Title: Simulaci
1Simulación y Modelado computacionales para
facilitar la interpretación de gráficas en
cinemática
II CURSO BOLIVIANODE ENSEÑANZA DE LA
FÍSICACarrera de Física, UMSA
Eliane Veit Instituto de Física - UFRGS La
Paz Agosto 2005
2 Gráficas en cinemática, o sea, ...
3 Por qué el estudio de gráficas de la
cinemática ?
- Una gran cantidad de información puede ser
resumida en una gráfica. - La comprensión de contenidos de Física requiere
de la construcción e interpretación de gráficas. - Los gráficos de cinemática son los primeros
tratados en la enseñanza de la Física. - Los profesores suelen usar gráficas como si los
alumnos los comprendiesen, pero muchas veces esto
no es verdad.
4Referencial Teórico
- Teoria del Aprendizaje Verbal Significativo de
Ausubel - Teniendo en cuenta los conocimientos previos de
los estudiantes. - Utilizando el software Modellus como un elemento
motivador para el estudiante. - Construyendo un material potencialmente
significativo.
5En esta presentación
- dificultades de aprendizaje en la interpretación
de gráficas de cinemática. - actividades de modelado y simulación
computacionales creadas para facilitar el
aprendizaje de los alumnos. - resultados de un trabajo de investigación sobre
las mejoras en interpretación de las gráficas de
cinemática.
6Dificultad 1 Visión de gráficas como una
fotografia del movimiento
7Dificultad 1 Visión de gráficas como una
fotografia del movimiento
Observar el movimiento junto con el trazado de la
gráfica no ayuda a vencer esta dificultad.
(Beichner)
8Dificultad 2 Confusión entre altura y inclinación
Dónde la velocidad és máxima?
9Dificultad 3 Confusión entre variables
cinemáticas
En cuántos puntos las velocidades de los
automóviles A y B son la misma?
10Dificultad 4 Errores en la determinación de la
inclinación de líneas que no pasan por el origen
11Dificultad 5 Desconocimiento del significado de
las áreas bajo de las curvas cinemáticas
Quál és lo significado físico da área en azul?
12Dificultad 6 Confusión entre
área / inclinación / altura
13Dificultades de los estudiantes en interpretación
de gráficas de cinemática
dificultades
1) Visión de gráficas como una fotografia del movimiento
2) Confusión entre altura y inclinación
3) Confusión entre variables cinemáticas
4) Errores en la determinación de la inclinación de líneas que no pasan por el origen
5) Desconocimiento del significado de las áreas bajo de las curvas cinemáticas
6) Confusión entre área / inclinación / altura
BEICHNER McDERMOTT
14En esta presentación
- dificultades de aprendizaje en la interpretación
de gráficas de cinemática. - actividades de modelado y simulación
computacionales creadas para facilitar el
aprendizaje de los alumnos. - resultados de un trabajo de investigación sobre
las mejoras en interpretación de las gráficas de
cinemática.
15Objetivos de las actividades computacionales
creadas
Dado El estudiante deberá
1 Gráfica de posición versus tiempo Determinar la velocidad
2 Gráfica de la velocidad versus tiempo Determinar la aceleración
3 Gráfica de la velocidad versus tiempo Determinar el desplazamiento
4 Gráfica de la aceleración versus tiempo Determinar la variación de la velocidad
5 Gráfica de Cinemática Seleccionar la gráfica correspondiente
6 Gráfica de Cinemática Selecionar a descripción textual adecuada
7 Descripción textual del movimiento Selecionar la gráfica correspondiente
16Guía para los alumnos en cada una de las
actividades
Guia para el alumno Guia para el profesor (1, 2,
3, 4)
17Modelos, dificultades y objetivos
Modelo dificultades Objetivos
Gposhv.mdl 1,3 1,6
Espiral.mdl 1,3 6,7
Mov_h1.mdl 1,2,3 1,6
Noel_bar.mdl 1,2,3,4 1,6,7
Incl_xt.mdl 1,2,3, 1,6
V1_area1.mdl 2,3,4,5,6 1,2,3,5
Mov_h2.mdl 1,3 2,3,4,5
Areas.mdl 2,3,4,5,6 1,2,3,4,5
Acelera.mdl 1,3,4 1,2,3,5,7
Ac_incl.mdl 2,3 2,4,6
Quant.mdl 2,3,4,5,6 2,3,4,6
Revesam.mdl 1,3 1,6
18En esta presentación
- dificultades de aprendizaje en la interpretación
de gráficas de cinemática. - actividades de modelado y simulación
computacionales creadas para facilitar el
aprendizaje de los alumnos. - resultados de un trabajo de investigación sobre
las mejoras en interpretación de las gráficas de
cinemática.
19Qué investigaciones se han hecho?
- uso de un conjunto de actividades de simulación y
modelado computacionales exploratorias y de
creación en 12 horas-aula extra clase
- Hipótesis de investigación
- el uso de actividades de simulación y modelado
computacionales promueven la predisposición del
alumno para aprender de modo que él perciba la
relevancia de los contenidos estudiados.
Araujo, I.S. Veit, E. A Moreira, M. A.
20Diseño de la investigación
Diseño
Grupo experimental O1 X O2
Grupo de control O1 O2
01 Test inicial X actividades
computacionales 02 Test final
21Instrumentos de la investigación
- Test inicial
- Test final
- Relevamiento de opiniones y entrevistas
22Experiencia didáctica
- alumnos trabajaron en actividades de simulación y
modelado computacionales, en pares o
individualmente, siempre con la supervisión del
profesor. - Duración (12h-aula extra-clase).
23Comparación entre las medias de los dos grupos en
los tests inicial y final
Comparación entre las medias ajustadas del test
final para los dos grupos
24Conclusiones
- El desempeño de los alumnos en el grupo
experimental fue mejor que en el grupo control
(diferencia estadísticamente significativa). - Las actividades de simulación y modelado
computacionales con el software Modellus pueden
facilitar la interpretación de gráficas de
cinemática en los alumnos. - El procedimento didáctico adoptado requirió mucha
interacción de los estudiantes con las
actividades computacionales, de los estudiantes
entre sí y con el profesor, tornándose un
elemento motivador en el aprendizaje de los
estudiantes (análisis cualitativo).
25Creemos que
- Para mejorar la enseñanza de la Física es
importante incorporar resultados de investigación
en la práctica docente. -
- Estos materiales didácticos están disponibles
en - http//www.if.ufrgs.br/gpef/graficos_cinematic
a.zip - eav_at_if.ufrgs.br
26Referências
- ARAUJO, I. S. VEIT, E. A MOREIRA, M. A.
Atividades de modelagem computacional no auxílio
da interpretação de gráficos da Cinemática Rev.
Bras. Ens. Fís., v. 26, n. 2, p. 179 - 184, 2004.
- BEICHNER, R. J. The effect of simultaneous motion
presentation and graph generation in a kinematics
lab. Journal Research in Science Teaching, New
York, v. 27, n. 8, p. 803-815, Nov. 1990. - BEICHNER, R. J. Testing student interpretation of
kinematics graphs. American Journal of Physics,
Woodbury, v. 62, n. 8, p. 750-768, Aug. 1994. - BEICHNER, R. J. The impact of video motion
analysis on kinematics graph interpretation
skills. American Journal of Physics, Woodbury, v.
64, n. 10, p. 1272-1277, Oct. 1996. - BRASSEL, H. The effect of real-time laboratory
graphing on learning graphic representations of
distance and velocity. Journal of Research in
Science Teaching, New York, v. 24, n. 4, p.
385-395, Apr. 1987. - McDERMOTT, L. C. ROSENQUIST, M. L. van ZEE, E.
H. Student difficulties in connecting graphs and
physics examples from kinematics. American
Journal of Physics, Woodbury, v. 55, n. 6, p.
503-513, June 1987.