El concepto de fuerza electromotriz en cursos introductorios de física en la universidad: dificultades de aprendizaje y la presentación del concepto en los libros de texto

La persistencia de concepciones alternativas en los estudiantes, incluso de niveles universitarios y entre profesores son dificultades de la práctica docente sin resolver que ponen en evidencia la necesidad de investigar en las dificultades de comprensión de unos y otros, para orientar la búsqueda de estrategias que disminuyan la incidencia de tales concepciones. Esta investigación contribuye a poner en evidencia que algunas concepciones alternativas (interpretaciones de los estudiantes que están en conflicto con el concepto formal como es entendido por un físico experto) acerca del concepto de fuerza electromotriz, enmarcado en la teoría electromagnética son comunes entre estudiantes quienes han recibido enseñanza formal en dicha teoría. Resultados de estudios interculturales indican que ideas incorrectas similares florecen en países con sistemas de educación similares. También es notable que el éxito en solucionar problemas cuantitativos no es una medida segura de comprensión conceptual. Profesores tanto a nivel de secundaria como de universidad corroboran que los estudiantes que pueden solucionar problemas cuantitativos estándar frecuentemente no pueden responder preguntas cualitativas simples basadas en los mismos conceptos físicos. Este hecho sugiere la presencia de dificultades que subyacen y que al parecer no suelen ser adecuadamente atendidas en la enseñanza tradicional de la física. El conocimiento de las dificultades de los estudiantes de conceptos básicos como el de fuerza electromotriz (fem), en cursos introductorios de física a nivel universitario, puede ayudar a alcanzar más fácilmente algunos objetivos de enseñanza. En particular, hay algunos objetivos básicos que probablemente muchos profesores están de acuerdo en su importancia. Al completar tal curso, los estudiantes deberían haber adquirido una buena comprensión de ciertos conceptos básicos que ellos puedan definir operacionalmente y vincular de manera significativa a principios importantes. Los estudiantes deberían haberse familiarizado con representaciones formales (diagramas, gráficas, ecuaciones, etc.) y ser capaces de descubrir en detalle las relaciones entre un concepto y el formalismo que es usado para representarlo. Ellos deberían ser competentes en razonamientos propios del trabajo científico tales como el razonamiento proporcional, analógico y basado en modelos, para aplicar los conceptos y representaciones de física en el análisis e interpretación de fenómenos simples. Los estudiantes deberían ser capaces de hacer explícita la correspondencia entre un concepto o una representación y un objeto real o evento en el mundo real. Por supuesto, también es necesario que los estudiantes en un curso introductorio aprendan cómo solucionar problemas de física evitando la tendencia a concentrarse en algoritmos más que en el tema mismo. La facilidad en usar vocabulario no indica comprensión conceptual. La habilidad para seguir ciertos procedimientos prescritos para solucionar problemas estándar no indica desarrollo de habilidades de razonamiento científico. La indagación acerca de la comprensión de los estudiantes contribuye en la construcción de una investigación base que puede ser usada para guiar el desarrollo de currículos que relacionen las necesidades y las habilidades de los estudiantes con los objetivos de enseñanza; teniendo en cuenta que un currículo apropiadamente debe incluir no sólo el contenido a ser enseñado sino también la manera en la cual éste se enseña. Asimismo, debe proporcionar un puente entre el estudio de la física y el uso de la física. Por otro lado, la investigación en dificultades conceptuales suele frecuentemente partir de la premisa de que las ideas científicas son ampliamente comprendidas, no discutidas entre ‘los expertos’, y que los tratamientos de los libros de texto y de los ‘sitios web’ son básicamente correctos. Las concepciones alternativas se suelen considerar como generadas por los estudiantes y que pueden ser abordadas desde el planteamiento constructivista del aprendizaje. Las dificultades de los estudiantes se suelen atribuir a pedagogías desfasadas y se aconsejan estrategias de enseñanza alternativas para abordar las ideas complejas. Sin embargo, las relaciones entre los libros de texto disponibles y el aprendizaje que parece tener lugar no suele ser tenido en cuenta. Los estándares educativos de las últimas décadas reconocen la importancia de la evaluación de los libros de texto. En este sentido, esta investigación aborda la presentación del concepto de fuerza electromotriz en un conjunto de libros de texto que suele ser de un amplio uso por parte de los estudiantes de ciencias e ingeniería de nivel universitario. Existe una variedad de marcos conceptuales para conducir el análisis de libros de texto, cada uno designado para evaluar material escrito desde una perspectiva concreta. Algunas perspectivas se centran en los problemas del contenido, otras sobre la dificultad del contenido y su fiabilidad, y otras en la orientación epistemológica del contenido. En nuestro caso nos hemos centrado en dos aspectos de la Investigación en enseñanza de la física: (i) las dificultades conceptuales de los estudiantes y el aprendizaje comprensivo de los conocimientos científicos (la ciencia como cuerpo teórico de conocimientos); (ii) la perspectiva de considerar la ciencia como una forma de investigar y pensar (Epistemología de la Ciencia). Este estudio se basa en la premisa de que la mejora del marco conceptual presentado en los libros de física puede facilitar la comprensión conceptual de los estudiantes. Para reformar la educación es necesario evaluar el papel de los libros de texto y cómo influyen en el aprendizaje de las ciencias

Secuencia de enseñanza para la presentación del análisis del fenómeno de inducción electromagnética

In this paper develops a teaching sequence based on the teaching-learning approach by oriented research, to present the analysis of the phenomenon of electromagnetic induction in an introductory course on electromagnetism. This sequence is based on two premises: one is that “all knowledge is the answer to a question” and the other is that students construct their knowledge from their own experience, which is generated by the learning environments that foster teacher. In order that students achieve significant learning and macro explanations of the phenomenon of electromagnetic induction in the sequence are considered aspects such as education, the relationship of the emf induced magnetic flux variation in time through a circuit, the description of the phenomenon in terms of forces and the bond that exists between the induced emf and the measurements of current and voltage in a circuit. It should be noted that this article is part of a thesis being developed, for this implementation of the sequence is a task that will take place in the future.En este trabajo se desarrolla una secuencia de enseñanza basada en la metodología de enseñanza-aprendizaje por investigación orientada, para presentar el análisis del fenómeno de inducción electromagnética en un curso introductorio de electromagnetismo para estudiantes de nivel universitario. Esta secuencia se fundamenta en dos premisas; una es que “todo conocimiento es la respuesta a una pregunta” y la otra es que los estudiantes construyen su conocimiento desde su propia experiencia, la cual es generada por los ambientes de aprendizaje que los profesores propician. Con el fin de que los estudiantes alcancen un aprendizaje significativo de las explicaciones macroscópica y microscópica del fenómeno de inducción electromagnética, en la secuencia de enseñanza se consideran aspectos como, la relación que guarda la fem inducida con la variación del flujo magnético en el tiempo a través de un circuito, la descripción del fenómeno en términos de fuerzas y el vínculo que existe entre la fem inducida y las medidas de la corriente y el voltaje en un circuito. Cabe resaltar que este artículo hace parte de un trabajo de grado que se está desarrollando, por esta razón la implementación de la secuencia es una tarea que se realizará en el futuro

Competences and Capabilities: A Relevant Resignification in Education for Environmental Citizenship

This paper proposes elements for the re-signification of the concept of competences from the human capabilities approach proposed by Martha Nussbaum, within the framework of the proposal of education for environmental citizenship developed by the European Network for Environmental Citizenship. For this purpose, the notions of competences and capabilities found in the book Conceptualizing Environmental Citizenship For 21st Century Education are analysed. From a more holistic perspective, the competences could integrate elements of reflection such as freedom of choice (with sensitivity to cultural pluralism), planning their lives (as part of environmental action planning), looking at the context of opportunities (linked to participation and action), emotional development, and the opportunity to enjoy pleasurable experiences. This document is part of the first author’s doctoral research at the Universidad Pedagógica Nacional de Colombia.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

El teléfono celular: una estrategia didáctica para la enseñanza del electromagnetismo

Las ondas electromagnéticas, oem, son una temática común en los currículos en las carreras de física e ingenierías. A pesar de ello, la manipulación de artefactos que conducen a que los estudiantes se formen una idea de los efectos de las oem es escasa, en gran medida por la falta de equipos de laboratorio adecuados. Debido a esta problemática, nuestra investigación nos condujo a utilizar el teléfono celular, tc, como instrumento de registro de las oem. Junto con los estudiantes, logramos construir un blindaje electromagnético para el tc y un reflector parabólico, en cuyo foco ubicamos un teléfono con conexión con el pc por el puerto usb para registrar las variaciones de la intensidad de la señal del operador celular

El trabajo de laboratorio en la formación inicial de profesores de ciencias: la construcción de fenómenos, el papel de los instrumentos científicos y el rol de la observación

En la presente comunicación planteamos algunas reflexiones en torno a lo que significa la actividad experimental en la clase de ciencias en el ámbito de la formación inicial de licenciados en ciencias naturales y otras áreas, teniendo en mente tres elementos claramente interconectados que se despliegan en el trabajo de laboratorio: la construcción de fenómenos experimentales, el papel de los instrumentos científicos y el rol de la observación de dichos fenómenos, la que a su vez está mediada por tales instrumentos

Capacidade de agência na formação de cidadanias ambientais a partir da escola rural

The present reflective article proposes the agency capability as a point of encounter and articulation between the human capabilities approach in education and the formation of environmental citizenship. It is part of the analysis process of a doctoral research thesis that problematizes the widely documented deficit paradigm on education in rural school contexts, and the dominant vision of development and progress. In this perspective, the text develops the meaning of agency capability and the importance of its inclusion for the analysis of a rural school context and the processes of environmental citizenship formation, both to address the problem of social inequality and the environmental crisis. As a result of the reflection, opportunities are proposed for the construction of agency capability in individuals through the creation of scenarios for dialogue of knowledge, training in knowledge about action, the resignification of the context and the openness to global environmental problems, mediated by the implementation of participatory and democratic processes in the classroom.En el presente artículo de reflexión se plantea la capacidad de agencia como un punto de encuentro y articulación entre el enfoque de capacidades humanas en educación y la formación de ciudadanías ambientales. Este hace parte del proceso de análisis de una tesis de investigación de carácter doctoral que problematiza el paradigma de déficit, ampliamente documentado, sobre la educación en contextos escolares rurales, y la mirada de desarrollo y progreso dominante. En esta perspectiva, a lo largo del texto se desarrolla el significado de capacidad de agencia y la importancia de su inclusión para el análisis de un contexto escolar rural y de los procesos de formación de ciudadanías ambientales, tanto para abordar el problema de la desigualdad social como de la crisis ambiental. Como resultado de la reflexión, se plantean oportunidades de construcción de la capacidad de agencia en los individuos a partir de la creación de escenarios para el diálogo de saberes, la formación en el conocimiento sobre la acción, la resignificación del contexto y la apertura a los problemas ambientales globales, mediados por la implementación de procesos participativos y democráticos en las aulas.No presente artigo de reflexão, propõe-se a capacidade de agência como um ponto de encontro e articulação entre a abordagem das capacidades humanas na educação e a formação das cidadanias ambientais. Este é parte do processo de análise de uma tese de pesquisa de doutorado que problematiza o amplamente documentado paradigma do déficit na educação em contextos escolares rurais, e a visão dominante do desenvolvimento e do progresso. Nesta perspectiva, ao longo do texto desenvolve-se o significado da capacidade de agência e a importância de sua inclusão para a análise de um contexto escolar rural e os processos de formação das cidadanias ambientais, tanto para abordar o problema da desigualdade social quanto a crise ambiental. Como resultado da reflexão, são propostas oportunidades para a construção da capacidade de agência nos indivíduos com base na criação de cenários para o diálogo do conhecimento, treinamento em conhecimento sobre ação, a ressignificação do contexto e abertura aos problemas ambientais globais, mediados pela implementação de processos participativos e democráticos na sala de aula

Algumas características do contexto ambiental da escola de Tabora para projetar a formação ecocidadã de alunos da quinta série

In the teaching of natural sciences and environmental education, there is consensus in considering the school context to design training proposals in the classroom, especially if they are aimed at elementary school students. In this sense, this research article presents some characteristics of the environmental context of the Tabora School, a district educational institution of Bogotá, as a framework to relate environmental education with science and the eco-citizen for fifth grade students. These characteristics are established from the descriptive qualitative analysis of the responses to a questionnaire applied to the students of this grade and the content analysis of three documents, the prae of the Tabora school, the diagnosis of the prae of the town of Engativá and the conceptions of environmental education of public schools of Bogotá. From the results and conclusions, the possibility of generating innovative proposals, in this school, for education stands out. primary eco-science from the leadership of teachers and the interest in reflecting on socio-environmental problems, linking human formation to interrelationships between the territory, society, and the environment.En la enseñanza de las ciencias naturales y la educación ambiental, existe consenso en considerar el contexto escolar para diseñar propuestas de formación en el aula, más aún si están dirigidas a estudiantes de básica primaria. Al respecto, este artículo de investigación presenta algunas características del contexto ambiental del colegio Tabora, institución educativa distrital de Bogotá, como marco para relacionar la formación ambiental con la científica y la ecociudadana, para estudiantes de quinto grado. Dichas características se establecen a partir del análisis cualitativo descriptivo de las respuestas a un cuestionario aplicado a los estudiantes de este grado y el análisis de contenido de tres documentos: el proyecto ambiental escolar (PRAE) del colegio Tabora, el diagnóstico de los prae de la localidad de Engativá y el Estudio para la identificación de tendencias en educación ambiental en Bogotá. De los resultados y conclusiones se destaca la posibilidad de generar propuestas innovadoras en este colegio para la educación primaria ecocientífica desde el liderazgo de los docentes y el interés por la reflexión sobre los problemas socioambientales, asociando la formación humana a interrelaciones entre el territorio, la sociedad y el ambiente.No ensino de ciências naturais e educação ambiental, existe consenso em considerar o contexto escolar para desenhar propostas de formação em sala de aula, ainda mais se forem dirigidas a alunos do ensino fundamental. Nesse sentido, este artigo de pesquisa apresenta algumas características do contexto ambiental da Escola Tabora, Instituição Educacional Distrital de Bogotá, como um marco para relacionar a educação ambiental com a ciência e o ecocidadão para alunos da quinto série. Essas características são estabelecidas a partir da análise qualitativa descritiva das respostas a um questionário aplicado aos alunos desta série e da análise de conteúdo de três documentos, o projeto ambiental escolar prae da escola de Tabora, o diagnóstico dos prae da localidade de Engativá e as Concepções de Educação Ambiental de Escolas Públicas de Bogotá. A partir dos resultados e conclusões, destaca se a possibilidade de gerar propostas inovadoras nesta escola para o ensino fundamental eco-científico a partir da liderança dos professores e do interesse em refletir sobre os problemas socioambientais, articulando a formação humana às inter-relações entre o território, a sociedade e o meio ambiente.

Addressing socio-environmental issues for eco-citizen training in basic primary education

El presente artículo de investigación surge como parte del desarrollo de la tesis doctoral de Yaquelin Bonilla; presenta el diseño e implementación de una unidad didáctica basada en el enfoque metodológico de Investigación Acción Participativa, para abordar la cuestión socioambiental vinculada a la urbanización creciente en las áreas de algunos de los humedales de Bogotá, con el propósito de avanzar en la formación eco-ciudadana de niños, entre 9 y 12 años, del grado 5 de primaria de la IED Tabora, ubicada en la localidad de Engativá, del Distrito Capital.This research article, which arises within the development of the first author's doctoral thesis, presents the design and implementation of a didactic unit based on the Participatory Action Research methodological approach, to address the socio-environmental issue linked to the growing urbanization in the areas of some of the wetlands of Bogotá, with the purpose of advancing the eco citizen training of children, between 9 and 12 years old, from grade 5 of primary IED Tabora, located in the town of Engativá, in the Capital District

¿Cómo promover el razonamiento científico en la enseñanza del experimento de la doble rendija con electrones?

La dualidad onda-partícula es uno de los principales temas estudiados en la física cuántica; dadas las diferentes dificultades de aprendizaje reportadas en varias investigaciones sobre este tópico, en este artículo se analiza el experimento de la doble rendija con electrones desde el enfoque del razonamiento científico propuesto por Ian Hacking; el cual plantea seis estilos de pensar y hacer científicos creados durante el desarrollo del conocimiento científico en la tradición europea, originada desde la antigua Grecia; los cuales permiten mostrar que hay distintos modos de razonar en ciencias ayudando así a mostrar la complejidad del razonamiento científico y una consideración menos parcial de los logros culturales de la física. Para ello, se realizó un análisis de contenido de cinco artículos de investigación que reportan este experimento y dos libros de textos de física. Se encuentra que, para una explicación adecuada del fenómeno abordado en este experimento, se requiere de cuatro estilos de pensar y hacer científicos: los estilos matemático, experimental, modelamiento hipotético, y el estadístico y probabilístico. Una implicación en la enseñanza de la física cuántica es que no es posible centrarse en uno solo de estos estilos para comprender apropiadamente los conceptos y principios que subyacen a esta teoría.Wave-particle duality is one of the main topics studied in quantum physics; Given the different learning difficulties reported in various investigations on this topic, this article analyzes the double slit experiment with electrons from the scientific reasoning approach proposed by Ian Hacking; which raises six styles of thinking and doing scientists created during the development of scientific knowledge in the European tradition, originating from ancient Greece; which allow us to show that there are different ways of reasoning in science, thus helping to show the complexity of scientific reasoning and a less partial consideration of the cultural achievements of physics. To do this, a content analysis of five research articles reporting this experiment and two physics textbooks was performed. It is found that, for an adequate explanation of the phenomenon addressed in this experiment, four styles of thinking and doing science are required: mathematical, experimental, hypothetical modeling, and statistical and probabilistic styles. An implication in teaching quantum physics is that it is not possible to focus on just one of these styles to properly understand the concepts and principles that underlie this theory.A dualidade onda-partícula é um dos principais tópicos estudados em física quântica; Dadas as diferentes dificuldades de aprendizagem relatadas em diversas investigações sobre o tema, este artigo analisa o experimento de dupla fenda com elétrons a partir da abordagem do raciocínio científico proposta por Ian Hacking; que levanta seis estilos de pensar e fazer cientistas criados durante o desenvolvimento do conhecimento científico na tradição europeia, originários da Grécia antiga; que nos permitem mostrar que existem diferentes formas de raciocínio na ciência, ajudando assim a mostrar a complexidade do raciocínio científico e uma consideração menos parcial das conquistas culturais da física. Para isso, foi realizada uma análise de conteúdo de cinco artigos de pesquisa que relatam esse experimento e dois livros didáticos de física. Verifica-se que, para uma explicação adequada do fenômeno abordado neste experimento, são necessários quatro estilos de pensar e fazer ciência: matemático, experimental, de modelagem hipotética e estatístico e probabilístico. Uma implicação no ensino de física quântica é que não é possível focar em apenas um desses estilos para entender adequadamente os conceitos e princípios que fundamentam essa teoria.&nbsp