Por la Unión Latino Americana; discurso pronunciado el 11 ...
VI RELAEF REUNIÓN LATINO AMERICANA DE EDUCACIÓN EN FÍSICA Universidad de Antioquia
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VI RELAEF REUNIÓN LATINO AMERICANA DE EDUCACIÓN EN FÍSICA Universidad de Antioquia Symulaciones y modelages Symulaciones y modelages computacionales como apoyo al computacionales como apoyo al aprendizaje de la Física aprendizaje de la Física Eliane Veit [email protected] Instituto de Física - UFRGS Medellín Del 19 al 21 de Octubre de 2005
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VI RELAEF REUNIÓN LATINO AMERICANA DE EDUCACIÓN EN FÍSICA Universidad de Antioquia. Symulaciones y modelages computacionales como apoyo al aprendizaje de la Física Eliane Veit [email protected] Instituto de Física - UFRGS Medellín Del 19 al 21 de Octubre de 2005. - PowerPoint PPT Presentation
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VI RELAEFREUNIÓN LATINO AMERICANA DE
EDUCACIÓN EN FÍSICAUniversidad de Antioquia
Symulaciones y modelages Symulaciones y modelages
computacionales como apoyo al computacionales como apoyo al
aprendizaje de la Físicaaprendizaje de la Física
Eliane [email protected]
Instituto de Física - UFRGSMedellín
Del 19 al 21 de Octubre de 2005
Posibilidades actuales de el Posibilidades actuales de el computador en la enseñanza de la computador en la enseñanza de la FísicaFísica
recolecciónrecolección de datos de datos
comunicacióncomunicación
tutorialtutorial. . .
Simulación y modelages Simulación y modelages computacionalescomputacionalesen la enseñanza de la Físicaen la enseñanza de la Física
•el computador como una herramienta cognitiva (de la mente)
•modelos científicos y modelage computacional
•ejemplos de distintos softwares
•actividades exploratorias y de creación
•Metodologías de apoyo
Diagrama AVM: un instrumento heurístico para facilitar el modelage [email protected].
br
El computador como El computador como herramienta de la menteherramienta de la mente
o sea, alargando la capacidad de la mente del hombre para la solución de problemas
DiSessa; Jonassen
Evolución humana y herramientasEvolución humana y herramientas
• Edad de la piedra lascada (paleolítico) Edad de la piedra lascada (paleolítico)
• Edad de la piedra polida (neolítico)Edad de la piedra polida (neolítico)
• Edad de los metales Edad de los metales
La especie humana se distingue de la animal por la construcción de instrumentos.
La evolución humana está íntimamente asociada a la invención de instrumentos.(DiSessa)
Las herramientas humanas han Las herramientas humanas han evolucionadoevolucionado
• Los primeros instrumentos eran de materiales concrectos, para extender las capacidades físicas.
• Ahora hay instrumentos que permiten extender la capacidad mental.
Herramientas cognitivas Herramientas cognitivas (o herramientas de la (o herramientas de la mente)mente)
• mapas, figuras, símbolos, alfabeto ...mapas, figuras, símbolos, alfabeto ...
permiten que se represente gran parte del permiten que se represente gran parte del
pensamiento en una pensamiento en una
””forma física, estable, transportable, reproducible, forma física, estable, transportable, reproducible,
manipulable”manipulable”
• El Álgebra y el Cálculo, vistos como herramientas El Álgebra y el Cálculo, vistos como herramientas
de la Física son herramientas cognitivas.de la Física son herramientas cognitivas.
• Planillas electrónicas son ejemplos de Planillas electrónicas son ejemplos de
herramientas cognitivas actuales.herramientas cognitivas actuales.
Potencialidad de los Potencialidad de los computadores computadores
• (abstractos > concrectos) (abstractos > concrectos)
(Ej. vectores no (Ej. vectores no ModellusModellus))
• ecuaciones, funciones, vectores y relaciones ecuaciones, funciones, vectores y relaciones
geométricas pueden ser “manipulados” geométricas pueden ser “manipulados”
directamente directamente
(Ej. funciones en (Ej. funciones en ModellusModellus , Excel) , Excel)
• Representaciones múltiples Representaciones múltiples
(Ej. gráficas, tablas y animaciones con (Ej. gráficas, tablas y animaciones con
ModellusModellus))
¿¿Qué es un modelo en Física?Qué es un modelo en Física?
• representación simplificada y idealizada de un sistema o fenómeno físico• constituido por proposiciones semánticas• y modelos matemáticos subyacentes • representaciones (externas) • aceptado por los científicosSon abstracciones creadas por los
científicos, que no existen en la naturaleza!
Ejemplo: modelo del gas idealEjemplo: modelo del gas ideal
• el gas es constituido por partículas puntuales el gas es constituido por partículas puntuales
(con toda la masa concentrada en un punto)(con toda la masa concentrada en un punto)
• que interactúan vía colisiones perfectamente que interactúan vía colisiones perfectamente
elásticaselásticas
No hay en la naturaleza tal sistema. Ésta es No hay en la naturaleza tal sistema. Ésta es
una idealización de los físicos, que sirve una idealización de los físicos, que sirve
como punto de partida para la descripción de como punto de partida para la descripción de
propiedades características de los gases, propiedades características de los gases,
como presión, volumen y temperatura.como presión, volumen y temperatura.
Ejemplo: modelo planetarioEjemplo: modelo planetario
• En la descripción del movimiento de En la descripción del movimiento de
translación de los planetas, estos son translación de los planetas, estos son
considerados como considerados como partículas puntualespartículas puntuales, en , en
una clara idealización.una clara idealización.
• En la descripción del movimiento de En la descripción del movimiento de
rotación, pasan a ser tratados como rotación, pasan a ser tratados como cuerpos cuerpos
esféricos, rígidosesféricos, rígidos, aunque que en la realidad , aunque que en la realidad
su forma no sea esférica y tampoco sean su forma no sea esférica y tampoco sean
rígidos.rígidos.
Con respecto a modelosCon respecto a modelos
• Es esencial darse cuenta que la Ciencia tiene origen en la Es esencial darse cuenta que la Ciencia tiene origen en la
mente de los científicos. mente de los científicos.
• O sea, es una construcción humana que busca describir O sea, es una construcción humana que busca describir
el universo, a través de teorías, modelos, probando el universo, a través de teorías, modelos, probando
hipótesis y sometiendo a la evaluación empírica.hipótesis y sometiendo a la evaluación empírica.
• Los modelos no son cristalizados en su forma de creación, Los modelos no son cristalizados en su forma de creación,
sino reformulados, mejorados o abandonados, sino reformulados, mejorados o abandonados,
dependiendo de su éxito en la descripción de los dependiendo de su éxito en la descripción de los
resultados experimentales o con razonamiento teóricos.resultados experimentales o con razonamiento teóricos.
• Presentan contexto de validez y distintos grados de Presentan contexto de validez y distintos grados de
precisión.precisión.
¿Qué es modelage en Física¿Qué es modelage en Física??
Modelage de un sistema físico es el proceso cognitivo de construcción de un modelo científico para describir este sistema.
Modelage computacional en la enseñanza de la física: modelage de un sistema físico con uso de el computador con objetivos didácticos.
Simulaciones y modelages Simulaciones y modelages
computacionales computacionales
como apoyo al aprendizaje de la como apoyo al aprendizaje de la
FísicaFísica• Proveen alguna representación de un modeloProveen alguna representación de un modelo
científico (animación, gráfica, tabla).científico (animación, gráfica, tabla).
• Muchas veces alumnos (y profesores) Muchas veces alumnos (y profesores) no no ponen atención en los modelos.ponen atención en los modelos.
¿¿Por que simulaciones y Por que simulaciones y modelage en la enseñanza de modelage en la enseñanza de la Física? la Física?
• facilitar la comprensión de modelos físicosfacilitar la comprensión de modelos físicos
• facilitar la construcción e investigación de facilitar la construcción e investigación de
situaciones-problemassituaciones-problemas
• desarrollar la capacitad de predecir, desarrollar la capacitad de predecir,
evaluar y analizar prediccionesevaluar y analizar predicciones
• posibilitar el tratamiento de problemas posibilitar el tratamiento de problemas
más generales y actualesmás generales y actuales
Simulación y modelages Simulación y modelages computacionalescomputacionalesen la enseñanza de la Físicaen la enseñanza de la Física
el computador como una herramienta cognitiva (de la mente)
modelos científicos y modelage computacional
•ejemplos de distintos softwares
•actividades exploratorias y creación
•Metodologias de apoyo
Diagrama AVM: un instrumento heurístico para facilitar el modelage [email protected].
br
Tipos de actividades de Tipos de actividades de
simulación y modelage simulación y modelage
computacionalescomputacionales
• exploratoriasexploratorias
Ex: Modellus, Physlets, Interactive Physics, Powersim, Excel
• creacióncreación
Fuente renovable de energíaFuente renovable de energía
Q > biomasa de la selva
J > energia solar
JR > energia solar disponible
Simulación y modelage Simulación y modelage computacionalescomputacionales
SimulaciónSimulación::
ModelageModelage::
acceso a los primitivos del modelo matemático o icónico subyacentes a la implementación del modelageEx: Modellus, Excel, Powersim
El alumno El alumno no no tienetiene
El El alumno alumno tienetiene
Tipos de actividades de Tipos de actividades de simulación y modelage simulación y modelage computacionalescomputacionales
• exploratoriasexploratorias
de simulación: sin acceso
de modelage: con acceso
El sujeto observa, analiza e interactúa con modelos ya construidos
A los primitivos del modelo matemático o icónico
El sujeto pasa por todo el proceso de construcción del modelo; desde su estructura matemática o icónica hasta el análisis de resultados
• creación de un creación de un modelomodelo
Simulación y modelages Simulación y modelages computacionalescomputacionalesen la enseñanza de la Físicaen la enseñanza de la Física
el computador como una herramienta cognitiva (de la mente)
modelos científicos y modelage computacional
ejemplos de distintos softwares
actividades exploratorias y creación
•Metodologías de apoyo
Diagrama AVM: un instrumento heurístico para facilitar el modelage [email protected].
br
¿¿Que metodología utilizar para implementarla?
• Método Método PPredecir redecir OObservar bservar EExplicar (xplicar (P. O. E.P. O. E.) ) (White & Gunstone)(White & Gunstone)
• Diagrama Diagrama AVMAVM: : AAdaptación do daptación do VV de Gowin de Gowin para el para el MModelage odelage computacionalcomputacional
((Araujo,Veit & Araujo,Veit & MoreiraMoreira))
• es necesario tener en cuenta que la metodología es parte fundamental del proceso
• y que la interactividad del estudiante con los otros estudiantes, con el profesor y con la tecnología es indispensable
Método Predecir Observar Método Predecir Observar ExplicarExplicar(P. O. E.)(P. O. E.)
• PredecirPredecir cómo evolucionará una cómo evolucionará una
determinada situación-problemadeterminada situación-problema
• ObservarObservar lolo que de hecho ocurre en una que de hecho ocurre en una
simulación del eventosimulación del evento
• ExplicarExplicar eventuales divergencias entre lo eventuales divergencias entre lo
esperado y lo observadoesperado y lo observado
Diagrama AVM (Adaptación del V de Gowin para
el Modelage Computacional)
• el formato en Ve pone de manifiesto la el formato en Ve pone de manifiesto la interacción entre el domínio teórico-conceptual interacción entre el domínio teórico-conceptual y el metodológico en el proceso de modelado y el metodológico en el proceso de modelado computacionalcomputacional
Domínio
conceptual
Domínio
metodológico?evento
Concepción del modelo
computacional
Implementación y exploración del modelo
computacional
DOMINIO METODOLÓGICODOMÍNIO CONCEPTUAL
Interación
Situaciones-problema
Posibles generalizaciones y expansiones del modelo
Afirmaciones del modelo
Validación del modelo
Categorización del modelado
Representaciones
Elementos interactivos
Registros
Filosofia(s)
Teoria(s)
Princípios y Idealizaciones(contexto
de validez)
Entidades/Signos
Conceptos: Variables | Parámetros
Relaciones
Resultados conocidos
Predicciones
fenómeno de interés
Pregunta(s)-foco
Diagrama AVM
Concepción del modelo
computacional
Implementación y exploración del
modelo computacional
DOMINIO METODOLÓGICODOMINIO CONCEPTUAL
Interacción
Situaciones-Problema en investigación
?
fenómeno de interés
Pregunta(s)-foco
Formas de aplicación del diagrama AVMModelo (exploratorio o de creación) dirigido
?
DOMINIO METODOLÓGICODOMINIO CONCEPTUAL
Interación
Situaciones-problema en investigación
?
?
Fenómeno de interes
?Pregunta(s)-
foco
?
Formas de aplicación del diagrama AVMModelo (exploratorio o de creación) abierto
?
““Yo escucho y yo me olvidoYo escucho y yo me olvido
Yo veo y yo recuerdoYo veo y yo recuerdo
Yo hago y yo comprendo”Yo hago y yo comprendo”
Proverbio ChinoProverbio Chino
¿¿Cuál es el rol de el computador en Cuál es el rol de el computador en la enseñanza en la escuela o la enseñanza en la escuela o universidad?universidad?
Yo no lo sé, pero si la enseñanza Yo no lo sé, pero si la enseñanza desconsidera los instrumentos que desconsidera los instrumentos que permiten extender la capacitad permiten extender la capacitad humana, no estará preparando a sus humana, no estará preparando a sus estudiantes para el mundo fuera de estudiantes para el mundo fuera de la escuela o de la universidad.la escuela o de la universidad.
Referencias principalesReferencias principales
ARAUJO, I. S.; VEIT., E. A. Uma revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias computacionais no ensino de Física, Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 4, 2004.
ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A.; MOREIRA, M. A. Adaptação do Vê de Gowin ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A.; MOREIRA, M. A. Adaptação do Vê de Gowin para a modelagem computacional: o diagrama AVM. Em para a modelagem computacional: o diagrama AVM. Em preparação, 2005.preparação, 2005.
DiSESSA, A. A.DiSESSA, A. A. Changing Minds Computers, Learning and Literacy, Changing Minds Computers, Learning and Literacy, MIT Press, 1999.MIT Press, 1999.
ESQUEMBRE, F.ESQUEMBRE, F., , Computers in Physics EducationComputers in Physics Education, Computer Physics , Computer Physics Communications 147, 13-18 2002Communications 147, 13-18 2002
HALLOUN, I. Schematic modeling for meaningful learning of physics. HALLOUN, I. Schematic modeling for meaningful learning of physics. Journal. Research in Science TeachingJournal. Research in Science Teaching, New York, v. 33, n. 9, p. , New York, v. 33, n. 9, p. 1019-1041, Nov. 1996.1019-1041, Nov. 1996.
JONASSEN, D. H. JONASSEN, D. H. Computadores como herramientas da menteComputadores como herramientas da mente. . Disponível em: Disponível em: http://tecnologiaedu.us.es/bibliovir/pdf/efect_cog.pdfhttp://tecnologiaedu.us.es/bibliovir/pdf/efect_cog.pdf Acesso em: Acesso em: 10 de julho de 2005.10 de julho de 2005.
VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Tecnologias Computacionais no Ensino de VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Tecnologias Computacionais no Ensino de Ciências, Programa Internacional de Doutorado em Ensino de Ciências, Programa Internacional de Doutorado em Ensino de Ciências. Universidade de Burgos, Espanha; Universidade Federal Ciências. Universidade de Burgos, Espanha; Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. do Rio Grande do Sul, Brasil. Texto de Apoio N°24Texto de Apoio N°24..
AgradecimientosAgradecimientos
Agradeco Agradeco
- la invitación para participar de este - la invitación para participar de este evento,.evento,.
En caso de dudas al respecto de mi charlas, En caso de dudas al respecto de mi charlas, espero que me escriban a espero que me escriban a [email protected]@if.ufrgs.br..
GraciasGracias Eliane VeitEliane Veit
http://http://webphysics.davidson.edu/webphysics.davidson.edu/AppletsApplets
http://fem.um.es/Fislets/
Magnetismo
Gauss
Ondas
