AMBIENTES DE APRENDIZAJE PARA LA ENSEÑANZA DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS EN 3ro BGU

RESUMEN

El presente proyecto aborda el tema de ambientes de aprendizaje, con el objetivo de mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje de los campos eléctricos y magnéticos. Presenta referentes constructivistas, como ejes de un ambiente de aprendizaje. La estrategia de enseñanza como investigación orientada, que parte de una secuenciación de contenidos, y la utilización de medios tecnológicos como herramienta potencial para el aprendizaje. Todos estos con el fin de formar el pensamiento científico en los estudiantes. Estos referentes permitieron diagnosticar, a partir de la aplicación de la encuesta y los diarios de campo, las falencias en la asimilación de los contenidos, y la valoración negativa de los estudiantes de su ambiente de aprendizaje, ya que no fomenta el desarrollo de competencias necesarias para el aprendizaje significativo. Finalmente se propuso un ambiente de aprendizaje basado en la secuenciación de contenidos partiendo de los conocimientos previos, el uso de la investigación como herramienta para la resolución de problemas, y de los medios tecnológicos para el aprendizaje significativo y crítico. El docente cumple el rol de mediador del aprendizaje, el estudiante se convierte en el sujeto activo del aprendizaje, y los sujetos se relacionarán en un marco axiológico, dentro de una distribución espacial activa. Todo esto permitirá el correcto desarrollo de la ciencia y de una sociedad sostenible.

Palabras claves: aprendizaje, física, ambiente, constructivista, interés, significativo y comprensión.

ABSTRAC

This project addresses the issue of learning environments, with the aim of improving the process of teaching-learning of electric and magnetic fields. It presents concerning constructivists, as axes of a learning environment. The strategy of teaching as research, that part of a sequencing of content, and the use of technological means as a potential tool for learning. All of these in order to form the scientific thinking in students. These references allowed to diagnose, based on the implementation of the survey and the field diaries, the flaws in the assimilation of the contents, and the negative assessment of the students in their learning environment, since it does not encourage the development of skills necessary for meaningful learning. Finally, it was proposed a learning environment based on the sequencing of content based on previous knowledge, the use of research as a tool for the resolution of problems, and the technological means for significant and critical learning. The teacher meets the role of mediator of learning, the student becomes the active subject of learning, and individuals interact in an axiological framework, within an active spatial distribution. This will allow the correct development of the science and a sustainable society.

Key words: environments for learning, constructivism, scientific thinking, oriented research, technology, electric field, magnetic field.

RESULTADOS

¿Recibes la ayuda de otras personas, para el estudio de la física

El gráfico evidenció que la mayoría de los estudiantes raramente reciben ayuda de otras personas. El 25% nunca recibe ayuda, el 16% recibe ocasionalmente ayuda de otras personas. En cambio, el 22% frecuentemente recibe ayuda de otras personas, y el 6% recibe ayuda muy frecuentemente.

¿Los contenidos son presentados de manera clara?

Una vez que se hizo preguntas relacionadas con las habilidades y sentimientos de los estudiantes, es importante hacer un análisis acerca del contenido que reciben en clases. Un 54% de los estudiantes dice que los contenidos casi siempre se presentan claros. El 35% de los estudiantes opina que en ocasiones es presentado claramente y el 9% opina que los contenidos siempre se muestran claramente, pero ningún estudiante opinó que los contenidos nunca son mostrados de manera clara.

¿Crees que el contenido es el pertinente y adecuado para la clase?

Con este gráfico se evidenció que los contenidos presentados en clase son pertinentes, eso es lo que dicen el 75% de los estudiantes. Existe un 22% que siente indiferente ante la pertinencia de los contenidos y un 3% opina que los contenidos no son presentados de manera clara

¿La dinámica de la clase es siempre la misma?

Siguiendo con la temática de ambientes de aprendizaje se realizó esta pregunta qué arrojó los siguientes resultados: el 38% de los estudiantes dice que la dinámica de la clase casi siempre es la misma, el 25% dice la dinámica es siempre la misma, el 22% opina que en ocasiones sucede esto y un 9% dice en cambio que la dinámica casi nunca es la misma.

¿Se usa de forma adecuada el laboratorio para relacionar lo aprendido en clase con la práctica?

Con esta pregunta se buscó conocer si los conocimientos aprendidos de manera teórica se relacionan de forma correcta con la práctica en el laboratorio. Para esto un promedio del 31% dice el laboratorio es usado de forma adecuada, un 22% se encuentra indeciso entre sí es adecuado o no y por ultimo existe un 41% que dice que el laboratorio no es usado de manera adecuada.

PROPUESTA

Esta es una propuesta que integra estrategias como el modelo de aprendizaje como investigación orientada y varios factores que intervienen en la creación de un ambiente de aprendizaje basados en modelos constructivistas, con el fin de proponer uno que mejore el proceso de enseñanza-aprendizaje de los campos eléctricos y magnéticos. Surge también del análisis de los resultados obtenidos por los instrumentos de recolección de datos, como la encuesta aplicada y los diarios de campo. Esta permitirá un aprendizaje significativo en el estudiante sobre los campos eléctricos y magnéticos, además fomentará el pensamiento científico en los estudiantes.

Rol docente y estudiantil

Primero partimos de ideas de Vigotsky (1979) y Piaget (1969) que nos hablan sobre formas de aprendizaje constructivista y Sociocultural. En el que el rol docente pasará de el dueño absoluto del aprendizaje a un mediador que facilitará el proceso de aprendizaje. Y el estudiante podrá construir su aprendizaje a partir del desarrollo de competencias científicas y tecnológicas. Además, el aprendizaje debe enmarcarse en un contexto histórico-cultural específico, y en un conjunto de valores entre los estudiantes y docentes.

Indicaciones generales para la creación de los ambientes de aprendizaje

Comúnmente se establece una jerarquía de la teoría sobre la experimentación, para la enseñanza de los campos eléctricos y magnéticos es necesario establecer una secuenciación de contenidos en la que se integre teoría y experimentos, ya que estas son complementarias, y la integración de las dos permite un mejor aprendizaje.

Establecemos algunos antecedentes para crear un óptimo ambiente de aprendizaje:

La distribución espacial debe constituirse por grupos de trabajo para que exista un aprendizaje cooperativo, con la contratación de ideas y aporte de cada estudiante.
Preguntas previas: es necesario realizar una correcta mediación de los conocimientos previos de los estudiantes, establecer sus nociones sobre el fenómeno. Para esto, resulta efectivo la utilización del “One minute paper” en el que los estudiantes escriben en un minuto sus ideas sobre cierto tema.

Es importante el relacionar los conocimientos de la física con las experiencias cotidianas del estudiante, que le permita ver la presencia de la Física en todos los ámbitos de su vida. Y también es ideal que exista una discusión entre los estudiantes en el proceso de cambios conceptuales, y que lo hagan después de cada sesión de investigación y adquisición de nuevos conocimientos para su correcta asimilación.

Cabe recalcar que los estudiantes deben abordar estos conocimientos a partir del estudio y la comprensión de las teorías de fuerza, y energía. Además, tiene que estar presente la futura aplicación de los conocimientos adquiridos, en este caso, sobre campos eléctricos y magnéticos, puede ser un proyecto final que integre todos los conocimientos correctamente asimilados.

Y como último apartado, tiene que existir una evaluación continua que permita identificar los aciertos y falencias del proceso de enseñanza-aprendizaje, así como la valoración de las herramientas y el aprendizaje adquirido por el estudiante.

Desarrollo de la propuesta

Para lograr la asimilación del contendido de campos eléctricos y magnéticos por parte de los estudiantes, es necesario realizar una aproximación al concepto de campo. A partir de la aplicación del one minute paper sobre lo que los estudiantes entienden por campo eléctrico se pueden plantear preguntas guía en las que su respuesta constituya la asimilación del concepto de campo, tales como: ¿Qué pasaría con la Tierra y los otros planetas si el sol desaparece, sentiríamos algún efecto?, ¿Por qué la Tierra gira alrededor del sol?

Este tipo de preguntas en los que el concepto de campo nos ayudaría a encontrar una respuesta, permiten al estudiante plantearse diferentes ideas. Esto nos lleva a otro concepto necesario y complementario que es la fuerza, es necesario que entiendan que la fuerza también se puede trasmitir sin un contacto directo entre dos cuerpos.

Con la discusión sobre el concepto de campo y el análisis de las diferentes preguntas se podría plantear un símil al utilizar objetos como una tela y pelotas u objetos pesados, al imaginarse el universo como una tela deformable por objetos pesados, los estudiantes pueden entender que un cuerpo mientras más grande y pesado sea puede perturbar ese espacio, afectando así a los objetos que tienen a su alrededor.

Al comprender lo que es un campo, se puede especificar y decir que otro campo que tiene el mismo principio, es el eléctrico. Una carga eléctrica genera el mismo efecto de modificar el espacio que le rodea y a otras cargas. Al final entenderán que el campo ya sea gravitacional o eléctrico, no lo podemos ver, pero si podemos sentir sus efectos. Cuando los estudiantes tengan este concepto claro, podrán construir nuevos conocimientos.

A continuación, se debe que evidenciar que la electricidad está presente en muchas actividades diarias, cuando usamos la luz eléctrica, la refrigeradora, cuando nos bañarnos con agua caliente. También se puede relacionar con materias como la Química, ya que los electrones son los que regulan muchas reacciones químicas de nuestro cuerpo.

La existencia de cargas positivas y negativas es un concepto fundamental, podemos partir de más preguntas relacionadas con fenómenos cotidianos, como: ¿Por qué se generan los rayos en una tormenta? ¿Cuál es la explicación de esto? Podemos realizar otro experimento con globos para demostrar el fenómeno de la electrización, en el que, a partir de frotar el globo con otro cuerpo, podemos decir que los electrones pasan de un cuerpo a otro. Un cuerpo queda con exceso de electrones y el otro con menos de los que le correspondía. Al hacer esto podemos acercar el globo a trozos de papel y ver su efecto. El globo induce una carga opuesta a la de los papeles, por lo que se ven atraídos, podemos concluir que polos opuestos se atraen.

A partir de todo esto podemos aproximarnos a la definición del campo eléctrico, a partir del anterior experimento, podemos introducir algunas generalidades del concepto de campo eléctrico. Nuevamente podemos partir de preguntas introductoras como: ¿Por qué medio se genera la atracción o repulsión entre dos cargas, y qué efecto tiene la distancia entre dos cargas? Además, podemos introducir otro término: el potencial eléctrico.

Con las preguntas introductoras y la investigación orientada, los estudiantes tienen que discutir los resultados de su investigación. El docente será mediador en la investigación. Y proporcionará herramientas para facilitar la comprensión de este concepto. Podemos recomendar las herramientas virtuales, como contenido audiovisual, y laboratorios virtuales; con lo que los estudiantes podrán interactuar y aprender, tanto en sus hogares como en los laboratorios de la institución.

El estudiante al final debe comprender cómo funciona los campos eléctricos y que efectos tienen en las cargas que se comunican a través de estos campos. Las ideas generales que tienen que tener claras luego de la investigación y contrastación grupal de ideas son: que la fuerza que ejerce un Campo eléctrico cuando existe otra carga es inversamente proporcional al cuadrado de la separación entre las dos partículas. La fuerza es proporcional al producto de las cargas (Q1 y Q2) sobre las dos partículas.

Y por último la fuerzas que ejercen son campos magnéticos a dos cargas del mismo signo, son repulsivas, y las dos fuerzas que ejercen los campos magnéticos a dos cargas de signo opuesto, son atractivas. Al dominar esas ideas se puede introducir la definición de campo magnético. Se debe analizar las fuentes del campo magnético desde dos posturas: corrientes eléctricas e imanes.

El campo magnético siempre debe cerrarse sobre sí mismo, no tiene polos definidos, como las cargas en un campo eléctrico. Una Corriente eléctrica que circula por un conductor en forma de bobina genera un imán artificial, y a su vez un campo magnético. A este fenómeno se le denomina electroimán. Esta fuente de campos magnéticos es la más usada en la ciencia, tiene aplicaciones médicas, industriales e incluso el campo magnético que protege nuestro planeta de la radiación solar, está compuesto por un electroimán.

Para entender este concepto es necesario que los estudiantes dominen todos los términos involucrados. Nuevamente se puede partir de preguntas introductoras como, ¿Que causa la corriente eléctrica? ¿Son las cargas las que se desplazan? Se pueden utilizar analogías de fluidos, en los que el agua u otro fluido sean los electrones, y el recipiente el conductor.

Se puede inferir, por ejemplo, que para que exista un desplazamiento de los electrones debe haber una fuerza neta actuando en una dirección, se debe entender a través de investigación que los electrones no se transportan a través de todo el conductor. Al entender las acciones de los campos magnéticos producidos por las cargas, se puede inferir que la acción de esta es inmediata, y que la función de un conductor es de guía de campo de fuerza eléctrica que permite la interacción entre los electrones.

Se puede analizar el comportamiento de un electroimán a través de videos, experimentos y laboratorios virtuales, existen muchas herramientas disponibles para comprender este fenómeno. A partir de la correcta asimilación de estos fenómenos los estudiantes podrán dar un siguiente paso y entender los fenómenos electromagnéticos que unifican las interacciones de los dos campos. Antes de seguir con la teoría electromagnética es necesario que los estudiantes apliquen los conocimientos asimilados, proponemos la realización de un motor eléctrico, su misma fabricación requiere de conocimientos sobre campos eléctricos y magnéticos para poder ser realizado y entender que sucede en ese experimento.

Herramientas tecnológicas

Como parte de la propuesta, se propone el uso de las siguientes herramientas y videos, los cuales ayudaran a crear un ambiente de aprendizaje para la física.

Laboratorio virtual: PHET INTERACTIVE SIMULATIONS

https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/physics/electricity-magnets-and-circuits

Permite realizar simulaciones de fenómenos eléctricos y magnéticos.