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Modelo de Evaluación Para Recursos Digitales en la Enseñanza de la Física en el CED CAFAM

Bellavista.

Gonzalo Vanegas Forero

Director

Julián Andrés Salamanca Bernal

30 de Septiembre de 2016

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Maestría en Educación

Grupo de Investigación FISINFOR

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Tabla de Contenido

1. Introducción.

2. Marco Referencial.

2.1 Entornos TIC en la Enseñanza Aprendizaje de las Ciencias.

2.2 Concepto: Fuerza.

2.2.1 Algunos Vestigios del Concepto Fuerza.

2.2.2 Perspectivas en la Cuantificación del Concepto Fuerza.

2.3 Experiencias de Laboratorio.

2.4 Recursos Digitales en la Enseñanza de la Física.

2.5 Métricas de Evaluación Recursos Digitales.

2.6 Relación: Recurso Digital, Experiencia de Laboratorio, Concepto.

3. Desarrollo de la Propuesta Metodológica para Evaluación de un Recurso TIC en la Enseñanza de la Física.

3.1 Descripción: Contexto Educativo.

3.2 Revisión: Uso de TIC en el Aula.

3.3 Pre Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza.

3.4 Experiencia de Laboratorio.

3.5 Uso del Recurso Digital Physics Tracker.

3.6 Post Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza.

3.7 Intervención Docente en el Aula.

3.7.1 Construcción Teórica del concepto Fuerza en el Aula.

4. Recolección de Datos (Estadística Inferencial).

4.1 Organización de la Información del Grupo de Estudio.

4.2 Aplicación Pre Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza.

4.3 Experiencia de Laboratorio.

4.4 Aplicación Uso del Recurso Digital Physics Tracker.

4.5 Aplicación Post Test: Análisis Comparativo.

4.6 Relación: Recurso Digital, Experiencia de Laboratorio, Concepto.

5. Análisis de Resultados.

5.1 Ruta Descriptiva: Experiencias Recurso Digital.

5.2 Descripción del Modelo de Evaluación: Integración de Parámetros.

5.3 Análisis a través de las Medidas de Tendencia Central.

5.4 Discusión Resultados Modelo y Otras Intervenciones.

6. Conclusiones.

6.1 Reflexión Docente.

7. Bibliografía.

8. Anexos.

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Dedicatoria:

A Clara por darme la vida, a Yulia con quien la comparto, a David por su incondicionalidad con

la vida y a Tomás quien es nueva vida.

A Julián Salamanca por sus consejos y acompañamiento en este proceso.

Con especial cariño, a todos mis estudiantes por su naturaleza persistente y amor por el

conocimiento.

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1. Introducción

En educación se han generado varios cuestionamientos, como lo son, ¿Qué debe aprender un

estudiante?, ¿Cuándo lo debe aprender? y ¿Cómo lo debe aprender?, por lo que se han diseñado

diversas estrategias en la enseñanza, como lo expresan Cué, J. L. G., Rincón, J. A. S., & García,

C. M. A. (2009) en sus diversos instrumentos de medición de estilos de aprendizaje, frente a las

diversas posibilidades en la enseñanza aprendizaje, pero, ahora aparecen nuevos

cuestionamientos acerca de la enseñanza de las ciencias experimentales y frente a lo que enseña

el profesor de física.

Y precisamente, al ser el carácter de la física experimental para su enseñanza se requiere: espacio

de laboratorio, instrumentos de medición, hacer análisis de datos, diseño de protocolos y la

redacción de informes. Cómo se hacen estás experiencias: se propone un objetivo, se realizan los

arreglos experimentales, se registran los datos en una bitácora, se aplican principios estadísticos

y cálculos de incertidumbre para el análisis de datos. Lo anterior se hace posible, cuando se

pueden proponer experiencias de laboratorio; porque a veces no se puede, se restringe la

posibilidad de la experimentación, por algunas dificultades como: los recursos físicos, la

obtención de datos y otras veces la difícil observación del fenómeno; lo cual sugiere proponer

otras estrategias para la enseñanza aprendizaje de la física en el aula.

Una de las estrategias más significativas, se refiere a la integración de recursos digitales en el

marco de las nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en el aula, porque

ofrecen las condiciones para la enseñanza aprendizaje, al permitir el uso de múltiples medios

para presentar la información, la posibilidad de innovar los procesos de enseñanza aprendizaje y

la alta interacción del estudiante. Por estas razones, para la enseñanza de la ciencia experimental

física, se hablara de recursos digitales que permiten la adquisición de datos, por sus siglas en

inglés (DAQ), simulación informática, laboratorios virtuales y análisis de situaciones filmadas,

en ese sentido, general ambientes de aprendizajes acordes con las ciencias físicas.

Para decidir cuál recurso digital integrar y el porqué, se debe revisar entre aquellos en donde sus

aplicaciones no requieran conocimientos específicos, que contengan ambientes intuitivos, que

ofrezcan resultados de forma gráfica y especialmente que responda los siguientes

cuestionamientos: ¿La elección del recurso tiene relación con el tema que se desarrolla?, ¿cómo

identificar los conocimientos del docente frente al recurso? y ¿Qué parámetros permiten la

integración adecuada entre experiencias de laboratorio y recursos digitales?; al responder de

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forma afirmativa a dichos cuestionamientos, frente a su importancia, es porque se ha generado un

acto reflexivo para trabajar con diversos recursos digitales, entonces, para elegir el recurso más

adecuado para su uso en el aula, será indispensable la evaluación y validación de estos en la

enseñanza aprendizaje de las ciencias, a corto tiempo, con una estrecha relación con el concepto

a desarrollar para que incida en el aprendizaje, denotando que la utilización de un recurso TIC,

podría ser más adecuado en el ejercicio de enseñar un concepto, pero, se sugiere que se tenga

como base la evaluación del recurso mismo, para que el concepto, la experimentación, junto con

las razones mencionadas que satisfagan la necesidad de la ciencias en la enseñanza de un

fenómeno, sean efectivos.

De lo anterior, surge un cuestionamiento ¿Cómo evaluar un recurso digital en la enseñanza de las

ciencias?, del cual se derivan otros como: ¿Cuáles deben ser los criterios para evaluar dicho

recurso?, ¿Qué aporta la utilización de dicho recurso en el proceso de enseñanza aprendizaje en

un concepto particular?

Para desarrollar estos cuestionamientos frente a la evaluación y validación del recurso digital

seleccionado, este trabajo se enfatiza en Tracker y el concepto Fuerza; se puede hacer la elección

de otros recursos y conceptos, pero se toman estos como punto de partida, de acuerdo al contexto

e identificando que permiten de mejor manera dar inicio al proyecto en dirección del marco de

las TIC. En ese sentido, se amplía la importancia del proyecto en el capítulo 2, determinando las

estructuras cualitativas y cuantitativas en la enseñanza de un concepto particular propio de la

física, desde varios referentes teóricos. Posteriormente en el capítulo 3 se expone la metodología

empleada y la identificación de la población para evaluar un recurso digital en contexto, la

importancia de diseñar experiencias de laboratorio para implementar el uso de recurso digitales,

como se dio la intervención docente y así establecer parámetros en la construcción de

instrumentos de evaluación, para recursos digitales aplicados en la enseñanza de la física.

En el capítulo 4, se describen los instrumentos empleados en la recolección de datos, que

alimentaran el mecanismo para evaluar el recurso digital seleccionado y se da una muestra de la

relación entre el concepto, la experiencia de laboratorio y el uso del recurso digital Tracker.

Finalmente, en el capítulo 5, se realiza la descripción del modelo, la estrategia en la triangulación

de los resultados obtenidos. Con los instrumentos y los parámetros de evaluación seleccionados,

se discuten los resultados del modelo de evaluación y se mencionan otras posibles intervenciones

en esta área.

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Por ello, se propone crear un modelo de evaluación para el contexto enseñanza aprendizaje de la

física, a partir de la importación conceptual como propone Hewson, P. W. (1990), de la

experimentación y uso de recursos digitales, como estrategia de intervención en el aula,

asignando variables y categorías cualitativas y cuantitativas en la evaluación de recursos

digitales, en el CED CAFAM Bellavista, ubicado en la localidad de Kennedy, Bogotá -

Colombia, con estudiantes de grado Décimo en 2016.

2. Marco Referencial

2.1 Entornos TIC en la Enseñanza Aprendizaje de las Ciencias

Para empezar a evaluar los procesos de enseñanza aprendizaje de las ciencias, se tendrá en

cuenta los fundamentos teóricos basados en Gilbert, J. K., Watts, D. M., & Osborne, R. J.

(1982); que evidencian la existencia, de ideas previas en estudiantes y docentes de cualquier

nivel, con un conjunto de creencias y expectativas, que constituyen una especie de rutinas e

interacciones propias de los ambientes de aprendizaje, es decir, todos damos una interpretación

del mundo a través de analogías basadas en modelos mentales, ya sea desde lo pragmático,

teórico o activo-reflexivo, lo cual permite la aplicación de una física intuitiva, que proporciona

una comprensión satisfactoria del mundo. Johnson-Laird (1990) proponen que,

“una de las grandes dificultades está en la interpretación del mundo ya que cada

persona propone su propio modelo, Teoría de los Modelos Mentales” p. 16,

ello conlleva a la generación de cuestionamientos: cómo evaluar esos modelos mentales, a través

de qué métodos y de qué medios.

Un recurso para ésta primera evaluación, es la incursión del aprendizaje activo, ya que fomenta

el desarrollo de habilidades de pensamiento, permite que los estudiantes se involucren con su

aprendizaje y den a conocer su reflexión de manera oral y escrita. Por su parte Greca, I. M.,

Moreira, M. A. (1996) en su estudio sobre representaciones mentales afirman que

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“La capacidad para entender una teoría científica estará determinada por la capacidad

del alumno de formar modelos que incluyan las relaciones fundamentales de la teoría”.

De acuerdo a ello, se trata de extraer explicaciones y predicciones que estén relacionadas con las

concepciones aceptadas científicamente en un contexto determinado. Para que dichas

explicaciones interactúen entre el modelo y la realidad de los estudiantes, se requiere de la

intervención docente, para proponer diversas situaciones que motiven al desarrollo de

explicaciones argumentadas con un lenguaje científico, sembrar intereses duraderos de

investigación y desarrollar habilidades básicas para tal efecto.

Al evidenciar la variedad en los estilos de aprendizaje, también se reconoce que cada uno se

alimenta de insumos diferentes como: lecturas, interrelaciones personales, experiencias prácticas,

uso de recursos digitales, entre otros. Algunos de estos recursos digitales, conllevan a fortalecer

y desarrollar nuevos modelos de aprendizaje, otros no tienen la efectividad propuesta en su

diseño, dada la variabilidad de usuarios y que no todos los requisitos del uso de recursos

digitales, satisfacen contextos específicos.

Algunos de los requisitos iníciales, para que un recurso digital sea efectivo en la construcción de

modelos en ciencias, es que no solo debe contar con mecanismos digitales actuales y sencillos

aspectos técnicos, si no con un amplio diseño pedagógico para poder ofrecer autonomía

didáctica, dado el alto nivel autónomo del estudiante al trabajar con dichos recursos digitales, por

ello hay que generar un estudio para encontrar el mejor recurso digital educativo como lo afirma

Gros, B. (2000):

“Por este motivo, además de trabajar el diseño del software educativo debemos

contemplar la educación utilizando herramientas informáticas y cómo estas también

condicionan y modifican la naturaleza de los aprendizajes.”

Dichos estudios, muestran que los aprendizajes se ayudan de recursos digitales por que

despiertan el interés del estudiante, los saberes específicos se pueden trabajar fuera del aula, se

comparten con otros estudiantes experiencias de manera presencial o virtual, reduce el gasto de

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otros recursos como tintas y papel, permite otra forma de comunicación, el docente se beneficia

con ayuda de aplicativos y dispositivos, que dan otra flexibilidad al desarrollo de las actividades

propuestas dentro o fuera del aula.

Sin embargo, estas nuevas tecnologías, que hemos denominado recursos digitales, por si solas no

mejoraran en forma automática el modo de educar a los estudiantes, ni los preparan

específicamente para enfrentar los desafíos del mundo actual. Por el contrario, sin un enfoque

pedagógico adecuado, estos mismos recursos podrían tener un efecto negativo; para fomentar el

uso adecuado de recursos como una solución a diversas situaciones Gil, S. (1997) proponen,

“Una posible respuesta a este dilema de la educación actual es preparar a los

estudiantes a desarrollar habilidades y actitudes lo más básicas y amplias posibles, de

modo tal de que tengan la capacidad de adaptarse a situaciones nuevas y cambiantes”,

en ese sentido, la enseñanza de los conceptos propios de las ciencias a través de la incursión de

recursos digitales, serán un valioso aporte a la formación académica estudiantil, siempre y

cuando se especifiquen objetivos y sus aspectos metodológicos.

Por ello, se propone trabajar con recursos digitales, porque permiten argumentar la relación entre

el modelo mental de ver el mundo y entender el fenómeno, para plasmarlo en el espacio virtual, a

lo que Santos, G., Otero, M. R., & Fanaro, M. D. L. A. (2000) afirman,

“La simulación es interesante porque permite dar cuenta de un fenómeno desde distintos

puntos de vista, de modo más simple y directo que la experimentación en un

laboratorio.”,

pero como se ha mencionado, las dificultades del uso de recursos digitales, también se

evidencian en la aplicación de simulaciones, ya que estas presentan algunas limitaciones frente a

todas las variables que describen el fenómeno, aspectos que deben tratarse con cuidado en las

clases teóricas, con la finalidad de fortalecer métodos e instrumentos en la enseñanza aprendizaje

que desarrollen habilidades personales y científicas.

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Cuando se logra evaluar y validar todas las posibilidades de un recurso digital, superar sus

limitaciones y describir su funcionalidad en la enseñanza aprendizaje de las ciencias, se pueden

promover habilidades de argumentación, interpretación y de reflexión en la formación a través

del uso de recursos digitales, quedando el cuestionamiento: cómo las TIC logran estos objetivos

y cómo es su integración curricular.

Para dar respuesta, se debe resaltar algunos aprendizajes que desarrollan las TIC, como un

engranaje que relaciona los aspectos de la enseñanza y el aprendizaje, como lo presenta Aguirre,

E. I. R., González, N. L. M., & González, R. M. G. (2012), en Aprendizaje colaborativo en

ambientes virtuales y sus bases socioconstructivistas como vía para el aprendizaje significativo,

del cual se describen por ejemplo:

Cooperativo, al organizar grupos afines para desarrollar tareas específicas y los objetivos

son interrelacionados, esto llevado al marco TIC, implica que los estudiantes pueden dar

aportes de manera asincrónica.

Colaborativo, dado que el conocimiento es el resultado de un proceso social, que

involucra creación de saberes en forma colectiva, los conocimientos acumulados

conllevan al saber y el aprendizaje se apoya con la interacción de otros, esto llevado al

marco TIC, implica la creación de comunidades virtuales.

Significativo, ya que los estudiantes resuelven problemas con los conocimientos

aprendidos, muestra un manejo amplio y organización adecuada de la información, esto

llevado al marco TIC, implica fortalecimiento en prácticas innovadoras donde se

evidencia la transformación de ideas previas.

Activo, los estudiantes procesan la información, utilizan recursos para adquirir

conocimientos en diferentes espacios y se apropian de su aprendizaje, esto llevado al

marco TIC, implica la incursión del conocimiento con las nuevas tecnologías y con la

interacción de los recursos digitales.

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Luego de varias discusiones, se determina que los conocimientos de las ciencias no se aprenden

de forma pasiva, por ejemplo solo a través de lecturas o siguiendo la explicación del docente; se

aprende ciencia con el desarrollo de prácticas y experiencias personales de participación, es

decir, haciendo uso de la información aplicada en contextos donde el estudiante modele su

entorno y lo represente a través del uso de diferentes recursos.

Para identificar cuáles son los diferentes recursos que permiten esta incursión para un

aprendizaje activo en las ciencias, particularmente en la enseñanza aprendizaje de la física, que

admitan el desarrollo de experiencias en fenómenos observados y la descripción de sistemas

físicos con relaciones matemáticas y lógicas; se encuentran aquellos que permiten la adquisición

de datos (DAQ), los que permiten simular fenómenos físicos, donde el usuario puede interactuar

variando las condiciones iníciales de cada fenómeno, las animaciones, cuyos movimientos e

interacciones previamente han sido establecidas, también se encuentran recursos que ofrecen

herramientas necesarias para los complementos de la enseñanza aprendizaje y presentan una fácil

manipulación a través del computador, algunos de los más destacados se expondrán más

adelante.

Las menciones anteriores resaltan tres ejes importantes, cuando se usan las TIC en ciencias

experimentales, que corresponde al concepto en relación a la temática planteada, las experiencias

de laboratorio y el uso de recursos digitales. Como punto de partida en ésta investigación, se

trabajara con el concepto fuerza, la experiencia de cambio de movimiento y se utilizara el

recurso digital Physics Tracker, cabe anotar que se puede realizar la investigación con otros ejes,

pero, se seleccionan estos de acuerdo al contexto, ya que en un primer acercamiento

empezaremos con ellos.

2.2 Concepto: Fuerza

El concepto de Fuerza es el fundamento que más se resalta en la mecánica clásica, dado que se

cita en varios principios, como en el caso de las tres leyes de Newton; a su vez se desarrolla en

entornos académicos como en el caso de algunas ingenierías, donde el aprendizaje se ve afectado

por la baja comprensión de esté concepto, Covián Regales, E., & Matachana, M. C. (2008),

afirman que al medir los conceptos fundamentales de los estudiantes que se incorporan a algunas

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escuelas de ingeniería, presentan un nivel básico frente a la percepción Newtoniana de Fuerza,

ello a partir de estudios realizados con pruebas tipo likert scale, como el Inventario de Conceptos

en Física (FCI); bajo este argumento se propone el fortalecimiento del concepto Fuerza desde la

escuela secundaria.

La comprensión del concepto Fuerza actualmente, radica en que su definición moderna

Newtoniana atiende al cambio de momento lineal, pero, su representación matemática se reduce

a la cuestión de asignarle un número a las ecuaciones, más que a una interpretación histórica y

cuantitativa como dice McDermott, L. C. (2009),

“Los estudiantes tienen concepciones relativamente indiferenciadas de movimiento,

confundiendo frecuentemente los conceptos de posición y velocidad, y velocidad y

aceleración” p. 12,

es decir, se debe fomentar la idea de ímpetu hasta la idea newtoniana en la enseñanza del

concepto de Fuerza, ya que esta última requiere de formalismo matemático, caracterización de

los objetos que intervienen en la interacción y la construcción de un pensamiento activo y formal

en ciencias.

En cuanto a la formación educativa, uno de los ejercicios que proponen algunos docentes para

justificar la existencia e interacción entre objetos a distancia o en contacto, consiste en liberar

objetos a diferentes alturas, donde surgen varias premisas por parte de los estudiantes, como los

son, cuál cae primero, que influencia tiene gravedad o si la cantidad de masa influencia la

medición; para dar solución a estos interrogantes Calderón, S., & Gil, S. (2011), afirman

“Sin embargo, cuando un cuerpo cae más rápido que otro en caída libre, nos sorprende y

este hecho desafía nuestra intuición.” p. 501,

ello demuestra que estos tópicos llaman la atención de los estudiantes, ya que a través de la

observación de cuerpos que caen con la aceleración de la gravedad, se deben dar otras

consideraciones, como la posición de lanzamiento o el roce con el aire, variables que

intuitivamente no se dan, es allí donde se hace una primera valoración cualitativa a través del

discurso de los estudiantes después de vivir esté tipo de experiencias. Otros estudios, también

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muestran las dificultades en la aplicación de las leyes de Newton en el contexto de formación

educativa, frente a esto se identifican las ideas previas que tienen los estudiantes del concepto

Fuerza, esto con el fin de seguir orientando el foco, las preguntas de investigación, la recolección

de datos y el análisis de los mismos, como propone Mora, C., & Herrera, D. (2009).

Benegas, J. (2007) por su parte, plantea que para mejorar la enseñanza aprendizaje de los

conceptos de Fuerza y movimiento, es necesario que el docente conozca las pre-concepciones de

los estudiantes, para lo cual propone pre-Test que tardan entre 10 – 15 minutos en responder los

estudiantes, un segundo conocimiento se evalúa con la aplicación de el Force Concept Inventory

(FCI), propuesto por Hestenes y colaboradores (1992), es decir, se expresa una gran conclusión

al evidenciar las dificultades en la interpretación de dichos conceptos, ya que los argumentos

empleados por los estudiantes asocian la noción de Fuerza con el ímpetu del movimiento,

alejándose de la interpretación moderna dada por Newton, que usualmente es comprendida de

manera inapropiada.

Por ello la situación física propuesta, busca debatir la formulación de la segunda ley de Newton,

ya que ésta se da bajo la condición de masa invariante, para que se cumpla F m a

, por lo cual

se proponen análisis del discurso que resalten las palabras que tienen relación con el concepto

Fuerza y situaciones relacionadas con las temáticas de cinemática y dinámica, como afirman

Covián Regales, E., & Matachana, M. C. (2008)

“La Mecánica newtoniana es una de las bases –si no la base– de la ingeniería actual y el

concepto de Fuerza es fundamental en su estudio.”,

así registrar aquellas ideas previas que puedan ser sinónimo de Fuerza (golpea, chocar, empujar,

templarse, disparar, colisionar), para justificar la interacción entre objetos que presenten

variación de masa, para establecer observaciones del lenguaje en los estudiantes y evidenciar la

relación entre la masa y el cambio de movimiento.

El concepto que se desea construir en los saberes del estudiante a través de sus concepciones, se

propone inicialmente a partir de dos referentes; en primer lugar el que afirma Descartes,

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“la Fuerza con la que un cuerpo obra contra otro cuerpo o resiste su acción, consiste

solo en que toda cosa persiste mientras pueda en el mismo estado en que se halla, de

acuerdo a la primera ley expuesta [o sea con la ley de inercia]”,

luego el de la mirada de la dinámica newtoniana, es decir, la proporcionalidad entre la Fuerza

impresa y la aceleración; como afirma Newton, “

Pretendo declarar solamente una noción matemática de las Fuerzas, sin considerar sus

causas o sus sedes físicas”,

bajo las consideraciones cualitativas y cuantitativas de éste.

2.2.1 Algunos vestigios del concepto de Fuerza.

Las Fuerzas son necesarias para mantener y causar el movimiento, producto de interacciones que

provienen de una causa y generan un efecto, entre los diversos entes que se distinguen hasta

ahora en el universo; estás ideas han sido pilar en la construcción de la mecánica clásica como

dicen Rivera-Juárez, J. M., Madrigal-Melchor, J., Cabrera-Muruato, E., & Mercado, C. (2014),

“La Fuerza es uno de los primeros conceptos no matemáticos ubicados en los libros”,

en medida que el concepto Fuerza era asociado con la noción de “divinidad” para culturas

antiguas, luego con los avances en la ciencia Física, se esbozaron los primeros conceptos que

describen de manera cuantitativa el concepto de Fuerza. Lo anterior muestra la importancia de

hacer un paralelismo entre las ideas históricas de Fuerza y las correspondientes ideas de los

estudiantes, pues ello puede arrojar luces sobre diversos obstáculos epistemológicos en la

enseñanza aprendizaje de la mecánica clásica.

Uno de los primeros representantes en la construcción del concepto de Fuerza fue Casini, Pablo;

con su propuesta de la naturaleza de la Fuerza creadora o de divinidad como se expresa en el

texto Casini, P., Naturaleza , (Labor, Barcelona, 1977),

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“La noción de naturaleza es, en su origen, una proyección antropomórfica en la que se

mezclan impulsos e instintos irracionales”.

Éste es el caso de imaginarios y creencias populares en las que se presenta en la naturaleza una

fuerza creadora, animada, inventora incesante de formas, a partir del pensamiento humano.

Aristóteles, propone una física basada en el sentido común, en este contexto se planteó el

concepto “tradicional” de Fuerza, entendida como la causa del movimiento, de la velocidad de

los cuerpos, es decir, que las Fuerzas son necesarias para mantener el movimiento y son causa

del movimiento, según esta concepción

“Para que un cuerpo permanezca en movimiento habría que hacerle Fuerza y cuando se

dejara de hacer Fuerza, el cuerpo se pararía”.

El astrónomo Hiparco (130 aC), de Nicea, discordando con la dinámica aristotélica del

movimiento de proyectiles, explica la situación de post-lanzamiento de un proyectil de una

manera diferente de aquélla, concebida por los seguidores de Aristóteles. Para él, el movimiento

se da por medio de una Fuerza «transmitida» al proyectil por el proyector. Esa Fuerza,

«absorbida» por el proyectil se extingue gradualmente a medida que el proyectil se mueve,

Peduzzi, L. O., & Zylbersztajn, A. (1997).

Por su parte, Filopón intentó expresar la Fuerza cuantitativamente, diciendo que los cuerpos

movidos por una Fuerza determinada se trasladarían con velocidad inversamente proporcional a

sus pesos y que los cuerpos que se movían a una velocidad determinada recorrían contra la

resistencia del aire, distancias directamente proporcionales a sus pesos, a partir de esto formuló

una noción de inercia intentando explicar el movimiento con la teoría del ímpetu, idea cercana a

la de Jean Buridan, quien formuló una noción de inercia, al explicar el movimiento con la teoría

del ímpetu.

En tanto, Nicolás Copérnico, sugiere que la Fuerza está en el interior del objeto o es una

propiedad del mismo, afirmando lo siguiente,

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“Yo creo que la gravedad no es sino una cierta tendencia natural, ínsita en las partes por

la divina providencia del hacedor del universo, para conferirle la unidad e integridad,

juntándose en forma de globo”.

Esto es demostrable a través de la observación al Sol, la Luna y demás cuerpos celestes, pues

estos, dada su forma circular presentan diferentes modos de movimientos.

Desde otra perspectiva, Johannes Kepler manifestó la concepción tradicional de la Fuerza,

entendida como un espíritu que anima los cuerpos celestes y dirige sus movimientos; propone

dos innovaciones radicales, Primero,

“afirma que los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol”;

y en segundo lugar

“constata que la velocidad de los planetas alrededor de sus órbitas no es uniforme”.

Con estas dos contribuciones, Kepler se ve en la necesidad de proponer la existencia de una

Fuerza reguladora que explique la variación del valor de la velocidad. La consideración de

Galileo Galilei, es que somos conscientes de que no conocemos nada de la naturaleza íntima o

esencial de la Fuerza, solo conocemos sus efectos cuantitativos en términos de movimiento.

Reduce la acción de una Fuerza, a un gradual aumento de la velocidad, al acumularse los

incrementos de la velocidad misma; la Fuerza es entonces una secuencia continua de impulsos

instantáneos que se añaden unos a otros.

Escribió René Descartes que:

“todos los movimientos que se dan en el mundo son de algún modo circulares, es decir,

que cuando un cuerpo deja su lugar, entra siempre en el de otro, y éste en el de otro”,

y así dicha continuidad de constantes interacciones, se convierte en un círculo donde el último

elemento llega a ocupar el lugar del primero, a no ser, que no exista vacío entre ellos, se muevan

o estén inmóviles.

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Finalmente, Pierre Gassendi desarrolló de manera coherente y completa una dinámica de la

Fuerza impresa (o del ímpetu), al modo en que lo había desarrollado Benedetti en sus diferentes

tratados, por su parte Isaac Newton, demostró que para la ciencia moderna de la época la acción

de una Fuerza no produce un movimiento, sino una aceleración.

2.2.2 Perspectivas en la Cuantificación del Concepto Fuerza.

Algunos de los contenidos expuestos en las clases de física de secundaria como aceleración,

masa, energía, momento se fundamentan en el concepto de fuerza y una de las maneras de

presentar este concepto es a través de experiencias de laboratorio, de las cuales se interpretan los

resultados y se busca la cuantificación del concepto fuerza.

Una primera experiencia es mostrar la caída libre de un objeto o que un carrito de laboratorio se

deslice por una rampa, para que los estudiantes justifiquen el porqué se mueven los objetos y

cómo se mueven, así desde las ideas previas llegar a conceptos más generales.

Otra manera de abordar el concepto Fuerza, es apoyarse en textos para la enseñanza de la física y

así presentar una definición, realizar ejemplos y proponer ejercicios de refuerzo; en la Tabla 1 se

resumen algunas de estas ideas.

Libro de Texto Concepto Fuerza Página

Quiroga, J. (1975). Física

primera Parte. Editorial

Bedout S.A

“Se llama fuerza toda causa capaz: 1- De producir o modificar el

movimiento de un cuerpo. 2 – De deformar un cuerpo.

Sabiendo ya que al causa del movimiento y de sus variaciones es la

fuerza, es natural que la dinámica se ocupe preferentemente de dos

clases de problemas, saber:

a – Dadas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo material, determinar

el movimiento que producirán. b – Conocido el movimiento de un punto

material, determinar la fuerza o fuerzas que lo originan”.

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Valero, M. (1996). Física 1

fundamental. Editorial Norma.

“La experiencia muestra que si un cuerpo se pone en ciertas

condiciones de interacción con otros cuerpos, se puede obtener:

a. Sea el reposo o equilibrio con respecto a un sistema de referencia; es

la estática, del griego statikos (equilibrio).

b. Sea el movimiento; es la dinámica, del griego dynamis (Fuerza).

La interacción de un cuerpo sobre otro se traducirá por el concepto de

fuerza, mientras que la naturaleza del cuerpo en estudio se concretará

por el de masa ”

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Hipertexto Santillana (2011).

Editorial Santilla S.A.

“Una fuerza es toda acción que puede variar el estado de reposo o de

movimiento de un cuerpo o bien, producir deformación sobre él”

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Tabla 1. Definición de fuerza en algunos textos escolares.

Cómo enuncia cada texto, las tres leyes del movimiento dan muestra del gran salto en la historia,

ya que sus justificaciones son enteramente newtonianas y poco resaltan la otras miradas

expuestas anteriormente, se muestra así una generalización en la estructura de la enseñanza del

concepto fuerza, a través de la línea secuencial que inicia con características de las fuerzas,

fuerzas fundamentales, medición de las fuerzas - ley de Hooke, la primera ley de Newton,

algunas fuerzas comunes, ley fundamental de la dinámica – Segunda ley de Newton, el peso de

los cuerpos, la fuerza de rozamiento, acción y reacción - Tercera ley de Newton, la cantidad de

movimiento lineal, impulso mecánico, la conservación de la cantidad de movimiento, los

sistemas de propulsión y finaliza con colisiones.

Los textos expuestos en la Tabla 1, dejan en evidencia que se hace necesaria la visualización de

estas relaciones con experiencias cotidianas y de laboratorio, se aleja un poco del formalismo de

la cuantificación del mismo, no hay más información que la proporcionalidad directa o inversa

entre variables. Se construye en cada caso la definición de fuerza a partir de los cambios de

movimiento, es decir, a través del efecto generado, muestran el reiterado uso de expresiones

algebraicas de las cuales el estudiante debe sustituir algunos valores, sin detenerse en el origen

de la relaciones numéricas ni en la comprensión, argumentación e interpretación de los

resultados, cumpliendo así uno de los objetivos al desarrollar el plan de estudios, sin una

medición de la transformación del pensamiento estudiantil.

En el esquema 1, se establece una ruta a tener en cuenta, al enseñar el concepto de fuerza, dista

un poco de las tablas de contenido de algunos textos escolares, ya que se evidencia la

importancia de los primeros vestigios con sus representantes, sus fundamentos para integrarse a

otras áreas, sus características y las consideraciones al establecer relaciones numéricas.

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Esquema 1. Temario en la enseñanza del concepto Fuerza.

Una de las reflexiones de esta investigación, muestra que para abordar el concepto de fuerza,

cada objeto se puede representar como una partícula que hace parte de un sistema; que dentro del

sistema se asignan variables dependientes e independientes como el espacio y el tiempo, así la

interacción de las partículas se da de manera conservativa y varia en intensidad en relación a las

interacciones presentes, aspectos a integrar en el aula y en siguientes textos escolares.

2.3 Experiencias de Laboratorio

La inclusión de TIC en el aula no implica suprimir las experiencias en el laboratorio, como

expresa Sánchez, J. (2002, November),

“Se trata de valorar las posibilidades didácticas de las TICs en relación con objetivos y

fines educativos”,

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con la intención de hacer más participe al estudiante, nos apoyamos en Ilabaca, J. S. (2004) quien

comenta que las experiencias exitosas con el uso de las TIC, son aquellas donde el estudiante

participa de manera activa en su aprendizaje; por esto una de las actividades propuestas consisten

en comparar las graficas obtenidas en una experiencia de laboratorio, con las que genere el

recurso digital empleado y así describir que tan semejantes o diferentes puede ser los discursos y

las representaciones de los estudiantes.

Precisamente, el carácter de la física es experimental y para su enseñanza se requiere, proponer

objetivos, realizar arreglos experimentales, registrar datos en bitácoras, aplicar principios

estadísticos y manejo de errores para el análisis los mismos. Lo anterior cuando se da la

posibilidad de proponer una experiencia; porque a veces no se puede, se restringe la posibilidad

de la experimentación, por algunas dificultades como: los recursos físicos, la obtención de datos

y otras veces la difícil observación del fenómeno; lo cual sugiere proponer otras estrategias para

la enseñanza aprendizaje de la física en el aula.

Proponer experiencias de laboratorio implica reflexiones pedagógicas y un uso adecuado del

lenguaje, procurando la conformación de procesos mentales, como lo expresa Abril, O. L. C., &

Arévalo, D. F. V. (2008)

“Aquel estudiante al que se le han generado preguntas, será quien busque respuestas y

construya su propio conocimiento”,

por lo cual esta experiencia busca resaltar el concepto de Fuerza como cambio del movimiento

de acuerdo a lo establecido en la construcción histórica del concepto.

Para tal fin, se deben proponer experiencias significativas como la construcción de un selector de

velocidades, empleando una botella llena de esferas de icopor; regulando su presión, volumen y

temperatura, de tal manera que cuando salgan expulsadas las pequeñas esferas de icopor queden

esparcidas a diferentes distancias, evidenciando diversos fenómenos físicos, como un aporte

didáctico a la visualización a la ley de distribución de velocidades de moléculas de Maxwell-

Boltzmann de un gas ideal, Salamanca Bernal, J. A., Cano, J., & Hurtado, A. (2013). También

está el caso del uso de un apuntador laser de bolsillo, el cual se proyecta a través de una doble

20

rendija con medidas ppp (puntos por pulgada/pixeles) previamente construida e impresa en

acetato delgado, con el fin de evidenciar el patrón de difracción de la luz.

Estas experiencias, muestran la creatividad del manejo conceptual al aplicarlas y vincularlas en

el fortalecimiento del currículo de ciencias física para estudiantes de secundaria.

Dado que la Física es una ciencia enmarcada en la experimentación, principal estrategia en la

interpretación y modelación de fenómenos naturales y ha sido el punto de partida que algunos

docentes emplean en el análisis y construcción de modelos que los estudiantes acoplan a sus

realidades; se debe realizar una investigación frente a las nuevas posibilidades de la enseñanza

aprendizaje con recursos digitales que puedan ser validadas y tan destacadas como las

experiencias de laboratorio.

2.4 Recursos Digitales en la Enseñanza de la Física

La tecnología en Colombia inicia hacia los años cincuenta con la llegada de la televisión y la

implementación de grandes computadoras traídas por Bavaria y Coltejer, siendo estas

herramientas desconocidas en la formación educativa, en el uso como ciencia y en el área de

investigación. Inicia entonces “la modernización del sistema educacional” como lo dice

Martínez Boom, A., Noguera, C. E., & Castro, J. O. (1994), llego una alternativa educativa con

el uso de materiales, equipos y medios de comunicación, que querían ser incluidos en la

formación académico; expresado por Clayton, John S. (1978),

“(…) Si Ud. tiene un objetivo instruccional, existen técnicas que pueden ser aprendidas

que le permitan lograr su objetivo instruccional”,

era el recurso tecnológico un elemento necesario para combatir el analfabetismo y promover el

programa de mejoramiento cualitativo de la educación (PMCE), que instituciones como la

Universidad Pedagógica Nacional (UPN) y centros de enseñanza como los Institutos Nacionales

de Educación Media Diversificada (INEM) optaran por tecnificar sus currículos y prefirieran

docentes tecnólogos,

21

“entiéndase por docente la persona licenciada en un área mayor de tecnología educativa

y en un área mayor específica” PRELAC/N°1.

Quedan entonces unos procesos de transferencia de tecnología educativa e instruccional, basado

en el conductismo cognitivo, con un enfoque sistémico que incluyen evaluación formativa y

sumativa como lo muestran Martínez Boom, A., Noguera, C. E., & Castro, J. O. (1994) en su

texto Currículo y Modernización, Cuatro décadas de educación en Colombia.

En Colombia, en los últimos años ha surgido la propuesta educativa para trabajar en el marco de

la Ciencia Tecnología y Sociedad (CTS), que establece finalidades de la enseñanza de las

ciencias más amplias, destinadas a conseguir una alfabetización científica de todas las personas,

con el fin de que puedan ejercer mejor la ciudadanía en un mundo cada vez más impregnado de

ciencia y tecnología como lo presenta Acevedo Díaz, J. A. (2004); por ende para que esta

revisión no sea ajena a la sociedad con la cual se desarrollara la propuesta, se describirá

posteriormente, el contexto de los estudiantes y del CED CAFAM Bellavista, ubicado en la

localidad de Kennedy, Bogotá DC, Colombia.

De acuerdo al contexto, las estrategias más cercanas para potenciar la educación tecnológica,

consisten en ingresar a páginas web donde los estudiantes diferencian entre una animación y una

simulación, con el fin de trabajar ambientes virtuales, donde pueden modificar variables y antes

de activar la herramienta dar a conocer cuál es el posible resultado, es un intento de la propuesta

de Ilabaca, J. S. (2004)

“Las experiencias más exitosas con el uso de las TICs son aquellas en que el aprendiz

construye su conocer y aprender usando TICs de manera activa.”,

esta es la puerta para incursionar con una temática y un recurso digital especifico en la enseñanza

de la física y llegar a estrategias más amplias en la enseñanza aprendizaje de las ciencias.

Se describen a continuación tres propuestas acerca del uso y del fin al trabajar con computadoras,

por ejemplo Vivas, J., & Rodríguez, O. (1995), clasifican los diferentes empleos de las

computadoras en la educación en:

22

“Instrucción asistida por computadoras; Alfabetización informática y usuarios

inteligentes y en modelos tecno-céntricos”,

Y se asume que se puede utilizar de tres formas fundamentales,

“Como objeto de estudio, Como medio de enseñanza y Como herramienta de trabajo”.

Finalmente, Guisasola (2000), citado por Bohigas, et al (2003), lo clasifica en:

“Empleo de software de propósito general: se refiere a la utilización de diferentes

sistemas de aplicación para efectuar cálculos, organizar y visualizar datos, redactar

textos, etc. Obtención de datos experimentales: cuando se utiliza como un aparato más

integrado en equipos experimentales para la obtención de datos o para el control de los

experimentos. Aplicaciones específicas: al utilizar un software determinado (software

educativo) en la adquisición de los diferentes contenidos de la enseñanza o lo que es lo

mismo la Enseñanza Asistida por Ordenador (EAO)”,

argumentos consientes de la importancia de la incursión, evaluación y reflexión en la

construcción de conceptos con recursos digitales.

No se pretende alejar o sustituir las experiencias de laboratorio en el ámbito académico, se trata

de enriquecerlas con espacios virtuales que permiten el contacto directo con situaciones que

ocasionalmente son más complejas de aplicar en el aula, por ello Rosado, L., & Herreros, J. R.

(2005) expresan algunas de las ventajas y desventajas al trabajar con herramientas tecnológicas

“Un laboratorio virtual (LV) es un sistema computacional que pretende aproximar el

ambiente de un Laboratorio Tradicional (LT). Los experimentos se realizan paso a paso,

siguiendo un procedimiento similar al de un LT: se visualizan instrumentos y fenómenos

mediante objetos dinámicos (applets de Java o Flash, cgi-bin, javascripts,...), imágenes o

animaciones”.

La evidencia que el uso de recursos digitales y su contribución al fortalecimiento conceptual,

crítico y creativo, se destaca por las experiencias digitales, ya que cuantitativamente alcanzan

resultados numéricos y gráficos, tratándose éstos matemáticamente para la obtención de los

23

objetivos perseguidos en la planificación docente de las asignaturas, particularmente en relación

con las ciencias.

Frente a los recursos digitales para la enseñanza de la física, permiten la simulación de

experiencias de fenómenos observados, con el fin de describir sistemas físicos y experimentos

con relaciones matemáticas y lógicas, se cuestiona: cuáles se emplean en ésta área y cómo

clasificarlos, para incursionarlos en el aula. Existen los recursos digitales que admiten la

adquisición de datos (DAQ), ellos se diseñan para el proceso de medir con una computadora un

fenómeno físico, a través de sensores, hardware de medidas DAQ y recursos digitales

programables. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales, los sistemas DAQ

basados en recursos digitales aprovechan la potencia del procesamiento, la productividad, la

visualización y las habilidades de conectividad, así dar una solución más potente, flexible y

rentable. Otros recursos permiten simular fenómenos físicos, con la elaboración de modelos

definidos a través de variables como posición, velocidad, fuerza, entre otras, donde el usuario

puede interactuar variando las condiciones iníciales de cada fenómeno; las animaciones, cuyos

movimientos e interacciones previamente han sido establecidas, solo se reproducen y el usuario

no puede interactuar con las variables del recurso; también se encuentran recursos que ofrecen

herramientas necesarias para los complementos de la enseñanza aprendizaje y presentan una fácil

manipulación a través del computador, algunos de los más destacados se citan a continuación:

Modellus es un simulador informático especialmente valioso para la enseñanza de la

física. Para usarlo y para crear sus aplicaciones no se requieren conocimientos específicos

de informática. El docente sólo necesita aportar conocimientos de su materia, para la

construcción del modelo matemático de la simulación y aplicará sus ideas y necesidades

educativas al diseño de la pantalla donde se muestra la simulación.

Interactive PhysicsTM

, el programa educativo premiado de Design Simulation

Technologies, hace fácil observar, descubrir, y explorar el mundo físico con simulaciones

emocionantes. Trabajando de cerca con los educadores de la física, el equipo de

Interactive physics ha desarrollado un programa fácil de usar y visualmente atractivo que

realza grandemente la instrucción de la física.

24

Cienytec, el laboratorio de física virtual permite la simulación de experimentos de forma

fácil y segura, con presentación de resultados en forma gráfica. El sistema permite al

profesor acompañar, supervisar y controlar el trabajo de los estudiantes en tiempo real,

mediante la combinación de herramientas de seguimiento dentro del salón de clase.

Phun-2d-physics-sandbox, es un software realmente llamativo, ya que es un juego-

simulador de física, en el cual pueden ver el efecto de algunos fenómenos físicos

conocidos, como, peso, fricción, densidad, viscosidad, entre otros.

PhET, fundado en 2002 por el ganador del Premio Nobel Carl Wieman. El proyecto de

simulaciones interactivas de PhET de la Universidad de Colorado en Boulder crea

simulaciones interactivas gratuitas de matemáticas y ciencias. Las simulaciones de PhET

se basan en educación extensiva research e involucran a los estudiantes mediante un

ambiente intuitivo y similar a un juego, en donde aprenden explorando y descubriendo.

Physion, es un software de simulación de la física en 2D. Se puede utilizar para crear

fácilmente una amplia gama de simulaciones físicas interactivas y experiencias

educativas. Los profesores pueden encontrar este programa especialmente útil, ya que

puede ser utilizado como un laboratorio de física virtual a través del cual pueden

demostrar algunos conceptos básicos de la física en el aula.

Step, es un simulador de física que permite colocar varios cuerpos, Fuerzas y estudiar la

evolución de los mismos. El programa se basa en la física clásica pero parece ser muy

completo, al estilo Interactive Physics. Permite trabajar con partículas puntuales,

polígonos, gases, líquidos, cuerdas, muelles, realizar gráficos o curvas de Lissajous.

Physics Tracker, un recurso de adquisición e interpretación de datos a partir del análisis

de video, su fácil vinculación con los programas curriculares, entre otras facilidades que

ofrece la herramienta, es el referente para la propuesta del modelo por computadora.

25

En los cuales se observaron diversos criterios como lo expresan Squires, D., & McDougall, A.

(1997),

“…es inevitable que los diseñadores basen sus premisas de diseño en sus propias

culturas nacionales, p. 111” y Graells, P. M. (2002), “¿qué criterios objetivos definen la

calidad de un buen material didáctico?, ¿cómo podemos seleccionar los programas más

adecuados para nuestro contexto docente?”;

como un estudiante determina la incursión de dichos recursos a su formación.

Posterior a la revisión de las características de diversos recursos digitales, frente a la calidad, la

pertinencia, posible impacto y adaptabilidad a la temática a desarrollar, se realiza una revisión

más detallada al recurso digital Physics Tracker, de igual forma se deben generar revisiones

categóricas y de evaluación a otros recursos digitales.

Physics Tracker (rastreador) es un recurso digital (programa) gratuito de análisis de video y

construcción de modelos hecho en el ambiente Java del proyecto Open Source Physics (OSP),

Física de Código Abierto, está diseñado para ser usado en la enseñanza de la Física, permite el

análisis de videos e identificar las variables de posición, velocidad, aceleración, Fuerza, entre

otras con un alto grado de precisión. Es amplia la gama de posibilidades para trabajar con él, por

ejemplo, una de las prácticas llevadas con éxito la presenta Méndez, G., & Rodríguez, S. Physics

Physics Tracker,

“La realización de la temática del movimiento parabólico para estudiantes de grado

Décimo del colegio Kapeirot a través de deportes que evidencien la trayectoria de una

parábola, mostro una adquisición del concepto de vectores para situaciones físicas en la

modelación de eventos en 2D sobre un plano cartesiano, haciendo uso de las relaciones

trigonométricas para la obtención de los valores de la velocidad por componentes.”,

por ello los estudiantes analizan los resultados obtenidos con el recurso digital Physics Tracker y

así realizar validación comparativa con las experiencias de laboratorio.

Physics Tracker ofrece otras posibilidades de trabajar diferentes experiencias relacionadas con la

física, en algunas temáticas como Cinemática, Dinámica, Energía, Oscilaciones o el caso

particular de la presentación de Tiro parabólico como lo realizó Méndez, G., & Rodríguez, S,

26

quienes a través de unas preguntas frente a algunas actividades deportivas establecen las

condiciones en las cuales enmarcan intereses en la investigación a desarrollar.

“Estas preguntas el estudiante las puede mediar a través del uso del programa Physics

Tracker (en adelante PT); para ello es necesario tener algunas condiciones iníciales del

evento y a la vez el uso de aparatos tecnológicos como una cámara digital con opción de

video y/o los celulares “inteligentes” que hoy día poseen algunos estudiantes”.

En el marco de la enseñanza aprendizaje de las ciencias experimentales, se destacan las que

permiten la incursión de recursos digitales, así buscar divulgar de manera adecuada los

resultados de cada experiencia en aula y de acuerdo a cada contexto seguir fomentando la

investigación académica, por esto, se resalta las conclusiones a las que llegaron Méndez, G., &

Rodríguez, S, (2014)

“Los estudiantes se ven atraídos por el manejo del software, en los que ven que la

medición de eventos físicos no solo debe remitirse a una regla o elementos caseros, sino

que la tecnología presta una mejora en implementos de medición y que son más precisos

a la hora de comprobar datos, además de ello Physics Traker, realiza toma de datos

reales y no simulados, que en ocasiones la simulación deja de lado aspectos físicos

relevantes como la resistencia del aire, entre otros, mientras que un video reproduce lo

que sucede realmente en la medición física, mostrando al estudiante las condiciones que

deben colocarse para que se cumpla el objetivo planteado a lo largo de un movimiento

en 2D, como lo es el movimiento parabólico.”

No obstante, los usuarios de Physics Tracker deben dar solución a algunas dificultades, como el

no saber interpretar los resultados de manera adecuada, la falta creatividad y de conexión del

fenómeno cotidiano, ello dificultar la generación de un modelo que dé respuesta a interrogantes

planteados. Otras dificultades que evidencian Paricio-Muñoz, S. (2015) son que,

“No debemos olvidar que Physics Tracker es una simple herramienta facilitadora, pero

no puede sustituir jamás la acción del profesor, que sigue siendo el vehículo principal del

aprendizaje, y sin un trabajo, probablemente los alumnos no llegarían a entender la

relación entre los movimientos y sus relaciones” y “La investigación pone de manifiesto

27

que los docentes no conocen ni dominan las TIC, por lo que hacen un uso insuficiente de

éstas, a pesar de que la legislación recomiende encarecidamente su introducción a las

aulas”,

es allí donde se propone el primer espacio de reflexión en el que se invita a los docentes a

repensar sobre la innovación, las normas y las estructuras que permitan desarrollar proyectos

acordes a cada contexto y ambiente escolar.

2.5 Métricas de Evaluación Recursos Digitales.

La intervención de recursos digitales en el aula, buscan procesos activos y fomentar

representaciones de fenómenos, pero no se pretende con ellos, reemplazar las experiencias de

laboratorio reales, se pretende fortalecer los modelos de los estudiantes desde la evaluación e

integración de recursos digitales.

Una alternativa agradable para explorar e interactuar, se da a través de lo que ofrecen los

ambientes virtuales, que se trabaja desde posturas como la de Luengas, L., Guevara, J., &

Sánchez, G. (2009) quienes afirman la potencia de los laboratorios virtuales, al no estar limitados

al espacio y el tiempo, donde se desarrollan las siguientes ventajas: ahorro en costos en recursos

de laboratorio, la reproducción de experiencias que son difíciles de llevar a cabo en el aula y el

ahorro de tiempo en algunos proceso, pero, como garantizar el éxito del uso de estos recursos si

desde su diseño y elaboración se piensa con un objetivo y en la práctica de la enseñanza surge

otro.

Para llevar a cabo experiencias exitosas, dichos recursos digitales deben ser evaluados, como

estrategia de verificación conceptual y procedimental antes de ser llevados al aula, bajo criterios

y parámetros de valoración que den cuenta de la calidad sistémica y de acuerdo a las

necesidades, es decir, entre los aspectos técnicos y tecnológicos de la herramienta y los

pedagógicos.

28

Autor(es) Aspectos Generales Aspectos Específicos

ISO 9126 es un estándar

internacional para la evaluación de

la calidad del software.(1991)

Funcionalidad.

Fiabilidad.

Usabilidad.

Eficiencia.

Mantenibilidad.

Portabilidad.

Idoneidad.

Madurez.

Aprendizaje.

Comportamiento en el tiempo.

Facilidad de Cambio.

Capacidad de instalación.

Mcdougall Y Squires (1995)

Interacción de Perspectivas.

Docente – Estudiante.

Diseñador – Estudiante.

Diseñador Docente.

Capacidad de adaptar el recurso.

El diseño se ajuste a la teoría del

aprendizaje.

Adaptación del software al contenido.

Clarke, Pete Y Naidoo (1997)

Pedagógica.

Matriz de Evaluación.

Dimensiones Interface de

Usuario.

Aceptabilidad

Viabilidad

Confiabilidad

Validez

Clarke Y Col. (1997)

Los objetivos educativos.

Tipos de Interactividad.

Rutas Individuales.

Resultados del Aprendizaje.

Paradigma del Evaluador.

Cuantitativo, cualitativo y pragmático.

Las preguntas no tienen estereotipos.

Realce la memoria.

González, M. (2000)

Facilidad de Aprendizaje.

Flexibilidad.

Solidez.

Mecanismo de Soporte.

Contenido Científico

Contenido Socio - Cultural

Contenido Pedagógico

Adaptabilidad

Ota (2001)

General.

Claridad.

Gráficos y audio.

Dispositivos de Prueba.

Hardware.

El software se ejecuta sin retrasos.

La interfaz es sencilla y de fácil uso.

Motivan y son adecuados.

Sensibles y fáciles de instalar.

La garantía se suministra.

González (2006)

Técnicos.

Pedagógicas.

Otros.

Usabilidad.

Flexibilidad.

Solidez.

Mecanismos de Soporte.

Tipos de Contenido.

Valores.

Comunicación.

Método.

Rojas, Diosa, Melgarejo (2013) Puntuación del Producto.

Conocimiento (K)

Impacto (I)

Tecnológica (T)

Ingeniería (E)

Tabla 2. Sumario de requisitos en la Evaluación de Recursos Digitales según revisión bibliográfica de este trabajo.

De acuerdo a la Tabla 2, se mencionan algunos elementos que se destacan en la evaluación de

recursos digitales, desde sus generalidades hasta sus aspectos técnicos, aspectos que se

29

fundamentan en el análisis de software y generó que a partir de 1991, se establezcan unas

características bajo la norma ISO 9126, la cual muestra categorías y sub categorías que dan

cuenta de: Funcionalidad, al cumplir el servicio con los requisitos necesarios; Fiabilidad, al

mantener los requerimientos del sistema; Usabilidad, el esfuerzo del usuario para obtener

resultados satisfactorios; Eficiencia, relación entre el software y los requisitos de utilización;

Mantenibilidad, referente a la adaptación de nuevas exigencias y Portabilidad, referente a la

transferencia entre diversos entornos.

Desde el aspecto educativo se deben destacar, los tres actores para una evaluación clara,

estudiante, docente y diseñador, así evidenciar: la intencionalidad del diseñador, el grado de

control de los usuarios y el aprendizaje implícito de éste. Propiamente en la enseñanza de la

física, lo idóneo de un recurso digital educativo corresponde a: destinatario, conocimientos

previos, contenidos a trabajar, solidez didáctica y esfuerzo cognitivo.

Se asume con un alto grado de validez los resultados obtenidos con diferentes recursos digitales,

entonces ¿cuál debe ser una de las finalidades de la ciencia? como reflexiona Acevedo Díaz, J.

A. (2004), la reproducción de conocimiento o que cada individuo construya su conocimiento a

través de su propio aprendizaje; por ello se debe evaluar y validar el uso de recursos digitales

como Physics Tracker sin omitir los estándares para la calidad de software, cuyas características

están establecidas en normas como la ISO 9126 de 1991, que los clasifica en factores para

especificar, en criterios para construir y en métricas para controlar, es decir, además de intervenir

en los contenidos, habrá que tomar otras decisiones curriculares sobre nuevos métodos de

enseñanza (Acevedo, 1996; Martín-Gordillo, 2003).

Retomando lo establecido por Cova, Á., Arrieta, X., & Riveros, V. (2008) “existe una variedad

de modelos y pautas de evaluación de software educativos no particularizados para un área

específica”, determinando algunas características de fortalezas y debilidades en la aplicación y

reflexión del recurso digital Physics Tracker por parte de los estudiantes, es aplicar los recursos

por su carácter atractivo y se deben tener otros elementos como menciona Graells, P. M. (2002),

“¿qué criterios objetivos definen la calidad de un buen material didáctico?, ¿cómo podemos

seleccionar los programas más adecuados para nuestro contexto docente?” por lo cual se

30

seleccionan las métricas que cumplen con los parámetros en el área de la física, dichas Métricas

se exponen en la Tabla 3.

Métrica Criterio Descripción

1

Usabilidad

Aprendizaje Es de fácil lógica impactante el recurso

digital.

2 Comprensión Facilidad de memorizar las secuencias.

3 Operatividad Susceptible a errores.

4 Atractivo Qué tan útil fue Physics Tracker

5

Funcionalidad

AdEcuación Tareas específicas y resultados obtenidos.

6 Exactitud Logro el objetivo de analizar el experimento.

7 Sistemas específicos Realiza tareas específicas.

8 Cumplimiento funcional Validación resultados experimentales.

9

Eficiencia

Cantidad de recursos Requerimientos hardware.

10 Tiempos de respuesta Procesamiento de la información.

11 Funciones determinadas Procesamiento operaciones simultáneas.

12

Fiabilidad

Madurez Recuperación de fallos.

13 Soporte técnico Recuperación de datos.

14 Ayuda Información en cas o de fallos.

15 Normas Ciberseguridad

16 IPO

(Interacción

Persona

Ordenador)

Operacional

17 Conceptual

18 Modelo

19 Uso de otras herramientas

20 Dominio de la herramienta

Tabla 3. Métricas seleccionadas para la caracterización de Physics Tracker.

Dada las diferentes revisiones, esta investigación inicia con un modelo de evaluación al recurso

digital Physics Tracker y en relación a la enseñanza de la física, en medida que se debía empezar

por alguno y este era el más cercano, como se mencionado a continuación.

Se propone desarrollar las actividades con el recurso digital Physics Tracker, ya que es un

recurso digital libre, portable, bajos requerimientos de hardware y técnicos; para garantizar su

viabilidad fue analizado con diversos parámetros y normas, uno de ellos es el del modelo

propuesto por Rojas, S. A., Diosa, H., & Melgarejo, M. (2013), que identifica la puntuación de

31

software en ingeniería, a través de cuatro determinantes como son: la difusión del conocimiento

(K), el impacto en la población (I), la innovación tecnológica (T) y el logro en la ingeniería (E),

estos elementos componen el modelo KITE o cometa, por su forma de rombo, al ubicar cada

característica sombre los ejes cartesianos coordenados, éste modelo busca impulsar el

conocimiento y la innovación con el uso de recursos digitales. En su propuesta también enuncian

que “el software puede ser un factor importante en la definición de aspectos tales como la

orientación de una unidad académica (científico o tecnológico), su población objetivo (local,

nacional, mundial), sus normas de comunidad-interacción, etc”, por lo tanto, un modelo para la

evaluación y valoración de este tipo de productos será un objetivo necesario, que debe quedar

claro y a disposición de la comunidad, modelo que dé cuenta del proceso en el aprendizaje con

experiencia e incursión de recursos digitales.

2.6 Relación: Concepto, Experiencia Laboratorio, Recurso

La física como ciencia experimental, está enmarcada en los contenidos con el fin de promover

nuevas inferencias en los estudiantes, frente a diversos fenómenos para que sean parte de la

investigación educativa, como es el caso de la mecánica clásica. Mora, C., & Herrera, D. (2009)

han destacado la importancia del concepto de Fuerza, por esto han aplicado y analizado el Test

Inventario de Conceptos de Física (FCI) propuesto por Hestenes, D., Wells, M., & Swackhamer,

G. (1992) para generar categorías acerca de las ideas previas de fuerza y movimiento para

mejorar la posterior enseñanza de la mecánica clásica. Surge entonces en esta propuesta, el

interrogante del modelo en los estudiantes que se genera cuando se trabaja con recursos digitales,

a lo cual De Kleer and Brown, (1981); Johnson - Laird, (1985) proponen hacer inferencias, de lo

que representamos en situaciones concretas de mundos imaginarios o reales en la creación de

modelos y de cómo se evalúan, para dar validez a nuestro razonamiento, es posible pensar que

cuando se cometen errores en nuestras concepciones, sea por causa de no haber puesto a prueba

los modelos que se crean.

“Es posible también que el descubrimiento de esta tendencia al error haya llevado a la

formulación de las leyes de la lógica.”.

32

En la investigación educativa y uso de recursos digitales, se encuentran diversas fuentes de

información en el marco denominado TIC, pero aun se debe fortalecer los recursos digitales con

adecuados marcos metodológicos y didácticos que permitan construir conocimiento.

Es por esto que una de las finalidades de éste proyecto es definir un protocolo metodológico para

la caracterización y estudio de recursos digitales (herramientas tecnológicas), en la enseñanza de

las leyes de Newton.

La posible intención anticipada es el mejoramiento del aprendizaje conceptual del concepto

fuerza, a través del cambio de movimiento apoyado por la experimentación y validez del recurso

digital Physics Tracker. La relación con los objetivos se da a través de él uso del estándar

internacional ISO/IEC 9126 y del algoritmo del modelo sistémico de calidad (MOSCA), que

fortalecerá el modelo propuesto. La situación es real en tanto existen los recursos como

computadoras y los diversos espacios tecnológicos y pedagógicos para la enseñanza de la física;

las categorías asociadas al estudiante se dan en lo operacional, conceptual y modelo; permite la

evaluación del recurso digital frente a cuatro parámetros, usabilidad, funcionalidad, eficiencia y

fiabilidad, en los cuales el rol de docente debe impartir el conocimiento de un recurso digital y el

dominio del misma. Posteriormente se propone un diseño de medición cuantitativo, que se

construye a través de la acción e intervención escolar, el análisis de la información experimental

y el modelo geométrico de evaluación.

El modelo propuesto, buscar relaciones en tres ejes temáticos en la enseñanza de la física, que

son: el concepto, la experiencia de laboratorio y la incursión del recurso digital, en busca de

procesos más asertivos que den cuenta de manera global e individual, la tendencia de la

aprehensión de un concepto en física donde predomine uno de estos tres ejes temático, así poder

determinar la tendencia de la curva de aprendizaje y destacar que los tres ejes deben coexistir de

manera integrada.

33

3. Desarrollo de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de un Recurso

TIC en la Enseñanza de la Física

Dado que el objeto de estudio en esta investigación, corresponde a cómo evaluar un recurso

digital para la enseñanza de un concepto propio de la ciencia física, se ha determinado como caso

de estudio el concepto de fuerza y el recurso digital Physics Tracker, dado que en la revisión

documental para la realización de esta investigación, se pudo establecer tres ejes en lo que se

sustenta la evaluación de un recurso digital para la enseñanza de las ciencias experimentales, que

corresponde al concepto, la experiencia de laboratorio y el recurso digital.

Se entiende entonces que la evaluación se ve como un antes y un después, es decir, la

comparación que define la variación del aprendizaje y si se mejora o no al incursionar recursos

digitales, en ese sentido, inicialmente se requiere hacer una evaluación previa, dado que se quiere

fortalecer la enseñanza aprendizaje del concepto Fuerza. Se evaluara el nivel de recepción antes

y después de la incursión de la experiencia de laboratorio y del uso del recurso digital Physics

Tracker.

Dado lo anterior, es importante conocer el contexto educativo en el que se desarrolla este estudio

sobre la evaluación del recurso educativo Physics Tracker, en el proceso de enseñanza

aprendizaje de las ciencias, lo cual conlleva inicialmente a realizar una evaluación diagnóstica

sobre el concepto y el uso de TIC en el aula, referido este último al uso y manejo de recursos por

parte de los estudiantes.

Posterior a esto se realiza una experiencia de laboratorio, que logra vincular el análisis de los

resultados al utilizar el recurso digital Physics Tracker, después se replica el Test inicial (Anexo

1) a modo de post Test (Anexo 4), para evidenciar la variación o permanencia de argumentos

frente a la incursión, finalmente una intervención por parte del docente para recopilar

apreciaciones y ampliar cuestiones cuantitativas del concepto, está intervención es en forma de

cierre, ya que si se realizaba en una etapa anterior, posiblemente alteraba la evaluación y

apreciación de los estudiantes frente a cuáles elementos contribuyeron a fortalecer su

aprendizaje.

34

Dado los elementos que dan los estudiantes a través de los diferentes procesos, surgen

cuestionamientos frente a qué se debe evaluar: el funcionamiento del recurso, el conocimiento

del profesor, la experiencia de laboratorio, la relación entre prácticas teóricas y virtuales o si el

recurso digital genera habilidades en el estudiante para la vida o si se relega el aprendizaje de las

ciencias.

El desarrollo del proyecto, corresponde específicamente a la creación de un modelo de

evaluación que describa los elementos iniciales que enmarcan la incursión de las TIC en el aula,

al integrarlos con experiencias de laboratorio en el contexto de secundaría para la enseñanza

aprendizaje del concepto fuerza, estos elementos describen a través de la clasificación de

explicaciones y la definición de parámetros de evaluación la validación del recurso digital

Physics Tracker o si es más pertinente trabajar con las experiencias de laboratorio. Para enmarcar

el conocimiento, aplicación y análisis de resultados en la evaluación de recursos educativos, se

deben establecer: la población, el contexto educativo, la temática a desarrollar, la observación de

fenómenos a través de experiencias de laboratorio y la incursión de recursos digitales en

contexto, apoyados en interpretaciones estadísticas.

3.1 Descripción: Contexto Educativo

La población educativa del CED CAFAM Bellavista, ubicada en la localidad de Kennedy,

Bogotá DC, Colombia, cuenta con cerca de mil quinientos estudiantes, los cuales asisten en

jornada única, en su gran mayoría viven en cercanías de la institución y en promedio la

estratificación oscila entre uno y tres. Los docentes que laboran allí, deben contar con título de

pregrado y al menos tener dos años de experiencia en el ámbito educativo, ellos tiene formación

de actualización educativa constante, dado que la Caja de Compensación Familiar (CAFAM),

cuenta con el apoyo de la Fundación Universitaria Cafam.

La institución cuenta con una amplia infraestructura física y adecuadas salas de informática, en

ella se orienta la formación en tres ciclos que se componen así: ciclo 1 comprende los niveles

cero a tercero, ciclo 2 incluye los niveles de cuarto a séptimo y ciclo 3 integrado por los niveles

de octavo a once; en los ciclos dos y tres, específicamente, se orientan dos asignaturas

independientes, tecnología e informática.

35

3.2 Revisión: Uso de TIC en el Aula

El proyecto toma como grupo específico a los estudiantes de grado noveno, en el tercer periodo

de 2015, inicialmente se consulta frente a quienes tienen acceso a una computadora, si aplican

los conocimientos vistos en las clases de informática y tecnología, lo cual da luces al inicio de

este proyecto. Desde la clase de física, se muestran algunos cursos de física interactiva en la

pantalla de un televisor y se proponen algunas experiencias de laboratorio para empezar a

evidenciar los argumentos de los estudiantes frente a estas situaciones, así seguir orientando el

proyecto.

En relación a la incursión de las TIC, algunos docentes de la institución orientan ocasionalmente

sus clases abordando temáticas con el uso de video beam, televisor y computadores para educar.

Dice Sánchez, J. (2002, November) “Se debe valorar las posibilidades didácticas de las TICs en

relación con objetivos y fines educativos”, concuerda con la idea dada por algunos estudiantes,

que pocos docentes del CED CAFAM Bellavista presentan una planeación y estructuras de

actividades acordes con las TIC; es decir, falta proponer el uso de recursos en donde el

estudiante interactúe y reflexione con su propio aprendizaje.

Con el objeto de evaluar el aprendizaje, cuando se alternan actividades experimentales y uso de

recursos digitales, se utilizan encuestas, talleres y actividades en la línea de investigación. Por

ello, se proponen diferentes técnicas para observar la importancia del uso de recursos digitales

educativos en el CED CAFAM Bellavista, una de ellas es la realización de encuestas para

orientar los procesos en la enseñanza de la Física con recursos digitales como menciona

Wittrock, Merlin C. (1989); para este caso se encuestan a ciento sesenta y ocho estudiantes de

grado noveno del CED CAFAM Bellavista sobre qué medios de consulta emplean para realizar

las diversas actividades en la asignatura de física, cada estudiante debía seleccionar dos de los

cuatro medios de consulta (Internet, Libros, Docentes, Compañeros), en la Figura 1 se muestran

los datos obtenidos.

36

Figura 1. Fuentes de Consulta actividades de Ciencias Física.

En esta encuesta se evidencia una alta tendencia a consultar las diversas actividades propuestas

desde el área de física en el internet, siendo un 18% más que la consulta de textos bibliográficos.

También, en el último semestre de 2015, se realizó otra consulta previa para promover el uso de

recursos digitales educativos; como se requería que dichos recursos fueran para la enseñanza de

la Física, se seleccionaron bajo criterios de evaluación cualitativa, aquellos que se pudieran usar

en el contexto del CED CAFAM Bellavista, para lo cual los estudiantes en clase del docente de

informática Luis Damian Casilimas, permitió que los estudiantes realizaran una consulta de los

recursos digitales como Modellus, Interactive PhysicsTM

, Cienytec, Phun-2d-physics-sandbox,

PhET, Physion, Step, video point y Physics Tracker, así posteriormente determinar los criterios

que observan los estudiantes, en el momento de operar con algunos recursos digitales

relacionados con la ciencia física.

En la gran mayoría de los casos, los elementos discursivos enfatizaban en la importancia de: los

ambientes gráficos, la sencilla intervención por parte del usuario, la alta dificultad cuando dichos

recursos no eran online y debían descargarlos, el tiempo para conocer todas las ventajas del

recurso debía ser amplio, así identificar la relación con las experiencias de laboratorio, según sea

el caso.

Lo anterior deja en evidencia la importancia de los recursos digitales en educación; generan

interés en los estudiantes, favorecen la comunicación, son fuente de información que se debe

revisar, facilitan nuevas formas de enseñanza aprendizaje; ya que de una manera alternativa e

interactiva de entrenamiento, se fomentan destrezas y habilidades comunicativas lo cual invita al

37

cuerpo docente a la alfabetización informática, con la utilización de recursos sincrónicos y

asincrónicos en la elaboración de proyectos en el marco de las TIC.

TIC Permiten Influyen

Las Tecnologías de la Información y la

comunicación.

Adquisición, producción y

uso.

Sociedad y

Educación.

Tabla 4. Importancia de las TIC en el aula

En conclusión la educación debe ser dinámica y brindar nuevas ideas capaces de fortalecer las

competencias básicas de los estudiantes, en la Tabla 4, permite agrupar algunos elementos y

técnicas principalmente en la adquisición, acceso y aprendizaje con recursos tecnológicos

virtuales y de red.

La tecnología es un recurso que ya se encuentra disponible, ahora se debe emplear de manera

adecuada y orientada, generando preguntas nuevas, incursionando TIC al aula de manera

objetiva, validando los recursos digitales, para ello se propone analizar el currículo y las

metodologías de enseñanza en el espacio educativo del CED CAFAM Bellavista.

3.3 Pre Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza

Para evidenciar las ideas previas que tienen los estudiantes de Décimo, en el primer periodo

académico de 2016 en el CED CAFAM Bellavista acerca del concepto de fuerza y movimiento,

se realizó una revisión diagnóstica de ideas previas, ver Anexo 1.

Existen algunos Test, para el estudio de ideas previas de los estudiantes en los conceptos básicos

de la mecánica clásica, como: Mechanics Baseline Test, propuesto por David Hestenes, Malcolm

Wells, es un instrumento que consta de 26 preguntas en relación a los conceptos de la cinemática

lineal y circular, Force and Motion Conceptual Evaluation (FMCE), propuesto por Ronald

Thornton and David Sokoloff, consta de 47 preguntas de selección múltiple incluyendo una

pregunta abierta, éste se centra principalmente en cinemática. Se selecciona entonces, el Force

Concept Inventory (FCI) propuesto por David Hestenes, Malcolm Wells, and Gregg

Swackhamer porque enfatiza principalmente en el desarrollo de la mecánica Newtoniana y

establece de manera más detallada, la relación entre movimiento y fuerza. El Test originalmente

38

cuenta con veinte y nueve afirmaciones, que dan cuenta de seis dimensiones del aprendizaje del

concepto de Fuerza, como son: Cinemática, primera ley, segunda ley, tercera ley, principio de

superposición y tipos de fuerza, se seleccionaron aquellas afirmaciones que estén cerca de

situaciones más reales del contexto del CED CAFAM Bellavista.

Con el Inventario de Conceptos de Física (FCI), del cual se seleccionan doce enunciados que

describen algunas situaciones de las cuales, se evidencia el nivel de incidencia y satisfacción

entre sus ideas previas alejadas de la escuela acerca del concepto Fuerza y de la relación con su

entorno, como se muestra en la Tabla 5.

A Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad).

B En ausencia de fuerza, todo objeto permanece en reposo (con respecto a la Tierra).

C El aire y/o la presión del aire son los responsables de que un objeto se mantenga en reposo.

D Cuando un objeto se encuentra sobre una superficie, ésta lo único que hace es sostener el

objeto, evitando así que éste se mueva.

E Los obstáculos pueden re-direccionar o detener el movimiento, pero ellos no pueden ser

agentes que apliquen fuerzas.

F Los objetos para caer no requieren fuerza, ya que ellos siempre quieren ir hacia abajo.

G En el instante en que se suelta una pelota, sobre ella no actúa fuerza alguna.

H Una fuerza constante produce una velocidad constante, expresada como F = mv.

I El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza

constante es inversamente proporcional a la magnitud de la fuerza.

J Una fuerza no puede mantener un objeto acelerado indefinidamente.

K Cuando dos o más fuerzas están en competencia, el movimiento está determinado por la

fuerza más grande.

L Una fuerza no puede mover un objeto, a menos que ésta sea mayor que el peso o la masa del

objeto.

Tabla 5. Preguntas seleccionadas Test FCI.

39

3.4 Experiencia de Laboratorio

Dado que el concepto se corresponde a fuerza, definido en el modelo de la física como la

variación del momento d p

dt

, se hizo necesario un montaje experimental que evidenciara varios

elementos como masa, posición, velocidad, tiempo e interacción, de las cuales se resaltan tres

características para describir el movimiento como lo son masa, velocidad y tiempo. En especial,

para salirse del contexto, donde se determina la fuerza como el producto entre masa por

aceleración, cuyas experiencias se refieren a movimientos con masas constantes y puntuales, se

propone aquí una experiencia que incluya la variación de masa, en ésta el estudiante debe crear

su propio dispositivo y emplear materiales que cumplan con las tres R ecológicas, reducir,

reutilizar y reciclar.

El montaje consiste en ubicar sobre un plano inclinado un carro de juguete, sobre el cual se

encuentra un tarro lleno de arena delgada, el cual debe rodar libremente desde el reposo, desde el

momento en que el estudiante lo libere sobre el plano inclinado. Los elementos de adquisición de

datos adicionales corresponden a un cronómetro y a una cinta métrica, como se muestra en la

Figura 2.

Materiales Montaje

Cámara de Video

(Celular).

Tabla de 1,20 m de

longitud.

Balanza.

Cronómetro.

Cinta métrica.

Carro de juguete.

Tarro pequeño.

Arena delgada.

Una hoja

milimetrada.

Figura 2. Montaje propuesto experiencia de laboratorio.

La experiencia, también se selecciona porque en situaciones cotidianas, como el movimiento de

diversos vehículos, éstos pierden masa al quemar el combustible, en otras situaciones donde hay

40

colisión entre dos o más objetos, se presenta la variación de masa y también porque permite

interpretar gráficamente las curvas, en un movimiento que presenta cambio de movimiento,

como el lanzamiento de cohetes.

3.5 Uso del Recurso Digital: Physics Tracker

Para fortalecer la enseñanza aprendizaje, de un conocimiento particular de física y analizar el

movimiento e interacción dado un fenómeno, se requería un recurso digital que permitiera una

observación más detallada del fenómeno y la adquisición de datos. Por ello, se propuso realizar

un análisis con el recurso digital Physics Tracker, en el cual los estudiantes debían filmar la

experiencia de laboratorio teniendo en cuenta aspectos como contraste e imágenes resaltadas con

diferentes tonos. Posterior a ello, obtener las gráficas que se generaron con la experiencia y así

sin mayores especificaciones debían explorar las diferentes herramientas que ofrece el recurso.

Con la intención final de evidenciar los procesos de aprendizaje al interactuar con recursos

digitales, los estudiantes evalúan dos aspectos a través de 20 preguntas en el Test 3. Las primeras

15 preguntas, hacen referencia a los resultados de las diferentes herramientas del recurso al

operar con él y la segunda evalúa el nivel de aprendizaje de los estudiantes, a través de 5

preguntas, que dan cuenta del dominio y satisfacción posterior al uso de Physics Tracker. Se

elabora más sobre el uso de Physics Tracker ínsito en el capítulo 5, ya que se explican los

resultados globales e individuales, se resalta por el momento, el poder de la comunicación entre

los estudiantes, al compartir tutoriales, videos y sugerencias para el proceso de instalación.

3.6 Post Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza

Luego de emplear el recurso Physics Tracker, se procede a destacar fortalezas y debilidades en el

análisis de la información obtenida por el recurso, a la vez se contrasta con los resultados

experimentales y así se distinguen algunas variables al describir el movimiento. Posiblemente

con la experiencia de laboratorio, el uso del recurso digital Physics Tracker o su comparación, el

estudiante siga argumentando de la misma manera como lo hizo inicialmente, es decir, no se

genero impacto, por ello se replica el pre Test, sin variar ninguna de las preguntas y asignando

las mismas condiciones para su presentación.

41

3.7 Intervención Docente en el Aula

Todos los Test anteriormente expuestos, fueron organizados y enlistados, para verificar cuáles

estudiantes habían cumplido con todas las etapas e informes, luego se realizaron dos

intervenciones, inicialmente con todo el curso para identificar las dificultades que tuvieron para

no completar todos los requisitos, la segunda intervención se dio únicamente con aquellos

estudiantes que cumplieron puntualmente con el desarrollo total de las intervenciones.

3.7.1 Construcción Teórica del concepto Fuerza en el Aula

Al grupo total de Décimo A, se le explica nuevamente la intención de incluir otras estrategias de

aprendizaje para la enseñanza de la Física, lo significativo de la claridad en la participación y que

con ello se podrá intentar trabajar y aplicar más recursos.

Debido a que en los Test, ya se encontraban los discursos individuales del proceso, se procedió a

preguntar si es posible construir relaciones numéricas a partir de dicha situación, es decir, cuales

fórmulas podrían describir el movimiento del carrito.

Una propuesta de exponer la construcción cuantitativa del concepto Fuerza en el aula, se dio a

través de las posibles variables asignadas al carro con la arena como masa dada su propiedad

intrínseca en dicho objeto y su posición desde algún referente, de tal manera, que se inicia con

una representación en el tablero inicialmente, de dos partículas que interactúan sobre una misma

línea de acción, a punto de colisionar como muestra la Figura 3;

Figura 3. Condiciones Iníciales del Movimiento

Se define, la permanencia de las partículas en sus estados iníciales desde un marco de referencia

y así, se explico la variación de posición del carro, ya que inicialmente se tomo el caso de masa

constante para establecer el movimiento. Se hace necesaria la explicación con dos partículas,

42

para luego justificar la interacción entre la masa de la tierra y la del carrito, también, entre las

llantas y el plano inclinado, de tal manera poder llevar a los estudiantes de la noción de par de

fuerzas desde la mecánica clásica.

Se denota como P

a la cantidad de movimiento, así al darse la interacción con otra partícula y

variar dicha cantidad de movimiento, se podrá representar. Ya que la interacción puede

ocasionar variación de masa y de velocidad de los cuerpos; señalaremos a Delta como la

diferencia de la variación final e inicial, ya sea de masa o de velocidad.

m xmovimiento P

t

[1]

La Ecuación 1 muestra la relación espacial de la partícula respecto al tiempo; el movimiento de

la partícula se puede producir por el cambio de la posición en relación al punto de referencia,

considerando la masa como un objeto puntual. Se preguntó a los estudiantes, si el movimiento se

puede expresar a través de otras variaciones, algunos de ellos proponen tener en cuenta la

variación de masa, ya que genera un mayor o menor movimiento, al igual que el desplazamiento

genera cantidades proporcionales de movimiento y el cambio de tiempo, genera cantidades

inversas.

P m v m v

t t t

[2]

La Ecuación 2, se construye orientando a los estudiantes frente a la medición de variable, dada la

dificultad de medir simultáneamente ambas variables. Se propone medir una variable a la vez y

denotarla como una constante, ya que sería muy difícil medir cuando todas las variables

cambian, también se pudo entre ver, que se puede dar variación de masa por las deformaciones

de las partículas, dada la intensidad de la interacción y el tiempo de la misma, como se muestra

en la Figura 4.

43

Figura 4. Interacción de dos partículas puntuales.

Si en la interacción hay cambio de movimiento considerable, y no se presenta variación de masa,

solo cambia la dirección del movimiento, el intervalo de tiempo en contacto podrá estimar

cuantitativamente el promedio de la interacción, a la cual denominaremos fuerza de interacción o

de contacto,

0P m v

t t

[3]

Describiendo el resultado de la Ecuación 3, se interpreta la relación entre cambio de momento e

intervalo de tiempo para una partícula con movimiento uniformemente acelerado, se tiene que el

cambio de velocidad produce una aceleración, como se muestra en la Ecuación 4,

Pm a

tF

[4]

Asumiendo el segundo postulado de la mecánica de Isaac Newton, se asume que la fuerza es

proporcional al cambio del movimiento, es decir al impulso, en medida que la fuerza varia

proporcionalmente a éste y de manera inversa al tiempo de contacto de la interacción, como lo

muestra la Ecuación 5.

P F t I

[5]

La interacción durante la colisión es de igual magnitud temporal para los dos, y el cambio de

movimiento es igual y opuesto, es decir el momento final es igual al momento inicial, para

verificar dicha conservación se relaciona la fuerza con el desplazamiento a través de una de las

44

relaciones de la cinemática, es decir, empleando la Ecuación 6 de cinemática mostrar que el

momento total del sistema permanece constante,

2 2 2f iV V a x [6]

Al dividir ambos miembros de la Ecuación por 2, obtenemos la Ecuación 7,

2 2

2 2

f iV V

a x [7]

Incluyendo la variable masa al multiplicarla a ambos lados de la Ecuación 8, se obtiene,

2 2

2 2

f imV mV

ma x [8]

La Ecuación 9 evidencia un cambio y conservación de la energía, es decir la naturaleza de las

partículas en permanecer en un estado de inercia, ya que en la Ecuación 10, en su parte izquierda

evidencia un cambio de energía, cuando m es invariante, es decir que la relación fuerza

desplazamiento también representa la afirmación que indica, la energía ni se crea ni se destruye

solo se transforma.

cE F x [9]

Como el cuerpo no puede cambiar por si solo su movimiento, se requiere una serie de fuerzas

para generar una variación a su estado, de lo contrario permanecerá en reposo, a dicha situación

se denomina inercia. Cuando aparece como el favorecimiento u oposición de la variación de la

partícula al interactuar con otra partícula de acuerdo a su desplazamiento, las variables se deben

determinar desde un sistema de referencia, antes de trasladar la situación a otro sistema.

La explicación de masa variante se dio a través de dos ejemplos, uno donde se gana masa y el

segundo donde se pierde masa, ello fue expresado desde la Ecuación 10, donde en un variación

de tiempo ∆t, se da una variación de masa ∆m, que se adiciona o se pierde a una velocidad

relativa, frente al movimiento del objeto analizado.

ext relativa

dmF v ma

dt [10]

45

Se definieron posteriormente, el momento inicial, Ecuación 11 y el momento final, Ecuación 12;

( ) ( ) ( )P t M t V m v [11]

( ) ( ) ( )P t t M t V m v [12]

La razón de cambio del momento se da en la Ecuación 13;

( )dP dm

V vdt dt

[13]

Donde se requiere una fuerza externa, Ecuación 14;

( )dm

F V vdt

[14]

Note que F puede ser positiva o negativa, dependiendo de la dirección en la variación de la masa,

pero, si ambas velocidades son equivalentes, se genera que F=0.

Se dejan propuestos dos ejercicios referentes a la variación de masa, que posteriormente se

desarrollaron en clase.

Cuando se dio la segunda intervención, con los estudiantes que habían cumplido con todos los

requisitos, consistió en verificar que tan útil, agradable, innovador y provechoso fue trabajar con

Physics Tracker, a lo cual en su mayoría respondieron positivamente, a pesar de las dificultades

de descarga, instalación, formato de video. Lo cual demuestra que se generan muchos

aprendizajes, que inicialmente, no fueron observados como posibles situaciones de oportunidad a

desarrollar, pero quedan registrados para la siguiente intervención.

46

4. Recolección de Datos (Estadística Inferencial)

Para identificar el camino en la elección del recurso adecuado, se ha propuesto responder la

validez de los recursos digitales con mediciones directas e indirectas a través de encuestas, Test

tipo likert y la observación de un fenómeno, en una experiencia de laboratorio donde el

movimiento se da con masa constante y masa variable. Luego se integrará el recurso digital al

proceso de enseñanza aprendizaje, que conlleve al análisis e interpretación de los datos obtenidos

en la construcción de los conocimientos del estudiante que promuevan el aprendizaje activo, ya

que la evaluación se da por parte de los estudiantes, posterior al uso de Tracker.

4.1 Organización de la Información del Grupo de Estudio

A cada estudiante se le da a conocer las generalidades del proceso, posteriormente se le hace

entrega de la primera actividad, así se asigna a cada estudiante un descriptor como E1, E2,…,

En, para registrar en las rejillas de evaluación las valoraciones de los ítems: pre Test, experiencia

de laboratorio, uso del recurso digital Physics Tracker, post Test e intervención docente.

En Excel se realizan matrices para compilar los datos registrados en cada etapa del proceso,

inicialmente se propone tomar los datos de cinco (5) de los cuarenta (40) inscritos en Décimo A

de manera aleatoria, pero, en medida que solo veinte y nueve (29) estudiantes presentan las

cuatro actividades completas y el restante, no desarrolla alguna(s) de los cuatro Test o

presentaron dificultades con la instalación del recurso digital, se sugieren otros criterios para

seleccionar el grupo de estudio, criterios como: adjunta evidencias de fotos, videos, etc, responde

preguntas de forma oral, frente al conocimiento posterior del uso del recurso digital Physics

Tracker. De tal manera que once (11) estudiantes cumplen totalmente los criterios y finalmente

se seleccionan de manera aleatoria una muestra representativa de cinco (5) estudiantes.

47

4.2 Aplicación Pre Test sobre el Concepto a Enseñar: Fuerza

Se realizó la consignación de las respuestas del pre Test y post Test, para identificar si después

de la intervención con la experiencia de laboratorio y el uso del recurso digital se generaban

habilidades de análisis, síntesis e inferencia al abordar nuevos recursos.

Se pueden interpretar algunos elementos con la selección de los estudiantes, de las diferentes

posturas para cada afirmación en el pre Test, ya que son analizados de acuerdo a las premisas

del FCI y éstas dan cuenta del nivel de apropiación de seis dimensiones en la adquisición de

nuevos conocimientos, como se muestran en la Tabla 6,

Dimensión Intencionalidad frente al pensamiento del Estudiante FCI

1 Cinemática

Diferencia los conceptos de movimiento de posición, velocidad y

aceleración.

B

2 Primera Ley El movimiento no sea expresado como ímpetu, si es así sus ideas son pre

galileanas.

C, D

3 Segunda Ley Si poseen la idea previa que para que exista movimiento se necesita una

fuerza.

H, I, J

4 Tercera Ley Si argumentan que en una interacción predomina el de mayor masa o el más

grande.

A, E

5 Principio de

Superposición

Si se confunde entre el conjunto de fuerzas que actúan sobre un mismo

cuerpo y la acción opuesta de las fuerzas.

F, K

6 Tipos de

Fuerza

Si hay una idea unitaria del concepto y cuales son tipos de resistencia. G, L

Tabla 6. Dimensiones de aprendizaje del Test FCI referentes al concepto Fuerza.

El pre Test se desarrolla iniciando la clase de física, se lee la instrucción:

“Lea las siguientes afirmaciones y marque un número menor a cinco en caso de

estar en desacuerdo; el número cinco si no tiene conocimiento sobre el tema y un número

mayor a cinco en caso de estar de acuerdo”,

48

se especifica que asignar uno, indica que su postura esta en total desacuerdo y diez indica, su

total acuerdo. Por ejemplo en la Tabla 6, se consignan las respuestas de los cinco estudiantes

ante la primera afirmación “A. Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad)”. 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10

T. Desacuerdo Desacuerdo Inseguro De acuerdo T. De acuerdo

0 0 0 1 4

Tabla 7. Pre-Test aplicado a cinco estudiantes, afirmación A.

La Tabla 7 permite ver, la tendencia de los cinco estudiantes frente a su posición de desacuerdo o

de acuerdo. Se muestra que cuatro estudiantes están totalmente de acuerdo, que uno está

parcialmente de acuerdo y que las demás casillas quedan en cero, porque no se está en

desacuerdo. Ahora, para evidenciar al aprendizaje de manera individual, se consignan los

resultados y se realizan diagramas de barras para cada caso.

Los resultados de pre Test se muestra a continuación de manera individual, allí se deja en

evidencia que cada estudiante no tiene el mismo ritmo de aprendizaje, pero todos pueden llegar a

aprenderlo.

Las gráficas fueron contrastadas frente al 100% ideal y así asignar al grupo de estudio, dos

valoraciones, la primera referente al % de variación entre las dos pruebas, la segunda, frente a la

dispersión de los datos, ello se mostrará más ampliamente al contrastar con el pos Test, luego de

finalizado el proyecto.

Pregunta Gráfica Descripción

A

El 100% está de acuerdo

con la afirmación.

Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad)

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

A

49

B

El 80% se encuentra de

acuerdo.

En ausencia de fuerza, todo objeto permanece en reposo (con respecto a la Tierra).

C

El 60% en desacuerdo.

Cuando un objeto se encuentra sobre una superficie, ésta lo único que hace es sostener el objeto,

evitando así que éste se mueva.

D

El 60% de acuerdo.

Los obstáculos pueden re-direccionar o detener el movimiento, pero ellos no pueden ser agentes

que apliquen fuerzas.

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

B

0

1

2

3

4

5

6

E2 E3 E4 E8 E10

C

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

D

50

E

El 40% en desacuerdo.

Los objetos para caer no requieren fuerza, ya que ellos siempre quieren ir hacia abajo.

F

El 60% de acuerdo.

En el instante en que se suelta una pelota, sobre ella no actúa fuerza alguna

G

El 60% totalmente en

desacuerdo.

Una fuerza constante produce una velocidad constante, expresada como F = mv.

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

E

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

F

0

1

2

3

4

E2 E3 E4 E8 E10

G

51

H

El 80% de acuerdo.

El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza constante

es inversamente proporcional a la magnitud de la fuerza.

I

El 40% en desacuerdo.

El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza constante

es inversamente proporcional a la magnitud de la fuerza.

J

El 80% en des-acuerdo.

Una fuerza no puede mantener un objeto acelerado indefinidamente.

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

H

0

2

4

6

8

E2 E3 E4 E8 E10

I

0

2

4

6

8

E2 E3 E4 E8 E10

J

52

K

El 60 % totalmente de

acuerdo.

Una fuerza no puede mover un objeto, a menos que ésta sea mayor que el peso o la masa del

objeto.

L

El 100% de acuerdo con la

afirmación.

Tabla 8. Análisis porcentual Test FCI a cinco estudiantes del CED Bellavista.

Estos análisis permiten determinar la tendencia del grupo, elemento importante para integrar y

construir el modelo de evaluación, ejemplo de ello son las comparaciones entre la Tabla 6 y 8,

que muestra el nivel incidencia de la intervención de la experiencia de laboratorio y el uso del

recurso digital Physics Tracker. Esto es posible, gracias a que se han registrado las respuestas de

los cinco estudiantes, que dan cuenta de lo anteriormente planteado. También, se observa en el

pre Test que en preguntas como B, E, I y J, hay una alta dispersión y cada estudiante toma una

postura diferente, lo contrario sucede por ejemplo, en las preguntas A y L, donde en su mayoría,

los estudiantes estuvieron de acuerdo con dichas afirmaciones. En el capítulo 6 se elabora más

sobre el análisis de estos resultados.

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

K

0

2

4

6

8

10

E2 E3 E4 E8 E10

L

53

4.3 Experiencia de Laboratorio

A cada estudiante se le hace entrega del taller de la experiencia de laboratorio, integrando

preguntas teóricas y prácticas, con espacios para ir registrando los datos y algunas gráficas,

proponiendo así la experiencia de laboratorio como menciona Abril y Arevalo (2008),

“una experiencia se diferencia de una práctica en que la primera involucra el

pensamiento del sujeto conocedor con todas sus dimensiones y la segunda es un

protocolo en donde el estudiante está limitado a responder lo esperado”,

por ello, el estudiante es quien usa un carro de juguete con una botella de arena sobre su

superficie como lo muestra la Figura 5. Dicho carro se ubica sobre un plano inclinado del cual se

registran los desplazamientos y tiempos del recorrido, con dichos datos se construyen las graficas

x-t, luego se repite la experiencia con una perforación en el tarro ubicado en la parte superior del

carro, para que haya un cambio de masa y se complemente los enunciados de la segunda ley de

Newton.

Las valoraciones que dan los estudiantes, dan cuenta de: La viabilidad en las técnicas de

medición, la semejanza entre la repetición de una medida, las dificultades en el proceso de

construcción del equipo y el aprendizaje durante éste proceso.

Valor inicial para las respectivas masas Espacio evidencia fotográfica del montaje

Figura 5. Montajes propuestos por los estudiantes para la experiencia de laboratorio.

54

El procedimiento inicial, consiste en marcar cada veinte centímetros el plano inclinado y ubicar

la parte delantera del carro de juguete con la arena, sobre la marca de la tabla, se deja bajar

libremente para registrar el tiempo que tarda en llegar a cero centímetros, luego, se repite esta

experiencia, liberando el carro cada veinte centímetros hasta llegar a cien centímetros.

Con los datos tabulados, en un recuadro adjunto con divisiones milimétricas realizan la

respectiva gráfica. Se evidencia el alto nivel creativo que poseen los estudiantes del CED

CAFAM Bellavista, ver anexo.

Posteriormente se replica la experiencia, pero ahora se perfora el tarro ubicado sobre el carro y se

ubica en cada medida, tapando el agujero con la mano y dejando que inicie su movimiento desde

el reposo, en ese momento se permite la salida de la arena.

Se describen a continuación, los comentarios frente a varias premisas que buscaba indagar como

argumentan y describen los estudiantes fenómenos demostrativos, en la enseñanza de la física en

la secundaria. Ferrini, A., & Aveleyra, E. E. (2006) proponen:

“A través del diseño e implementación de una estrategia Didáctica…se analiza cómo los

estudiantes desarrollan ciertas competencias para la interpretación y explicación de

fenómenos físicos”.

A partir de las gráficas obtenidas al tabular los datos registrados, el estudiante describe el tipo de

movimiento cuando el objeto que contiene la masa (arena) esta sellado y cuando dicho objeto

tiene un orificio y presenta un cambio decreciente de masa como muestra la Tabla 5, el análisis

se da a partir de la relación de su discurso con las argumentaciones expresadas por algunos de los

representantes de los vestigios propuestos en el capítulo anterior.

Se recopila la experiencia a través del análisis y discurso de los estudiantes frente a la

comparación de ambas gráficas obtenidas, así el estudiante llega a un aprendizaje activo, es

decir, la significación de una experiencia de laboratorio aumentará en tanto la toma de datos sea

producto de reflexiones previas e insumo para reflexiones posteriores Abril (2008) y Arevalo

(2008).

Estudiante Descripción masa Invariable Descripción masa Variable

E2 “La partícula incrementa su espacio de “Tarda el mismo tiempo o se acerca.”

55

(Filipón) recorrido a medida cada vez a medida

que pasa el tiempo debido a que tiene

una determinada aceleración.”

E3

(Kepler)

“La gráfica representa un movimiento

acelerado ya que el cuerpo (carro) -

presenta una aceleración a medida que

la distancia va aumentando ya que el

cuerpo está en un plano inclinado va

tomando una aceleración a medida del

tiempo.”

“Es un movimiento acelerado al igual

que el de la anterior gráfica, pero este

tiene menor aceleración ya que tiene

menos peso y al tener menos peso

ejerce menor fuerza.”

E4

(Descartes)

“Su velocidad no es constante, aumenta y

disminuye la velocidad en cada unidad

de tiempo, se muestra en la gráfica que

no se desplaza en línea recta, la

aceleración no es nula, pero la constante

es uniforme”

“El movimiento se desplaza en línea

recta, es una misma distancia en cada

unidad de tiempo, es decir, a una

velocidad constante que no cambia, su

aceleración es nula, su avance o

retroceso es exactamente el mismo.”

E8

(Kepler)

“Es tiene un movimiento rectilíneo

uniformemente acelerado ya que su

velocidad aumenta a medida que

transcurre el tiempo, ósea pertenece al

movimiento rectilíneo uniformemente

variado es este caso es acelerado.”

“Es presenta un movimiento rectilíneo

uniformemente variado porque su

aceleración es constante, es decir

aumenta y disminuye de manera

constante, este es acelerado.”

E10

(Buridan)

“Se observa que hay un movimiento

uniformemente acelerado, a demás que

ha mayor peso que el carro va

adquiriendo, menor tiempo. La

aceleración va aumentando, también se

observa que a mayor distancia el carro

va más rápido, recorre las distancias y

con su peso va a obtener menos tiempo.”

Se observa que hay una aceleración

que no es constante, que entre menos

peso este auto se va a demorar un poco

más al recorrer a los 100 cm, se ve que

hay un movimiento uniforme

acelerado, se puede deducir que entre

menor peso tenga el auto se va a

demorar más tiempo.”

Tabla 9. Descripción el tipo de movimiento a partir de la gráfica.

56

La justificación en ciencias se fundamenta en las ideas previas de los estudiantes, del cómo

debemos abordar cada situación para no alterar dicho conocimientos y conocer realmente sus

apreciaciones, por ello en esta experiencia de laboratorio cada estudiante debía redactar las

semejanzas y diferencias entre el movimiento del carro con el tarro lleno de arena y del carro sin

el tarro como se muestra en la Tabla 10.

Estudiante Semejanzas Diferencias

E2

“Ambos son uniforme acelerado.” “Cuando ponemos peso al auto su

aceleración varia y por ende también

su tiempo.”

E3

“En los dos casos se presenta una

aceleración provocada por que están en un

plano inclinado el cual los hace acelerar.”

“El peso, la fuerza que ejercen los

cuerpos, la aceleración.”

E4 “Con el tarro lleno o vacio su aceleración

tienden a aumentar.” “El tiempo, aunque no es bastante”

E8

“El movimiento rectilíneo” “Que el movimiento del carro con el

tarro desocupándose va con mayor

aceleración por la masa del tarro”

E10

“La fuerza de fricción siempre va a estar

actuando hacía la misma dirección

contraria a la fuerza normal, su distancia va

a ser la misma, en ambos casos se observa

un movimiento uniforme acelerado donde la

aceleración no es constante.”

“Se puede observar que el auto

cuando tenía el mayor peso, logro

bajar en menor tiempo recorriendo

la misma distancia cuando este auto,

tenia menor peso se demoro más

tiempo en bajar la misma distancia,

además hay una aceleración no

constante.”

Tabla 10. Variación de masa y su relación con los movimientos acelerados.

De acuerdo a las Tablas 9 y 10, se puede evidenciar la relación con el discurso teórico de

anteriores estudios de los conceptos de Fuerza y Movimiento. Esta categorización se da, ya que

algunos estudiantes asignan un estado natural a los cuerpos, que llevan fuerzas impresas que

57

varían, que las fuerzas ceden por el rozamiento o que no se necesitan las fuerzas para mantenerse

en movimiento y estos se detienen por fuerzas contrarias, ello permite también un análisis

individual de las ideas de los estudiantes.

Las anteriores afirmaciones se defenderán o se contradecirán a través de las experiencias de

laboratorio, sin pretender identificar lo que es o no verdadero para las ciencias, como afirman

Abril, O. L. C., & Arévalo, D. F. V. (2008)

“si bien es cierto con la experiencia siempre se pretende llegar a un punto, no

necesariamente ese punto es el único objetivo, ni tampoco debe estar estrictamente

predeterminado el camino para llegar allí”,

por ello las afirmaciones a continuación expresadas en la Tabla 8, dan cuenta del punto al que se

dirigen los estudiantes del CED CAFAM Bellavista frente a la transformación de sus ideas

previas, al contrastarlas con la Tabla 11, es decir la creación de nuevos discursos asociados a una

interacción conceptual con la interacción a experiencias de laboratorio.

Estudiante Afirmación

E2 “Al colocar peso la aceleración incrementa haciendo que el carro de juguete llegue

más rápido a su destino. Al ser una ruta inclinada.”

E3

“La aceleración aumenta si la masa del carro es mayor, pero si ya le agregamos

mucha masa mas va a ser más lento porque la tendría que aplicar más fuerza y más

fricción.”

E4 “Su aceleración aumentará, ya que actuará en él la fuerza gravitacional y por ende

su fuerza aumentara más peso, más aceleración.”

E8

“Aumentaría ya que entre más masa haya en un plano inclinado su aceleración

aumentaría por la fuerza del peso (gravitación) ejercida en ella. Y como notamos en

el punto anterior entre más masa (peso) su aceleración se hacía mayor”

E10

“Está aceleración varía de modo rápido, ya que si esté carro entre más masa mayor

aceleración hace que un carro vaya más rápido; debido a su masa que ejerce una

fuerza hacia adelante, haciendo que el auto coja una mayor aceleración y

velocidad, debido a la fuerza que va hacia adelante. ”

Tabla 11. Verificación de la relación entre cambio de masa y fuerza.

58

4.4 Aplicación Uso del Recurso Digital Physics Tracker

Para iniciar el uso del recurso digital, se solicita la descarga de Physics Tracker y el registro

video gráfico de las dos experiencias del carro de juguete, caso 1, con la botella llena de arena y

caso 2, con la perforación en la botella, para relacionar el cambio de movimiento con la variable

masa.

Posterior a la toma de videos, se obtienen los datos mediante el recurso digital, sin ser un paso a

paso, el estudiante debe explorar las diversas opciones para encontrar aquellas que conduzcan a

la construcción de gráficas, así obtener evidencias numéricas que permitan el contraste con la

experiencia de laboratorio.

Luego, se solicita realizar la impresión de pantalla en el momento de usar Physics Tracker, con

las siguientes condiciones: Eje de coordenadas, calibración y gráfica (distancia vs. Tiempo); esto

con el fin de comparar con las dos gráficas obtenidas experimentalmente, ver figura 6.

Figura 6. Uso de la herramienta tecnológica Physics Tracker.

Para evidenciar el uso del recurso en el proceso de aprendizaje, el estudiante debe redactar un

tutorial, desde la descarga del programa hasta la exportación de datos a Excel para elaborar las

gráficas.

59

Dada la metodología de observación empleada, a los estudiantes no se les específica su

funcionamiento, en medida que el aprendizaje activo se alimenta del hacer y para evidenciar el

potencial que se puede obtener con los recursos digitales. El funcionamiento de Physics Tracker

se específica en palabras de los estudiantes de grado Décimo, ver Tabla 12, quienes comparten

su experiencia, como lo expresa Sánchez, J. (2002, November). “Una vez que se posee la

tecnología y los profesores aprenden a usarla, el tema que surge es cómo integrarla al

currículo.”, y una manera es permitir al estudiante expresar su aprendizaje, ventajas y

desventajas en su práctica.

Estudiante Descripción del Funcionamiento

E2

“Primero nos vamos a la página de la descripción del video, después lo descargamos una vez hecho

esto ponemos la gráfica del plano cartesiano lo siguiente poner la vara de calibración la cual es

para tener en cuenta la longitud, después nos vamos a calibraciones perdón trayectorias damos clic

en masa puntual esto presionamos control shift y ubicamos la masa en este caso el carro y por

último ya nos abra aparecido una mini página hay le damos buscar y ya dejamos que la magia

fluya.”

E3

“Para comenzar hay que descargar el programa, para encontrarlo más fácil podemos encontrarlo

como Physics Tracker análisis de video ya que si ponemos solamente Physics Tracker nos pueden

salir cosas muy diferentes, podemos ingresar a este link para mayor facilidad:

http://old.dgeo.udec.cl/~andres/Physics Tracker/ esta es una página muy completa, después de esto

debemos buscar la versión de acuerdo con el software de nuestro equipo (Windows 7, Windows xp,

Windows vista, Linux, ios, etc.).

Después de tener el programa descargado hay que instalarlo en nuestro equip, primero hay que

ejecutarlo después nos saldrá un pequeña ventana la cual vamos a darle siguiente hasta que se

instale el programa, al estar instalado el programa nos va a salir en la ventana un botón que dice

finalizar, vamos a presionarlo para culminar la instalación.

Después vamos a abrir el programa ya instalado, nos va a salir una ventana con todas las

herramientas que nos proporciona Physics Tracker para el análisis de videos, vamos a abrir el video

que necesitamos analizar para ello nos vamos a ubicar en la parte de arriba en el botón archivo,

vamos a presionarlo y después nos saldrá una ventana pequeña en donde presionaremos abrir,

después de ello vamos a buscar la ubicación de nuestro video para abrirlo, ya con esto se tuvo que

abrir nuestro video.

Después de tener el video abierto vamos a darle clic derecho sobre el video y presionamos ajuste del

corte, esta parte es para cortar el video en la parte que quieres analizar, después de esto vamos a la

parte de arriba y vamos a presionar el botón de crear coordenadas y vamos a ajustar el plano

cartesiano en nuestro video, después nos vamos al botón de calibración, nos aparecerá una ventana

60

pequeña en la cual presionaremos donde dice vara de calibración que posteriormente vamos a

ubicar de donde empieza la Tabla hasta donde termina o desde donde marcamos los 100 cm hasta

los 0 cm.

Después de tener todos estos ajustes vamos al botón que dice crear, nos sale una pequeña ventana,

seleccionamos masa puntual si queremos podemos cambiar su nombre, después de esto

seleccionamos trayectoria automática, automáticamente nos aparece otra ventana para ajustar el

objeto al cual queremos buscar su trayectoria en este caso el carro, después de esto le damos buscar

y automáticamente el video empezara a reproducirse al mismo tiempo que se va analizando y un

costado se va creando una gráfica y una Tabla con los datos encontrados.”

E4

“Para usar el programa Physics Tracker lo primero que se tiene que hacer es descargar Physics

Tracker por google, si por alguna razón te sale que no puedes descargarlo hay que descargar JAVA,

al abrir el programa lo primero que se tiene que hacer es importar el video que se descargo para

analizar dándole clic en abrir y seleccionando el archivo; luego si el video es demasiado largo y lo

que hay que analizar es solo una parte de el video toca darle clic derecho al mouse, saldrá un

cuadro de opciones se le da clic en ajuste de corte y se pone el tiempo que se desea empezar y al

igual cuando se termina, para agregarle eje de coordenadas se va a la parte superior donde se

encuentran las opciones y al lado izquierdo de *crear hay muchas flechas ╬ se da clic y aparece

plano cartesiano se coloca donde va a empezar a avanzar el carro para que la trayectoria quede en

positivo. Una vez hecho esto toca insertar la vara de calibración así que le damos clic en trayectoria

luego en nuevo y bajamos a calibración tolos y salen cuatro opciones le damos clic en la vara de

calibración y saldrá una línea azul con un número 100.0 en la parte de arriba, se coloca la línea

desde el inicio de la pista hasta el final que en este caso es 0, el número arriba indica en cm la

distancia de la vara por lo tanto la dejamos en 100.0, luego le damos clic de nuevo en trayectoria le

pedimos nuevo y colocamos la primera opción que es masa puntual saldrá en la parte derecha de la

pantalla un diagrama en blanco y debajo de ello hay una Tabla al igual en blanco, en la parte

izquierda superior apareció un cuadro pequeño llamado control de trayectoria le damos clic en

♦masa A y le damos clic trayectoria automática saldrá una ventana con una serie de datos luego

ponerlos en el teclado ctrl + shift y manteniendo presionado (que sale un circulito) le damos clic al

objeto que se va a mover, en este caso el carro, saldrá un cuadro y círculo rojo, agrandamos el

círculo hasta donde encierre todo el carro y el cuadro rojo en puntos lo agrandamos en todas las

pistas (que es el área donde Physics Tracker va a buscar) el clic en • search y esperamos hasta que

se haya formado completamente la gráfica, ya teniendo la gráfica en el lado derecho de la pantalla

al igual que los datos, le damos clic derecho a la gráfica y le damos en copiar imagen luego vamos a

Excel y le damos clic en pegar y con eso concluimos nuestro proceso con Physics Tracker.”

E8

“1. Ir a la página oficial de Java y descargar/actualizar la versión 1.6 para poder utilizar Physics

Tracker.

2. Dirigirse a la página de Physics Tracker física y dar paso a su descarga.

61

3. Ya una vez descargado Physics Tracker, grabar el video a analizar.

4. Guardar el video en el ordenador.

5. Dirigirse al programa Physics Tracker y dar clic en archivo-abrir y seleccionar el video para

analizar, (esperar a que el video cargue).

6. Lo que vamos a hacer en este paso es ubicar el plano cartesiano para ello damos clic en eje de

coordenadas y ubicarlo desde donde se encuentra el objeto que tiene movimiento en el video, y darle

forma al recorrido.

7. Dar clic en trayectorias-nuevo-calibración tolos-vara de calibración, esta vara cuenta con 100 cm

la ubicamos desde donde inicia y termina la distancia recorrida por el carro.

8. Ya realizado lo dicho anteriormente insertaremos masa puntual, para esto debemos dar clic a

trayectoria-nuevo-masa puntual allí nos sale en el monitor una gráfica desocupada.

9. Dar clic en el cuadro donde dice control de trayectorias en masa A o como lo nombramos hay

seleccionamos trayectoria automática.

10. Aquí en este paso ampliamos el objeto que va a tener un movimiento (carro) presionamos ctrl +

shift para seleccionar el objeto y empezar a analizarlo.

11. Dar clic en el cuadro que nos salió al dar trayectoria automática (search) y esto da paso a la

espera de carga de datos de tiempo del movimiento del carro.

12. Ya obtenidos los datos copiarlos a Excel y graficarlos”

E10

“Empezamos buscando en google = “descargar programa Physics Tracker” le damos en la

selección u opción número 3 (www.applesfera.com/aplicaciones-os-x-1) donde hay le daremos

descargar, se nos abrirá una pantalla para aceptar los términos y condiciones del programa Physics

Tracker esperamos que este descargue lo abrimos y le damos en la opción “archivo” y luego en

“abrir”, buscamos el video que queremos analizar, dejamos que descargue, después de esto le

damos clic en “ejes de coordenadas” y lo ubicamos en la cola del auto, en la mitad o aun extremo,

en este caso al extremo, luego ubicamos nuestra masa en este caso llamada “masa A” y después le

damos clic en trayectoria automática, después definimos el número de pixeles con “control más

shift” luego le damos clic en la mitad del auto y después en “search” después de esto nos va a

aparecer la trayectoria automática y le damos clic en “masa” donde definimos la masa que sería de

255 g, y ya que después de realizar todo esto le damos en “reproducir” donde nos va a mostrar el

movimiento del auto, su tiempo y la distancia en una Tabla y la respectiva gráfica, después de

realizar esto los datos de la Tabla los copiamos a Excel y cada distancia y tiempo lo graficamos en

Excel donde lo abrimos en “insertar gráficas” digitamos el tiempo en el “eje x” y distancia en el eje

“y”.”

Tabla 12. Tutorial Diseñado por los Estudiante de Grado Décimo

Los tutoriales escritos por los estudiantes, fueron contrastados con otras posibles fuentes tomadas

de internet, con el objetivo de evidenciar la originalidad de las mismas. Por otra parte, en el

62

proceso se generó un amplio trabajo colaborativo entre los estudiantes, al socializar sus

experiencias se generó una comunicación, que permitió superar las dificultades técnicas que son

propias del proceso de aprendizaje.

Una vez los estudiantes muestran conocimiento en el uso y la aplicación del recurso digital, se da

paso a la evaluación integral del recurso, para ello se aplica una rejilla de evaluación, basada en

los estándares ISO 9126 de 1991, expuestos anteriormente.

En la Tabla 13, se compilan las categorías que resaltan el uso y beneficios del recurso digital de

manera global, es decir el promedio de las valoraciones dadas por cada estudiante, donde diez

(10) implica la máxima valoración y uno (1) la mínima valoración, este compilado es la

evaluación de los estudiantes hacia el recurso digital Physics Tracker.

Pregunta Promedio Métrica Categoría %

1 6 Uso Uso 60

2 7.2 Uso Comprensión 72

3 6.8 Uso Operativo 68

4 8.4 Uso Atractivo 84

5 8 Función Adecuación 80

6 8.4 Función Exactitud 84

7 8.4 Función Específico 84

8 8.4 Función Funcional 84

9 6 Eficiencia Recurso 60

10 4 Eficiencia Tiempo 40

11 6.4 Eficiencia Cumplimiento 64

12 8.4 Fiabilidad Madurez 84

13 5.6 Fiabilidad Recuperación 56

14 6.4 Fiabilidad Fallos 64

Tabla 13. Análisis global del uso de la herramienta por cada métrica.

Las métricas en relación al aprendizaje, se dan en las preguntas 15 - 20, ver Tabla 14, las cuales

luego de usar el recurso digital Physics Tracker, muestran como considera ahora el nivel de

operación, los aprendizajes, el dominio hasta el nivel de satisfacción. Las mayores valoraciones

se dan frente al uso del recurso, seguida de los aprendizajes conceptuales, ya que se reconoce que

desde los procesos de instalación, hasta de usar el mismo lenguaje del recurso, el estudiante

63

aprende probando, consultando y principalmente interactuando, lo cual sigue orientando este

proyecto a la incursión de TIC al aula.

Pregunta Promedio Métrica Porcentaje

15 8.8 Operacional 88

16 9.2 Conceptual 92

17 8.4 Modelo 84

18 9.6 Uso 96

19 8.4 Dominio 84

20 9.2 Satisfacción 92

Tabla 14. Valoraciones del Aprendizaje posterior al uso de Physics Tracker

La investigación analiza las percepciones individuales, el enfoque global del grupo participe del

estudio; reflejando una alta aceptación del recurso digital Physics Tracker. En la Tabla 13 y 14,

es posible evidenciar las altas valoraciones dadas por los estudiantes. Y con esto, se valida el uso

del recurso cuantitativamente en relación a la temática seleccionada e integrada al contexto

educativo, situación que poco se describe en las investigaciones del uso de recursos digitales

para la enseñanza, como se mostró en esta investigación a través de las consultas bibliográficas.

Un análisis grupal, muestra algunos promedios semejantes a cada ítem, dado por los estudiantes,

por ello se revisa que tan dispersos son los datos, no se pretende que todos lleguen a las mismas

respuestas, pero si evidenciar la tendencia a tener una mayor variación.

Por ejemplo la pregunta 1 y 9, tienen el mismo promedio, pero los resultados de la pregunta 9

están más dispersos, lo que indica que varios estudiantes no consideran que el recurso sea

altamente eficiente, ver Tabla 15.

Test3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Prom. 6 7.2 6.8 8.4 8 8.4 8.4 8.4 6 4 6.4 8.4 5.6 6.4 8.8 9.2 8.4 9.6 8.4 9.2

Desv. 1.6 0.9 0.9 0.6 0 0.6 0.6 0.6 2.4 1.6 2.7 0.6 2.8 3.5 0.9 0.9 1.9 0.6 0.6 0.9

Tabla 15. Dispersión análisis Test 3, Uso Posterior Physics Tracker.

64

También, se encuentra que la menor dispersión se encuentra en la pregunta 5, es decir, hay una

alta satisfacción al evaluar el recurso acerca del desarrollo de tareas específicas.

El posterior análisis que se propone en este proyecto, consiste mostrar los resultados de manera

individual, con el fin de mejorar los métodos de enseñanza aprendizaje, al contrastar la

evaluación de recursos digitales desde la perspectiva de los estudiantes en relación con las

observaciones del docente al realizar y reflexionar frente al desarrollo de la incursión TIC en el

aula.

Valoraciones: Uso y Aprendizaje Physics Tracker Estudiante

E2

E3

E4

0

2

4

6

8

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

65

E8

E10

Tabla 16. Escalas valorativas de los estudiantes participantes, Test 3.

Para obtener los resultados de cada una de las métricas dado los aportes de cada estudiante, se

consignan en la Tabla 16, de la cual se ha establecido un valor mínimo de 1 y un valor máximo

de 10 (ver anexos), así no solo se puede determinar el promedio, también se puede analizar:

desviación por pregunta, la frecuencia, la diferencia por cada estudiante, que considera más

importante y la incidencia del uso del recurso en su aprendizaje.

4.5 Aplicación Post Test: Análisis Comparativo

Se realiza un post-Test luego de la experiencia de laboratorio y el uso de la herramienta

tecnológica Physics Tracker, consignando los valores en Excel y agrupándolos con los obtenidos

en el pre Test.

T. Desacuerdo Desacuerdo Inseguro De acuerdo T. De acuerdo

0 0 0 0 5

Tabla 17. Post-Test aplicado a cinco estudiantes, afirmación A.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

66

La tabla 17, muestra las nuevas apreciaciones de los estudiantes, primero se revisa si hay o no

movimiento conceptual y luego se verifica la contribución de la experiencia. Para tales

comparaciones y mediciones, se adjuntan los resultados del pre Test, ver Tabla 18.

Pregunta Gráfica Descripción

A

El 100% está de acuerdo con la

afirmación.

Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad)

B

Paso de estar un 80% de acuerdo

a estar de acuerdo un 60%.

En ausencia de fuerza, todo objeto permanece en reposo (con respecto a la Tierra).

C

El 100% en desacuerdo.

El aire y/o la presión del aire son los responsables de que un objeto se mantenga en reposo.

D

Porcentualmente se mantiene.

Cuando un objeto se encuentra sobre una superficie, ésta lo único que hace es sostener el objeto, evitando así que

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

0

5

10

15

1 2 3 4 5

0

5

10

1 2 3 4 5

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

67

éste se mueva.

E-

Paso de un 10% de acuerdo a un

20% de acuerdo.

Los obstáculos pueden re-direccionar o detener el movimiento, pero ellos no pueden ser agentes que apliquen

fuerzas.

F

Porcentualmente se mantiene.

Los objetos para caer no requieren fuerza, ya que ellos siempre quieren ir hacia abajo.

G

El 100% está en desacuerdo.

En el instante en que se suelta una pelota, sobre ella no actúa fuerza alguna.

H

Del 80% de acuerdo al 40% de

acuerdo.

Una fuerza constante produce una velocidad constante, expresada como F = mv.

0

5

10

15

1 2 3 4 5

0

5

10

15

1 2 3 4 5

0

2

4

6

1 2 3 4 5

0

5

10

15

1 2 3 4 5

68

I

Incremento de un 20%.

El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza constante es inversamente

proporcional a la magnitud de la fuerza.

J

Paso de estar un 80% en des-

acuerdo a un 60% en desacuerdo.

Una fuerza no puede mantener un objeto acelerado indefinidamente.

K

Porcentualmente se mantiene.

Cuando dos o más fuerzas están en competencia, el movimiento está determinado por la fuerza más grande.

L

Una fuerza no puede mover un objeto, a menos que ésta sea mayor que el peso o la masa del objeto.

Tabla 18. Análisis porcentual Test FCI a cinco estudiantes del CED Bellavista.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

0

5

10

15

1 2 3 4 5

0

5

10

15

1 2 3 4 5

69

Se encuentra que en algunos casos, los estudiantes siguen respondiendo de la misma manera, por

ejemplo, para la pregunta L, los estudiantes respondieron de la misma manera. Lo cual sugiere

tres posibles hipótesis, primero: que ya tienen marcada una idea previa, segundo: el realizar la

experiencia de laboratorio y usar Physics Tracker reafirmo sus creencias, o tercero, que la

actividad no generó cambio considerable.

Estos insumos, permiten agrupar los datos para iniciar un proceso de triangulación en la

evaluación de nuevas estrategias educativas, que incursionan elementos TIC en el aula de física.

4.6 Relación: Recurso Digital, Experiencia de Laboratorio, Concepto

Una de las actividades propuestas, consistía en comparar las graficas obtenidas de la experiencia

de laboratorio con las que genera el recurso digital Physics Tracker y describir que tan

semejantes o diferentes pueden ser los comentarios durante el proceso, por ello se consignan a

continuación en la Tabla 19, el caso de masa invariable.

Estudiante Gráfica:

Experiencia de Lab.

Gráfica:

Physics Tracker Comentario Estudiantil

E2

“Podemos ver que tiene semejanzas ya que

las gráficas son pertenecientes a MUA

(movimiento uniformemente acelerado).

Caso 1 el tiempo en la experimental su

promedio es 1.81 y en el Physics Tracker es

de 1.86 lo cual indica que son de un mismo

tiempo o se acerca.

Lo mismo pasa en el caso 2 en conclusión

ambas son iguales solo que Physics

Tracker es más acertado.”

E3

“Se evidencia que el carro con arena

acelera más rápido que el que no tiene

arena.”

70

E4

“En las dos gráficas de el carro lleno de

arena son muy distintas una con la otra ya

que en la gráfica experimental se ve

aceleración distinta y en la gráfica de

Physics Tracker presenta en el movimiento

recto y nulo.

En las gráficas de el carro son parecidas

aunque la gráfica con Physics Tracker

muestra una ondulación hasta 0.5 en 0 y

luego asciende, mientras que en la gráfica

experimental asciende en línea recta desde

0.”

E8

“Tiene una semejanza y es que las gráficas

del carro con el tarro de arena

desocupándose, a las dos se veía reflejado

que terminaba su recorrido en un lapso de

tiempo más corto y su aceleración era

mayor a la del carro libre.

La diferencia era que en el lapso de tiempo

de las gráficas de Physics Tracker es

mayor a las gráficas con el tiempo

experimental”

E10

“Las gráficas obtenidas experimentalmente

con las obtenidas con Physics Tracker se

asemejan un poco, pero sin embargo varia

un poco pero no mucho las gráficas se

parecen incluso los datos de igual manera,

ya que no varía por mucho tiempo, con la

misma distancia, en si las gráficas son muy

semejantes”

Tabla 19. Comparación graficas experiencia y Physics Tracker.

Se determina la relación entre ambas gráficas; encontrando en la descripción realizada por los

estudiantes, un alto valor de aceptación de los resultados obtenidos a través del recurso digital

Physics Tracker. Dada la importancia de las experiencias de laboratorio en la enseñanza de la

71

física, es necesario validar el uso de recursos desde esa perspectiva, puesto que es el referente

más cercano que tiene mayor credibilidad en las ciencias exactas.

Lo cual sugiere, que para estudiar las posibilidades de uso de las nuevas tecnologías en el aula en

el marco de las TIC, se deben desarrollar algunos elementos de juicio que permitan ayudar a

estudiantes y profesores de nivel secundario y universitario, en la disciplina de la Física.

Adicionalmente, en éste proceso surge la necesidad de indagar sobre las ventajas y desventajas

de integrar el experimento tradicional con el experimento computarizado, con el propósito de

cualificar los procesos de aprendizaje y enseñanza de la física, como lo expresan los docentes de

la Universidad Distrital M. Fonseca, A. Hurtado, C. Lombana, O. Ocaña, 2006.

72

5. Análisis de Resultados

Se presentan los resultados en dos etapas, inicialmente frente al discurso y finalmente en la

triangulación de las valoraciones dadas por los estudiantes, frente al concepto, experiencia de

laboratorio y uso del recurso digital Physics Tracker. Por eso, frente al discurso, los estudiantes

debían identificar cual era el objetivo al relacionar la experiencia de laboratorio con el recurso

digital Physics Tracker, donde predomina como argumento la descripción de Fuerza y

Movimiento, como se muestra en la tabla 18. Expresar el cumplimiento, recomendaciones,

viabilidad y dificultades, en el proceso desde la perspectiva de los estudiantes, valida y da

muestra de sus nuevos aprendizajes.

Estudiante Objetivo

E2 “El objetivo fue analizar y hacer un laboratorio para entender el movimiento de

aceleración en un plano inclinado teniendo en cuenta su masa.”

E3 “Analizar y hacer un laboratorio para entender el movimiento de aceleración en un plano

inclinado teniendo en cuenta su masa”

E4 “vacio”

E8 “Relacionar la tecnología con la física, para así utilizar diferentes métodos de aprendizaje

y hacer de la física algo complejo y divertido vinculándolo con las demás materias”

E10 “Lograr analizar e identificar los diferentes tipos de movimientos en este experimento”

Tabla 20. Objetivo que identifican los estudiantes.

En esta etapa de la investigación, surge una segunda reflexión para los docentes, hasta qué punto

se valida y se tienen en cuenta las argumentaciones de los estudiantes, como los cualifica,

refuerza y orienta; o si se espera en ellos las mismas respuestas validadas en los textos; o por otro

lado determinar, la alta posibilidad de direccionar estos discursos a elementos cuantitativos

individuales para decidir cuáles son los mejores elementos, metodologías y recursos para la

enseñanza aprendizaje de fundamentos en ciencias.

5.1 Ruta Descriptiva: Experiencias Recurso Digital

La segunda etapa en la presentación de resultados, se da al relacionar los Test que alimentan el

concepto a estudiar, el análisis de fenómenos a través de la experiencia de laboratorio y los pesos

73

numéricos, dados a cada ítem en el proceso de integración del recurso digital al estudiar el

fenómeno descrito.

Por ello en el Esquema 2, se ha trazado la ruta metodológica, que integra diversos aspectos para

la construcción del modelo, que parten del análisis personal de los conocimientos del docente, el

contexto e ideas previas de los estudiantes, hasta la propuesta de experiencias de laboratorio que

validen el fortalecimiento de dichos conceptos con el uso de recursos digitales.

Esquema 2. Metodología construcción modelo CETR.

Al proponer una ruta de integración, se procede a hacer una representación de los recursos

empleados y evaluados, es decir, un modelo que relacione el concepto “C”, la experiencia de

laboratorio “E” y el uso de tecnologías, específicamente recursos digitales “TR”.

5.2 Descripción del Modelo de Evaluación: Integración Parámetros

La estructura del modelo se enmarca en tres parámetros que conllevan a analizar los resultados

de manera individual, los cuales corresponden a: concepto (Fuerza), experiencia de laboratorio

(cambio de movimiento) y recurso digital (Physics Tracker). El análisis y adquisición de datos

para fortalecer los parámetros, se obtuvieron de los diferentes Test y talleres. Éstos se integran a

74

la figura geométrica de un triángulo, donde cada vértice corresponde a cada parámetro y se

emplean algunos principios geométricos para su interpretación.

Durante las primeras etapas del proyecto, se mencionó la relación entre concepto fuerza,

experiencia de laboratorio y el uso del recurso digital Physics Tracker, lo que ahora se denomina

parámetros del modelo de evaluación.

Lo anterior conlleva a puntualizar los parámetros así: El parámetro concepto “C”, representa los

resultados de las pruebas escritas tipo likert FCI, que midieron el grado de conformidad frente a

afirmaciones de Fuerza y Movimiento; el parámetro experiencia de laboratorio “E”, se representa

a través del valor que dieron los estudiantes al comparar el movimiento en una situación

específica con masa variable; y el parámetro tecnológico recurso digital “TR”, que se representa

con las valoraciones del uso de recursos digitales (ver anexos), con pesos estadísticos (escalas

numéricas) definidas. Cada uno de los parámetros tiene un máximo valor de diez (10) unidades,

cuando se está totalmente de acuerdo y el mínimo valor de uno (1) cuando se está totalmente en

desacuerdo, como se muestra en la Figura7.

Figura 7. Ubicación parámetros en una escala de 1 -10.

Al construir las premisas de los Test y talleres en escala valorativa ascendente, permite que los

puntos coordenados de la Figura 7, se puedan comparar con los resultados de los estudiantes que

hacen parte de éste proyecto e identificar que tan alejado se encuentra, cada parámetro frente al

original cuyo valor oscila entre 1 – 10, tomando como referente el punto coordenado (0, 0).

75

Se define para el parámetro concepto las coordenadas cartesianas (0, C), para el parámetro

Experiencia de Laboratorio las coordenadas cartesianas (-E, 0) y para el parámetro Recurso

Digital las coordenadas cartesianas (TR, 0), las cuales permitirán el parámetro con mayor

puntuación.

A partir del sistema coordenado, se representa otra categoría de análisis, correspondiente a la

distancia entre dos puntos como lo muestra la Figura 8, que permiten evidenciar la relación

entre dos parámetros y su porcentaje en comparación a las distancias máximas tomadas como

referencia.

Figura 8. Modelo Geométrico “CETR”

Para determinar la distancia entre dos puntos que denominaremos “L”, se emplea para cada caso

la Ecuación 15,

2 2

2 1 2 1( ) ( )L x x y y [15]

Obteniendo como resultado para el caso general |C – TR| = |C – E| = 10 2 y para |E – TR| = 20.

Se aclara que no es un triangulo equilátero, es isósceles y que se debe normalizar las distancias

para dar un porcentaje de comparación, es decir, el 100% equivale a 10 2 y a 20, para cada

76

caso, ya que las distancias |C – TR| y |C – E| son equivalentes, pero la distancia |E – TR| es mayor.

Se ampliara más adelante la aplicación e interpretación de resultados, empleando un caso

particular como ejemplo.

Se tiene que a partir de la relación de los lados en mención, se obtendrán para cada caso de

estudio un triángulo de diferente forma, que conllevaran a resultados específicos para cada

estudiante, ello de acuerdo a los promedios y valoraciones de cada uno de los Test y Talleres

aplicados como instrumentos en la adquisición de datos.

La siguiente categoría de análisis, hace referencia al área que genera cada triángulo, de acuerdo

al área ideal cuando los parámetros alcanzan su mayor valor. El área permite, identificar el nivel

de integración de los tres parámetros y el campo de acción para desarrollar la intervención en el

aula, y así, definir qué tan cercana o alejada esta dicha integración conceptual, experimental y

tecnológica.

Figura 9. Área Referencia y área de prueba.

Para determinar el área, se plantea inicialmente la Ecuación 16, donde se asume como caso ideal

cuando la base es semejante a la altura, donde la altura esta determina por el parámetro “C” y la

base equivale al valor absoluto entre los parámetros “E” y “TR”.

[16] **

2 2

RE T Cb hA

77

Posteriormente, se disminuye gradualmente la base y la altura en proporciones semejantes, para

identificar el tipo de correspondencia entre los lados y el área del triángulo, de tal manera que la

altura inicial tendrá un valor de 10 representado por “l” y de fracción “4h/4”, dicho valor será

acotado para el triángulo referente. Luego, los ¾ de la base (b) y la altura (h) tendrán un valor de

7.5, representado como “3l / 4” cuya magnitud será 7.5, así sucesivamente, para comparar el

porcentaje de la nueva área de estudio (A. Est.) frente al área de referencia (A. Ref.), y dar

alguna relación de equivalencia como se muestra en la Tabla 21.

Longitud Lado Lado Frac Área Ref. A. Est. / A. Ref. Equivalencia

10 4h / 4 100 100/100 16 / 16

7.5 3h / 4 56.25 56.25/100 9 / 16

5 2h / 4 25 25/100 4 / 16

2.5 h / 4 6.25 6.25/100 1 / 16

Tabla 21. Relación entre longitud porcentual y área porcentual.

Se debe ser cuidadoso con el cálculo del área, en medida que su relación no es lineal, como se

encuentra en la Tabla 21. El área ideal de referencia tendría una base de 20 y una altura de 10, es

decir, se genera un área de 100 y se esperaría que reduciendo a la mitad cada lado se obtenga un

área de 50, lo cual no corresponde, ya que si la base es 10 y la altura es 5, se genera un área de

25, es decir la cuarta parte del total.

Figura 10. Relación entre la variación del lado porcentual y el área porcentual.

78

Se encuentra en la Figura 10, la correspondencia entre la relación entre longitud “l” y área “A”,

que se obtiene al comparar la variación proporcional entre base y altura, ligado al lado (l) dada su

proporción y su equivalente frente al área total. La expresión matemática que muestra dicha

relación se muestra en la Ecuación 17.

l A [17]

Todo lo anterior se dio para un caso especial, ahora se expone el caso cuando la base y la altura

no son iguales. Para el cálculo del área en éste caso, se emplea la formula de Herón a través del

conocimiento de los tres lados del triángulo, Perez, P. A. Herón de Alejandría.

En la Ecuación 18, “s” representa el semi-perímetro, para lo cual solo se debe conocer el valor de

los lados.

2

a b cs

[18]

Al determinar la relación anterior, Herón hace uso de algunas proposiciones de los elementos

Euclidianos, para determinar la Ecuación 18.

( )( )( )A s s a s b s c [19]

Cabe mencionar, que existen otras relaciones numéricas que incluyen ángulos y otras variables

para determinar las respectivas áreas. También, existen algunas herramientas matemáticas que

ofrecen dichos cálculos, como muestra la Figura 11.

Figura 11. Área de un triángulo en Wolfram Mathematica.

Tomada de; http://www.wolframalpha.com/input/?i=triangle+area Fecha: 29 de Abril de 2016

79

La categoría de análisis con que finalizamos esta parte del proyecto, se da a través del cruce de

las tres medianas, para generar el baricentro, el cual se interpretara como la tendencia hacia uno

de los vértices; es decir, la tendencia hacia alguno de los tres elementos: Test FCI, Experiencia

de laboratorio o recurso digital Physics Tracker, que presentó mayor aceptación y valoración.

Con el objeto de ampliar la interpretación de la ubicación del baricentro, se toma como eje el

baricentro del triángulo referencia. La Figura 12 ilustra la interpretación de las áreas generadas

por seis (6) sub-triángulos con vértices en uno de los tres parámetros que describe el modelo

CETR.

Figura 12. Interpretación ubicación del baricentro en el modelo CETR.

El punto de corte entre tres medianas se denomina baricentro y se denota con coordenadas

( , )B Bx y , y se obtiene a partir de la Ecuación 20.

1 2 3

3B

x x xx

;

1 2 3

3B

y y yy

[20]

Para mostrar la utilización del modelo geométrico CETR frente a la evaluación y validación del

recurso, se usara el estudiante de prueba “E0”.

Se debe recordar, que el eje de este proyecto es la evaluación de recursos digitales para la

enseñanza, donde se emplearon para tal fin, Test, experiencias de laboratorio y un recurso TIC en

el aula. Dicha evaluación presentara varios casos posterior a su aplicación, donde se identifica

cual parámetro CETR proporciona a los estudiantes mayor aprendizaje, si: la contribución

80

conceptual, la contribución experimental, la contribución del recurso digital, o en el caso donde

NO se encuentre contribución, proponer otras estrategias frente a la temática a desarrollar, a

través de otras experiencias de laboratorio u otros recursos digitales.

Para especificar, como se evaluó el recurso digital Tracker en éste proyecto, se ha seleccionado

al Estudiante E0, quien presentó todas las actividades, pero no de manera puntual como los

demás estudiantes, dadas sus situaciones personales que no le permitían asistir regularmente al

colegio.

Entonces para el estudiante E0, los datos que se asumen para la interpretación del modelo, se dan

de acuerdo a los valores asignados a cada parámetro, como se muestra en la Tabla 22.

Ubicación Parámetros en

el plano cartesiano

Valor E0 Valor Triángulo Referente (Val E / Val Tri. Ref.) %

C = 8 C = 10 80%

E = 7 E = 10 70%

TR = 9 TR = 10 90%

Tabla 22. Ubicación parámetros en una escala de 1 -10.

La variación entre el pre Test, Test 1, cuyo valor fue seis (6) y el post Test, Test 4, de valor de

diez (10), dará el parámetro “C”. El cual se determina con el valor absoluto del promedio,

obteniendo un valor de ocho (8), el cual será ubicado con coordenadas cartesianas (0, 8), es decir

sobre el eje Y, como se ilustra en la Figura 13.

El valor “E”, se obtiene luego de la experiencia de laboratorio, Test 2, donde el estudiante

enumera de 1 -10 en una escala valorativa el aprendizaje práctico y el conceptual; para este caso,

el parámetro “E” obtuvo un valor de siete (7) y se ubica como vértice izquierdo del triángulo,

con coordenadas cartesianas (-7, 0), ver Figura 13.

Luego de tabular el Test 3, los ítems de evaluación del recurso digital Physics Tracker, frente a

las métricas respectivas, se obtiene para el parámetro “TR” con un valor de nueve (9) y es

representado en l sistema de coordenadas cartesianas como (9, 0), ver Figura 13.

81

Figura 13. Aplicación del modelo CETR al estudiante prueba E0.

La distancia entre los parámetros y su equivalencia se registra en la Tabla 23.

Distancia entre Vértices Distancia E0 Distancia Referente (Dis. E0/Dis. Ref.)%

1L CT C-E = 8.51 2 1 10 2L 85.1 %

2L CE E-TR = 16 2 20L 80 %

3L ET TR-C = 7.52 2 3 10 2L 75.2 %

Tabla 23. Longitud Distancia entre dos Parámetros del Modelo de Evaluación.

En términos de porcentajes, la mayor relación se dio entre el parámetro conceptual y el

parámetro tecnológico. Pero, se destaca el alto porcentaje de relación entre las binas de cada

relación.

En términos del área del triángulo de evaluación obtenida por los resultados del estudiante E0, se

retoma que el área referente es de 100, que se debe determinar el área del estudiante E0, con la

fórmula de Herón de Alejandría y de la forma convencional [Ecuación 16], anteriormente

mencionadas. Luego realizar su respectiva equivalencia para determinar el porcentaje de

82

integración de los tres parámetros y que ésta sea superior al 50%, lo que invita a afirmar que el

estudiante reconoce la importancia de los tres parámetros en su formación.

Área E0 Convencional Harón Referente (A.E0/A. Ref)% Equivalencia%

C E TR b=16, h=8 S=19.34 b=20, h=10 64% 80%

8 7 9 A = 64 A = 64 A = 100

Tabla 24. Área estudiante prueba E0.

La medición anterior en términos de áreas comparativas, se tiene un estimado equivalente frente

al área referente del triángulo global del 80%, evidenciando una alta integración de los tres

parámetros, es decir, el recurso se adapto al proceso de la enseñanza aprendizaje de la ciencia

experimental Física, para la temática en particular de Fuerza.

Coordenadas Baricentro Coordenadas Estudiante Diferencia

(XB, YB) (XB.E, YB.E) (∆X, ∆Y)

(0, 10/3) (2/3, 8/3) (2/3, 2/3)

Tabla 25. Ubicación del baricentro para el estudiante de prueba E0.

La última categoría de análisis se obtiene con la proyección del baricentro, con lo cual se

evidencia la mayor tendencia a uno de los tres parámetros que conciente la evaluación del

recurso (C-E-TR); para este caso, a partir de la ubicación de las coordenadas de la Tabla 25, el

baricentro se ubica en el área A3, donde se muestra que los dos elementos más destacados son: la

experiencia de laboratorio y el uso del recurso digital Physics Tracker, siendo mayor el aporte

del recurso digital, como se muestra en la Figura 12.

83

Figura 12. Tendencia del estudiante de prueba (E0) a usar Physics Tracker.

De acuerdo al modelo aplicado a E0, el modelo determina:

1 Diferencia entre el origen y el resultado para C, E y T del estudiante. C = 8; E = 7; TR = 9.

2 Distancia máxima entre vértices. C-TR=14; TR-E=20; E-C=14

3 Porcentaje entre la distancia de los vértices de E0 y los referentes. C-TR=75%; TR-E=80%; E-C=85% .

4 Área respecto al área total 100. Área E0 = 80%

5 Coordenadas Baricentro. Baricentro = (0.6, 2.6)

6 Área ubicación baricentro. A3

Tabla 22. Resultados estudiante E0.

Los resultados de la Tabla 22, son el resultado de los test, Talleres e intervenciones del proyecto

en el aula, que resaltan principalmente el trabajo autónomo de los estudiantes, ahora, el modelo

se replica a los cinco estudiantes que cumplieron con la realización de todos los Test, la

experiencia de laboratorio y presentaron las evidencias gráficas del uso del recurso Physics

Tracker (ver anexo), con lo cual se inician una serie de discusiones que se amplían a

continuación.

84

El modelo se orienta específicamente, a la evaluación de recursos digitales aplicado al contexto

educativo, por ello, para la muestra representativa de los cinco estudiantes se resalta el Test 3, ya

que integra el aspecto técnico y pedagógico posterior al uso de Physics Tracker. Frente a la

ubicación del baricentro, éste se espera encontrar ubicado a la derecha del eje vertical, ya que

corresponde al vértice del recurso tecnológico “TR”.

Cabe anotar, que los cálculos se realizaron en Excel, pero, existen otros métodos y recursos

como Wolfram Mathematica, que trae librerías con la relaciones geométricas preestablecidas,

para esté caso se empleo como validación de las relaciones geométricas establecidas, también se

puede reproducir el modelo manualmente con calculadora.

5.3 Análisis a través de las Medidas de Tendencia Central

Para analizar los valores dados a cada parámetro que generaron cada uno de los triángulos, se

muestra el grado de dispersión de las medidas a través de algunas medidas de tendencia central,

como se registra en la Tabla 23. De esta forma se clarifican algunos resultados, en la evaluación

del recurso digital seleccionado, ya que se pueden encontrar dos resultados o promedios iguales,

pero que conducen a interpretaciones diferentes.

Se debe recordar, que los datos obtenidos con los Test para validar Physics Tracker se

encuentran agrupados de manera global e individual y que no se aplico un Test únicamente, si no

es una secuencia estructurada frente al conocimiento de la herramienta, aprendizaje posterior a su

uso y su integración con los elementos fundamentales, que compone la ciencia donde se

desarrolla su aplicación.

A continuación, se destaca que para cada estudiante de acuerdo a las respuestas obtenidas de los

Test, ver Tabla 23, aplicados a los cinco estudiantes de Décimo A del CED CAFAM Bellavista,

que: E2, dio mayor valor a Physics Tracker y posterior a la experiencia, que E3, dio mayor valor

a la experiencia luego a Physics Tracker, E4, dio mayor valor a la experiencia luego a Physics

Tracker, E8, dio igual valor a los Test FCI y a la experiencia y E10, dio mayor valor a la

experiencia y posterior a Physics Tracker.

Estudiante FCI EXP Physics Tracker

E2 5 6 8.3

85

E3 6 8 7.7

E4 4 8 7.0

E8 7 7 6.7

E10 8 9 8.3

Promedio 6 7.6 7.6

Desviación 1.14 1.14 0.73

Tabla 23. Aplicación Modelo a cinco estudiantes.

Se puede evidenciar, que cuatro de los cinco estudiantes dieron mayor importancia a Physics

Tracker, al ubicarlo en uno de los dos primeros lugares, también se destaca que la menor

desviación al unificar a los cinco estudiantes, se da con el uso del recurso digital Physics

Tracker.

Aplicación Modelo CETR a cinco estudiantes Categorías

C: 7;

E: 7.6;

TR: 7.6.

C- TR: 68%;

TR -E: 76%;

E-C: 68%.

Área: 67%

(XB, YB): (0, 2)

Baricentro: A3

Tabla 24. Análisis: Global Promedio de los Cinco Estudiantes

La Tabla 24, presenta los resultados al agrupar los resultados de los cinco estudiantes, con lo que

globalmente se muestra una integración del 67%, de los parámetros que integran el modelo de

evaluación CETR. Y dado el baricentro, se evidencia mayor aceptación entre la experiencia y el

recurso digital Tracker, por el recurso.

86

5.4 Discusión: Resultados Modelo y Otras Intervenciones

Luego de emplear Excel para ingresar los parámetros de cada estudiante, se consignan las

gráficas en la tabla 20, donde se muestra inicialmente el triángulo obtenido de cada estudiante de

forma global; es decir, el triángulo ideal frente al obtenido, ello con el fin de juntar a los

estudiantes por afinidad, disparidad entre los vértices, por el tamaño de las áreas, o de acuerdo a

la intervención que desee realizar el docente en el aula.

Para éste caso, la intervención se orienta en dirección de la afinidad con el recurso, preguntando

a cada estudiante si estaba de acuerdo con los resultados, es decir, si evidentemente había dado

mayor importancia al concepto “C”, a la experiencia de laboratorio “E” o al uso de tecnologías,

específicamente recursos digitales “TR”, lo cual para los casos “E2”, “E4” y “E8” fue

congruente, en los otros dos casos especificaron haber obtenido aprendizaje con los tres recursos

aplicados.

La verificación de lo anterior con los resultados obtenidos por la evaluación CETR, es presentada

en la Tabla 25, donde se muestran las categorías de análisis presentadas anteriormente y

especificadas en la Tabla 23.

Análisis: Global Análisis: Individual Categorías

∆C: 5; ∆E: 4; ∆TR: 1.7.

C-TR:68; TR-E:71; E-C:55

Área:60

(XB, YB): (0.7, 1.6)

Baricentro: A2

Estudiante: E2

∆C: 4; ∆E: 2; ∆TR: 3,3.

C-TR:69; TR-E:78; E-C:70

Área:68

(XB, YB): (-0.1, 2)

Baricentro: A4

Estudiante: E3

87

∆C: 6; ∆E: 2; ∆TR: 3.

C-TR:57; TR-E:75; E-C:63

Área:54

(XB, YB): (-0.3, 1.3)

Baricentro: A4

Estudiante: E4

∆C: 3; ∆E: 3; ∆TR: 3.3.

C-TR: 68; TR-E: 68; E-C:70

Área:69

(XB, YB): (-0.1, 2.3)

Baricentro: A5

Estudiante: E8

∆C: 2; ∆E: 1; ∆TR: 1.7.

C-TR:81; TR-E:86; E-C:85

Área:83

(XB, YB): (-0.23, 2.6)

Baricentro: A1

Estudiante: E10

Tabla 25. Interpretación de la aplicación del modelo CETR.

Del modelo de evaluación CETR, se puede extraer información sobre los diferentes lenguajes,

estilos de aprendizaje, toma de decisiones y aplicabilidad de los conocimientos, cada uno de ellos

asociados al contexto. Permitiendo, como se mencionó inicialmente, descripciones individuales

del aprendizaje desde tres perspectivas de convergencia: conceptual, experimental o tecnológica

de acuerdo a los diferentes resultados del modelo.

88

Técnico Pedagógico

Clase Nuevas Herramientas al

servicio de la educación

Formas de Comunicación

Genera nuevos conocimientos

Estudiante Redes de aprendizaje

Habilidades al programar

Mayor actividad en el aula

Autonomía

Docente Dominar la tecnologías

Acceso a la información

Promueve aprendizaje reflexivo, colaborativo y autónomo

Otro modelo para la enseñanza

Estilos de Aprendizaje Práctico Activo, Reflexivo, Teórico.

Tabla 26. Productos evaluados a través del modelo CETR.

La Tabla 26 ilustra algunas de las ventajas encontradas con la aplicación del modelo, posterior a

su aplicación en el contexto del CED CAFAM Bellavista en la temática del concepto Fuerza, los

aspectos muestran en síntesis que el modelo evalúa diferentes dinámicas: cognitivas, técnicas y

de interacción práctica. Es decir, posterior al uso del modelo CETR, se puede inferir

específicamente que:

Evalúa la dinámica de la clase en general, a través de la medición de la distancia entre los

parámetros y el área, porque permite medir el antes y el después de la incursión del recurso

digital, muestra la relación entre actividades prácticas y cognitivas, orienta la clase en dirección

del mayor aprendizaje para los estudiantes, dada la selección conceptual, experimental y de

recursos TIC.

Evalúa la experiencia de los estudiantes en particular, porque al tener una evaluación de cada uno

de ellos, con la triangulación de los parámetros que conlleva a la manera más destacada con la

que reconoce haber aprendido un concepto en particular, aumentan sus expectativas y

motivación. También se reconoce de la experiencia, el nivel creativo de manera pragmática al

diseñar los elementos físicos del montaje y la retroalimentación al releerse a través de sus

posturas registradas en sus discursos escritos.

Evaluar las decisiones del docente, porque permite valorar su participación desde la selección de

la experiencia de laboratorio y recurso digital para un concepto en particular, luego de un acto

reflexivo de su práctica, donde muestra un alto conocimiento histórico, conceptual y práctico de

la ciencia que enseña. Dichas habilidades, se evidenciaron en el modelo, con la medición del

baricentro y desde lo personal, con el acompañamiento del desarrollo de la clase, al guiar y

89

aconsejar a los estudiantes, en la solución de situaciones espontáneas y en reconocimiento de las

habilidades conceptuales, prácticas o tecnológicas de sus estudiantes.

Evalúa los estilos de aprendizaje, en este caso porque muestra cuando el estudiante aprende a:

conocer y ser desde la autonomía, en el modelo se evidenció con el desarrollo de cada Test,

Taller y uso del recurso, que conllevaron a la evaluación de la experiencia de forma teórica

(concepto), pragmática (experiencia de laboratorio) y reflexiva al conocer los resultados del

proyecto.

Se trata entonces, con esta metodología de evaluación valorar la incursión de recursos TIC como

medio en la enseñanza aprendizaje, al direccionar e integrar la comunicación e información al

ámbito educativo. Presenta un camino hacia la investigación con la alta capacidad de enseñanza

aprendizaje que tienen los estudiantes, frente al uso de recursos TIC, al implementar actividades

integradoras en ciencias, que adicionalmente conllevan a reflexiones pedagógicas que validen y

justifiquen el uso adecuado de los recursos digitales.

90

Consolidado del Modelo de Evaluación CETR

Esquema 3. Resumen: Modelo de evaluación.

Se propone el Modelo de Evaluación

Ciencia a estudiar: Física

CETR

Qué saben los estudiantes de dicho Concepto? Inventario de Conceptos: Pre FCI

Se puede modelar dicho fenómeno? Experiencia: Laboratorio

Existe algún recurso TIC que se pueda integrar?

Recurso Digital: Physics Tracker

Usabilidad

Funcionalidad

Eficiencia

Fidelidad

IPO

Hay relación entre las variables?

Aprendizaje a través de la Integración Recursos TIC al Aula

C

E TR

Intervencion en el aula: Docente

Contexto: CED Temática: Fuerza

Hubo contribución de dichos parámetros al aprendizaje?

Cómo se evidencia y refuerzan dichos aprendizajes?

Inventario de Conceptos: Post FCI

Cuáles variables se identifican?

Concepto, C

Experiencia, E

Recurso Digital, TR

Qué evalua el modelo?

1. Los estilos de aprendizaje

2. La experiencia de los estudiantes en particular.

3. La dinámica de la clase en general.

4. Las decisiones del docente

5. Nivel de desarrollo de una ciencia experimental.

6. La pontecialidad de un recurso TIC en contexto

Aporto el recurso al proceso de Enseñanza - Aprendizaje Encuesta: Escala Likert

1. Ubicación vertices.

Respecto al origén (0, 0).

2. Distancias relativas entre vértices.

C-TR, TR-E, EC.

3. Áreas Individuales.

4. Área Colectiva (Grupal).

5. Baricentro Individual, frente al

Referente.

6. Baricentro Colectivo, frente al

Referente.

YES

NO

Categorias de Evaluación

91

Permite la selección de un recurso digital educativo, acorde a contextos académicos, que

conducen al fortalecimiento de necesidades conceptuales específicas.

Propone una metodología para establecer criterios, a partir de supuestos teóricos, en la

identificación de la viabilidad del uso de recursos digitales, a través de experiencias

prácticas, planificadas en el contexto educativo.

Uso de recursos digitales con objetivos que apoyan los procesos educativos.

Se desarrollan aspectos en la enseñanza aprendizaje, ya que se identifica el estilo de

aprendizaje conceptual, experimental o tecnológico de los estudiantes de forma global e

individual.

Reflexión docente del conocimiento de su práctica y de su intervención en al aula.

Conclusiones.

La aplicación de este modelo permite proponer experiencias de laboratorio, fortalecer enunciados

y conceptos, que han sido debatidos a lo largo de la historia y que también han sido validados en

la experiencia de un laboratorio.

El proceso de enseñanza aprendizaje, con el recurso digital Physics Tracker para el trabajo

desarrollado con estudiantes de secundaria en el área de física, es validado, puesto que el

aprendizaje se origina desde el proceso de consulta, descarga e instalación; pasando por su

funcionamiento y llegando a la interpretación de los resultados, que arroja el recurso y su

correspondiente modelación.

Por lo anterior, fue necesario que los estudiantes de grado Décimo hicieran uso de estructuras de

tipo cualitativo y cuantitativo, en la aplicación del concepto de fuerza y que manifestaran su

nivel de satisfacción, no solo frente al modelo de dicho concepto si no al uso del recurso digital y

a su propia capacidad de interactuar ante el uso de nuevas formas de aprendizaje.

Se consolida un modelo de evaluación, que tiene coherencia entre lo que se quiere enseñar y el

proceso de aprendizaje en ciencias experimentales, a partir de un contexto y temáticas definidas.

De las cuales se diseñan instrumentos que permitan la recolección de información, frente a: ideas

92

previas de los estudiantes, experiencias de laboratorio, uso de recursos digitales en el marco TIC,

con un fuerte vínculo entre dichos aspectos, que conlleven a una metodología de evaluación que

evidencie los estilos de aprendizaje, la potencialidad de los recursos digitales, el desarrollo de la

clase en general y que pueda ser usada desde diferentes experiencias pedagógicas.

Finalmente, gracias al modelo CETR, el docente presentó la posibilidad de evaluar las

condiciones y características necesarias para el proceso de enseñanza aprendizaje y con esto

tomar mejores decisiones en su que hacer pedagógico.

Reflexión Docente.

En la construcción de un concepto en ciencias experimentales, se debe saber de lo que se enseña

y el contexto donde se desea intervenir, en este caso la población de un Centro Educativo

Distrital y el concepto fuerza. Para ello se debe proponer a los estudiantes diferentes Test y

situaciones para detectar sus ideas previas, con el fin de evidenciar sus modelos y llegar a la

construcción de un concepto propio, pero cercano a lo que científicamente sustenta la teoría de la

mecánica newtoniana, evitar la imposición conceptual por parte de la academia.

Por otra parte, los ambientes virtuales de aprendizaje ofrecen estrategias para que usuarios

autónomos, recreen situaciones de contexto real y obtengan resultados validos para su

interpretación, en este proceso el modelo mental del participante se afirma según la experiencia,

para llegar a un pensamiento activo.

Las metodologías deben aplicarse al contexto con el fin de que sirvan al entorno social del

participante, ya que un mismo modelo puede generar diferentes resultados, si se aplica a

poblaciones diferentes como se mostró en el desarrollo del anterior trabajo.

En el marco de las TIC y CTS, se debe destacar la formación del docente como lo afirma

Squires, D., & McDougall, A. (1997), la formación de los docentes, desde su pregrado hasta la

etapa inicial de su práctica en el aula, debe incluir la preparación para valorar y seleccionar

recursos digitales. Esta preparación debe formar parte del aprendizaje básico en la utilización

pedagógica de las TIC, que requieren los docentes para completar la preparación introductoria

93

que suelen recibir sobre el uso recursos digitales y su incursión académica. Si se ampliara esta

formación a los docentes, podrían transformar las posibilidades de la enseñanza aprendizaje a

través de la participación, visualización y la interdisciplinariedad en las prácticas, ya que las TIC

son un medio y contienen un fin, por lo tanto, esta formación de los procesos de aprendizaje

recaen en la participación de todos los estudiantes y en propuestas docentes frente al uso de

manera efectiva de los recursos digitales.

94

Referentes Bibliográficos

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Educación en Ingeniería, 3(5), 68-74.

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para la ciudadanía. Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias, 3-16.

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y sus bases socioconstructivistas como vía para el aprendizaje significativo. Apertura, Revista de Innovación

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97

Anexo 1. Pre Test

.

(Test 1.1) IDEAS PREVIAS SOBRE EL CONCEPTO _________________.

Completa cada casilla de acuerdo a lo que consideras que sucede físicamente en cada imagen.

Situación Origen y consecución del

Movimiento

Descripción física del suceso

1

2

3

4

5

6

7

8

Subdirección de Educación Departamento de Educación Contratada Colegio CAFAM Bellavista

98

(Test 1.2) IDEAS PREVIAS SOBRE EL CONCEPTO _________________.

Lea las siguientes afirmaciones y marque un número menor a cinco en caso de estar en desacuerdo; el número cinco

si no tiene conocimiento sobre el tema y un mayor a cinco en caso de estar de acuerdo.

A. Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

B. En ausencia de fuerza, todo objeto permanece en reposo (con respecto a la Tierra).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C. El aire y/o la presión del aire son los responsables de que un objeto se mantenga en reposo.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

D. Cuando un objeto se encuentra sobre una superficie, ésta lo único que hace es sostener el objeto, evitando así que éste se

mueva.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

E. Los obstáculos pueden re-direccionar o detener el movimiento, pero ellos no pueden ser agentes que apliquen fuerzas.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F. Los objetos para caer no requieren fuerza, ya que ellos siempre quieren ir hacia abajo.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

G. En el instante en que se suelta una pelota, sobre ella no actúa fuerza alguna.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

H. Una fuerza constante produce una velocidad constante, expresada como F = mv.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

I. El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza constante es inversamente proporcional

a la magnitud de la fuerza.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

J. Una fuerza no puede mantener un objeto acelerado indefinidamente.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

K. Cuando dos o más fuerzas están en competencia, el movimiento está determinado por la fuerza más grande.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L. Una fuerza no puede mover un objeto, a menos que ésta sea mayor que el peso o la masa del objeto.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Apellidos y Nombres Curso Fecha Institución Educativa

Subdirección de Educación Departamento de Educación Contratada Colegio CAFAM Bellavista

99

Anexo 2. Experiencia de Laboratorio

(Test 2.1) Actividad Experimental “1”

1. Al finalizar la actividad escribe cuál crees que fue el objetivo de esta práctica.

Objetivo:

__________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________.

Materiales Montaje

Cámara de Video

(Celular).

Tabla de 1,20 m de

longitud.

Balanza.

Cronómetro.

Cinta métrica.

Carro de juguete.

Tarro pequeño.

Arena delgada.

Una hoja milimetrada.

Ilustración 1. Montaje experimental.

2. Procedimiento para la construcción del Montaje

A. Ubica sobre el suelo la tabla y levántala de uno de sus extremos 10 cm, pega por el borde lateral de la tabla

la cinta métrica y resalta las medidas 0, 20, 40, 60, 80 y 100 cm.

B. Al carro de juguete ata un embudo o una pequeña botella llena de arena, en la parte posterior.

C. Verifica que al ubicar el carro con el tarro lleno de arena, inicia su movimiento solo colocándolo a los 100

cm.

D. Lleva un registro fotográfico de esta práctica experimental y adjunta una imagen.

E. Realiza un video del movimiento del carro desde la posición de 100 cm hasta cero, de cada práctica,

procurando que el carro sea bastante visible y resalte sobre el fondo, para ello el fondo puede ser una pared

de un tono claro.

Valores iniciales para las respectivas masas Espacio evidencia fotográfica del montaje

Subdirección de Educación Departamento de Educación Contratada Colegio CAFAM Bellavista

100

3. Actividad Experimental

Mantén el mismo montaje para cada medida y alista el cronómetro.

A. Ubica la parte delantera del carro sobre la marca de 20 cm y déjalo bajar libremente hasta que su parte delantera

llegue a cero, realiza la misma operación cinco veces, registrando los respectivos tiempos y calculando el

promedio.

Desplazamiento 20 cm

T1 T2 T3 T4 T5 T Promedio

B. Ubica la parte delantera del carro sobre la marca de 40 cm y déjalo bajar libremente hasta que su parte delantera

llegue a cero, realiza la misma operación cinco veces, registrando los respectivos tiempos y calculando el

promedio.

Desplazamiento 40 cm

T1 T2 T3 T4 T5 T Promedio

C. Ubica la parte delantera del carro sobre la marca de 60 cm y déjalo bajar libremente hasta que su parte delantera

llegue a cero, realiza la misma operación cinco veces, registrando los respectivos tiempos y calculando el

promedio.

Desplazamiento 60 cm

T1 T2 T3 T4 T5 T Promedio

D. Ubica la parte delantera del carro sobre la marca de 80 cm y déjalo bajar libremente hasta que su parte delantera

llegue a cero, realiza la misma operación cinco veces, registrando los respectivos tiempos y calculando el

promedio.

Desplazamiento 80 cm

T1 T2 T3 T4 T5 T Promedio

E. Ubica la parte delantera del carro sobre la marca de 100 cm y déjalo bajar libremente hasta que su parte

delantera llegue a cero, realiza la misma operación cinco veces, registrando los respectivos tiempos y calculando el

promedio.

Desplazamiento 100 cm

T1 T2 T3 T4 T5 T Promedio

4. Elaboración de gráficas.

En un cuadro de papel milimetrado dibuja el primer cuadrante de un plano cartesiano y ubica cada par de

coordenadas (datos).

Recórtalo y pégalo en el recuadro.

101

Compilación de Datos Gráfica

Describe el tipo de movimiento a partir de la gráfica.

6. Realice el procedimiento anterior retirando el tarro con arena del carro de juguete, es decir registra los datos con

el carro libre.

Datos Gráfica

Describe el tipo de movimiento a partir de la gráfica.

102

7. Redacta las semejanzas y diferencias entre el movimiento del carro con el tarro lleno de arena y del carro sin el

tarro.

8. ¿Cómo varía la aceleración si aumentamos la masa del carro?

(Test 3.1) Análisis de Movimiento con la Herramienta Tecnológica Physics Tracker.

1. Descarga e instala el programa para física Physics Tracker.

2. Realiza una impresión de pantalla para cada uno de los ítems siguientes.

A. Analiza el video con el software Physics Tracker, Caso 1, Carro de juguete con la botella llena de arena.

Requisitos en la Imagen Impresión de Pantalla, Physics Tracker

Eje de coordenadas.

Calibración.

Gráfica (distancia Vs. tiempo)

B. Analiza el video con el software Physics Tracker, Caso 2, Carro de juguete con la botella llena de arena.

Requisitos en la Imagen Impresión de Pantalla, Physics Tracker

Eje de coordenadas.

Calibración.

Gráfica (distancia Vs. tiempo)

C. Compara las dos gráficas obtenidas experimentalmente con las obtenidas con Physics Tracker.

D. Elabora un tutorial, donde expliques cada etapa del uso de Physics Tracker, desde la descarga del programa

hasta la exportación de datos a Excel para elaborar las graficas.

E. Evalúa siendo 1 la menor valoración y 10 la valoración máxima, la experiencia de laboratorio.

Métricas de Evaluación 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Las variables asignadas fueron adecuadas.

La toma de datos se dio de manera sencilla.

Se facilito la construcción del dispositivo.

Sus hipótesis frente a la variación de masa, se pudo desarrollar con ésta

experiencia.

Adquirió nuevo aprendizaje en relación a la física.

103

Apellidos y Nombres Curso Fecha Institución -educativa

10 ___

Anexo 3. Recurso Digital Physics Tracker

(Test 3.1) Evaluación Herramienta Tecnológica “1”

¿Qué es Physics Tracker?

___________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

Durante la descarga e Instalación Si No 1 Indica requerimientos de Hardware.

2 Muestra sistema operativo necesario.

3 Indica nivel o edad del usuario.

4 Requiere si se necesita apoyo de un adulto.

5 Necesita conocimientos previos.

6 Tiene ayuda para su uso en línea.

7 Presenta ayuda de instalación

8 Necesita explicación previa.

9 Permite seleccionar niveles.

10 Requiere dispositivos adicionales.

1. Cómo considera la lógica al usar Physics Tracker. Muy Difícil Difícil Normal Fácil Muy Fácil

2. Qué tan difícil fue memorizar las secuencias de la herramienta Physics Tracker. Muy Difícil Difícil Normal Fácil Muy Fácil

3. Al operar con el software Physics Tracker consulto manuales, tutoriales o ayudas. Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

4. Qué tan útil fue la herramienta Physics Tracker. Muy Baja Baja Medio Alta Muy Alta

5. Los resultados obtenidos de las tareas especificas con el software Physics Tracker considera que fueron, Muy Baja Baja Media Alta Muy Alta

6. Considera que la calidad de la vista con los datos de la trayectoria de los gráficas obtenidos es, Deficiente Inadecuada Regular Buena Excelente

7. La calibración, ajustes de ejes y la marca de posición, permite modelar la situación real, No está definida Poco Definida Medianamente Definida Casi Definida Completamente Definida

8. Permite definir las variables de los trazos y tablas de datos en ventanas emergentes, No está definida Poco Definida Medianamente Definida Casi Definida Completamente Definida

Subdirección de Educación Departamento de Educación Contratada Colegio CAFAM Bellavista

104

9. Permite la herramienta Physics Tracker ajustar curvas, insertar posibles ecuaciones que se ajusten a las gráficas

obtenidas de la experiencia, No está definida Poco Definida Medianamente Definida Casi Definida Completamente Definida

10. La computadora operaba más lentamente con el uso de la herramienta Physics Tracker, Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

11. Los tiempos de respuesta y procesamiento eran inmediatos, Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

12. Permite la herramienta guardar y recuperar la información y datos con los que se trabajan, Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

13. El sistema informa que hacer en caso de fallos, Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

14. La herramienta presenta las normas y condiciones de su uso, Nunca Pocas Veces Algunas Veces Casi Siempre Siempre

Para las preguntas 15 -20 seleccione “1” como la más baja calificación y “10” como la más alta.

15. El nivel de agrado al operar con la herramienta fue,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

16. Considera que obtuvo un nuevo aprendizaje conceptual,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

17. La herramienta le permitió hacer un nuevo modelo de los experimentos,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

18. Ahora se encuentra interesado en el uso de otras herramientas,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

19. Ahora, como considera su dominio de la herramienta,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

20. Su nivel de satisfacción de la herramienta es,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Cómo contribuyo el uso de la herramienta en los conceptos de, 1. Movimiento, __________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________

2. Fuerza, ______________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________ Apellidos – Nombres Curso Fecha

105

Anexo 4. Pos Test

.

(Test 4.1) EL CONCEPTO DE FUERZA

Describe como las herramientas tecnológicas pueden mejorar el aprendizaje de la física.

Relata algunas situaciones que se pueden trabajar con la herramienta Physics Tracker que potencien los

conocimientos del área de la física.

Mediante dos imágenes explica los elementos necesarios para definir y describir los conceptos de movimiento y

fuerza.

Realiza una corta historia de cómo crees que fue la evolución de los conceptos de movimiento y fuerza.

Si tuvieras que enseñar el concepto de fuerza a niños de ciclo 1, qué elementos y justificaciones darías.

Subdirección de Educación Departamento de Educación Contratada Colegio CAFAM Bellavista

106

(Test 4.2) EL CONCEPTO DE FUERZA

Lea las siguientes afirmaciones y marque un número menor a cinco en caso de estar en desacuerdo; el número cinco

si no tiene conocimiento sobre el tema y un mayor a cinco en caso de estar de acuerdo.

A. Todo movimiento tiene una causa (la fuerza o la gravedad).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

B. En ausencia de fuerza, todo objeto permanece en reposo (con respecto a la Tierra).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C. El aire y/o la presión del aire son los responsables de que un objeto se mantenga en reposo.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

D. Cuando un objeto se encuentra sobre una superficie, ésta lo único que hace es sostener el objeto, evitando así que

éste se mueva.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

E. Los obstáculos pueden re-direccionar o detener el movimiento, pero ellos no pueden ser agentes que apliquen

fuerzas.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F. Los objetos para caer no requieren fuerza, ya que ellos siempre quieren ir hacia abajo.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

G. En el instante en que se suelta una pelota, sobre ella no actúa fuerza alguna.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

H. Una fuerza constante produce una velocidad constante, expresada como F = mv.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

I. El intervalo de tiempo necesario para recorrer una distancia específica bajo una fuerza constante es inversamente

proporcional a la magnitud de la fuerza.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

J. Una fuerza no puede mantener un objeto acelerado indefinidamente.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

K. Cuando dos o más fuerzas están en competencia, el movimiento está determinado por la fuerza más grande.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L. Una fuerza no puede mover un objeto, a menos que ésta sea mayor que el peso o la masa del objeto.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Apellidos y Nombres Curso Fecha Institución Educativa

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107

Anexo 5. Construcción Modelo CETR en Excel

Convenciones

Prueba

FCI General

108

FCI Barras

FCI

109

Experiencia de Laboratorio

Physics Tracker

110

Gauss