| La Evaluación de Software en la Enseñanza de la Física: Criterios y perspectivas teóricas |
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| Revista Cognición nº 11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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LA EVALUACIÓN DE SOFTWARE EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA: CRITERIOS Y PERSPECTIVAS TEÓRICAS
1Gloria Alzugaray, 1Mirian Capelari, 1,2Ricardo Carreri, Resumen El laboratorio didáctico virtual, se constituye y gestiona como un ámbito institucional académico específico que tiene por objeto canalizar y coordinar las propuestas de enseñanza de las ciencias experimentales, posibilitando la articulación e integración entre las actividades de los docentes, la optimización de recursos físicos y humanos disponibles, la construcción y evaluación de distintos materiales y recursos e instrumentos en cuanto a su viabilidad, pertinencia y calidad educativa. LA EVALUACIÓN DE SOFTWARE EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA: CRITERIOS Y PERSPECTIVAS TEÓRICAS 1Gloria Alzugaray, 1Mirian Capelari, 1,2Ricardo Carreri, Resumen El laboratorio didáctico virtual, se constituye y gestiona como un ámbito institucional académico específico que tiene por objeto canalizar y coordinar las propuestas de enseñanza de las ciencias experimentales, posibilitando la articulación e integración entre las actividades de los docentes, la optimización de recursos físicos y humanos disponibles, la construcción y evaluación de distintos materiales y recursos e instrumentos en cuanto a su viabilidad, pertinencia y calidad educativa. En el marco del proyecto de gestión del laboratorio didáctico en las carreras de Ingeniería, se inserta una propuesta en la que se generan y presentan criterios de análisis y evaluación de software utilizados para la enseñanza de la Física Mecánica. Entre los distintos tipos de recursos didácticos que se utilizan, los software con fines educativos -disponibles en diferentes sitios de Internet- constituyen un instrumento que puede brindar posibilidades de motivación y dinamización de los aprendizajes, por la potencialidad didáctica que llevan en sí mismos. En este trabajo se proponen criterios de evaluación de estos materiales, en el marco de un trabajo más amplio de definición de pautas que contribuyan a definir un modelo de enseñanza de calidad. Palabras claves: software - aprendizaje criterios de evaluación - materiales didácticos- Física mecánica. INTRODUCCIÓN Los trabajos prácticos en el curriculum de carreras de ingeniería constituyen un campo de desarrollo e investigación cuyas implicancias en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias experimentales y en particular en Física, son relevantes. Forman parte de una de las estrategias didácticas utilizadas con frecuencia por los docentes para favorecer la integración de contenidos tanto disciplinares como multidisciplinares y de este modo, resultan ser una herramienta valiosa en la enseñanza. Por ello, los diseños y desarrollos de las propuestas y actividades constituyen un significativo campo de estudio, generando: componentes y materiales susceptibles de ser sometidos a análisis, evaluación e investigación permanente. Las prácticas de laboratorio de Física, además de posibilitar el desarrollo de destrezas relacionadas a habilidades procedimentales y actitudinales, pueden ayudar al alumno a comprender, reelaborar y/o afianzar conceptos fundamentales disciplinares de física, así como también a vehiculizar el conflicto cognitivo y posibilitar cambios conceptuales. Dada la relevancia que revisten las actividades que se diseñen para la enseñanza, se considera importante que la inclusión de materiales curriculares - software - deba ir acompañada de un proceso reflexivo de los profesores, que fundamente la elección teniendo en cuenta un planteamiento metodológico sistemático y diseñado en función de los objetivos de la enseñanza. Para que el software seleccionado tenga no sólo el atractivo o interés que conlleve en sí mismo, sino también, se integre dentro de un diseño de estrategias de enseñanza en el marco de determinados enfoques disciplinares y didácticos, es relevante evaluar aquellos materiales y tecnologías que pueden integrarse y ser coherentes con dicho planteamiento. En el momento de pensar en la selección de materiales didácticos para la enseñanza, un desafío pedagógico importante es abrir el espectro de mediadores culturales y pensar en aquellos instrumentos y usos más favorables. Entre los distintos tipos de materiales que pueden utilizarse, el software es una herramienta que puede brindar amplias y variadas posibilidades de aprendizajes por la potencialidad didáctica que lleva en sí mismo, cuando cumple determinadas especificaciones. El uso de estos materiales o recursos, no puede pensarse sólo en sí mismos y en forma aislada, sino en el marco de diseños educativos que los sustenten, en los que adquieren sentido y significación. Es decir, integrados en una propuesta pedagógica que implica un modelo determinado, con principios y propósitos, definición de contenidos, estrategias, actividades y formas de evaluación. En función de los objetivos del trabajo, se desarrolla la potencialidad didáctica de algunos software para la enseñanza de la Física, y la presentación de una propuesta de criterios para su análisis. Martínez Bonafé (1992) señala la importancia de analizar el modelo educativo que sustenta la inserción de tecnologías diversas en educación. Frente a la posibilidad de elaborar un recurso o de evaluar su potencialidad, es importante tener en cuenta qué cuestiones sugiere el material en cuanto a sus finalidades educativas, principios curriculares, estrategias didácticas que modela y formas de aprendizaje que promueve en los alumnos. Una reflexión sobre los usos de los software en enseñanza, puede partir de las tres vertientes propuestas por Santos Guerra (1996) para realizar la evaluación de los materiales didácticos: las políticas de elaboración y difusión, la potencialidad didáctica en función de su naturaleza y la utilización de los mismos. Son dimensiones importantes que debieran ser consideradas a la hora de pensar en materiales específicos, y por tanto en la incorporación de software a la enseñanza. El tema de las políticas de elaboración y difusión, remite a la consideración de que no se trata de instrumentos descontextualizados, sino que en sí mismos son reguladores y estructuradores de las prácticas e implican formas específicas de relacionarse con el conocimiento. También es fundamental analizar la potencialidad didáctica que los mismos conllevan, y su capacidad del uso; aspecto éste que refiere a cuestiones relacionadas con la práctica docente. En el cuadro 1 pueden verse, en función de las tres vertientes que señala Santos Guerra, aspectos que incluyen cada una y algunos indicadores para analizar la potencialidad didáctica en general de los materiales curriculares:
Importancia de criterios para el análisis de materiales curriculares En la actualidad se hace continua referencia en múltiples dominios académicos y científicos a la necesidad no sólo de aprender y asimilar conscientemente, leyes, conceptos, etc., sino de desarrollar competencias que permitan al estudiante asumir una actitud responsable en la solución de problemas en las diversas esferas de la práctica profesional. En los entornos abiertos de aprendizaje, el eje es la centralidad de la experiencia individual, mediado a través de software. Los alumnos son los que determinan el procedimiento basándose en sus propias necesidades, percepciones, experiencias, distinguiendo nuevos objetivos e identificando recursos para apoyar sus aprendizajes. Se facilitan apoyos y recursos que median las interacciones con el objeto de conocimiento pero no imponen ni restringen hacia determinados contenidos o secuencias. Se incorporan actividades que estimulan el razonamiento basadas en experiencias personales y prácticas. Estos entornos son más valiosos para explorar problemas abiertos, estimular la investigación, fomentar el pensamiento divergente y valoración de perspectivas múltiples, así como fomentar la autonomía. Son menos adecuados para aquellas tareas de aprendizaje convergentes, en que los alumnos necesitan desarrollar todos los mismos conocimientos, procedimientos, técnicas. (Hannafin, Land y Oliver, 2000). En un marco didáctico como el citado, los recursos son los materiales de referencia que median el aprendizaje: fuentes que van desde la interactividad electrónica -bases de datos, videos-, a las publicaciones -libros, documentos, artículos-. Pueden ser recursos estáticos o dinámicos, que cambian con el paso del tiempo. La interacción con los distintos sujetos -expertos, compañeros, profesores- es importante ya que proporcionan la información necesaria, acompañan en el proceso, guían, orientan, demuestran o facilitan el trabajo en forma conjunta, según las necesidades de los alumnos. En algunos casos los usuarios pueden agregar y transformar la información. (Franco, 2003, 2005) Una simulación es una experimentación con un modelo para extraer conclusiones o predicciones. Utilizando una computadora se podrían realizar cálculos que contemplen las condiciones que podrían darse en alguna situación física a estudiar. Las simulaciones computacionales permiten experimentar con situaciones difíciles de recrear en un laboratorio. En síntesis, constituyen programas que pretenden reproducir, con fines docentes o investigativos, un fenómeno mediante la visualización de los diferentes estados que el mismo puede presentar, estando cada estado descripto por un conjunto de variables que pueden cambiarse mediante la interacción en el tiempo de un algoritmo determinado. Pensar en la incorporación de un software en el ámbito educativo lleva a la necesidad de formular preguntas del tipo ¿qué condiciones debe cumplir este software para que esta ayuda sea eficaz? Pero además, en el marco de ¿Qué condiciones de enseñanza se inserta en las actividades del aula? ¿En qué modelo pedagógico se incluye? o lo que es lo mismo ¿Qué tipo de intervenciones en el aula podrían ser convenientes para ello?. También exige pensar respuestas y propuestas de incorporación de tecnologías a la enseñanza desde diseños educativos coherentes e integradores. En el análisis de un software para ser implementado en la enseñanza de la Física en ciencias de la Ingeniería, a los criterios más generales formulados previamente, deberían incorporarse criterios de evaluación que incluyan a la vez aspectos tecnológicos vinculados a las condiciones de elaboración de material específico. En este sentido, los aspectos tecnológicos son también muy importantes y se considera que condicionan ampliamente las posibilidades de su uso didáctico, ya que incidirá muy especialmente en el estilo de tareas que promueve. En el siguiente cuadro (cuadro 2) se proponen las principales categorías de análisis, su definición e indicadores respectivos:
Análisis y reflexiones sobre los software seleccionados. De acuerdo al marco conceptual presentado, los aspectos teóricos que se consideran representativos para guiar la evaluación de los software son: Las situaciones físicas planteadas en los software son contextos que pueden ofrecer una oportunidad para que los estudiantes expresen sus ideas como movimiento, fuerza, energía. Estas deben ser un elemento importante en el proceso de construcción del pensamiento científico, en el que las actividades de lápiz y papel y las simulaciones deben confluir y no reducirse a directivas que impongan caminos preestablecidos, inmodificables o incuestionables (Alonso, C., 2004). Se puede ayudar a los estudiantes a desarrollar mejores estrategias en la resolución de problemas mediante programas interactivos o applet (Franco, 2000, 2001). Observando el comportamiento del sistema físico, se facilita el proceso de análisis, es decir, la descomposición del problema en partes y la aplicación a cada una de ellas, de las ecuaciones que describen el fenómeno físico correspondiente. Se destaca que los software analizados son simulaciones que carecen de dificultades instrumentales, sin embargo la comprensión de algunos temas por ejemplo: Movimiento con aceleración constante (I), Fuerzas en Equilibrio (II), Sistema de Poleas (III), Plano inclinado (IV), Segunda ley de Newton (V), Movimiento de Proyectil (VI); requieren de conocimientos y conceptualizaciones anteriores al uso de los mismos. Los software analizados cuyas pantallas principales se muestran en el anexo, presentan las características detalladas en el cuadro 3, obtenidas analizando las categorías del cuadro 2.
Cuadro 3: Características de los software analizados
El análisis de las categorías mencionadas, da cuenta de la importancia de explicitar el modelo pedagógico inherente a un diseño educativo en particular, en tanto implica determinadas finalidades y principios curriculares, se inserta en un modelo didáctico determinado con sus respectivas estrategias de enseñanza, modela y genera particulares actividades de aprendizaje en los alumnos. El modelo didáctico que se perfile será el marco orientador de las prácticas de enseñanza, y de las actividades de aprendizaje que realizarán los alumnos. El cuadro más genérico sobre las vertientes para analizar materiales curriculares (Santos Guerra, 1996), es un esquema posible para encauzar análisis de estas características. La enseñanza, desde una concepción constructivista, se entiende como una ayuda al proceso de aprendizaje, ayuda necesaria para que los alumnos puedan aprender de la manera lo más significativamente posible (Coll,1992). Sin embargo, se requiere avanzar un poco más en el análisis al seleccionar determinados materiales curriculares. En el caso de los software para la enseñanza de la física, las características tecnológicas de los mismos son claves y no ajenas a sus potencialidades pedagógicas, sino que por el contrario están muy relacionadas. Recuperando en este contexto los planteamientos de Winner (1983) no puede desconocerse que en la invención, diseño y preparativos de las tecnologías, hay intencionalidades que condicionarán sus posibilidades de utilización. Lejos de ser neutrales, la utilización de los software en la enseñanza no es independiente totalmente de las características tecnológicas que poseen en sí mismos y que les imprimen una especificidad propia. Pensar en estas cuestiones, tanto si son instrumentos concebidos para ser utilizados directamente en la enseñanza o consisten en una transposición de otros ámbitos, es una cuestión clave a seguir profundizando. En principio se deberían tener en consideración las siguientes características de los appllet para ser utilizados en una clase de física:
En síntesis, para una perspectiva como la señalada, pueden tenerse en cuenta los siguientes ámbitos en la elaboración y selección de materiales curriculares: el ámbito disciplinario, que corresponde al área de conocimiento de la materia, el ámbito metodológico, entendido como forma de facilitar el aprendizaje, y el ámbito tecnológico, que establece las tecnologías para la elaboración del material. (Duart y Sangrá, citado en Lara et al.2003). La continuidad de este estudio se hace necesario a fin de proporcionar informaciones que muestren cómo dichos resultados se relacionan con el diseño instruccional del software utilizado.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Anexo I- Uso del software Movimiento con aceleración constante: El software presenta una pantalla o interfase dividida. En el extremo derecho de la misma se encuentra el área de ingreso de datos. Se observa que dicha área se encuentran cargados datos los cuales sirven de guía para comprender funcionamiento del software. Descripción del área Superior de la pantalla:
En esta zona usted se encontrará con el dibujo de un automóvil y frente a él una recta que cumple la función de un camino. Por debajo de esta recta se encuentra una recta en la cual se encuentran indicadas las distancias en metros [m] que recorrerá el automóvil.
Descripción del área Central de la pantalla:
Se encuentran tres rótulos colocados sobre los gráficos cartesianos que representan la distancia recorrida, la velocidad y la aceleración. Una vez iniciada la simulación comienzan a graficarse las funciones correspondientes al recorrido (distancia), velocidad y aceleración. El mismo es un Applet Java que puede ser bajado de la página www.walter-frendt.de/ph11s o bien utilizado desde allí. II- Uso del software Tres Fuerzas en Equilibrio
Simulación de un experimento sencillo sobre el equilibrio de tres fuerzas: Unas pesas se suspenden de tres cuerdas unidas. Dos de las cuerdas pasan sobre poleas sin rozamiento. Las tres fuerzas que actúan sobre el nudo (flechas coloreadas) están en equilibrio. Puede escribir fuerzas desde 1 N hasta 10 N en los campos de texto (¡no olvide presionar la tecla "Intro"!). Tenga en cuenta que cada fuerza debe ser menor que la suma de las otras dos fuerzas! Es posible variar las posiciones de las dos poleas arrastrándolas con el ratón. El paralelogramo de las fuerzas que están dirigidas hacia la parte superior izquierda y derecha (roja y azul respectivamente) se dibuja si selecciona la opción correspondiente. En la parte inferior derecha se pueden leer los ángulos que forman estas dos fuerzas respecto a la vertical. URL:http://www.walter-fendt.de/ph14s/equilibrium_s.htm III- Uso del software Sistema de Poleas
IV- Uso del software Plano Inclinado. El software presenta una pantalla o interfase dividida. En el extremo derecho de la misma se encuentra el área de ingreso de datos. Se observa que dicha área se encuentran cargados datos los cuales sirven de guía para comprender funcionamiento del software. El mismo es un Applet Java que puede ser bajado de la página http://www.walter-fendt.de/ph11s o bien utilizado desde allí.
V- Uso del software Experimento de la Segunda ley de Newton.
Con esta aplicación Java se simula una mesa o carril de aire como herramientas de utilidad para obtener un movimiento uniformemente acelerado. El valor de la aceleración de la gravedad se toma igual a 9.81 m/s2. Es posible cambiar, dentro de ciertos límites, la masa del carro, la del cuerpo que cuelga y el coeficiente de rozamiento (no se especifica cual es el rango). El experimento consiste en la determinación del tiempo de recorrido (mostrado digitalmente con un error de 1ms) de la zona de medida previamente ajustada con el botón presionado (desde la posición inicial hasta la barrera LS, con un error de 5 mm). El mismo es un Applet Java que puede ser bajado de la página http://www.walter-fendt.de/ph11s o bien utilizado desde allí.
VI- Uso del software Movimiento de Proyectiles.
El software presenta una pantalla o interfase dividida. En el extremo derecho de la misma se encuentra el área de ingreso de datos. Se observa que dicha área se encuentran cargados datos los cuales sirven de guía para comprender funcionamiento del software. Descripción del área Central de la pantalla: En esta área se encuentra la animación que acompaña la simulación, mediante un gráfico de coordenadas, y la parte superior los datos que son de interés luego de la ejecución de la simulación y según que opción halla sido marcada. Por Ejemplo: Marcada la opción de energía y luego el botón iniciar seguido de parar se obtendrá el gráfico anterior. El mismo es un Applet Java que puede ser bajado de la página http://www.walter-fendt.de/ph11s o bien utilizado desde allí.
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En esta aplicación se puede elevar o bajar una carga mediante el ratón. Manteniendo el botón del ratón presionado, aparece un dinamómetro indicando la tensión en la cuerda. Se puede cambiar el peso de la carga y de las poleas colgantes en las casillas de valores correspondientes. Los datos de entrada, si son demasiado altos, se ajustan automáticamente al límite de la escala del dinamómetro (10 N).
