Simulaciones computacionales en la enseñanza de la física : una revisión crítica de los últimos años

Numerosos artículos fueron publicados en el campo de las simulaciones computacionales en los últimos veinte años. Sin embargo, la extensión de esta área y la diversidad de resultados dificultan la iniciación en ella. A pesar de la existencia de algunas revisiones en simulaciones computacionales, no resultan iluminadoras ya que los aspectos metodológicos son excluidos. Con el fin de atender estas necesidades, se realiza una revisión bibliográfica de investigaciones sobre simulaciones computacionales en enseñanza de la física de los últimos diecisiete años. La información se clasificó de acuerdo con categorías según las características de las investigaciones recabadas. Los resultados muestran una fuerte tendencia de los artículos por analizar el impacto que tiene la utilización de simulaciones en el desempeño de los estudiantes. Se destacan diversos puntos de consenso y disenso en la comunidad para los principales temas en discusión.Nombrosos articles van ser publicats en el camp de les simulacions computacionals en els últims vint anys. No obstant això, l'extensió d'aquesta àrea i la diversitat de resultats dificulten la iniciació en ella. Malgrat l'existència d'algunes revisions en simulacions computacionals, no resulten iluminadores ja que els aspectes metodològics són exclosos. Amb la finalitat d'atendre aquestes necessitats, es realitza una revisió bibliogràfica de recerques sobre simulacions computacionals en ensenyament de la física dels últims disset anys. La informació es va classificar d'acord amb categories segons les característiques de les recerques recaptades. Els resultats mostren una forta tendència dels articles per analitzar l'impacte que té la utilització de simulacions en l'acompliment dels estudiants. Es destaquen diversos punts de consens i disens en la comunitat per als principals temes en discussió.Many articles were published about computational simulations in the last twenty years. However, the extension of the field and the variety of results make it difficult to take up work in this area of research. In spite of some existing reviews about computational simulations, results are dissimilar and they usually focus on outcomes. The strategies and methodologies are often excluded from compilations, which contribute to the confusing scene of this area. In order to meet these needs, this work offers a critical review of the literature of the last 17 years. This review is oriented to give a general view of the actual state of this field and it is focused on the main nucleus of agreement and discussions in the literature, regarding methodological aspects too. A certain tendency was observed from the results: most of articles are characterized for analyzing the impact of using programs to teach. Agreements and points of discussion are exposed

Intuitive physics knowledge, physics problem solving and the role of mathematical equations

The present work explores the role that mathematical equations play in modifying students’ physical intuition (diSessa, 1993). The work is carried out assuming that students achieve a great deal of the refinement in their physical intuitions during problem solving (Sherin, 2006). The study is guided by the question of how the use of mathematical equations contributes to this refinement. The authors aim at expanding on Sherin´s (2006) hypothesis, suggesting a more bounding relation between physical intuitions and mathematics. In this scenario, intuitions play a more compelling role in “deciding” which equations are acceptable and which are not. Our hypothesis is constructed on the basis of three cases: the first published by Sherin (2006) and two more from registries of our own. The three cases are compared and analyzed in relation to the role of mathematical equations in refining – or not – the intuitive knowledge students bring to play during problem solving

Exploring the Relation Between Intuitive Physics Knowledge and Equations During Problem Solving

Solving many quantitative problems does not necessarily lead to an improved Physics understanding. However, physicists, who have learned physics largely through quantitative problems solving, often have a refined physical intuition. Assuming that the refinement of physical intuitions occurs, to a great extent, during problem solving, the question that guides this study is: how do equations contribute (or not) to the refinement of students’ intuitions? We approach this study within a knowledge-in-pieces perspective and we describe intuitions using diSessa’s (1993) phenomenological primitives. We present a study in which two cases, corresponding to two groups of students solving a problem involving buoyancy are compared. We discuss how the use of equations does or does not contribute to the refinement in students’ intuitions.Fil: Buteler, Laura Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Coleoni, Enrique Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin

La resolución de problemas en física y su relación con el enunciado

The aim of the present work is to study the relation between Physics problem-statements and the solving process. Further knowledge on this relation will have implications on the instruction for the problem-solving task in Physics classrooms. A central aspect of research on problem solving is to model the knowledge solvers use to undertake the task. This means that representations must be proposed,which can account for basic characteristics of human behavior. Throughout the present work,the underlying principie is that the representation built by the solver when reading the statement guides his/her solving process.As a conclusion, certain characteristics of problem statements are found to be related to different solution paths. These characteristics depend on the specific domain knowledge (Physics). Therefore, a model for the solution process is proposed to account for the representation involved in this task. Finally, transfer of these results to formal instruction in Physics is analyzed.</p

El aprendizaje de empuje y sus variaciones contextuales: un análisis de caso desde la teoría de clases de coordinación

Un fenómeno relevado en numerosas oportunidades en el ámbito de la investigación en educación en física, es que la utilización de conceptos físicos durante la resolución de problemas está inexplicablemente relacionada a las diferencias contextuales de los problemas. En este trabajo se adopta la Teoría de Clases de Coordinación (diSessa y Wagner, 2005) para entender cómo dos contextos diferentes están involucrados en la coordinación del concepto de empuje de dos alumnos universitarios de física. Las nociones de proyección y de alineamiento, junto con la consideración de que definiciones diferentes pueden proveer diferentes familias de proyecciones han permitido abordar dos cuestiones en este estudio de caso: a) Por qué los estudiantes pueden resolver un problema y no otro siendo que ambos involucran el mismo concepto, y b) Por qué las explicaciones generadas por el entrevistador, aunque correctas y variadas, no les ayudan a superar su confusión.There is plenty of evidence that indicates that the use of physical concepts during problem solving depends on context. There is not as yet an understanding of why this happens. Coordination Class Theory (diSessa y Wagner, 2005) is adopted here to illuminate how two different contexts are involved during the coordination of buoyancy by two university physics students while they solve two problems. The theoretical ideas involved in the description of the case study presented are those of alignment, concept projection and that each definition provides a family of projections. This allowed to address two issues: a) Why these students can solve one buoyancy problem and not another one; and b) Why the interviewer’s explanations, both correct and diverse, did not help students overcome their misunderstanding.Fil: Buteler, Laura Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Coleoni, Enrique Andres. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentin

Aprendiendo empuje durante la resolución de problemas: un análisis desde la Teoría de Clases de Coordinación

El cas que es presenta en aquesta investigació aporta llum sobre quins aprenentatges conceptuals ocorren (o no) durant l'activitat de resoldre problemes. El cas està acotat a tres estudiants que resolen tres problemes d'hidrostàtica ia l'activitat cognitiva que esdevé al voltant del concepte d'empenta durant aquestes tres instàncies de resolució. La Teoria de classes de Coordinació desenvolupada per diSessa i Wagner (2005) permet entendre com i quan aquests estudiants realitzen progressos conceptuals a partir de certes dificultats trobades durant el procés de resolució. S'intenta d'aquesta manera «capturar» alguns aspectes de la dinàmica de aprenentatge i la seva relació amb les característiques contextuals dels problemes.The present work describes certain details of the conceptual understanding that does and does not occur during a particular problem solving activity. The case studied focuses on three introductory physics students (university level) as they approach three problems on static fluids. The cognitive activity registered takes place around the concept of buoyant force. To carry out the analysis, Coordination Class Theory (diSessa and Wagner, 2005) is used to carry out the analysis. Ultimately, we are able to understand how and when these students make a conceptual progress in their understanding after overcoming particular difficulties. A description is achieved of some aspects of the learning dynamics and its relation to the context-specific traits of the situations.El caso que se presenta en esta investigación arroja luz sobre qué aprendizajes conceptuales ocurren (o no) durante la actividad de resolver problemas. El caso está acotado a tres estudiantes que resuelven tres problemas de hidrostática y a la actividad cognitiva que acontece en torno al concepto de empuje durante esas tres instancias de resolución. La Teoría de Clases de Coordinación desarrollada por diSessa y Wagner (2005) permite entender cómo y cuándo estos estudiantes realizan progresos conceptuales a partir de ciertas dificultades encontradas durante el proceso de resolución. Se intenta de este modo «capturar» algunos aspectos de la dinámica de aprendizaje y su relación con las características contextuales de los problemas

Videojuegos como recurso didáctico: modelado de la interacción con Portal 2

A partir de la perspectiva del conocimiento en piezas (diSessa, 2017), se analizó la interacción entre los jugadores y el videojue-go Portal 2 con el objetivo de identificar primitivos fenomenológicos (p-prims) asociados al movimiento en un plano. El modela-do de la interacción se realizó a través de una descripción topológica de los procesos cognitivos involucrados en la interacción, tomando como marco el sistema de prioridades jerárquicas (diSessa, 1993 y Watzl, 2010). Se asociaron determinadas activida-des a procesos cognitivos que involucran el conocimiento intuitivo del espacio físico y su dinámica, a partir de lo cual se identifi-caron y caracterizaron tres procesos diferentes durante la actividad de juego. Esta modelización permitió identificar los momen-tos o procesos de la actividad a los cuales los p-prims tendrían alta prioridad de ligarse. Los resultados de esta investigación permiten verificar las potencialidades de Portal 2 como herramienta didáctica en el aprendizaje de la física

Strengthening Pedagogical Content Knowledge Of Preservice Physics Teachers: 3 Cases On Electric Circuits

This work is part PhD thesis whose objective is that pre-service physics teachers can build or strengthen (at least part of) a Pedagogical Content Knowledge (PCK) in an electromagnetic course. For this purpose, an electromagnetic course was reconstructed based on science education research results that promotes the productive disciplinary involvement of students. We characterize PCK about electric circuits of two students who have taken this reconstructed electromagnetic course. At the same time, the PCK of another student who has taken the electromagnetic course but before it was reconstructed is characterized as well. For the characterization of the PCK, each of the three students involved in this study is asked to elaborate a sequence of activities of two classes on electric circuits and each component of the PCK is analyzed on the basis of a rubric designed for this purpose. The analysis shows that the PCK corresponds to teachers in training, although there are differences among them. The students who took the reconstructed course have a more developed PCK on electric circuits compared to those who took the same course before its reconstruction.Este trabalho é parte de uma tese de doutorado cujo objetivo é permitir que futuros professores possam construir ou fortalecer (pelo menos parte de) um Conhecimento de Conteúdo Didático (CCD) em espaços curriculares de física. Para tanto, um curso de eletromagnetismo foi reconstruído com base em resultados de pesquisas em educação científica que promovem o envolvimento disciplinar produtivo dos alunos. Este trabalho de pesquisa caracteriza o CCD sobre circuitos elétricos de dois estudantes de treinamento de professores que tomaram o curso Fenômenos Eletromagnéticos didaticamente reconstruídos. Ao mesmo tempo, também caracterizamos o CCD de outro estudante que tomou o mesmo assunto, mas antes de ser reconstruído didaticamente. Para a caracterização dos CCD, foi solicitado a cada um dos alunos dos três alunos envolvidos neste estudo que elaborasse uma sequência de atividades de duas aulas sobre circuitos elétricos e cada componente do CCD foi analisado com base em uma rubrica projetada para este fim. A análise mostra que os CCD correspondem aos professores estagiários, embora haja diferenças entre eles. Os alunos que cursaram o curso Fenômenos Eletromagnéticos reconstruídos didaticamente, têm um CCD mais desenvolvido nos circuitos elétricos em comparação com aqueles que cursaram a mesma disciplina mas com uma abordagem didática tradicional

Representaciones y resolución de problemas en Física

La intención de construir una teoría general de la cognición humana basada en un Único formato representacional ha mostrado ser, hasta el momento, una empresa demasiado ambiciosa. No obstante, en el intento de explicar ciertos fenómenos mentales involucrados en tareas cognitivas particulares, han surgido numerosos formatos representacionales en el ámbito de la Ciencia Cognitiva