Laboratorios de Física General a distancia

 

 

 

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Cuba. Departamento de Física.

 

Autor: Carlos Abilio Alejandro Alfonso    calfonso@mfc.uclv.edu.cu

 Teléfono: 281109  7 AM – 5 PM

 Dirección: Camilo Cienfuegos # 6-A entre Raúl Lara y Egido

                  Camajuani   Villa Clara

                  Cuba.

Palabras claves: Laboratorio Física General, prácticas de laboratorio, laboratorio real, laboratorio virtual, simulación, Apples, material didáctico.

 

 

Resumen.

 

 Basado en la utilización de las nuevas tecnologías de la información científica (NTIC) presentamos un material didáctico interactivo que permite la realización de las prácticas de laboratorio de Física General, a los alumnos de las carreras tecnológicas de los centros de educación superior, desde su computador.

                                                          

 Abstract.

 

Based on the use of the new technologies of the scientific information (NTIC) we introduce an interactive didactic material that allows the realization of the practices of laboratory of General Physical, to the students of the technological careers of the centers of superior education, from their computer.

 

 

Introducción.

 

A pesar de las críticas realizadas en distintas épocas a los diversos enfoques empleados en el desarrollo de las prácticas de laboratorio: los estructurados, propios de la enseñanza por transmisión, o los encarados como investigación, nadie ha negado la importancia del desarrollo de los mismos en las clases de Física.

 

Las prácticas de laboratorio de Física pueden ayudar al alumno, además de desarrollar destrezas básicas y herramientas de la Física experimental y del tratamiento de datos, a manejar conceptos básicos, a entender el papel de la observación directa en Física y distinguir entre las inferencias que se realizan a partir de la teoría y las que se realizan a partir de la práctica, a destacar el proceso: observación del fenómeno - obtención de una data experimental – análisis de los resultados – conclusiones.

 

Estamos en presencia de una revolución sociocultural con base en la ciencia y la tecnología y de una relación muy estrecha entre ambas. Esto hace que la informática, así como los métodos y formas de trabajo de la ciencia y la tecnología hayan pasado a formar parte de la vida de las personas y por ende ser interiorizadas sus fundamentos por ellos. Esto exige que las asignaturas que lo permitan introduzcan informática y aproximen sus métodos de estudio a la forma como se trabaja en las ciencias.

 

Las prácticas de laboratorio pueden desarrollarse de manera que el alumno esté en contacto físico y pueda manipular los elementos, dispositivos e instrumental requeridos para el experimento (laboratorio real) o utilizando simulaciones interactivas programadas con el empleo de las PC (laboratorio virtual). Ambas formas requieren la autopreparación por parte de los estudiantes, a través de materiales impresos (textos o folletos), o en formato electrónico. Algunos experiencias muestran que el trabajo en ambos ambientes es complementario (Lucero, I. Y otros. 2000).

 

Una simulación por ordenador es un programa que pretende reproducir, con fines docentes o investigativos, un fenómeno natural mediante la visualización de los diferentes estados que el mismo puede presentar, estando cada estado descrito por un conjunto de variables que varían mediante la interacción en el tiempo de un algoritmo determinado. Por esta razón una simulación por ordenador describe de manera intuitiva el comportamiento del sistema real. Generalmente permiten modificar algunos parámetros, posiciones relativas, procesos, etc. Está demostrado su utilidad en el proceso de aprendizaje (Kofman y otros. 1997).

 

 

 

 

En la actualidad, el uso de la PC en los laboratorios de Física es bastante frecuente para:

   . El tratamiento a los datos experimentales obtenidos en el laboratorio real (tabulación, cálculos, gráficas, etc), empleando para ello utilitarios apropiados como puede ser cualquier planilla de cálculo o un programa específico como el Origin, el Marhcad, etc.

    . Realizar prácticas virtuales.

 

Sin embargo estas nuevas tecnologías por si solas no mejoran en forma automática el modo de educar a nuestros estudiantes, ni los prepara mejor para enfrentar los desafíos del mundo actual. Por el contrario, sin un enfoque pedagógico adecuado, estas mismas tecnologías podrían tener un efecto negativo (Gil, S. 1997).

 

El diseño de las prácticas de laboratorio y su planificación va a depender de múltiples factores: posibilidad de realizarla en forma real, objetivos que se persiguen con cada una, momento en que deben efectuarse, etc. Sin embargo estas deben ser un elemento importante del proceso integral de construcción de conocimiento científico, en el que las sesiones de introducción de conceptos, los problemas de lápiz y papel y las prácticas de laboratorio constituyan, como en la labor científica, distintas etapas a las que se recurra de acuerdo a la situación a la que se encuentra y debieran exigir un esfuerzo creativo y crítico por parte de lo estudiantes, y no reducirse a directivas que impongan caminos preestablecidos, inmodificables o incuestionables (Salinas, J. Y otros. 1995).

 

Desarrollo.

 

1.- Necesidad de crear y utilizar un material educativo computarizado para uso de los laboratorios de Física.

 

Aunque en Internet se encuentran muchos y variados sitios con prácticas virtuales de Física, los siguientes argumentos justifican la necesidad de crear y utilizar uno nuevo:

 

 

 

 

 

anteriormente, pero las tareas son cerradas, no favorecen el aprendizaje.

         http://www.sc.ehu.es/sbweb/index.htm

 

estudio.                    

         http://www.ucm.es/info/termo/laboratorio.html

                           http://fisica2000.maloka.org/index.htm

         http://physicsweb.org/Tiptop/Vlab/VLAB.htm

 

        http://www.unalmed.edu.co/~daristiz/index.shtml

                          http://members.es.tripod.de/pefeco/index.htm

        http://home.a-city.de/walter.fendt/phs/phs.htm

 

                         http://www.fisicarecreativa.com/index.htm

                         http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/index.htm  

                         http://www.educasites.net/fisica.htm 

                         http://www.fisicarecreativa.com\index.htm  

 

                        http://monet.physik.unibas.ch/%7Eelmer/index.htm

                        http://colossrv.fcu.um.es/ondas/cursoondas.htm

 

               

2.- Características del material didáctico.

 

Contiene una página principal, donde aparecen los temas de la Física que abordamos (Mecánica. Oscilaciones, Ondas, Gases, Electromagnetismo, Óptica y Física Moderna), además se brinda un rápido acceso a los siguientes materiales en formato electrónico:

 

         . Teoría de errores:contiene las definiciones, ecuaciones, ejemplos de             aplicación, etc sobre el tratamiento estadístico de las mediciones experimentales.

 

         . Modelo del Informe: brinda la estructura general de los informes que sobre este tipo de prácticas, los estudiantes deben confeccionar, entregar y defender.

 

   . Breves orientaciones: Una información rápida sobres las prácticas y las                      características del sitio.

 

    . Textos de Física General: Tres libros de Física General, en formato electrónico, confeccionados por profesores de nuestro departamento.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dentro de cada tema aparece el nombre de las prácticas virtuales que tenemos disponibles en estos momentos, clasificadas según los objetivos que se puedan lograr con ellas:

    *  Realizar mediciones y confeccionar el informe.

 **  Realizar mediciones. Construir, interpretar y ajustar gráficos. Confeccionar el informe.

*** Realizar mediciones. Construir, interpretar y ajustar gráficos. Aplicar la teoría de errores en el procesamiento de las mediciones.Confeccionar el informe.

 

 

 

 

 

 

De cada práctica le informamos:   Resumen,  Fundamentos teóricos y Orientaciones.

     

 

 

Resumen: características fundamentales de la práctica. Se especifica si es filmada o a través de una simulación.

Para la confección de las simulaciones se utiliza el programa de computación java, el cual presenta dos ventajas fundamentalmente:

     . Es compatible con los navegadores de Internet, por lo que cualquier persona con acceso a la red puede acceder remotamente a las simulaciones  en cualquier momento.

    . Utilizando la tecnología “máquina virtual de java” de Sun Microsystems, perfectamente integrada en todas las plataformas actuales, las simulaciones son ejecutadas a la perfección desde cualquier sistema operativo, desde windows (en todas sus versiones) hasta Linux, pasando por otros de uso minoritario (como Solaris, OS/2, etc.). Asimismo las simulaciones son totalmente compatibles con cualquier versión de MacOS para Macintosh.

A continuación presentamos uno de los Apples utilizados.

 

 

 

 

 

 

 

Para visualizar las prácticas filmadas  necesita tener instalado el Windows Media Player. En estos casos dentro de cada práctica encontrará: Fundamentos teóricos y orientaciones. En las orientaciones están los experimentos filmados y las orientaciones para el informe.

Le mostramos ahora la foto del montaje experimental, correspondiente a la práctica filmada: péndulo simple.

 

 

 

 

 

 

. Fundamentos teóricos:Explicación de los contenidos físicos relacionados con la

práctica, demostración de ecuaciones de trabajo y donde insertamos simulaciones afines con el contenido que se está tratando. A continuación mostramos la  simulación que visualiza y ayuda a la comprensión del fenómeno de resonancia en una cuerda.

 

 

 

 

 

 Orientaciones: las dividimos en tres aspectos: descripción (particularidades del Apple que va a utilizar), montaje experimental ( el Apple ), y tareas ( actividades que deben realizar los estudiantes).

  Las tareas, en la gran mayoría de las prácticas, son situaciones no acotadas y de enunciado abierto, por lo general cualitativo, donde la mayor parte de la información que se requiere para su realización no aparece explícitamente en su enunciado.

 Estas tareas han demostrado que favorecen el aprendizaje, crean actitudes positivas en los educandos, los familiarizan con aspectos de la mitología de la investigación en las ciencias y contribuye al desarrollo de una percepción más integral de la realidad circundante por parte de ellos.

Conclusiones.

Nuestro material didáctico computarizado “Prácticas de laboratorio virtuales de Física” se está utilizando actualmente en nuestra universidad y está publicado en la página web de la facultad de Matemática – Física y Computación: http://www.mfc.uclv.edu.cu  dentro del “Sistema de Enseñanza de la Física Asistido por Computadora” (SEFISAC), del cual somos uno de sus coordinadores:  http://www.mfc.uclv.edu.cu/DVF/sefisac/sefisac/default.htm

El material está diseñado de forma tal que el docente puede escoger el momento en que los estudiantes deben realizarlo (antes, durante, después o en vez de la unidad de instrucción).

Si los docentes logran la interacción necesaria entre las prácticas de laboratorio reales (en nuestra universidad utilizamos, dada su probada utilidad, la carencia de textos o folletos impresos y sus apreciables ventajas respecto a estos, un material educativo computarizado elaborado por el autor de este artículo y disponible dentro del SEFISAC: marcando seleccionar) y este material sobre las prácticas virtuales, estamos convencidos que todos saldremos beneficiados: en primer lugar los estudiantes, el sistema de enseñanza de la Física y los docentes.

Referencias Bibliográficas:

Ø       Anderson, R. D. y Helms, J. V. (2001). The Ideal of  Standards and the reality of Schools: Needed Research. Journal of Research in Science Teaching, 38(1), 3-16.

Ø       American Association of physicis Teachers (1998). Goals of introductory physicis laboratory. American Journal of Physics. Vol. 66 No 6. june. Pág.453.

Ø       Gil, D. Y Valdés, P. (1995ª ). Un ejemplo de práctica de laboratorio como actividad investigadora. Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales. 6, 93-102.

Ø       Gil, S. (1997). Nuevas tecnologías en la enseñanza de la Física. Oportunidades y desafíos. Memorias VI Conferencia Interamericana sobre educación en la Física. Págs. 13-15.

Ø       Kofman, H. y otros. (1997). Integración de cinemática y dinámica con experiencias manejadas por computadora. Décima reunión nacional de educación en la Física. (Mar del Plata. APFA).

Ø       Lucero, I., Y otros. (2000). Trabajo de laboratorio de Física en ambiente real y virtual. Memorias Comunicaciones Científicas y Tecnológicas. UNNE. Argentina.

Ø       Perales, J., y  Cañal, P. (2000). Teoría y práctica de la enseñanza de las ciencias. Didáctica de las ciencias experimentales. (Marfil: Arcoy).

Ø       Salinas, J., Gil, D., y  C. De Cudmani, L. (1995). La elaboración de estrategias educativas acorde a un modelo científico de tratar las cuestiones. Novena Reunión Nacional de Educación en la Física. (Salta, APFA).

Ø       Solbes, J., Calvo. A.,y Pomer, F. (1994). El futuro de la enseñanza de la Física. Revista Española de Física.8 (4). 45-49.

Ø       Valdés, P., y Valdés, R. (1999a).Características del proceso de enseñanza – aprendizaje de la Física en las condiciones contemporáneas. Enseñanza de las ciencias. 17 (3). 521- 531.

Ø       Valdés, R., y Valdés, P. (1999b). Utilización de los ordenadores en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las ciencias. 12 (3), 412- 415.