseñanza. Poder utilizarse con base en el diseño de actividades que promuevan un

acercamiento social del aprendizaje. Permitir promover prácticas en el aula en las que el profesor guía el

intercambio de ideas y las discusiones grupales, al tiempo que actúa como mediador entre el estudiante y la herramienta.

Herramientas de EFIT

Interactive Physics: software de simulación de situaciones del mundo físico. Además de poder visualizar fenómenos que no pueden reproducirse en un laboratorio tradicional, el alumno puede comparar las simulaciones con el comportamiento real de ciertos fenómenos. Es factible desplegar en pantalla una gran variedad de escenarios del mundo físico para ser estudiados.

Sensores de Introducción a la Física Pasco: equipo consistente en sensores que se conectan a la computadora para medir diferentes magnitudes físicas (posición, velocidad, aceleración, fuerza, temperatura, sonido, voltaje, etc.). A diferencia del simulador, los sensores permiten realizar mediciones relativas a los propios fenómenos. “1

Nota. Las herramientas utilizadas al principio del proyecto incluían otros software, con el paso del tiempo y el acopio de experiencias se decidió trabajar solamente con los dos que se indican arriba por ser los de mejor manejo.

Conformación del Proyecto

Para el proyecto EFIT, dirigido por el Fís. Juan Tonda bajo la coordinación de la Dra. Teresa Rojano y la Mtra. Elvia Perrusquía, se ideó una fase piloto que abarcó un período de tres años (1997-2000), para la cual se estableció la infraestructura correspondiente en 14 escuelas secundarias de 14 entidades del país. Esta infraestructura consistía, principalmente, en un aula equipada con 11

computadoras en red, de tal manera que es posible la distribución de un grupo escolar por equipos de trabajo en cada una de las computadoras. Lo ideal es tener 3 o 4 alumnos por máquina. A cada alumno se le proporciona una hoja de trabajo impresa que contiene la práctica propuesta por el modelo y que se irá resolviendo mientras se observa la simulación o se utilizan los sensores.Los resultados de la fase piloto permitieron redefinir los modelos, de forma que resultase viable su aplicación generalizada. Hoy la expansión gradual del modelo EFIT aparece como parte del Plan nacional de Educación 2000-2006 de la SEP, y, en la práctica, al menos tres entidades han optado por su implementación inmediata en a totalidad de las escuelas secundarias.En las primeras etapas del desarrollo del modelo EFIT se propusieron alrededor de 120 simulaciones realizadas por los expertos en IP acompañadas de los textos de las prácticas a resolver, en las cuales se cubría con creces la curricula de los programas de Física I que se estudia en el segundo grado de secundaria, y de Física II que se estudia en el tercer grado. De la misma manera se desarrollaron 15 prácticas para ser utilizadas con los sensores PASCO. Estas primeras simulaciones de IP y la utilización de los sensores fueron las herramientas más utilizadas en los primeros 6 años del programa (1997 a 2003). A partir de 2003 se decidió renovar las animaciones y los textos de las prácticas. Para lo anterior, con la experiencia obtenida, se decidieron tomar en cuenta los tres puntos siguientes:

En la mayoría de los estados donde se implementó el programa EFIT, incluyendo la Ciudad de México, el tiempo de duración de las clases de física es de 50 minutos. Aunque esto se sabía de antemano, las prácticas originales estaban pensadas para ser resueltas hasta en 3 sesiones, lo cual fue imposible, ya que un solo tema en tres clases no permitía avanzar en el programa de estudios. Por lo tanto, todas las prácticas tuvieron que ser rescritas.

Varias animaciones trataban sobre temas similares debido a que fueron elaboradas por diferentes expertos, cada una con su estilo propio, lo cual podía generar un poco de desconcierto en los profesores y alumnos. Se decidió unificarlas en una sola que contuviera lo más relevante de cada una.

Se puso mayor énfasis en la calidad de los gráficos para hacerlas mucho más llamativas e interesantes. Todos los cuadros que acompañan esta ponencia, pertenecen a las animaciones de esta última etapa del proyecto.

De esta manera, en la nueva etapa del proyecto EFIT se tienen 50 animaciones nuevas de IP, realizadas principalmente por el D.G. Guillermo Guerrero Arenas y el Dr. Arturo Freire, con dos textos diferentes cada una: la práctica que debe resolver el alumno y la de información para los profesores. Estos textos fueron escritos por el Mtro. Jaime Albarrán, el Mtro. Francisco Noreña, la Fís. Mirena de Olaizola y el autor de esta ponencia. Las 15 prácticas con los sensores también fueron rescritas para disminuir el tiempo de resolución. En las prácticas con los sensores, la interactividad del alumno es fundamental ya que no solamente manipula directamente el equipo utilizado, sino que en ocasiones, él es el objeto a estudiar, como por ejemplo, en actividades sobre el movimiento de los cuerpos.

Todas las animaciones y prácticas con sensores tratan sobre los siguientes temas:

Velocidad Primera Ley de Newton Potencia y Trabajo Gráficas de posición vs

tiempo Caída Libre Fuerzas de Fricción Gravitación Ley de Boyle Ley de Charles Ley de Gay-Lussac Leyes de Kepler Energía cinética y potencial Movimientos periódico y

caótico Máquinas simples

Principio de Pascal Principio de Arquímedes Vectores Ley de Coulomb Microscopio Telescopio Lentes positivas y negativas Miopía e hipermetropía Ley de Ohm Circuitos eléctricos Estructura de la materia Calor y temperatura

A manera de conclusión

Los estados de la República Mexicana donde se han implementado las nuevas animaciones son Nuevo León, San Luis Potosí y Yucatán. Próximamente se aplicarán en el estado de Durango (octubre de 2004). En los tres estados los resultados han sido excelentes, en donde se deben destacar los siguientes puntos:

Dada la baja calidad de la educación en México, donde se tiene una tradición histórica de impartir clase solamente con “pizarrón, cuaderno y lápiz”, y donde el material de laboratorio suele ser escaso y obsoleto, la

adaptación de alternativas educativas como el modelo EFIT es un elemento novedoso que despierta muchísimo interés entre los directivos, profesores y alumnos.

Es evidente un mayor acercamiento de los estudiantes a la materia de física por resolver prácticas del modelo EFIT. Como su interés por la materia aumenta, su capacidad de aprendizaje, razonamiento y crítica es mucho mejor.

El modelo EFIT ayuda al trabajo en equipo ya que de esa manera se encuentra conformado, lo cual es fundamental para mejores resultados en cualquier ámbito de la vida académica (y no académica) de los estudiantes.

Es notable el acercamiento de los jóvenes a este tipo de tecnologías por pertenecer a generaciones donde los sistemas de cómputo les son familiares. El modelo EFIT aprovecha, por su conformación, este aspecto.

Los proyectos educativos en México, y en toda Latinoamérica, no deben quedarse rezagados tecnológicamente. EFIT se encuentra a la vanguardia en nuestro país en este rubro.

Las mismas animaciones y experimentos con sensores son de gran utilidad para los profesores ya que sirven para su actualización.

Es claro el éxito de este proyecto. Su difusión se encuentra todavía dentro de las primeras etapas, pero dentro del nuevo programa de estudios de secundaria a nivel nacional se incorporará como material de apoyo. Esta claro que el objetivo primero de las animaciones, de las prácticas y de las actividades de los sensores cae dentro de la enseñanza formal, pero esta limitación solamente se debe al formato en que los textos de las prácticas de los alumnos se encuentran escritos. Pero no cabe ninguna duda en que este tipo de recursos tecnológicos implementados en otro ambiente, serían una fuente riquísima para la divulgación de la ciencia, como por ejemplo en museos o centros de ciencia. Aquí mostramos el proyecto para posibles interesados.

Citas.

1. Dra. Teresa Rojano, Revista Iberoamericana de Educación. No. 33, pp135-140.

Bibliografía.

o “Incorporación de entornos tecnológicos de aprendizaje a la cultura escolar: proyecto de innovación educativa en matemáticas y ciencias en escuelas secundarias públicas de México”, por la Dra. Teresa Rojano.Revista Iberoamericana de Educación. Número 33, pp 135-165Septiembre-Diciembre 2003

o Enseñanza de la Física con Tecnología.Por Juan Tonda MazónSEP, 1997.