Volumen
6 / Nro. 16 / Enero - abril 2024 / ISSN: 2708-6305 / ISSN-L: 2708-6305 / Pág. 8
– 24
Efectos
de la implementación de un laboratorio virtual de física en estudiantes de
secundaria
Effects of the implementation
of a virtual physics laboratory
on high school
students
Alberto
Julio Flores Ticona
https://orcid.org/0009-0002-8881-7260
Universidad
Pública de El Alto, El Alto, Bolivia
https://doi.org/10.61287/warisata.v6i16.11
Recibido:
01 de agosto 2023 | Arbitrado: 06 de septiembre 2023 | Aceptado: 30 de octubre
2023 | Publicado: 03 de enero 2024
RESUMEN
Este trabajo de investigación se realizó en la
Escuela Marítima Universidad de la Armada Boliviana, con el propósito de
analizar la implementación del laboratorio virtual de física I aplicando el
Software Tracker, en estudiantes de ciencias básicas
de ingeniería durante el periodo II/2021. La investigación se insertó en un
paradigma positivista con un enfoque mixto: cuanti –
cualitativo, con diseño de campo y revisión documental de tipo descriptivo
correlacional. La población estuvo representada por 353 estudiantes de física y
la muestra final quedó en 230. La técnica para la recolección de datos fue la
encuesta (instrumento hoja de encuesta) y la observación de campo documental
(instrumento guía de análisis) Se alcanzó el objetivo promoviendo en el
laboratorio de física I el desarrollo de competencias y creatividad en base a
la construcción y puesta en marcha de la experiencia, generando la grabación
visual y medición con el Software TracKer, las mismas
magnitudes físicas ejercitando que las mediciones dependen de la cantidad de
equipos utilizado que induce la propagación de errores.
Palabras
clave: Estudiantes;
Laboratorio de física I; Software TracKer;
Competencias
ABSTRACT
This research work was
carried out at the Maritime School
of the Bolivian Navy University, with the purpose
of analyzing the implementation of the virtual physics laboratory I applying the Tracker
Software, in students of basic
engineering sciences during the period
II/2021. The research was inserted in a positivist paradigm with a mixed approach:
quantitative - qualitative,
with field design and documentary review of a correlational descriptive type. The population was represented by 353 physics students and the final sample was 230. The technique for
data collection was the survey (survey
sheet instrument) and documentary field observation (analysis guide instrument). The objective was
achieved by promoting in the physics laboratory I the development of skills and creativity based on the
construction and implementation
of the experience, generating visual recording and measurement with the Tracker Software, the same physical
magnitudes exercising that the measurements depend on the
amount of equipment used that induces error propagation.
Keywords: Students; physics laboratory I; Tracker software; Competencies
INTRODUCCIÓN
La Escuela Marítima
Universidad de la Armada Boliviana está en el proceso de adecuación al modelo
curricular por competencias, considerando que sus contenidos curriculares en
términos del proceso de enseñanza aprendizaje deben estar centrados en el
estudiante como figura principal. Todas las acciones están destinadas a
ofrecerle una formación de calidad que lo conduzca al logro de los
aprendizajes. Se suma a ello el planteamiento de cómo mejorar el proceso de
enseñanza aprendizaje de los estudiantes al implementar el programa Traker, en la asignatura laboratorio de física I, bajo el
modelo por competencias en ciencias básicas de Ingeniería. Donde los
laboratorios virtuales son un espacio de trabajo concebido para la colaboración
y la experimentación a distancia, con objeto de investigar, elaborar y difundir
resultados mediante tecnologías de información y comunicación.
La jefatura de ciencias
básicas fue creada para la evaluación común del ciclo de formación básica que
comprenden los dos primeros semestres, busca uniformar los desempeños básicos
de los estudiantes para iniciar su formación profesional en igualdad de condiciones.
Entre las asignaturas contenidas en el ciclo de formación básica están
contemplados los cursos física I, física II, laboratorio de física I y
laboratorio de física II. Pero la evaluación se vio afectada, según Arias:
…cuando ocurrió la pandemia del COVID 19
durante la gestión 2020 desde el 15 de marzo, hubo una inactividad casi total
por parte de las universidades del país. Meses más tarde, según decreto del
presidencial para continuar en actividad, se podía ir restableciendo las
actividades cumpliendo con los parámetros de salubridad y de trabajo, lo cual
trajo como consecuencia que a muchos profesores y estudiantes se les
dificultara alinearse con las nuevas formas de trabajo y al parecer, no se
podían adaptar fácilmente a la nueva realidad del proceso de aprendizaje y
enseñanza… (Arias, 2020)
Se observó que el proceso
desarrollado en las clases virtuales de la asignatura de laboratorio de física
I era deficientes porque carecían de estrategias, métodos, técnica,
procedimiento y medios para la enseñanza y aprendizaje virtual; provocando
desmotivación, frustración, desaliento, abandono, deserción de los estudiantes
y reclamo de los padres de familia, impotentes frente al hecho de que sus hijos
no aprendan; sumado a una situación económica en devaluación y escases de
fuentes de trabajo, lo que ocasionó que los recursos fueran limitados.
En el presente trabajo se
desarrolló un modelo metodológico innovador de prácticas virtuales de
laboratorio de física implementado en una plataforma, a modo de aula virtual,
donde del uso del software de simulación Tracker como
integración de tecnologías, proporcionó datos de los parámetros físicos,
desplegando sus gráficas en la pantalla de un computador, que permitió
comprobar la validez de los resultados del comportamiento del fenómeno. La
metodología se aplicó en el desarrollo de prácticas experimentales y como
ejemplo se desarrolló el movimiento uniformemente variado, que contienen los
reactivos de evaluación: reactivo verificador del fundamento teórico, reactivo formativo
de verificación de destrezas en laboratorio y el reactivo formativo de
interpretación de resultados y pertinencia de su empleo.
Las metodologías actuales de
enseñanza exigen el uso de nuevas estrategias con el apoyo de la tecnología, la
información y la comunicación. La adquisición y la aplicación de conocimientos
es un tema que debe ser tratado con eficacia ya que el resultado será
estudiantes con capacidades efectivas en el uso de las diferentes herramientas
informáticas (Maurel et al. 2016).
El modelo metodológico
innovador de prácticas de laboratorio de física implementado en un aula
virtual, es un aporte al proceso de transformación digital de la enseñanza, el
mismo que puede ser utilizado en niveles de enseñanza medio y superior. Lo que
buscó el desarrollo de esta herramienta tecnológica fue aplicar la física
conceptual en entornos prácticos de experimentación, contrastando los modelos
teóricos con los experimentales, con la finalidad de contribuir a incrementar
la vocación de los estudiantes por las carreras de ingeniería.
Ante la emergencia sanitaria a
nivel global por el COVID-19, la Escuela Marítima viene desarrollando sus
actividades académicas de grado y posgrado mediante la modalidad a distancia
(virtual). Sin embargo, a la fecha no se pudieron desarrollar y adecuar los
laboratorios de física I, siendo necesario establecer una nueva metodología de
enseñanza para el desarrollo de los mismos. Para este fin se requirió
implementar y adecuar a la situación actual la modalidad virtual, para desarrollar
su estructura propia, modificar y elaborar material didáctico.
De lo expuesto con antelación
se desprendió el objetivo general: Analizar el efecto significativo al
implementar el laboratorio virtual de física I, en el desarrollo de las
competencias aplicando el Programa Traker, en
estudiantes de ciencias básicas de ingeniería de la Escuela Marítima
Universidad de la Armada Boliviana, durante el periodo académico II/2021. Para
lo cual se sustentó, principalmente, en base a los preceptos teóricos que se
anuncian a continuación.
Laboratorio
virtual de física
Según Pesa (2014) el
laboratorio en Ingeniería:
Es un espacio de construcción de conocimientos
y metodologías científicas donde se discute la relevancia de los trabajos a
desarrollar, la problemática en que se insertan, la formulación de hipótesis y
modelos, el diseño de experimentos, el análisis e interpretación de datos y
resultados y la elaboración crítica de síntesis y conclusiones. Todos estos
aspectos son fundamentales para formar un ingeniero capaz de generar nuevas
tecnologías y/o adaptar las existentes a diferentes contextos (p. 645)
Dentro de los problemas
frecuentes se encuentran las limitaciones de los laboratorios como medios para
construir conocimientos y metodologías científicas en ingeniería. Maurel (2016) desde la tecnología educativa afirma que:
Debido a diferentes razones, entre las que se
encuentra la insuficiencia de presupuesto y/o de infraestructura disponible
para la gran cantidad de alumnos en los primeros años, los laboratorios físicos
no siempre están disponibles, lo cual impone fuertes restricciones en el
proceso de enseñanza y aprendizaje (p. 1)
Generalmente en las
Universidades el presupuesto e infraestructura limitan el uso de laboratorios
más en primer año por la cantidad de estudiantes. También Maurel
(2016) afirma que “Afortunadamente, las nuevas tecnologías basadas en Internet,
la virtualización y la mejora tecnológica en servidores, pueden ser utilizadas
para suplir la carencia de laboratorios y además enriquecer el desarrollo de
prácticas en espacios y entornos virtuales con características innovadoras” (p.
1) Luego para suplir la falta y mejorar los laboratorios de física se cuenta
con el desarrollo de hardware y software para construir laboratorios virtuales.
En el área de Ingeniería se
espera que más alumnos realicen experiencias aun cuando alumnos y laboratorios
no coincidan en el espacio y tiempo: “El estudiante podrá acceder a una mayor
cantidad de prácticas, pudiendo experimentar sin riesgo alguno, flexibilizando
los horarios de dichas actividades y evitando el solapamiento con otras
asignaturas” (p. 2) “En términos generales un laboratorio virtual es una
actividad informática donde los estudiantes interactúan con muestras, aparatos
y datos empíricos mediante una interfaz computacional. En ellos se permite la
libre experimentación con distintas variables a requerimientos computacionales
que pueden ser de bajo costo” (Hatherly, 2016, p. 1)
Entonces los estudiantes pueden aproximarse a través las TICs
para interactuar con modelos físicos y experimentar mediante un computador de
bajo costo.
Para Gerena
(2020) que cita a (Budhu,2001) sobre “la importancia del desarrollo de ensayos
de laboratorio para y por los estudiantes de ingeniería; debido a las
limitaciones de tiempo, espacio y por supuesto, de recursos económicos, la
mayoría de los ensayos acerca de un fenómeno físico, en el mejor de los casos
llega a realizarse en tan solo una ocasión” (p. 9) También Gerena,
cita a Sutter, 2010 “La implementación de laboratorios
virtuales hace posible que los estudiantes adquieran sensibilidad ante el
cambio de una u otra cantidad física en determinados procesos físicos” (p. 9)
Del análisis anterior se
infiere que no hay una definición única por la innovación del laboratorio virtual,
como se describe a continuación: Para Infante (2014) el laboratorio virtual ha
sido definido de varias formas, entre ellas presenta la aproximación de la
Reunión de Expertos sobre Laboratorios Virtuales, reunida por la UNESCO (2000)
“un espacio electrónico de trabajo es concebido para la colaboración y la
experimentación a distancia con objeto de investigar o realizar otras
actividades y elaborar y difundir resultados mediante tecnologías de información
y comunicación” (p. 918).
Las
Tics, la física y el programa Traker
Para Vega et al. (2016) en el
proceso educativo la implementación de modelos y estrategias de enseñanza
didácticas son fundamentales e indican:
Los avances tecnológicos, a cada momento, se
incorporan con mayor fuerza en los diferentes aspectos de la sociedad, siendo
la educación un campo privilegiado. La evolución educativa se ha ido expresando
desde un modelo tradicional hasta un modelo constructivista, que unido a las
Tecnologías de Información y la Comunicación, TIC, conllevan transformaciones
en procesos motivacionales, sociales y conductuales asociados (p. 98)
El docente debe ser creativo
usando las herramientas de las tics si desea que el estudiante construya un
conocimiento significativo, más allá de un conocimiento memorístico para
alcanzar los objetivos pedagógicos. Sin embargo el uso de las tics no
garantizan mejores resultados y al respecto indica Vega (2016) que cita a Cataldi, Donnamaria & Lage (2009,p.81) que se hace indispensable un proceso
sistemático e intencional donde “la integración curricular de tics se define
como un ámbito de estudio para la educación de la competencia comunicativa,
superadora de la visión meramente tecnológica e instrumental” (p. 99) Entonces
una propuesta metodológica debe convertirse en un proceso y responsabilidad
institucional en vez de una iniciativa aislada individual.
Gañan (2020) asevera que
“Actualmente es posible hablar de una alfabetización digital, desde el punto de
vista nacional, ya que son muchas las instituciones que implementan lo que la
UNESCO a partir del año 2012 denominó como recursos educativos abiertos” (p.
148) Los formatos digitales gratuitos y abiertos a educadores, estudiantes
autodidactas para la organización:
Permiten llevar a cabo transformaciones
significativas mediante una correcta integración didáctica entre la enseñanza y
la utilidad de dichos recursos… Es allí donde la tecnología mediante los REA
(Recursos Educativos Abiertos) forma una correcta didáctica y una perfecta
conjunción que imprime en el estudiante un desarrollo académico novedoso por su
constante inmersión en las herramientas tecnológicas con las que cotidianamente
interactúa (p. 148)
Por tanto, la propuesta
metodológica y el desarrollo de actividades didácticas mediadas por el
software, en este caso la herramienta Tracker y la
guía de laboratorio de fisica I, son fundamentales
para facilitar un entorno práctico en el estudiante. Salinas (2017) en la propuesta
de laboratorio de física I afirma:
La física es una ciencia experimental, siendo
la misma una base para que el estudiante desarrolle habilidades y destrezas en
la obtención, análisis de magnitudes físicas y la verificación experimental de
sus leyes, así como el aprendizaje del manejo de instrumentos y equipos de laboratorio
de física (p. 1)
La propuesta metodológica de
las prácticas experimentales como técnicas concretas contiene: tema, objetivos,
fundamento teórico, equipos y materiales, procedimiento experimental, cálculos
y gráficos, cuestionario y tablas de datos. Para la propuesta metodológica del
laboratorio virtual de física I, se relaciona la guía de laboratorio física I y
el uso del software de licencia libre Tracker
desarrollado por el físico de la Universidad de Cabrillo, E.U., Douglas Brown.
Al respecto Flores, et al. (2021) conceptúan: “Este software permite por medio
de videos previamente grabados, analizar fenómenos de movimiento en una y dos
dimensiones, que son los tópicos recurrentes de los cursos introductorios de
teoría y laboratorio de física I (mecánica) en diversas universidades” (p. 85)
Por tanto, Tracker es un software que permite
analizar, medir, graficar variables de fenómenos físicos previamente grabados.
Según Dolores, et al. (2016) consideran el software:
Tracker como
su nombre lo indica es un software que permite rastrear la posición de un
objeto a través de un video por medio del reconocimiento de un grupo específico
de pixeles, en este sentido bastará con grabar con el teléfono celular u otro
dispositivo de captura de video, un objeto en caída libre; de otro modo, se
puede utilizar un video que ya se tenga previamente o que se pueda encontrar en
internet. Para este análisis conceptos como sistema de referencia, distancia y
partícula son indispensables (p. 130)
Tracker se
utilizó para describir capturas de video de objetos en movimiento midiendo las
variables físicas de velocidad, desplazamiento.
Propuesta
pedagógica
Conceptos que previamente se
deben considerar:
·
La competencia a desarrollar: la noción de
competencia, referida inicialmente al contexto laboral, ha enriquecido su
significado en el campo educativo en donde es entendida como saber conocer,
saber hacer, saber ser.
·
Los criterios de desempeño: son las normas o
estándares de evaluación que identifican o determinan la calidad que debe
mostrar el estudiante que ha logrado una competencia u objetivo de aprendizaje.
·
Un reactivo: es una pregunta a contestar,
afirmación a valorar, problema a resolver, características a cubrir o acción a
realizar, están siempre contenidos en un instrumento de evaluación específico,
tienen la intención de provocar o identifica la manifestación de algún
comportamiento, respuesta o cualidad.
·
Competencia a desarrollar: resuelve problemas
básicos relacionados a la estática, dinámica cinemática de la partícula,
trabajo, energía potencia cantidad de movimiento e impulso, dinámica del cuerpo
rígido, propiedades elásticas de los materiales al movimiento armónico simple y
la Ley de gravitación universal; explicando fenómenos físicos de la mecánica
del medio discreto.
·
Unidad de aprendizaje: cinemática de la
partícula.
·
Criterio de desempeño: describe las
características del movimiento de una partícula; determinando los parámetros
lineales del movimiento; empleando los conceptos del movimiento rectilíneo
uniforme, movimiento rectilíneo uniformemente variado, movimiento parabólico y
movimiento circular.
·
Laboratorio virtual: movimiento rectilíneo
uniforme.
·
Habilidades y procedimientos: mediciones en
laboratorio, medidas experimentales en laboratorio y procedimientos de acuerdo
a la guía de laboratorio.
·
Conocimientos: medidas y errores, propagación
de errores y cinemática de la partícula.
·
Actitudes del estudiante: honestidad en la
presentación de trabajos e informes.
·
Reactivos formativos de aplicación práctica y/o
experimental. Reactivo de laboratorio: experimento de movimiento rectilíneo
uniforme.
·
Acciones del estudiante: toma y presenta
medidas experimentales en laboratorio y presenta el informe respectivo.
·
Actitudes del estudiante: criterio lógico en la
formulación y resolución de problemas.
·
Reactivo evaluativo final del criterio de
desempeño: determina las magnitudes físicas de la cinemática.
·
Criterio de certificación de aprobación:
demuestra la capacidad de medir magnitudes físicas de la cinemática con el uso
de instrumentos de laboratorio virtual de física. El procedimiento de enseñanza
aprendizaje y evaluación se repetirá para cada laboratorio virtual de física
planteado.
MÉTODO
La investigación se insertó en
un paradigma positivista con un enfoque mixto: cuanti
– cualitativo, con diseño de campo y revisión documental de tipo descriptivo
correlacional. La población estuvo representada por 353 estudiantes de física y
la muestra final quedó en 230. La técnica para la recolección de datos fue la
encuesta (instrumento hoja de encuesta) y la observación de campo documental
(instrumento guía de análisis).
Los ítems escogidos en la
encuesta realizada a los estudiantes fueron validados por un grupo de
profesores experimentados. Los contenidos fueron valorados por la muestra en
base a dos criterios: la importancia que se debería dar a cada uno de ellos, y
la que se les está dando actualmente. La escala valorativa Likert oscila de 1 a
5, correspondiente el 1 a “siempre” y el 5 a “nunca” el cual fue adoptado a
juicio del autor, en un sentido negativo.
Respecto a la validación del
material audiovisual y el uso del programa Tracker se
triángulo con la experiencia real, por el alcance de la investigación y datos
técnicos reales a nivel mundial como es el de la gravedad, para el ejemplo
específico de movimiento en el plano.
El proceso de enseñanza
aprendizaje por competencias del laboratorio de física está centrado en el
desarrollo de las competencias mediante los criterios de desempeño del Reactivo
verificador del fundamento teórico, Reactivo formativo de verificación del
desarrollo de destrezas en laboratorio y el Reactivo de interpretación de
resultados y pertinencia de su empleo. Es decir, la estrategia considera:
Planificar, ejecutar, y
evaluar los aspectos que a continuación se puntualizan:
·
Planificar (Reactivo verificador del fundamento
teórico)
·
Plantear los objetivos solicitados
·
El tiempo que disponen para realizar la
experiencia
·
Los recursos que disponen
·
El cómo procesó la información
·
De dónde y cómo obtendrán la información
solicitada
·
La extensión del trabajo a presentar
Ejecutar (Reactivo formativo
de verificación del desarrollo de destrezas en laboratorio) Ejecución de
acuerdo con el plan
Evaluar (Reactivo formativo de
interpretación de resultados y pertinencia de su empleo).
Valorar si los resultados que
obtuvieron en laboratorio cumplieron la etapa de planificación y con los
objetivos planteados.
RESULTADOS
Desarrollo
práctico
Diagnóstico de las clases laboratorio virtual
de la asignatura de Física
A continuación, se exponen la
recolección de datos y se presenta los resultados de la investigación, al
aplicar el instrumento de la encuesta. Los resultados obtenidos de las
diferentes carreras, revelan que los tres objetivos que se cumplieron
limitadamente están contenidos en los siguientes ítems:
1.
¿Recibiste entrenamiento en el uso de
instrumentos de medida del laboratorio de física, llevada virtualmente? En
promedio afirmaron que recibieron entrenamiento en el uso de instrumentos ()
representando 273 entorno al promedio (39,6%) de 697 respuestas.
2.
¿El laboratorio de física, Llevado
virtualmente, permitió familiarizarte con los equipos de laboratorio?
Respondieron que ligeramente en promedio se familiarizaron con los equipos de
laboratorio ()
representando 237 respuesta entorno al promedio (34,3%) de 714 respuestas y
finalmente.
3. ¿El
laboratorio de física, Llevado virtualmente, permitió desarrollo de destrezas
en el manejo de aparatos? También los estudiantes afirmaron que pobremente
desarrollaron destrezas en el manejo de aparatos () representada
con 219 respuestas entorno del promedio (31,07%) de 703 respuestas.
Del análisis de la Escala de
Likert en general se tiene un promedio de las preguntas respondidas confirmando
que no fue suficiente para alcanzar los objetivos planteados. Es decir, desde
la perspectiva de los estudiantes fue deficiente y prácticamente fue escaso el
cumplimiento de los objetivos del laboratorio de física
Implementación metodológica
para el desarrollo experimental del laboratorio virtual de física I con el
programa Tracker.
En referencia a la guía de
laboratorio de Álvarez, et al. (1999) Las primeras correspondieron a 43 pruebas
que salieron en la parte experimental del pretest con
la respectiva regularidad, pero se descartaron debido a que cuando se revisó
las filmaciones e interpretarlas con el programa Tracker,
esta no distingue la masa de hierro de m =31,78 g y diámetro de d= 2 cm, usada
para el movimiento en el plano, luego no pudo medir magnitudes físicas
asociadas, por lo tanto no existe un medio para comprobar el post test y
comparación que permita llevar el análisis correspondiente.
La solución fue implementar un
cuerpo de mayores dimensiones geométricas cuya masa m = 90 g pero de material
de vidrio con diámetro d= 4,1 cm con la que se generó la prueba pre test y post
test, el cual fue reconocido por el programa Tracker.
En el pre test se realizaron 97 pruebas y en el post test 60 capturas de video
de las cuales se eligió solamente una por las condiciones de la experiencia.
Respecto de la gravedad
indicaron “dónde el valor de g varía según la distancia al centro de la tierra.
Por ejemplo, si deseamos calcular pesos en la ciudad de La Paz, deberíamos
emplear 9,775 m/s2 como valor de la gravedad, y no 9,81 m/s2 que es el valor al
nivel del mar” (Alvarez, et al. 1999, p. 17)
Luego como patrón de comparación
se adoptó g = 9.775 m/s2
Práctica
1 “Movimiento en el Plano”
Objetivo: Estudiar del movimiento del
movimiento parabólico
Objetivos específicos. Determinar y validar la
ecuación experimental del movimiento parabólico.
Cálculos y Gráficos Se obtuvieron los
siguientes datos de la implementación del experimento: Tabla de datos
Figura
1.
Impactos sobre el piso (sin tablero):
Impactos sobre el tablero, donde se consideró
el promedio en el eje “Y”
Cuya gráfica y ecuación
asociada son las siguientes:
Figura
2.
X vs. Y
Luego:
Entonces se tuvo que la
gravedad “g” es igual:
Respecto a los valores
determinados a partir de la implementación del Software TracKer,
se obtuvo:
Figura
3.
Implementación del Software Tracker
Luego:
Figura
4.
Trayectoria
Donde la ecuación de la trayectoria:
Luego la gravedad
Para
la velocidad Vx
Figura 5. Velocidad
Entonces:
Competencias
desarrolladas
Construcción del equipo de
movimiento en el plano: En la etapa de construcción del equipo de movimiento en
el plano, la cual no estaba considerada inicialmente, esta se consideró porque
en la etapa de postest el software TracKer no reconoció los elementos iniciales Luego la
gravedad g=9,626 (m/s2) Ep= 1,524% Para la velocidad Vx del mismo, luego fue la razón principal para construir
un carril que permita el desplazamiento de una partícula más grande en
geometría y masa (esfera de cristal) el cual realizadas las pruebas cumplió con
las expectativas del pretest y postest.
También los estudiantes en esta etapa se interiorizaron de aspectos
constructivos y aplicaron ideas creativas, lo cual mejoró sus competencias del
saber conocer, conocimiento de manejo de instrumentos y errores, saber hacer,
construcción de la rampa, saber ser, trabajo en equipo colaborativo, alto
sentido de la responsabilidad, sentido creativo dando respuesta a problemas que
se plantearon de manera inmediata.
Tabla
1.
Criterios de desempeño evaluados en el Pretest
(laboratorio presencial)
Fuente: Elaboración propia.
Criterios de desempeño evaluados en el Postest (laboratorio virtual)
Fuente: Elaboración propia.
DISCUSIÓN
Uno de los principales
objetivos de las aulas virtuales es proveer simulaciones, herramientas,
aplicaciones y requerimientos de experimentos reales necesarios para la
correcta implementación, las cuales se dará en un espacio eficiente donde la
experimentación, comunicación y colaboración se usan para el intercambio de
aprendizaje enriquecedor.
A continuación se realiza un
estudio de la estructura funcional de algunas herramientas tecnológicas tanto
en instituciones de educación media y educación superior.
Numerosas son las estrategias
metodológicas aplicadas a la enseñanza de física. Los laboratorios virtuales
son herramientas didácticas a los que han recurrido diversas instituciones
educativas del país y del mundo, con la finalidad de contribuir con el proceso
de enseñanza – aprendizaje de la física.
La Universidad de Heidelberg
en Alemania, desarrolló un laboratorio virtual llamado Physics
Modeling Environment (PME)
donde la principal motivación fue crear un ambiente modelador de física, en la
que los estudiantes se encontraban capacitados para adaptar el software a sus
necesidades. El objetivo principal fue lograr un fácil entendimiento del kit de
simulación de la materia física. Así también argumentaron que los experimentos
reales de física son usualmente más populares y aceptados ya que brindan al
estudiante la oportunidad de tener ejemplos virtuales interactivos con la
posibilidad de investigar situaciones no previstas por los maestros (Heermann, et al.2000).
Ashby (2008) enfatizó: “El
trabajo de laboratorio es una parte vital de la educación en ingeniería. Los
experimentos de laboratorio contribuyen a la motivación de los estudiantes para
aprender y fortalecer su comprensión de lo abstracto de conceptos y teorías
enseñados en el marco de referencia” (p. 7)
En ingeniería los procesos de
enseñanza aprendizaje deben ir asociados de prácticas de laboratorio virtuales
adecuados a la formación de los estudiantes por lo que al respecto Velosa (2020) conceptuó:
El avance tecnológico de los últimos años haces
posible pensar que nuevas metodologías de formación pueden aprovechar el uso de
los diferentes tipos de laboratorios para realizar prácticas de manufactura.
Sin embargo, la selección de un tipo de laboratorio estará determinada por las
características y las posibilidades que brinda a los actores involucrados en su
uso (p. 56)
Para Lorandi
et al. (2011) el laboratorio ha sido siempre una característica distintiva de
la enseñanza de las ciencias experimentales, al respecto menciona “Posiblemente
una de las principales ventajas que ofrece un laboratorio es su interactividad,
al permitir que el estudiante tenga contacto con una planta real. Al poder
observar lo que sucede en sus experimentos, el alumno desarrolla habilidades
cognitivas” (p. 25) Luego el estudiante amplía sus conocimientos al estar
contacto con el experimento.
Asimismo, el autor manifiesta:
“… las prácticas necesitan una supervisión y
puesta a punto por parte de los profesores o los encargados de los
laboratorios, por lo que limita de manera natural el número de estudiantes que
pueden ser atendidos, llegando muchas veces a ser subutilizados, además de que
obliga a la presencia física del alumno” (p. 25)
Por consiguiente, en prácticas
presenciales mínimo se requiere un docente, un encargado de laboratorio,
activos fijos y obligando al estudiante y docente estar presente.
Velosa
(2020) de otro lado expresó: “Con la incorporación de las TICs
y la relación usuarioequipo se han desarrollado otras
modalidades de laboratorio basado en la ubicación del equipo y su
materialización o plataforma” (p. 56) Velosa, que
citando a Abdulwahed (2010) “Inicialmente se
presentaron además de los Hans-On y los laboratorios
remotos LR, los laboratorios Virtuales LR. Sin embargo, esta última categoría
se presenta en una nueva modalidad emergente en la que se incorpora la Red,
siendo así, los laboratorios virtuales” (p. 56) Laboratorios Virtual Local LVL,
Laboratorios Virtuales en la Nube LVN.
CONCLUSIONES
Se aplicó la metodología de la
investigación para mejorar las clases virtuales de la asignatura de laboratorio
de física I, bajo el modelo por competencias dependiente de ciencias básicas de
la Escuela Marítima Universidad de la Armada Boliviana. Se desarrolló en base a
los datos del periodo académico II/2021, en el que fue neurálgico la exigencia
de cambios en el desarrollo de la forma de medir magnitudes físicas de forma
virtual para el desarrollo de los laboratorios de física I y que mejoró porqué
los estudiantes lograron medir virtualmente magnitudes física de los
experimentos y elevar los respectivos informes de laboratorio.
Se identificó el problema en
cuestión mediante el estudio de los antecedentes para plantear el problema
desde las causas que la producen, hasta las consecuencias que generaron un
alcance de la investigación descriptiva, determinando la idea de la defensa
sustentada y propuesta en el objetivo, lo que justificó la investigación.
La aplicación de las
herramientas digitales como el software Tracker
mejoraron el aprendizaje en el laboratorio virtual de física, permitiendo la
participación colaborativa de los estudiantes, fortaleciendo el aprendizaje
autónomo y son de fácil acceso al requerir simplemente de internet, afianzando
que el uso de las TICs apoya el proceso de enseñanza
aprendizaje.
La metodología implementada
indudablemente incorporó herramientas de hardware y software que son habituales
para los estudiantes del primer y segundo semestre de la ESMA-UAB,
explícitamente para su formación. Ello les permitió obtener las diferentes
relaciones cinemáticas funcionales del desplazamiento, velocidad, tiempo y
aceleración de la partícula en cuestión mediante la interfaz gráfica.
Se apreció que existen muchos
aspectos que investigar en el campo de las TICs, para
ser aplicados a las diferentes asignaturas y mejorar el potencial de
aprendizaje de los estudiantes de Ciencias Básicas.
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