1 Revista IDELL 2011. Edición Junio

Resumen

Las innovaciones tecnológicas enmarcan una situación de cambios en las relaciones: tecnología y sociedad. Estos cambios no pueden considerarse al margen de los modelos educativos, los usuarios de la información, los escenarios de aprendizaje y los métodos formativos, pues los nuevos medios configuran una sociedad al que el sistema educativo tendrá que servir. En la actualidad, las simulaciones computarizadas han adquirido gran importancia en los procesos de enseñanza y de aprendizaje, pues bien utilizadas sirven de apoyo para conformar entornos educativos centrados en el estudiante, que posibilitan el desarrollo de habilidades de autoaprendizaje. Diversos educadores han centrado su atención en el empleo de estas herramientas con el objeto de que el estudiante pueda construir conocimientos y fomentar habilidades a través de la exploración activa y la experimentación. En este artículo, se describe una breve revisión sobre este tema y su importancia en los procesos de enseñanza y de aprendizaje en el Laboratorio de Física.

Palabras claves: simulaciones, enseñanza de la

física

Existe una gran variedad de programas

informáticos de simulación, tanto de tipo comercial como de dominio público: Interactive Physics, Modellus, Física con Ordenador, Easy Java Simulations, Multisim, entre otros. Según Kofman (2001a), estos programas no vienen acompañados de un material explicativo que señale el modelo físico utilizado y sus limitaciones; así como de propuestas didácticas basadas en objetivos pedagógicos definidos. A pesar de ello, estas herramientas pueden tener potencial para concretar muchas de las prescripciones del aprendizaje significativo en contextos constructivistas (Pérez, 2003, Debel y otros, 2009). No obstante, para estos autores, las diferentes formas de trabajar con estos programas requieren conocimientos fundados en la investigación.

En la enseñanza de las ciencias, el constructivismo aporta el concepto clave de aprendizaje significativo (Flórez, 2000). Este autor manifestó, que utilizando esta teoría el estudiante puede construir significados sobre la base de sus vivencias, aportes y criterios personales, estructuras cognitivas y destrezas adquiridas. Díaz y Hernández (2002), agregaron, además, que el estudiante aprende y se desarrolla en la medida en

Dr.Edie Debel Chourio, ediedebel@yahoo.com Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda

Tecnologías de información y Comunicación Como Herramientas de Aprendizaje en América Latina

2 Revista IDELL 2011. Edición Junio

que puede construir significados adecuados en torno a los contenidos. Para estos autores, esa construcción incluye la aportación activa y global del estudiante, su disponibilidad y conocimientos previos en el marco de una situación interactiva, en la que el profesor actúa como mediador del aprendizaje. Así mismo señalaron, que el profesor debe crear condiciones para que el estudiante despliegue su actividad constructiva, así como orientar y guiar explicita y deliberadamente dicha actividad.

Según Ausubel, el aprendizaje significativo “es el proceso a través del cual una nueva información (un nuevo conocimiento) se relaciona de manera no arbitraria y sustantiva (no-literal) con la estructura cognitiva de la persona que aprende” (Moreira, 2004, p. 2). Para este autor, “la condición sine qua non para el aprendizaje significativo es la disponibilidad de subsumidores - conceptos o proposiciones claros, estables, diferenciados, específicamente relevantes - en la estructura cognitiva” (p. 91). Sin embargo, en el caso de que estos no existan en el estudiante se debe hacer uso de los organizadores previos. Estos últimos son materiales presentados antes del contenido de aprendizaje, en un nivel más alto de abstracción, generalidad e inclusividad. “Su principal función es la de servir de puente entre lo que el aprendiz ya sabe y lo que debe saber con el fin de que el nuevo material pueda aprenderse de manera significativa” (Moreira, 2000, p. 92). Además, pueden usarse para buscar en la estructura cognitiva del estudiante significados que existen pero que no se están usando.

Adicional a lo expuesto, el constructivismo señala la necesidad de que los contenidos estudiados en un curso tengan carácter significativo para el estudiante (Díaz y Hernández, 2002). Según estos autores, se diferencian aquí dos niveles: (a) significatividad lógica, la cual exige la organización y estructura clara del material de estudio así como su relación no arbitraria y sustancial, y (b) significatividad psicológica, plantea que el estudiante debe tener una disposición o

actitud favorable para aprender; así como conocimientos y experiencias previas que le permitan establecer relaciones no arbitrarias y sustanciales entre la nueva información con lo que el estudiante ya sabe. En tal perspectiva, se enfatiza la necesidad de estrategias de exploración y descubrimiento, de planificación y control de la actividad propia (Flórez, 2000). Todo ello apuntando a construir estructuras cognoscitivas en el estudiante que incrementen la posibilidad de lograr aprendizajes significativos. Así, entre los principios que caracteriza la acción constructivista y las condiciones para su enseñanza se precisan: (a) apoyo en la estructura conceptual de cada estudiante partiendo de sus ideas previas, (b) cambio conceptual que se espera de la construcción activa del nuevo concepto y su repercusión en la estructura mental del estudiante, (c) confrontación de ideas y preconceptos afines al tema de enseñanza con el nuevo concepto que se enseña, y (d) aplicación del nuevo concepto a situaciones concretas para ampliar su transferencia.

Cabe destacar que el modelo educativo subyacente en los programas de simulación computarizada es esencialmente el modelo constructivista (Kofman, 2000, Debel y otros, 2009), dónde el aprendiz a partir de su experiencia va construyendo sus conocimientos. Aquí, el estudiante tiene un papel más activo y mayor autonomía en el proceso de aprendizaje. Sin embargo, para ello es necesario proporcionar auténticos ambientes exploratorios de aprendizaje donde el estudiante pueda desarrollar por sí mismo conocimiento significativo y transferible (Fuentes y Herrera, 2002).

Según Castro y otros. (1999), la técnica de simulación: (a) es una buena herramienta para el aprendizaje significativo; (b) sirve para comprobar los resultados analizados teóricamente según un modelo ideal; y (c) es idónea para que el estudiante adquiera habilidades de autoaprendizaje. Esta técnica, en ambientes computarizados permite un trabajo con altos niveles de control por parte del usuario, ayudando al estudiante a desarrollar la sensación de apropiación del conocimiento (Fuentes y Herrera, 2002). Así, los simuladores computarizados pueden ser usados como modelos pedagógicos no tradicionales para incrementar la participación e interacción del estudiante, logrando su integración en situaciones de aprendizaje. Sin embargo, los mismos no se pueden concebir como un reemplazo de la experiencia real del laboratorio (Kofman, 2001ª, Debel y otros, 2009), ya que esta

3 Revista IDELL 2011. Edición Junio

última cumple un rol fundamental en el acercamiento real del estudiante a fenómenos físicos y a su estudio conceptual.

Atendiendo a estos planteamientos, las estrategias de simulación computarizadas, pueden jugar un rol importante en los escenarios educativos, tanto como facilitadores de la enseñanza como estimuladores del aprendizaje significativo en el estudiante (Pérez, 2003). En tal sentido, se fundamenta la importancia que tiene la incorporación de software de simulación en la enseñanza de la física, pues estas herramientas bien utilizadas aportan grandes ventajas al aprendizaje del estudiante.

Implicaciones del Uso de Simulaciones en el Proceso de Enseñanza-Aprendizaje del Laboratorio

Las tecnologías constituyen un medio excelente para cuestionar ciertas prácticas pedagógicas (Waldegg, 2002). Para este autor, estos medios empleados simplemente como herramientas que se agregan a una práctica docente centrada en la enseñanza muestran débilmente sus potencialidades, pudiendo agudizar ciertas prácticas indeseables en el salón de clase. Sin embargo, usadas como apoyo en modelos pedagógicos no tradicionales pueden incrementar la participación e interacción del estudiante, logrando su integración e involucrándolo en las situaciones de aprendizaje (Waldegg, 2002, Debel y otros, 2009).

Autores como Ortega, Medellín y Martínez (2000), Kofman (2001a), y Pérez (2003), manifestaron que la incorporación de simuladores computarizados en el laboratorio amplia el ámbito de la experimentación ya que se puede: (a) manejar variables no accesibles a la realidad; (b) desarrollar un trabajo exploratorio para dar respuestas a problemas cualitativos; (c) tomar decisiones, formulan hipótesis, proporcionan argumentos, entre otros; (d) incrementar la motivación y participación activa del estudiante; y (e) visualizar fenómenos físicos que escapan a la constatación experimental. Para estos autores,

estas herramientas enriquecen las prácticas tradicionales del laboratorio, pues si dicha actividad se planifica auxiliada por la computadora, el estudiante podrá cambiar las representaciones, invertir las variables, recuperar graficas de experiencias pasadas, compararlas, entre otras. Finalmente, luego de su práctica virtual el estudiante podrá montar el experimento real, usando los resultados virtuales. Así el estudiante estará llevando a cabo una auténtica tarea de investigación.

Por lo expuesto, la simulación computarizada puede jugar un papel importante en la conformación de nuevos escenarios educativos, tanto como apoyo para facilitar la enseñanza del docente como estimuladores del aprendizaje significativo en el estudiante (Pérez, 2003). Siendo el desarrollo de las habilidades para aprender el aspecto central en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Sin embargo, para ello se hace necesario modificar los métodos de enseñanza-aprendizaje con la finalidad de que el conocimiento sea más científico y objetivo, apegado a la realidad de la vida, con metodologías dinámicas centradas en la actividad del estudiante. No obstante, la conducción de esta actividad requiere de ciertos requisitos previos por parte del docente (Kofman, 2001a): (a) dominar el contenido conceptual; (b) tener una noción clara de la estructura de la misma (su modelo físico y matemático); (c) definir una producción didáctica de acuerdo con los objetivos pedagógicos establecidos, la cual debe mejorarse continuamente con base en el análisis y la evaluación de la actividad desarrollada; y d) fomentar su rol de asesor o estimulador de aprendizajes.

Por otra parte, al utilizar simuladores el docente debe elaborar una guía de actividades, con las situaciones de aprendizaje a las cuales el estudiante dará respuesta con apoyo en las simulaciones (Kofman, 2001a). Así mismo, dicho autor planteó que: (a) los problemas deben ser abiertos y adaptados a la realidad del grupo de estudiantes con que se trabaje; (b) los problemas deben estar suficientemente definidos para que el estudiante pueda conocer los objetivos a los que debe direccional las acciones; y (c) se deben formar grupos de tres o cuatro estudiantes por computadora, pues esto facilita que cada grupo trabaje con autonomía, con asistencia del docente y realizando a posteriori la puesta en común y la elaboración de informes escritos. Agregó, además, que se puede trabajar planteando la actividad como tarea para el hogar, pero hay que asegurar que todos los grupos tengan acceso a una

4 Revista IDELL 2011. Edición Junio

computadora. Esta última modalidad tiene la ventaja de que los estudiantes disponen de mayor tiempo para realizar los trabajos (Kofman, 2001a).

Ortega y otros. (2000) señalaron que el uso de simulaciones computarizadas enriquecen las prácticas tradicionales del laboratorio de física, donde la mayoría del tiempo se consume en tomar datos, agruparlos en tablas, tratarlos gráficamente, entre otros. Para estos autores, dichas actividades se deben planificar auxiliadas por la computadora, pues esta herramienta sirve como apoyo del estudiante en su actividad intelectual. La misma organizará y tabulará los datos automáticamente, y realizará las representaciones gráficas, así el estudiante tendrá mas tiempo para analizar, comparar resultados, comprobar hipótesis, realizar inferencias, entre otras. En todo este proceso la computadora asiste la práctica global, por consiguiente, el estudiante estará llevando a cabo una auténtica tarea de investigación.

Por las consideraciones expuestas, existe una gama de posibilidades que ofrece los simuladores computarizados cuando los mismos son incorporados a los procesos de enseñanza y de aprendizaje en correspondencia con una estrategia pedagógica que busque hacer uso intencionado de este recurso. Sin embargo, para el diseño y desarrollo de estas estrategias será necesario considerar el contexto sociocultural (Fuentes y Herrera, 2002): (a) resistencia a cambios en los procesos de aprendizaje y enseñanza, (b) programas educativos obsoletos, (c) diferencias y desigualdades de acceso a los recursos educativos y tecnológicos, y (d) realidad cotidiana que enfrentan los estudiantes.

Es claro, que las simulaciones computarizadas abren la posibilidad de incrementar el rango de situaciones y experiencias de aprendizaje del estudiante en el Laboratorio de Física. Así como, concretar muchas de las prescripciones de aprendizaje significativo pues el estudiante parte de su experiencia y de sus conocimientos previos, abstrae conocimientos, busca información, planifica y evalúa estrategias, realiza procedimientos de ensayo y error, cambia parámetros, toma decisiones y resuelve problemas. Sin embargo, para fomentar el logro de este tipo de aprendizaje, las simulaciones computarizadas deben estar integradas de manara favorable al currículo de la asignatura, requiriendo para ello la elaboración de los aspectos didácticos. En tal sentido, el uso de simulaciones computarizadas en la enseñanza de la física puede arrojar resultados favorables, pues pueden

constituir herramientas de apoyo para que el estudiante pueda aprender con ellas tanto conocimientos teóricos como habilidades o destrezas para aprender ciencias y aprender a aprender ciencias.

Referencias

Castro, M., Pérez, J., Hilario, A., Acha, S., Vara, A., Yeves, F., y et al. (1999). Simulación en ingeniería eléctrica y electrónica: Herramientas de libre distribución. Recuperado el 28 de Mayo, 2011, de http://www.mundo-lectronico.com/ PDF/Any1999/301_septiembre/Simulacion.pdf

Debel Chourio, E., Cuicas Avila, M., Casadei

Carniel, L. y Alvarez Vargas, Z. (2009). Experimento real y la simulación como herramienta de apoyo para lograr aprendizajes significativos en el laboratorio de física. Multiciencias. V (9), 1, pp. 80-88.

Díaz, F., y Hernández, G. (2002). Estrategias

docentes para un aprendizaje significativo: Una interpretación constructivista (2a ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana.

Flórez, R. (2000). Hacia una pedagogía del

conocimiento. Bogotá, Colombia: McGraw-Hill Interamericana, S.A.

Fuentes, R., y Herrera, S. (2002, 26 de junio).

Tecnología, cognición y aprendizaje: Construcción educativa de realidades mediante la simulación computacional. Investigación presentada en el II Congreso Europeo de Tecnología de la Información en la Educación y la Ciudadanía (TIEC 2002). Recuperado el 28 de Mayo, 2011, de http://web.udg.es/tiec/orals/c38.pdf

Kofman, H. (2000). Modelos y Simulaciones

Computacionales en la Enseñanza de la Física. Recuperado el 28 de Mayo, 2011, de la Universidad Nacional del Litoral, del sitio Web del Grupo Galileo: http://www.fiqus.unl.edu.ar/galileo/ download/ documentos/modelos.pdf

Kofman, H. (2001a). Aplicación del software de

simulación en enseñanza de fluidostática. Recuperado el 28 de Mayo, 2011, de la Universidad Nacional del Litoral, del sitio Web del Grupo Galileo:

5 Revista IDELL 2011. Edición Junio

http://www.fiqus.unl.edu.ar/ galileo/download/documentos/fluidos.pdf

Kofman, H., y Mamprin, J. (2000, 4 de diciembre).

Simulando campos y potenciales en dos y tres dimensiones para el aprendizaje colaborativo a nivel universitario. Investigación presentada en el V Congreso Iberoamericano de Informática Educativa (RIBIE 2000). Resumen recuperado el 12 de Mayo, 2011, de http://www.c5.cl/ieinvestiga/actas/ribie2000/papers/ 204/

Moreira, M. (2000). Aprendizaje significativo:

Teoría y práctica. Madrid, España: Aprendizaje Visor.

Moreira, M. (2004). Aprendizaje significativo: Un

concepto subyacente. Recuperado el 25 de Mayo, 2011, de la Universidad Federal de Rió Grande del Sur, del sitio Web del Instituto de Física: http://www.if.ufrgs.br/~moreira/ apsigsubesp.pdf

Ortega, G., Medellín, H., y Martínez, J. (2000).

Influencia del aprendizaje de los estudiantes usando un laboratorio virtual de física. Revista Cubana de Física, 17(20), 68-72. Recuperado el 25 de Mayo, 2011, de http://www.ff.oc.uh.cu/ biblioteca/revcubfi/2000/Vol.%2017,%20No.%201y2/171y2068.pdf

Pérez, C. (2003). Modelamiento y simulación

computacional en la enseñanza y aprendizaje de la física. Revista Chilena de Educación Científica, 1, 2. Recuperado el 2 de Junio, 2011, de http://www.umce.cl/~aulint/ REVISTA/claudio.pdf

Waldegg, G. (2002). El uso de las nuevas

tecnologías para la enseñanza y el aprendizaje de

las ciencias. Redie, 4, 1. Recuperado el 5 de Mayo,

2011, de http://redie .uabc.mx/vol4no1/contenido-w