Transcript II CURSO BOLIVIANO DE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Carrera de Física, UMSA Simulación y Modelado computacionales para facilitar la interpretación de gráficas en cinemática Eliane Veit Instituto de.

II CURSO BOLIVIANO
DE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA
Carrera de Física, UMSA
Simulación y Modelado
computacionales para facilitar la
interpretación de gráficas en
cinemática
Eliane Veit
Instituto de Física - UFRGS
La Paz
Agosto 2005
Gráficas en cinemática, o sea, ...
¿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.
Referencial 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.
En 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.
Dificultad 1: Visión de gráficas como una
fotografia del movimiento
1: Visión de gráficas como
una fotografia del movimiento
Dificultad
Observar el movimiento junto con el trazado de
la gráfica no ayuda a vencer esta dificultad.
(Beichner)
Dificultad 2: Confusión entre altura y
inclinación
¿ Dónde la velocidad és máxima?
Dificultad 3: Confusión entre
variables cinemáticas
¿ En cuántos puntos las velocidades de los
automóviles A y B son la misma?
Dificultad 4: Errores en la
determinación de la inclinación de
líneas que no pasan por el origen
Dificultad 5: Desconocimiento del
significado de las áreas bajo de las
curvas cinemáticas
¿Quál és lo significado físico da área en azul?
Dificultad 6: Confusión entre
área / inclinación / altura
Dificultades 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
En 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.
Objetivos 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
Guía para los alumnos en cada una de
las actividades
Guia para el alumno
Guia para el profesor (1, 2, 3, 4)
Modelos, 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
En 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.
¿Qué 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.
Diseño de la investigación:
Diseño
Grupo experimental
Grupo de control
O1 X O2
O1 O2
01 = Test inicial
X = actividades computacionales
02 = Test final
Instrumentos de la investigación:
•
Test inicial
•
Test final
•
Relevamiento de opiniones y entrevistas
Experiencia 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).
Comparación 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:
Conclusiones:

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).
Creemos 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_cinematica.zip
[email protected]
Referências
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•
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.