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UN ESTUDIO SOBRE LA PERCEPCIÓN QUE TIENEN ESTUDIANTES DEINGENIERIA ENTORNO AL USO DE LABORATORIOS DE FÍSICA MECÁNICA

WENDY DAYANA SALDARRIAGA LOPEZ(20101135048)

PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN FÍSICAUNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓNBOGOTÁ

2015

UN ESTUDIO SOBRE LA PERCEPCION QUE TIENEN ESTUDIANTES DE INGENIERIAENTORNO AL USO DE LABORATORIOS DE FISICA MECANICA

UN ESTUDIO SOBRE LA PERCEPCIÓN QUE TIENEN ALGUNOS ESTUDIANTES DEINGENIERIA ENTORNO AL USO DE LABORATORIOS DE FÍSICA MECÁNICA

WENDY DAYANA SALDARRIAGA LOPEZ(20101135048)

Proyecto de Trabajo de Grado en la modalidad de

Investigación para optar al título de Licenciada en Física

dirigido por la docente OLGA LUCIA CASTIBLANCO

ABRIL

PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN FÍSICAUNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓNBOGOTÁ

2015

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Tabla de contenido1. Resumen................................................................................................................................................................ 4

2. Introducción ........................................................................................................................................................ 5

3. Justificación ......................................................................................................................................................... 6

4. Antecedentes ....................................................................................................................................................... 8

5. Planteamiento del problema....................................................................................................................... 13

6. Metodología de investigación..................................................................................................................... 14

7. Marco referencial............................................................................................................................................. 16

7.1 Concepciones sobre la naturaleza de la ciencia ...........................................................16

7.2 Objetivos del trabajo practico en enseñanza de la ciencia ......................................17

7.3 Tipos o clases de laboratorio................................................................................................ 19

8. Análisis de resultados ................................................................................................................................... 21

9. 8.1 Percepción de los estudiantes de ingeniería sobre el uso de las practicas de laboratorio en su aprendizaje de la ingeniería............................................................................................................ 21

8.2 Concepción del método científico en la realización de la practica de laboratorio de física ............................................................................................................................................................... 22

8.3Concepcion de la naturaleza de la ciencia por parte de los estudiantes en la realización de la práctica de laboratorio de física .............................................................................24

8.4 Preconcepción del concepto de fuerza, movimiento, aceleración y velocidad en los estudiantes de ingeniería...................................................................................................................... 25

10. Conclusiones...................................................................................................................................................... 27

11. Referentes bibliográficos ............................................................................................................................. 32

12. Anexos.................................................................................................................................................................. 35

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RESUMEN

El presente trabajo de grado tiene como objetivo caracterizar la visión de estudiantes de

ingeniería de primer semestre acerca de las prácticas de laboratorio en física mecánica. Para este

fin, se tomaron 4 categorías de análisis, a saber son: percepciones del uso de las prácticas de

laboratorio, percepción de la concepción del método científico, percepción de la naturaleza de la

ciencia, y por último preconcepción del concepto fuerza, velocidad, movimiento y aceleración

Esto con el fin de aportar a la comprensión del significado de la enseñanza de la Física en el

contexto de las ingenierías.

La metodología de investigación que se utilizó para obtener los datos del análisis, consiste en una

investigación con enfoque cualitativo, el cual, produce hallazgos pero no a través de

procedimientos estadísticos o cuantitativos; lo anterior, se hizo por medio de observaciones

participantes a las clases prácticas del laboratorio de física mecánica. En la interpretación de los

datos, buscamos descubrir conocimientos que nos permitan aumentar la comprensión sobre la

ocurrencia de este fenómeno.

Se concluyo con este trabajo que a partir de las prácticas de laboratorio desarrolladas en un curso

de física para ingenieros, se detecta que no hay manifestaciones por parte de ellos, de que le

encuentren alguna funcionalidad específica para la formación de su pensamiento como

ingenieros

Palabras clave: El laboratorio de física en ingeniería, enseñanza de la física, pensamiento

ingenieril.

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INTRODUCCION

El presente trabajo hace parte del Proyecto de Investigación titulado “Búsqueda de interrelaciones entre la

investigación en enseñanza de las ciencias y las practicas educativas” dirigido por la profesora Olga Castiblanco e

institucionalizado en el CIDC mediante acta del 9 de Diciembre de 2013. En este estudio buscamos principalmente

caracterizar la visión que tienen algunos estudiantes de ingeniería de primeros semestres acerca de las prácticas de

laboratorio en física mecánica, cuyas conclusiones nos permitieran formular algunos lineamientos teóricos para la

enseñanza de la física enfocada al trabajo experimental. Para este fin formulamos las siguientes categorías de

análisis: percepciones del uso de las prácticas de laboratorio, percepción de la concepción del método científico,

percepción de la naturaleza de la ciencia, y por último preconcepción del concepto fuerza, velocidad, movimiento,

aceleración y velocidad que nos permitan evidenciar el aporte de este proceso a la formación del pensamiento de un

ingeniero.

Como objetivos específicos se pretende indagar la visión que los estudiantes de ingeniería tienen acerca de

las prácticas de laboratorio en física, observar que aspectos condicionan el desarrollo de las prácticas de laboratorio

en carreras de ingeniería de primeros semestres y realizar un estudio que nos permita formular algunos lineamientos

generales entorno al trabajo práctico en física para carreras de ingeniería.

JUSTIFICACIÓN

Dado que actualmente una de las líneas de investigación del área de la Enseñanza de las

ciencias, es el estudio de lo que significa enseñar a públicos diversos, esperamos contribuir con

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este estudio a la comprensión del significado de la enseñanza de la física, como ciencia básica

para ingenieros.

El estudio de una carrera de ingeniería requiere en su plan de estudio ver la materia de física

mecánica tanto en la teoría como en la parte practica-experimental, cada una cuenta con unas

horas especificas en la semana que se pretende vayan a la par con la temática a estudiar. Las

prácticas de laboratorio de física mecánica, que es la primera física que se ve en la carrera de

ingeniería, se programan a lo largo del semestre para todas las carreras a partir de una guía de

laboratorio previamente diseñada, y que es la misma con el paso de los semestres. Esto genera

una disposición previa tanto en los estudiantes como en los docentes; por un lado, los estudiantes

conocen las guías que van a trabajar, como las van a trabajar, materiales y posibles resultados,

por el otro, los docentes en su gran mayoría toman una postura de comodidad ya que el material

a trabajar ya está hecho, y así quisieran cambiarlo, no lo pueden hacer, por reglamento del

departamento de ciencia al que está vinculada la materia.

Es por la situación anteriormente mencionada que se buscó reconocer directamente de los

estudiantes de ingeniería cual era el uso que le veían a las prácticas de laboratorio en física,

cuáles eran sus concepciones del método científico y de la naturaleza de la ciencia, y sus

preconcepciones ante algunos conceptos fundamentales en física mecánica como fuerza,

movimiento, velocidad y aceleración, esto a través de la observación de algunas prácticas de

laboratorio, de la categorización de los observables mencionados anteriormente y del análisis de

resultados a partir de referentes teóricos como Flores, J., Caballero, M. y Moreira, M. (2009),

Castiblanco y Vizcaíno (2008) y Catalina y Vara (2007).

ANTECEDENTES

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Teniendo en cuenta que el desarrollo de este trabajo se enfoca en las prácticas de

laboratorio en física, en principio, para carreras de ingeniería de primeros semestres, uno de los

trabajos que resalta con claridad algunos de los temas de interés del mismo es el desarrollado por

Flores, J., Caballero, M. y Moreira, M. (2009) titulado El laboratorio en la enseñanza de las

ciencias: Una visión integral en este complejo ambiente de aprendizaje, cuyo artículo científico

pretende tres propósitos fundamentales: (a) presentar una visión actualizada general de la

problemática de la enseñanza y aprendizaje del laboratorio de ciencias; (b) brindar información

útil para investigaciones futuras; y (c) promover la reflexión sobre nuestra práctica docente en el

laboratorio de ciencias; mediante siete aspectos, de los cuales, solo resalto cuatro, que son los

relevantes para mi investigación: a) los objetivos del trabajo de laboratorio, b) los enfoques o

estilos de enseñanza del laboratorio, c) la efectividad del trabajo de laboratorio, d) las

concepciones sobre la naturaleza de la ciencia.

Otro referencial teórico es el presentado por Castiblanco y Vizcaíno (2008) en su artículo: La

experiencia del laboratorio en la enseñanza de la física que plantea buscar caminos que hagan

pasar de las “prácticas de laboratorio” a “las experiencias de laboratorio”. Siendo “una

experiencia” aquella en la cual se involucra el pensamiento del sujeto conocedor con todas sus

dimensiones y “la práctica” un protocolo, en donde el estudiante está limitado a responder lo

esperado. Mencionando también, que en la experiencia, debe ser posible evaluar aspectos como:

el punto de vista, el desempeño en equipo, la capacidad creadora, la argumentación, la

exploración, la destreza del manejo de equipos y toma de datos; mientras que en una “practica”

solo se puede evaluar el informe de laboratorio.

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Las afirmaciones realizadas anteriormente se sustentan en la investigación realizada hasta la

fecha por parte de varios autores en la búsqueda de la respuesta a la pregunta planteada, la cual,

indica ¿Cuál es la percepción que los estudiantes de ingeniería de primeros semestres tienen

sobre su aprendizaje en las prácticas de laboratorio de Física?. Esta pregunta nace como

apoyo de los estudios realizados por Flores, J., Caballero, M. y Moreira, M. (2009), el cual

muestra claramente, un marco a partir de su investigación de lo que serían los objetivos del

trabajo de laboratorio, los enfoques o estilos de enseñanza de laboratorio y las concepciones

sobre la naturaleza de la ciencia. Para la primera parte sobre los objetivos del trabajo de

laboratorio, estos dependen de diferentes factores, como, el tipo de actividad, el nivel educativo,

la temática, el plan de estudio, entre otros, y estos a su vez, dan el primer paso a como un

docente desarrollara su metodología para una determinada practica de laboratorio.

Refiriéndonos ahora, a los estilos de enseñanza de laboratorio, Flores, J., Caballero, M. y

Moreira, M. (2009) expone a través de otros autores, los estilos que han sido observados en un

aula de clase para ciencias, nombrándolos como: estilo expositivo o laboratorio formal, estilo por

descubrimiento, estilo indagativo, estilo de resolución de problemas, laboratorio programado,

laboratorio con estructura de experimento, laboratorio con enfoque epistemológico, laboratorio

experimental y laboratorio divergente. Por último, para el caso de las concepciones de la

naturaleza de la ciencia, la enseñanza tradicional del laboratorio de las ciencias ha tenido una

mala comprensión porque se basa en el método científico, como un proceso de pasos

característicos, determinados y mecánicos.

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Por otra parte, lo ideal a la hora de abordar las prácticas de laboratorio, es que se busquen

caminos que permitan el paso de las llamadas “prácticas de laboratorio” a “experiencias de

laboratorio”, siendo la segunda, una herramienta que involucre el pensamiento del sujeto,

conociendo este de antemano todas sus habilidades, para dejar a un lado a la primera, que no es

otra cosa que un protocolo en donde el estudiante está limitado a responder lo que el docente

espera, como lo expone Castiblanco y Vizcaíno (2008), allí se considera que a la “experiencia de

laboratorio” se le puede evaluar aspectos que a la “práctica de laboratorio” no se le podrían;

como por ejemplo, la argumentación, la exploración, el desempeño en equipo, la capacidad

creadora, el punto de vista, la habilidad con el manejo de equipos y toma de datos.

En principio, el solo hecho de ir al laboratorio, parece que llamara la atención de los estudiantes,

pero a lo largo del proceso, parece que se perdiera el encanto, ya que este se limita a la

presentación de datos obtenidos, descripción del montaje utilizado, descripción del proceso de

toma de datos, conclusiones, objetivos ya establecidos por el docente, y en ocasiones análisis de

error. Según Castiblanco y Vizcaíno (2008) se pensaría que lo mencionado anteriormente en

primera instancia es suficiente para garantizar el aprendizaje, pero ¿en qué momento se forma la

capacidad de argumentación del estudiante?, ¿en qué parte se forma la creatividad y el

pensamiento crítico?, ¿Cómo se lleva al estudiante a aplicar el conocimiento a su propia

producción científica, tecnológica, o para nuestro caso particular, ingenieril?

Por lo tanto, el objeto que se pretende, es que los estudiantes aprendan basados en el

descubrimiento o en la construcción de su propio conocimiento, y para lograr esto, no se puede

someter a los estudiantes a caminos preestablecidos, inmodificables e incuestionables, y además

los docentes se deben formar o preparar, ya sea desde la academia o desde la reflexión

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pedagógica, para de una mejor forma asesorar y orientar diversas experiencias de laboratorio. Sin

embargo, para lo anterior, se debe tener en cuenta varios puntos a tratar:

- Decidir cuales aspectos de la práctica se les dará mayor importancia

- Hacer que la práctica resulte de interés tanto para el docente como para el estudiante

- Dar la libertad para que el estudiante exprese lo que fue o no de su interés

- Lograr que el estudiante hable de los detalles del experimento, ya sea lo curioso o

desconocido para él

- A la hora de evaluar, esta se convierte en el reto más grande que se tiene en el momento

de implementar estrategias alternativas de enseñanza de la física en las prácticas de

laboratorio, porque se debe buscar como valorar todo lo anterior, sin volverse una

comparación entre informes de laboratorio, por consiguiente, evitar que se convierta en

un castigo o premio, por hacerlo bien o mal.

Si lo que se pretende es formar pensamiento científico, crítico y reflexivo a través de la

enseñanza de la física, entonces resultan más valiosas las maneras de proceder cuando se hace

física, que la física por sí misma como lo menciona Castiblanco y Vizcaíno (2008), porque

cuando al estudiante se le dan todas las respuestas difícilmente dudara de ellas, pues considerara

que son correctas, además que dará por hecho que no hay más que pensar sobre el asunto, a pesar

de que algunas no sean claras para él, porque usualmente lo que sucede a la hora de llevar a

cabo una práctica de laboratorio, los estudiantes piensan que cuando no comprenden la misma, es

porque no son capaces de entender el tema, o que no estudiaron lo suficiente, esto lleva a que el

estudiante se cohíba de preguntar, indagar o profundizar en el tema, y por lo tanto, no generan un

conocimiento por sí mismos. Es por ello que al generar en la clase preguntas a los estudiantes,

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ellos harán un trabajo de desenvolvimiento acerca de lo que piensan, de lo que les interesa, de lo

que no comprendieron, y esto permite que el docente pueda identificar aquellos conceptos en los

cuales debe hacer más énfasis y profundización de las explicaciones.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las prácticas de laboratorio en física para ingeniería, en donde en su plan de estudio

requieren ver materias con prácticas de laboratorio, se han reducido a la exposición y desarrollo

de una serie de pasos, en el cual, el docente brinda el procedimiento que se debe seguir y el

resultado al cual se debe llegar, como lo muestra Flores, J., Caballero, M. y Moreira, M. (2009),

dejando a un lado el pensamiento indagativo, descubridor, y creativo del estudiante. Esta forma

de abordar las prácticas de laboratorio parece causar varios problemas en el aprendizaje de los

estudiantes, y también parece ser un limitante en el ejercicio profesional docente; por esta razón,

nos proponemos indagar sobre el tema para aportar en la comprensión del fenómeno de la

enseñanza de la física para la formación del pensamiento del ingeniero.

A partir de lo dicho anteriormente planteamos la siguiente pregunta ¿Cuál es la percepción que

los estudiantes de ingeniería de primeros semestres tienen sobre su aprendizaje en las

prácticas de laboratorio de Física? esta pregunta nos condujo a indagar la visión que presentan

los estudiantes de ingeniería con relación a las prácticas de laboratorio en física, a través de

actividades de observación que permiten identificar las mismas, con el fin de mostrar algunos

lineamientos teóricos en la enseñanza de la física. Por otro lado, para responder a esta pregunta,

observaremos aspectos como: condicionantes externos al desarrollo de las prácticas de

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laboratorio, tipo de preguntas que realizan los estudiantes en el desarrollo de una práctica de

laboratorio, tipo de lenguaje, actitudes, procedimientos que utilizan, evidencias de

argumentaciones y creaciones en el desarrollo de las prácticas de laboratorio, entre otros

aspectos, que la misma practica nos permita caracterizar.

METODOLOGÍA DE INVESTIGACION

Este estudio se desarrolló bajo un enfoque cualitativo, el cual es un tipo de

investigación que produce hallazgos a los que no se llega por medio de procedimientos

estadísticos u otros medios de cuantificación, como lo menciona Strauss y Corbin (2002), por lo

tanto, los hechos educativos deben ser considerados dentro de un contexto, en este caso, carreras

de ingeniería de estudiantes de primer semestre en materias como física mecánica

específicamente, en donde como investigadora me volveré participante indirecta en el ámbito ya

mencionado, dado que mi forma de participación será dentro del aula de laboratorio en diferentes

prácticas, con el fin de llevar a cabo una tabla de observación realizada bajo varios indicadores

de observación propuestos a través de referentes teóricos, los cuales no necesariamente son

limitados y definitivos, por lo contrario, este proceso de muestreo tendrá como fin una

codificación abierta, es decir, descubrir, denominar y categorizar los fenómenos según sus

propiedades y dimensiones, con el propósito de que el proceso de recolección de datos este

abierto a todas las posibilidades que nos ofrezcan mayor oportunidad de descubrimiento como se

indica en Strauss y Corbin (2002), posteriormente el análisis, buscara descubrir conceptos y

relación entre los datos y luego organizarlos en un esquema explicativo teórico.

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MARCO REFERENCIAL

Concepciones sobre la naturaleza de la ciencia

Cawthron y Rowell (1978) resaltan que a lo largo de las prácticas de laboratorio, se ha

observado que estas, se basan en gran medida, en el denominado Método científico, y que este

como es enseñado en el colegio, como se tradujo en los libros y como se encuentra en las páginas

web, resalta una serie de pasos a seguir, como lo son, la observación, la hipótesis, la

experimentación y los resultados, y al parecer es llevado al aula en esta misma secuencia. Lo

cual enseña al estudiante que para todo proceso científico-practico se deben realizar

estrictamente estos pasos y peor aún, que para realizar ciencia los científicos se basan en estos

pasos.

Muchas investigaciones muestran que las concepciones que tienen el estudiante y el docente

sobre la naturaleza de la ciencia, no difieren mucho, y esto se debe a las ideas previas que se

tienen ya sea por la enseñanza que se tuvo, por lo que se ha escuchado o por lo que se ha leído.

Fernández, Gil y Carrascosa (2002) exponen a partir de sus tres concepciones, que sería muy

ingenuo pensar que los científicos siempre estén conscientes de realizar el mismo método en sus

investigaciones. Concepciones como estas, se encuentran visibles en casi todos los niveles

educativos, desde el pre-escolar hasta el nivel universitario, y en su mayoría a causa de las

fuentes de información de las cuales se planean las clases, ya sean libros, páginas web, vídeos,

etc., lo que fomenta en los estudiantes una visión incompleta sobre la naturaleza de la ciencias y

también sobre la naturaleza misma.

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Objetivos del trabajo práctico en enseñanza de la ciencia

A través de los siguientes autores se expondrán sus distintas visiones acerca de los objetivos que

tiene el trabajo práctico en la enseñanza de la ciencia a lo largo de las últimas décadas.

Flores, J., Caballero, M. y Moreira, M. (2009) expone que en una práctica de laboratorio,

el objetivo que tenga este, va a depender en gran medida de lo que el profesor tenga en mente, es

decir, lo que este quiera lograr en sus estudiantes, sin embargo, no solo interfiere la mera visión

del docente, sino que además aparecen factores como: el enfoque de enseñanza, el público al

cual va dirigido, la actividad a desarrollar, los instrumentos de medida necesarios para cada

práctica, el plan de estudio establecido tanto por parte del docente como de la institución

educativa, entre otros. De lo dicho anteriormente, debe existir una relación entre los estudiantes y

los objetivos que se pretendan, porque si bien es cierto, el actor principal del proceso de

enseñanza-aprendizaje debe ser el estudiante, sin él, objetivos como los mencionados, no se

podrían llevar a cabo.

Kirschner (1992) propone tres motivos cuestionables de porque usar el trabajo práctico de

laboratorio, cuestionables en la medida en que cada motivo tiene diferentes visiones tanto para

otros autores como a la hora de aplicarlos en el aula: 1) la práctica sirve a la teoría, 2) no tiene

fundamento filosófico ni pedagógico y 3) el trabajo empírico brinda comprensión. Woolnought y

Allsop (1985) plantearon los siguientes objetivos a mediados de los 80: a) desarrollar técnicas y

destrezas prácticas a través de ejercicios, b) tomar conciencia de fenómenos naturales a través de

experiencias, y c) resolver problemas científicos en actividades abiertas a través de

investigaciones.

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Pero Barbera y Valdés(1996) propusieron otros en los noventa: a) proporcionar experiencia

directa sobre fenómenos, b) permitir contrastar la abstracción científica ya establecida con la

realidad que pretende describir, y c) desarrollar competencias técnicas y d) desarrollar el

razonamiento practico.

Sin embargo, Caamaño (2005) presenta cinco funciones del trabajo práctico: a) función

ilustrativa de los conceptos, b) función interpretativa de las experiencias, c) función de

aprendizaje de métodos y técnicas de laboratorio, d) función investigativa teórica relacionada

con la resolución de problemas teóricos y construcción de modelos y e) función investigativa

práctica. Seré (2002) dice a) la teoría debe estar al servicio de la práctica, b) los métodos,

procedimientos y destrezas deben ser herramientas para generar autonomía en trabajos y c) el

logro de objetivos epistemológicos; y por último, Hodson (1994) menciona tres aspectos más

generales para enseñar ciencia: a) aprender para enseñar ciencia, b) aprender sobre la naturaleza

de la ciencia y c) aprender a hacer ciencia.

Por otro parte, en la década de los noventa se señalaron los siguientes objetivos del trabajo de

laboratorio: a) generar motivación, b) comprobar teorías, y c) desarrollar destrezas cognitivas de

alto nivel. Aunque, muchos estudiantes piensan que el propósito del trabajo de laboratorio es

seguir instrucciones y obtener la respuesta correcta, estos por consiguiente se concentran en la

idea de manipular instrumentos más que manejar ideas.

Tipos o clases de laboratorio

Cada docente tiene su propia cátedra o manera de elaborar y diseñar su clase, sin embargo,

hay una tendencia limitada de cómo llevar a cabo una práctica de laboratorio o de cómo enseñar

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el laboratorio, y que en términos generales, se resumen a través de tres autores, Domin (1999)

presenta cuatro estilos: el estilo expositivo (modelo receta de cocina), estilo por descubrimiento

(el procedimiento se da al estudiante y el resultado es predeterminado), el estilo indagativo (el

estudiante genera el procedimiento y un resultado determinado) y el estilo de resolución de

problemas (el estudiante genera el procedimiento y un resultado indeterminado).

Moreira y Levandowski (1983) clasifica los laboratorios en tres tipos: el laboratorio programado

(altamente estructurado), el laboratorio con estructura de experimento (centrado en el diseño de

experimentos) y el laboratorio con enfoque epistemológico (basado en el uso heurístico de la V

para la resolución de problemas).

Kirchner (1992) describe tres tipos de laboratorio: el laboratorio formal (receta de cocina), el

laboratorio experimental (reta al estudiante a resolver un problema) y el laboratorio divergente

(fusión entre laboratorio académico y experimental). De lo anterior, queda evidenciado que hasta

entre los mismos autores hay tendencias repetidas de cómo enseñar un laboratorio en ciencias, e

investigaciones en torno al enfoque tradicional “tipo receta de cocina” ya muestran que no traen

beneficios para los estudiantes, esto se da porque no permite a los estudiantes imaginar, crear y

desafiarse.

El hecho de que las prácticas de laboratorio en física, y en general, en ciencias no tenga el lugar e

importancia que se merece se debe a múltiples factores, como lo menciona Hodson (2005): (a)

no se discriminan los tipos de “trabajos prácticos”, porque se colocan todos en una misma

categoría; (b) el trabajo práctico generalmente es pobremente diseñado y ejecutado; (c) la

retórica de los docentes no se corresponde con su práctica; (d) los estudiantes no atienden las

instrucciones de los docentes en la forma que se espera; (e) el trabajo práctico no siempre resulta

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de la manera esperada, dando así resultados erróneos o ningún resultado; y (f) la evaluación se

hace sobre aspectos menos importantes de la actividad.

ANALISIS DE RESULTADOS

A partir de la categorización realizada de los observables “Percepción de los estudiantes de

ingeniería sobre el uso de las prácticas de laboratorio en su aprendizaje de la ingeniería”,

“Concepción del método científico en la realización de la práctica de laboratorio de física”,

“Concepción de la naturaleza de la ciencia por parte de los estudiantes en la realización de la

práctica de laboratorio de física” y “Pre concepción del concepto de fuerza, movimiento,

aceleración y velocidad en los estudiantes de ingeniería” se busca dar respuesta a la pregunta de

investigación inicialmente planteada, para ello se hace una interpretación de los resultados con el

fin de identificar en general la conclusión para cada uno de ellos.

Percepción de los estudiantes de ingeniería sobre el uso de las prácticas de laboratorio en su

aprendizaje de la ingeniería

Para este observable, las respuestas de los estudiantes ante los indicadores mostrados en la tabla

N°1, 5, 9 y 13, evidencian que los estudiantes no manifiestan espontáneamente el uso de las

prácticas de laboratorio a sus carreras por sí mismos, esto solo se da, si es requerido por el

docente mediante una tarea, conclusión de informe o pregunta directa a ellos en clase. Sin

embargo, aunque se pensaría que el hecho de pedir dicho uso dentro de las conclusiones de un

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informe, tendría respuesta positiva, es decir, que todos los estudiantes realizaran esas

conclusiones por el hecho de ser para entregar en el informe, se observa que los estudiantes no

realizan esta conclusión, aunque sea parte del informe y a su vez genere nota. De acuerdo con la

literatura y con lo expuesto en el perfil del egresado, el cual, menciona que un ingeniero será

capaz de potencializar las competencias interpretativas, comunicativas y argumentativas que

adquiere a lo largo de su proceso de formación, entonces se esperaría que el estudiante logre una

formación en el transcurso de su carrera que le permita desarrollar su manera de concluir,

analizar y visualizar las prácticas de laboratorio y la física en general como una herramienta que

va mas allá de un ejercicio técnico para obtener nota o avance del plan de estudios. Nuestra

hipótesis ante este observable, es que tal vez, los estudiantes no generan o muestran cual es el

uso que le ven a las prácticas de laboratorio en física para sus carreras a través de conclusiones o

manifestaciones espontaneas, es por no considerar esa conclusión como importante para el

informe, o esa situación relevante para la materia; o simplemente porque no saben que escribir

en relación al tema

Concepción del método científico en la realización de la práctica de laboratorio de física

En el presente observable, se da cuenta que los estudiantes siguen procedimientos dados en

clase, ya sea por el docente o por una guía de laboratorio, se preocupan por el producto-informe,

aunque la mayoría de veces no den los resultados esperados, o aunque no cumpla el informe con

la información solicitada. Reconociendo esta actitud como un enfoque centrado en el estructura

formal del proceso de investigación o llamada también visión pragmática-rígida, que según los

autores Guzmán y Vara (2007), en su artículo “Creencias docentes sobre el método científico y

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su influencia en las actitudes hacia la investigación y la disposición para realizar tesis en una

universidad privada de Lima”, la cual presenta al método científico como único e invariable, lo

que nos da como resultado, provocar en los estudiantes un rutina y mecanismo cíclico, donde se

realizan hipótesis pero sin entenderlos, disminuyendo la creatividad e ingenio de los estudiantes

a la hora de realizar prácticas de laboratorio. Esta último se da solo en pocos estudiantes y bajo

ciertas circunstancias como falta de material para realizar el mismo montaje de la práctica. Por lo

tanto, dejan de ser creativos e innovadores y se limitan a realizar estrictamente lo pedido y

necesario

También en su juicio de llevar a cabo el procedimiento pedido, se evidencia su afán en la toma de

datos, es decir, a un gusto por recolectarlos y operarlos entre sí, sin mostrar interés para el

análisis de los datos; este enfoque se conoce como visión inductivista o enfoque estrictamente

cuantitativo, el cual deja de lado el papel del marco teórico o a ver la experimentación como

ayudante para comprobar una ley, tal como se observa en la tabla N°17 por los autores Guzmán

Catalina y Vara (2007). Por otro lado, esto último no se manifiesta directamente de los

estudiantes, ellos nunca resaltan haber comprobado o corroborado algún concepto o ley a partir

de los datos y la realización de la práctica de laboratorio, se observa que dedican mayor tiempo

en operar en la calculadora y realizar cálculos de ecuaciones (empatía por el uso de algoritmos

matemáticos).

El hecho de pedir en clase la entrega de un informe de laboratorio predispone a los estudiantes

mecánicamente a realizar ciertos pasos como: marco teórico, procedimiento, cálculos, análisis,

graficas, tablas, conclusiones y bibliografía; pero cuando se quita la palabra “informe” por otra,

por ejemplo, “taller”, lo asocian a solo entregar datos, cálculos, graficas y tablas, dejando a un

lado algunos ítems mencionados en un informe de laboratorio, lo que compromete al docente a

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tener que pedirlo si es que el enfoque para la práctica es ese, en pocas palabras, si el docente no

pide lo que quiere en clase, los estudiantes no lo hacen por ellos mismos; una posible explicación

ante esta situación es que por ser un grupo de estudiantes de primer semestre, ya que aun vienen

con la forma de educar del colegio, en donde el docente es quien interviene en muchas ocasiones

en el rendimiento y compromiso de los estudiantes con sus actividades, este nuevo cambio o

autonomía académica no se da en el primer semestre sino con el paso de la carrera, debido a lo

anterior, es lógico encontrar en los informes de laboratorio elaborados por ellos, falta de

referencias bibliográficas, errores de ortografía, incoherencia y mala redacción, entre otras.

Concepción de la naturaleza de la ciencia por parte de los estudiantes en la realización de la

práctica de laboratorio de física”

Para hablar de las concepciones de la naturaleza de la ciencia que tienen los estudiantes de

ingeniería de primer semestre, se categorizo este en varios indicadores que nos dieron cuenta de

ellas, mostrados en la tabla N°18 y 19; se evidencia que los estudiantes no reconocen el

conocimiento que tras cada practica van adquiriendo con su vida cotidiana, ya que no hay

manifestación de ello ni tampoco se genera un ejercicio entre el docente y el estudiante para

reconocerlo; en pocas palabras, los estudiantes por ellos mismos no permiten reconocer este

conocimiento. Con lo anterior, es de esperar que los estudiantes no usen lo aprendido para aclarar

o solucionar situaciones de su cotidianidad.

Ya en la realización del informe a los estudiantes se les pide previamente al desarrollo de la

practica un preinforme o llamado bitácora, en ella se pretende una preparación de la practica a

realizar, sin embargo, los estudiantes llevan el documento, lo entregan, a pesar de ello, se

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evidencia que no preparan la práctica de laboratorio en relación tanto del montaje como del

concepto a ver; no preguntan al docente, no ven videos ilustrativos o no acuden a estudiantes de

semestres adelantados, es decir, se limitan a esperar a realizar la practica en la clase, y a que el

docente en la misma explique lo necesario.

Ya cuando el docente ha dado las pautas de la práctica, en la mayoría de veces lo primero que

hacen los estudiantes es observar; observan el objeto u observan si con la forma del montaje se

pueden tomar los datos pedidos, ocurre de nuevo el hecho de que si el docente estrictamente pide

solo datos, los estudiantes hacen eso, no se preocupan por observar sino en la recolección de la

información, a diferencia en algunos casos cuando el docente pide un informe de laboratorio

completo. Para las cuatro intervenciones según el programa académico, siempre las prácticas de

laboratorio relacionaban otras teorías vistas en otras clases o en otras materias, y los conceptos a

estudiar en las prácticas siempre fueron comprobados con los reales, al menos por un grupo de

estudiantes, obviamente con su margen de error, pero muy cercanos al valor real.

Preconcepción del concepto de fuerza, movimiento, aceleración, velocidad en los

estudiantes de ingeniería

De las cuatro intervenciones realizadas, en la primera de estas, llamada “Tiro semiparabolico”

los 14 indicadores tuvieron respuesta negativa, porque ninguna de las preconcepciones se dieron

a conocer entre los estudiantes durante la práctica de laboratorio. Para las tres intervenciones

restantes: “Mesa de fuerza”, “Segunda ley de Newton”, y “Segunda ley de Newton, sistema de

dos masas”, de los 14 indicadores solo se manifestaron positivamente 3 de ellos, los cuales

fueron: “Asociación necesario entre fuerza y movimiento”, “Los cuerpos en movimiento de

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mayor masa, o que se mueven a mayor velocidad, ejercen o poseen la mayor fuerza” y “Todo

movimiento tiene una causa”. Una posible explicación de porque sucede esto, es que dentro del

proceso de enseñanza no se considera la necesidad de contar con las preconcepciones de los

estudiantes como insumo para el diseño metodológico. Adicionalmente, los estudiantes tampoco

consideran valioso exponer sus preconcepciones como parte de la resolución de las practicas

planteadas, dado que su prioridad es dar cuenta de lo solicitado por el docente.

CONCLUSIONES

- Con respecto a la pregunta de investigación ¿Cuál es la percepción que los estudiantes de

ingeniería de primer semestre tienen sobre su aprendizaje en las prácticas de laboratorio?

Se puede concluir de manera general que a partir de las prácticas de laboratorio

desarrolladas en un curso de física para ingenieros, se detecta que no hay manifestaciones

de que le encuentren alguna funcionalidad específica para la formación de su

pensamiento como ingenieros ya que por ellos mismos no dan cuenta de ello a pesar de

que se les pidió directamente a través de las conclusiones del informe de laboratorio.

- En relación a los observables constituidos para estudiar este caso se puede decir que para

el observable “Percepción de los estudiantes de ingeniería sobre el uso de las prácticas de

laboratorio en su aprendizaje de la ingeniería”: Los estudiantes de ingeniería no

manifiestan el uso que le ven a las prácticas de laboratorio a su formación como

ingenieros; lo anterior lo harían si es solicitado por el docente a través de una tarea o

22


conclusión en el informe, sin embargo, cuando se da este caso, la información que

generan los estudiantes es muy insuficiente para poder detectar el uso que le ven a las

practicas.

Para el observable “Concepción del método científico en la realización de la

práctica de laboratorio de física” se concluyó que los estudiantes siguen estrictamente los

procedimientos dados por el docente o por la guía de laboratorio previamente diseñada,

así mismo se preocupan por presentar el informe de laboratorio, con la mayoría de ítems

solicitados (resumen, marco teórico, tablas, graficas, datos, análisis, conclusiones y

bibliografía). Lo anterior da cuenta de que la manera en que se ve y desarrolla un trabajo

practico en relación al método científico, es considerando este ultimo como una receta de

pasos a seguir; esto en la mayoría de los casos afecta tanto al docente como al estudiante,

por un lado, pone al docente en una posición de conformidad y pasividad ante la manera

de abordar las prácticas de laboratorio y por el otro, disminuye en los estudiantes la

creatividad e ingenio a la hora de realizar una práctica de laboratorio.

Se concluyó para el observable “Concepción de la naturaleza de la ciencia por

parte de los estudiantes en la realización de la práctica de laboratorio de física” que entre

el docente y el estudiante no hay un ejercicio de reconocer el conocimiento adquirido en

cada practica, por lo que es de esperar que los estudiantes no usen lo aprendido para

aclarar o solucionar situaciones de su cotidianidad. Así mismo, los estudiantes no

preparan previamente las prácticas, aun existiendo en nuestra época tantas herramientas

tecnológicas como videos, libros, applets, etc. y que además son facilitados por la misma

23


institución. Finalmente, sumado a lo anterior, las prácticas de laboratorio observadas

siempre estuvieron relacionadas con otras teorías vistas en clases anteriores o posteriores.

Por último, para el observable “Preconcepción del concepto de fuerza,

movimiento, aceleración y velocidad en los estudiantes de ingeniería” se concluyo que

posiblemente dentro del proceso de enseñanza no se considera la necesidad de contar con

las preconcepciones de los estudiantes como insumo para el diseño metodológico.

Adicionalmente, los estudiantes tampoco consideran valioso exponer sus

preconcepciones como parte de la resolución de las prácticas planteadas, dado que su

prioridad es dar cuenta de lo solicitado por el docente, como por ejemplo, el informe de

laboratorio.

- Como aprendizaje general del desarrollo de este trabajo, encuentro que de verificarse esta misma

situación en los diferentes programas de ingeniería que se ofrecen al menos en el contexto

colombiano, tal como parece deducirse de algunos referenciales teóricos, estamos ante

una situación que amerita estudios más profundos a fin de impactar en la mejora de la

formación de ingenieros.

- Específicamente, el aprendizaje de la Física por parte de ingenieros debiera contribuir en

aspectos como los que fueron establecidos como observables, es decir, el ingeniero

debería asociar sus preconcepciones sobre el uso de las practicas de laboratorio a la

construcción de nuevos conocimientos que fortalecerán su ejercicio profesional;

construirse a lo largo de la formación como ingenieros una visión del método científico

diferente a aquel que constituye pasos a seguir para hacer ciencia, por otro lado, mejor

ver al método científico como un posible camino para desarrollar ciencia de una manera

24


ordenada, pero no limitante; realizar un ejercicio entre el docente y el estudiante de

ingeniería durante la realización de las practicas acerca del conocimiento adquirido de

las mismas, y para que podrían usarlo en su formación, y por último, es de considerar que

las preconcepciones de los estudiantes de ingeniería alrededor de conceptos vistos en las

clases es importante ya que permiten dar a conocer las ideas previas de ellos y saber en

un primer indicio como diseñar estrategias de enseñanza dentro del aula de algunos

conceptos específicos.

- Finalmente, como profesional de la enseñanza de la Física mediante el desarrollo de este

trabajo pude visualizar, reconocer y admirar algunas potencialidades que se dan en las

prácticas de laboratorio con estudiantes de ingeniería, pero también falencias entorno a lo

enseñado a través de las practicas y del conocimiento adquirido para su formación.

Potencialidades como:

- Buscar ingenio y recursos para realizar la práctica de laboratorio, cuando hay falta de

instrumentación para llevarla a cabo.

- Agilidad y gusto por la operatividad de ecuaciones y datos.

- Preocupación por cumplir cada ítem del informe de laboratorio (resumen, introducción,

marco teórico, montaje, datos, análisis, tablas, graficas, conclusiones y bibliografía).

Y falencias como:

- No hay un ejercicio entre el docente y el estudiante acerca del conocimiento adquirido en

la práctica de laboratorio

25


- La no modificación a la guía de laboratorio, por parte del docente, como prohibición,

impide generar diferentes espacios y posibles actividades en donde el futuro ingeniero

saque a flote su creatividad y habilidad para solucionar una situación- problema.

- Los estudiantes de ingeniería no asocian lo aprendido con su vida cotidiana, de ahí que se

espere que no apliquen dichos conocimientos para solucionar algo de su diario vivir, y

peor aún, que reconozcan que la utilidad de las prácticas de laboratorio en su formación

como ingenieros, meramente sea ser una materia de su plan de estudio que deben cursar

para avanzar en su carrera.

Con lo anterior, puedo reflexionar acerca de cómo jugar mi papel de docente,

tomando en cuenta, que debo en algún momento de mi vida profesional hacer uso de

laboratorios, y de enseñar conceptos a partir de un trabajo practico. Considero, que las

prácticas de laboratorio deberían ser un espacio en donde si se pueda acercar a comprobar

leyes o teorías, pero no limitando al estudiante a un paso a paso, o una guía estrictamente;

sino mas bien, diseñar actividades que guiadas por el docente induzcan al estudiante a

encontrar la respuesta, pero a partir de sus propios resultados.

26


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29


ANEXOS

En el siguiente listado se encuentran enumeradas y nombradas las tablas referentes al

trabajo de grado, asi como la descripción de las observaciones realizadas:

Tabla N°1. PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBRE ELUSO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DE LAINGENIERÍA. Observación 1_____________________________________________51

Tabla N°2. CONCEPCIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EN LA REALIZACIÓN DELA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FÍSICA. Observación 1________________51

Tabla N°3. CONCEPCIÓN DE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA POR PARTE DELOS ESTUDIANTES EN LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DELABORATORIO DE FÍSICA. Observación 1________________________________55

Tabla N°4. PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA, MOVIMIENTO,ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA.Observación 1_________________________________________________________56



Tabla N°7. CONCEPCIÓN DE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA POR PARTE DELOS ESTUDIANTES EN LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DELABORATORIO DE FÍSICA. Observación 2_________________________________60

Tabla N°8. PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA, MOVIMIENTO,ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA.Observación 2__________________________________________________________62


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Tabla N°13. PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBRE ELUSO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DE LAINGENIERÍA. Observación 4 _____________________________________________70




Tabla N°17. Posturas didácticas más frecuentes en relación a la concepción de métodocientífico______________________________________________________________76

Tabla N°18. Afirmaciones sobre la naturaleza de la ciencia______________________77

Tabla N°19. Clave para la evaluación del instrumento NATURALEZA DE LA CIENCIA_____________________________________________________________77

DESCRIPCION DE LAS OBSERVACIONES A LAS PRACTICAS DELABORATORIO

PERCEPCION DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERIA SOBRE EL USO DE LAS

PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DE LA INGENIERIA

A partir de las cuatro intervenciones realizadas los días 6, 13, 20, y 27 de abril del 2015, en las

prácticas de laboratorio de física mecánica, a estudiantes de primer semestre y considerando el

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observable: “Percepción de los estudiantes de ingeniería sobre el uso de las prácticas de

laboratorio en su aprendizaje de la ingeniería, se tienen en cuenta los siguientes indicadores:

Manifestaciones espontaneas

Con relación a este indicador encontramos que para las cuatro intervenciones el resultado es

negativo, es decir, en ninguna de las observaciones hubo manifestaciones espontaneas por parte

de los estudiantes en relación al aprendizaje y uso de las prácticas de laboratorio en sus carreras.

En las conclusiones del informe de laboratorio entregado por parte de los estudiantes

Respecto a este indicador, en tres de las cuatro observaciones no se evidencia, puesto que solo en

una práctica de laboratorio se les pidió a los estudiantes la elaboración del informe, y en las

demás practicas se realizaron actividades en forma de taller no en forma de informe; para el caso

de la observación 3 en donde se debía entregar informe de laboratorio, solamente dos grupos

realizaron conclusiones acerca de la aplicabilidad que tuvo la práctica de la segunda Ley de

Newton. Frente a este aspecto los estudiantes mencionan que la practica ayuda a sus carreras a

fortalecer conocimientos básicos de matemática y física para tener un análisis más detallado del

entorno en que se vive. También mencionan que a la hora de realizar proyectos, seguramente los

ingenieros necesitan reconocer variables que actúan sobre cuerpos, como la aceleración, las

fuerzas y la masa.

En las tareas sugeridas

32


En este indicador encontramos que para las cuatro intervenciones se obtuvo un resultado

negativo, ya que durante el transcurso de las prácticas de laboratorio nunca se pidió a los

estudiantes tareas en donde se evidenciara las percepciones que tenían ellos sobre el uso de las

prácticas de laboratorio en sus carreras de ingeniería.

CONCEPCION DEL METODO CIENTIFICO EN LA REALIZACION DE LA

PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FISICA

A partir de este observable, se categorizaron los siguientes indicadores:

Los estudiantes ejecutan el procedimiento para realizar la práctica de laboratorio

Este indicador tuvo manifiesto positivo en todas las cuatro intervenciones, ya que los estudiantes

ejecutan el procedimiento que les da la docente el día de la práctica de laboratorio, reconociendo

esta actitud como un enfoque centrado en el estructura formal del proceso de investigación o

llamada también visión pragmática-rígida, que según los autores Guzmán y Vara (2007) , en su

artículo “Creencias docentes sobre el método científico y su influencia en las actitudes hacia la

investigación y la disposición para realizar tesis en una universidad privada de Lima”, permite

clasificar los estudiantes en algunas características, como lo son: se preocupan por el producto-

informe, es decir, en la forma y contenido del informe de laboratorio, presentan al método

científico como único e invariable, lo que no da como resultado, provocar en los estudiantes una

rutina y mecanismo cíclico, donde se realizan hipótesis pero sin entenderlos, disminuyendo la

creatividad e ingenio de los estudiantes a la hora de realizar prácticas de laboratorio.

Otros indicadores como los estudiantes son creativos o innovadores clasificados en este

enfoque, muestra que los estudiantes no son creativos, y que fue visualizado en las dos últimas

33


prácticas de laboratorio ya que ellos no innovaron en sus montajes o cálculos, si no que se

limitaron a seguir estrictamente el procedimiento dado por la docente; el indicador los

estudiantes se preocupan por completar la estructura del informe de laboratorio, para el

cual, en dos de las prácticas de laboratorio (3 y 4) los estudiantes efectivamente lo hacen, puesto

que en estas práctica de laboratorio se solicitó informe, porque lo que a la siguiente clase, los

estudiantes llegaron con los informes para entregar, y cada uno de los ítems que conforman el

informe fue elaborado. Sin embargo, para las practicas 1 y 2 no se evidencia el indicador los

estudiantes son creativos o innovadores, ya que no se les pidió a los estudiantes un informe de

laboratorio; y el indicador los estudiantes se preocupan por la coherencia del contenido del

informe de laboratorio, que para las cuatro intervenciones tuvo resultados negativos, ya que en

las practicas 1 y 2 no hubo informe por entregar, pero para las practicas 3 y 4, a pesar de que los

estudiantes entregaron el informe de laboratorio solicitado en la clase anterior, en la parte del

marco teórico, se observa falta de referencias bibliográficas, errores de ortografía, y en general

copia de fuentes de internet sin corroborar la coherencia del texto.

Para mencionar con detalle los procedimientos seguidos en cada una de las prácticas de

laboratorio, se resalta lo siguiente: El procedimiento a seguir en la primera práctica de

laboratorio, titulada “Tiro semiparabolico”, se conto con la asistencia de 18 estudiantes, al

comienzo de la materia, se les da a conocer a los estudiantes, las guías de laboratorio para

realizar durante el semestre, en ellas, encontraban, el nombre de la guía, el objetivo de la

práctica, el tema en general a trabajar en la práctica (pero no muy detallado, ni explicado, por

ejemplo, las ecuación no se demuestran, y en ocasiones, semestre tras semestre, una determinada

ecuación sigue estando mal escrita, porque no se revisa), el procedimiento, y en algunas de ellas,

referencias bibliográficas. Al inicio de la práctica de laboratorio, el día 6 de abril, se dividió a

34


cada grupo de trabajo (4 estudiantes por grupo) en dos partes (2 subgrupos de 2 estudiantes); dos

de los estudiantes del grupo debían encargarse de la primera parte de la práctica que consistía en

obtener la velocidad con la que salía proyectada una esfera al deslizarse por una rampa, para la

cual debían realizar 5 marcaciones como punto de partida para la esfera y por cada punto lanzarla

3 veces de tal manera que se tomaran varios tiempos y varias alcances (distancias) en el eje x.

Para medir los alcances en el eje x, se usó cartulina sobre el piso y hojas carbón sobre ellas, de

tal forma, que al caer la esfera sobre el papel carbón, esta sirva para marcar cada punto en donde

cae. Ya con los datos de tiempo y distancias, y considerando que el tipo de movimiento que está

actuando sobre la esfera en el eje x, es movimiento uniformemente rectilíneo, se hace uso de la

ecuación general de este movimiento x f= xi+vt tomando x i=0 , la ecuación se reduce a

x f=vt , de allí se despeja V. Y para la segunda parte de la práctica, los dos estudiantes

restantes del grupo, realizarían la medida de 10 alturas, a las cuales la esfera caería, con el fin de

registrar los tiempos de caída, y obtener la relación de la ecuación para movimiento acelerado:

x f= xi+v0t+12g t 2 , donde x i=0 y v0=0 , dando como resultado x f=

12g t 2 , para obtener

por último el valor de la gravedad con ayuda del método de mininos cuadrados al graficar X vs t

para obtener la pendiente de dicha gráfica y así mismo, la velocidad en el eje x. Finalmente en

esta parte también debían calcular la incertidumbre de la pendiente con la fórmula del método de

mínimos cuadrados, el error relativo y el error porcentual, siendo estos, de la siguiente manera:

35


Donde en las dos últimas ecuaciones, A corresponde a la pendiente y B al punto de corte.

El procedimiento de la segunda práctica de laboratorio, titulada “Mesa de fuerza”, contamos con

la asistencia de 18 estudiantes, el día 13 de abril, la docente divide a los 18 estudiantes en 2

grandes grupos, ya que solo se contaban con 2 mesas de fuerzas para el montaje de la práctica.

El objetivo de la práctica era comprobar gráfica y matemáticamente si un sistema de 3 masas

sujetas a 3 cuerdas sobre una polea, que a su vez estaban sujetas a una mesa de fuerza, estuvieran

en equilibrio. Para lo cual, debieron escoger y probar con las diferentes masas, hasta establecer 5

sistemas en equilibrio; se sabe que para que un sistema este en equilibrio la suma de las fuerzas

actuantes sobre dicho sistema debe ser igual a cero.

Por lo tanto, para la comprobación matemática, se realizo descomposición de los vectores y suma

de fuerzas en X y en Y (que en este caso eran las tensiones de las cuerdas y cuya fuerza es

provocada por el peso de cada masa) la masa también se cambió para cada sistema, para

determinar el ángulo al cual estaba cada tensión, los estudiantes ubicaron las tres masas de tal

forma que el aro que sujetaba cada masa quede en el centro de la mesa de fuerza, y también

determinaron su marco de referencia sobre el plano de la fuerza, con el fin de saber cuál era el

eje x, eje y, eje -x, y eje -y.

Ya para la parte gráfica se realizo suma de vectores por el método del triangulo, de tal forma que

una de las tensiones se dibujó, y la siguiente tensión al final del vector del anterior y la dirección

y ángulo correcto, así con la ultima tensión. Seguido de lo anterior, se realizo una grafica a

escala en hoja milimetrada del método grafico para las tensiones en cada sistema de equilibrio.

En la tercera practica de laboratorio, contamos con 18 estudiantes en su realización, la práctica se

titula “Segunda Ley de Newton”, el día 20 de abril, la docente divide a los 18 estudiantes en 2

36


grandes grupos, ya que solo se contaban con 1 montaje de la práctica. El objetivo de la práctica

era comprobar la segunda Ley de Newton a partir de un riel de aire que iba a estar inclinado a un

ángulo fijo; el montaje está compuesto de sensores, computador y un programa informático

llamado CASYLAB, el cual, registrara los valores medidos en la práctica de laboratorio, que

serán los de tiempo y distancia. Debido a que el riel de aire está inclinado, para realizar el

desarrollo matemático se toma el cuerpo (carro del riel) sobre un plano inclinado. Los

estudiantes debían tomar los datos registrados por el programa CASYLAB y graficar distancia vs

tiempo (X vs t) con el fin de obtener una grafica cuadrática, ya que la ecuación del movimiento

acelerado x f= xi+v0t+12g t 2 , si se considera a donde x i=0 y v0=0 , la ecuación da como

resultado x f=12g t 2 , el 2 del exponente del tiempo nos indica su comportamiento cuadrático;

después de graficar (X vs t) debían hacer uso del método de mínimos cuadrados, para calcular la

pendiente de la nueva grafica linealizada, que nos daría información de la aceleración. Esta

aceleración será calculada experimentalmente y teóricamente, la primera parte es con el

programa CASYLAB y la segunda parte con el diagrama de cuerpo libre hecho al cuerpo (carro

del riel). Finalmente en esta parte también debían calcular la incertidumbre de la pendiente con la

fórmula del método de mínimos cuadrados, el error relativo y el error porcentual, con las

ecuaciones mencionadas en la intervención 1. Ya para la última intervención, el procedimiento a

la práctica titulada “Segunda Ley de Newton, sistema de dos masas”, el día 27 de abril, la

docente divide a los 14 estudiantes que asistieron a la clase, en 2 grandes grupos, ya que solo se

contaban con 1 montaje de la práctica, pero finalmente ellos deciden todos tomar los mismos

datos. El objetivo de la práctica era seguir aplicando la segunda Ley de Newton pero ahora con

37


un sistema de dos masas a partir de un riel de aire, la primera masa va a estar sobre el riel de aire,

y la segunda masa va a estar suspendida de una polea; el montaje está compuesto de sensores,

computador y un programa informático llamado CASYLAB, el cual, registrara los valores

medidos en la práctica de laboratorio, que serán los de tiempo y distancia. Debido a que en el riel

de aire está actuando dos masas, el desarrollo matemático consiste en realizar la descomposición

de fuerzas con el diagrama de cuerpo libre para cada masa. Los estudiantes debían tomar los

datos registrados por el programa CASYLAB, conformando 6 tablas, ya que se varían las masas

tres veces para cada cuerpo, posteriormente se grafica distancia vs tiempo (X vs t) con el fin de

obtener una grafica cuadrática, ya que la ecuación del movimiento acelerado

x f= xi+v0t+12g t 2 si se considera a x i=0 y v0=0 , la ecuación da como resultado

x f=12g t 2 y el 2 del exponente del tiempo nos indica su comportamiento cuadrático; después

de graficar (X vs t) debían hacer uso del método de mínimos cuadrados, para calcular la

pendiente de la nueva grafica linealizada, que nos daría información de la aceleración. Esta

aceleración será calculada experimentalmente y teóricamente, la primera parte es con el

programa CASYLAB y la segunda parte con el diagrama de cuerpo libre hecho a cada cuerpo

(carro del riel y portamasas). Finalmente en esta parte también debían calcular la incertidumbre

de la pendiente con la fórmula del método de mínimos cuadrados, el error relativo y el error

porcentual con las formulas mencionadas en apartados anteriores.

Los estudiantes se enfocan principalmente en la toma de datos cuantitativos a la hora de

realizar la práctica de laboratorio

38


En el presente indicador se observo una respuesta positiva para todas las intervenciones, es

decir, en cada una se evidenció que los estudiantes se enfocan en la toma de datos, este tipo de

comportamiento, se reconoce como un enfoque estrictamente cuantitativo o llamado visión

inductivista, que para los autores Guzmán y Vara (2007) , permite observar una prioridad de los

estudiantes a la recolección de datos, a la operatividad de variables, a la experimentación vista

como ayudante para la corroboración de leyes o teorías y a la no importancia del marco teórico,

así como a la creatividad e ingenio de los estudiantes, este enfoque también se visualiza en los

indicadores los estudiantes a la hora de realizar su montaje, consideran que la

experimentación sirve para corroborar una teoría o resultado ya propuesto, los estudiantes

toman en cuenta el marco teórico para la realización de la práctica de laboratorio, los

estudiantes son creativos e innovadores, y los estudiantes se preocupan por el resultado

obtenido en la práctica de laboratorio. Se observa a la vez un afán anticipado por tomar los

datos rápidamente, y una celeridad para reemplazar los datos en las ecuaciones y obtener

números (valores). Se resalta en la primera intervención, que los estudiantes se mantuvieron

entretenidos en la resolución de las ecuaciones, más que todo a la hora de reemplazar valores y

operar con la calculadora, pero no se evidenció que la experimentación sirve para corroborar una

teoría, porque si bien las prácticas de laboratorio están basadas en alguna teoría o ley, y tienen

como objetivo demostrar o llegar a los mismos resultados de dicha ley, se encontró que en la

práctica de laboratorio, se obtienen resultados y valores que rigen leyes y teorías, pero

directamente los estudiantes no mencionan haber comprobado con la ayuda de la practica dicha

ley o lo más importante, no resaltan que con su toma de datos y desarrollo científico estuvieron

muy cercanos o no a comprobar una ley (esto, se visualiza en las cuatro intervenciones), también

el marco teórico no es tomado en cuenta en ninguna de las prácticas de laboratorio, porque a

39


pesar de que se evidencia el uso de las ecuaciones dadas en la guía de laboratorio que son

además incluidas en el marco teórico, la parte conceptual de cada uno de los temas a estudiar en

las practicas, no se sabe si fue comprendido y usado, ya que la misma profesora explica dichos

conceptos y da de antemano el significado físico de la situación de la práctica de laboratorio.

Sin embargo, en esta práctica hubo creatividad en los estudiantes a la hora de realizar sus

montajes, por que como la práctica de laboratorio requería tener diferentes alturas para la rampa

por donde la esfera rodaría, y el material que tienen en el laboratorio para hacerlo (gato

hidráulico) estaba dañado y era insuficiente, entonces decidieron poner la rampa sobre las sillas,

ya que estas se pueden subir y bajar al gusto de cada persona.

En la segunda intervención, nuevamente la docente no pide un informe de laboratorio, si no, un

taller, los estudiantes llevan a cabo lo solicitado, es decir, hacer el método gráfico, hacer el

método matemático, obtener las tensiones de las cuerdas, y la sumatoria de fuerzas, y llevar a

cabo la gráfica para comprobar el equilibrio del sistema; todo lo anterior, lleva en sí datos

cuantitativos, que son los que se enfocaron los estudiantes por hacer y completar, sin mencionar

la parte conceptual del fenómeno, o las conclusiones de la práctica, también para esta práctica

hubo presencia de creatividad tanto en sus montajes como en sus cálculos, porque dos

estudiantes que no quisieron hacer la práctica con la mesa de fuerza y tampoco con sus

compañeros. Tenían un transportador, una regla, un lápiz y una calculadora, decidieron diseñar

sus propios sistemas de fuerza mediante intuición, lógica y matemática, sabiendo cómo realizar

la sumatoria de fuerzas en X y en Y, y que está, debía dar igual a cero, probaron con datos de

masa, y ángulos de tal forma que dicha sumatoria diera cero, obviamente era un trabajo más

demorado y que requería entender el comportamiento de las fuerzas, pero al final de la clase se

fueron con 4 sistemas en equilibrio diseñados por ellos mismos. Para la practica 3 y 4, la docente

40


pide un informe de laboratorio, que por supuesto está compuesto de algunos ítems, como los

objetivos, el procedimiento, cálculos, marco teórico, análisis de resultados, conclusiones y

bibliografía, a pesar de que los ítems anteriores algunos son cualitativos y otros son cuantitativos

los estudiantes a la hora de realizar la práctica de laboratorio se enfocan en la toma de datos

nada más, como por ejemplo, calcular las variables de distancia y tiempo, los datos de mínimos

cuadrados, la descomposición de fuerzas y el cálculo de la aceleración.

Se genera discusión alrededor del concepto-experimento

El enfoque conceptualista y epistemológico llamado también visión conceptualista, se reconoce

por centrarse en la discusión concepto-experimento y en la realización de hipótesis, que se

observó negativamente en este indicador, porque los estudiantes se centraron en reemplazar los

datos obtenidos en las ecuaciones, mas no, en el comportamiento del objeto de estudio, además

de que en dos de las prácticas de laboratorio no se pidió informe de laboratorio, lo que de alguna

manera, predispone a los estudiantes a realizar solo la parte matemática y no generar

conclusiones frente al fenómeno.

Los estudiantes generan posibles hipótesis para el fenómeno estudiado en la practica de

laboratorio

En este indicador se observó una respuesta positiva, porque a través de las cuatro prácticas de

laboratorio, los estudiantes generaron hipótesis en relación a cada practica, algunas de ellas

fueron: -Si la esfera está ubicada a una mayor altura, mayor alcance en x tendrá la esfera al

deslizarse. – Con una regla se mide mejor las distancias que con un fluxómetro este tipo de

prácticas. - Las tres masas a utilizar deben tener el mismo valor para que estén en equilibrio. – Se

debe usar la misma distancia (o numero de ángulos) de separación entre cada cuerda para que

41


estén en equilibrio. - Con los datos de posición y tiempo de un cuerpo solo se puede hallar la

velocidad. – A una grafica cuadrática no se le puede calcular la pendiente. – De acuerdo a la

ecuación F=ma, los estudiantes identifican que a mayor masa menor aceleración. – No es

necesario hacer sumatoria de fuerzas, solo reemplazar en la ecuación.

CONCEPCION DE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA POR PARTE DE LOS

ESTUDIANTES EN LA REALIZACION DE LA PRACTICA DE LABORATORIO DE

FISICA

Para analizar el observable “Concepción de la naturaleza de la ciencia por parte de los

estudiantes de ingeniería en la realización de la práctica de laboratorio” se hizo uso del

instrumento NOS (naturaleza de la ciencia) visto en la tabla N°19, este permite identificar ideas

que tienen los estudiantes sobre la naturaleza de la ciencia desde la visión tradicional y avanzada,

generándose así mismo un conjunto de nueve categorías, que son las que nos aproximan a la

caracterización en cuanto a la idea de la naturaleza de la ciencia.

Relacionan el conocimiento adquirido en la práctica de laboratorio con la realidad o vida

cotidiana

Para este indicador, en las cuatro intervenciones se encontró un resultado negativo, es decir, no

se evidencio el indicador, ya que ni los estudiantes mencionan espontáneamente la situación del

mismo, ni tampoco hay algún ejercicio entre estudiante-profesor para reconocerlo. Según el

instrumento NOS, en este indicador se encuentran la afirmación 3 y 16 de la tabla N°18, que se

42


encuentran a su vez en la visión tradicional-Relación teorías hechos, con los ítems 1.1.3, 1.1.4,

1.1.5, 1.2.1, relacionados con el papel del razonamiento inductivo, la criteriología, las meta

categorías y sus relaciones, la ontología, el rol de lo empírico y el descubrimiento científico. Para

el ítem 1.1.3 se menciona según (Estany, 1993; McComas, 1998c) el uso rígido de los términos

hipótesis, teoría y ley. El ítem 1.1.4 se relaciona con el realismo ingenuo, con un uso fuerte del

principio de correspondencia, este realismo afirma simplemente que las cosas existen

independientemente de la conciencia, y que son exactamente tal como nosotros las pensamos, es

propio de los niños y de los hombres no civilizados (primitivos) y también del hombre común

que ni siquiera se plantea el problema de la posibilidad del error en sus conocimientos (Nott y

Wellington, 1998a; Aduriz-Bravo y Meinardi, 2000). El ítem 1.1.5 menciona el

dimensionamiento de la importancia de lo empírico en la construcción de la ciencia (Duschi,

1997; Jiménez Aleixandre, 1997). Y por último el ítem 1.2.1, clasificado en la visión tradicional

pero en la naturaleza del conocimiento científico, menciona el racionalismo en la naturaleza del

conocimiento científico, menciona el racionalismo teleológico; la teleología es la idea básica de

la filosofía de Aristóteles, que significa “la ciencia del fin”. Aristóteles defiende que todos los

seres evolucionan hasta un fin que está previsto de antemano, es decir, que la realidad se

desarrolla por sí misma, pero no por el azar. La evolución está perfectamente ordenada. El orden

de la evolución depende de la esencia, por lo tanto, todos los seres tienden al desarrollo de la

esencia que llevan dentro. Por lo que el racionalismo teleológico, es aquel que tiene como meta

la verdad (Gaetay, otros, 1996; Aduriz-Bravo, Badillov otros,., en prensa).

La teoría enseñada en clase es usada para describir fenómenos que los rodea

En este indicador se observó un negativo, es decir, en las cuatro intervenciones no se vio

evidencia de este indicador que los conceptos vistos en clase por parte de los estudiantes, no son

43


usados para describir cosas o situaciones de su cotidianidad. Este indicador se encuentra en la

afirmación 6 de la tabla N°18, que a su vez se clasifica en la visión avanzada que en términos

generales se trata de una visión contextualista, relativista, instrumentalista y constructivista, que

caracteriza el avance científico como una combinación de continuidades y rupturas, con el ítem

2.1.3, que menciona al realismo pragmático (Giere, 1992b, 1999a).

Los estudiantes planificaron la realización de la práctica de laboratorio con anterioridad

En este indicador las cuatro intervenciones dieron respuesta negativa, es decir, los estudiantes

nunca durante las observaciones planificaron la realización de la práctica de laboratorio, es decir,

si se preocupan por llevar la bitácora del informe (preinforme) pero no preguntaron previamente

como se realizaba la práctica, ya sea con estudiantes de semestres más adelantados o a los

docentes. Tampoco se acercaron al espacio de “Tutorías” en donde pueden aprovechar el tiempo

con docentes y practicantes para consultar inquietudes y mucho menos buscan medios

informáticos como libros o videos acerca de la realización de la práctica. Este indicador se

encuentra en la afirmación 10 de la tabla N°18, que a su vez se clasifica en la visión tradicional

con el ítem 1.2.2, el cual, reconoce la objetividad como un atributo que le da el científico.

Lo primero que realizaron los estudiantes fue observar

El indicador tuvo en tres de las intervenciones respuesta positiva y una negativa. Para las

primeras, se manifestó que los estudiantes lo primero que realizaron en la práctica de laboratorio

fue observar, por ejemplo en la segunda practica debían observar que la mesa de fuerza estuviera

equilibrada con las masas y ángulos dados por ellos, y hasta que no se viera tal equilibrio no

realizaban los cálculos y toma de datos. En la tercera y cuarta práctica observaron primero que

todo, el carro del riel que se deslizaba, y los datos que reportaba el programa para comenzar a

44


variar magnitudes y obtener los cálculos necesarios. Pero para la práctica de laboratorio 1 ya que

lo solicitado por la profesora fue un taller en vez de un informe, entonces los estudiantes se

preocuparon por tomar los datos de altura, alcance en “x” y tiempo, antes de observar el

fenómeno.

Este indicador se encuentra en la afirmación 1 y 11, que corresponden a los ítems 1.1.1 y 1.1.5 de

la visión tradicional. El ítem 1.1.1 menciona que el método científico siempre asciende o sube

por inducción, desde lo empírico hasta la teoría (Chalmers, 1984; Klimousky, 1994), es decir,

esto se evidencia en las tres últimas prácticas de laboratorio y no en la primera práctica.

La metodología usada por los estudiantes es limitada a un “paso a paso”

El indicador 3.5 tuvo respuesta positiva en las cuatro intervenciones, ya que los estudiantes se

limitan a realizar el procedimiento dado por el docente, además de usar las mismas ecuaciones,

reemplazar datos y usar la calculadora; inconscientemente todos los estudiantes realizan la

actividad a través de alguna secuencia, ya sea guiada por el docente, o estipulada por ellos en

base a la propuesta por el docente. Este indicador se encuentra en la afirmación 23, que

corresponde al ítem 1.2.3 en la visión tradicional, en donde se menciona que el método

algorítmico es el que garantiza la verdad (Moreira y Ostermann, 1993; McComas, 1998c).

El análisis de los resultados obtenidos de la práctica de laboratorio, la cual, está ligada a

una teoría especifica, está relacionada con otra teoría

De acuerdo con las observaciones realizada, este indicador tuvo respuesta positiva en las cuatro

intervenciones, ya que siempre en cada practica de laboratorio se relacionan otras teorías

explicita e indirectamente. Este indicador se encuentra en la afirmación 26, que corresponde al

ítem 2.1.4 y 2.1.5 de la visión avanzada, considerando a la ciencia como un sistema conceptual

45


(Achinstein, 1968) y algunos factores múltiples en la creación y justificación del conocimiento

científico (Duschi, 1997; Morik y Osborne, 1997).

A través de la experimentación se comprobó la teoría a estudiar

Este indicador tuvo respuesta positiva en las cuatro intervenciones, ya que en todas prácticas de

laboratorio se comprobó la teoría a estudiar, por ejemplo, en la primera práctica, dos grupos

obtuvieron el valor cercano a la gravedad, en la segunda practica solo tres grupos obtuvieron que

la sumatorio de fuerzas para que estuviera en equilibrio debía dar cero en un sistema de masas y

en la tercera practica solo dos grupos obtuvieron una aproximación entre la aceleración teórica y

la experimental del carro del riel de aire. Este indicador se encuentra en la afirmación N°30, que

corresponde a los ítems 1.1.2, 1.1.5, 1.2.2 de la visión tradicional; los ítems 1.1.5 y 1.2.2 ya

fueron mencionados en indicadores anteriores y el ítem 1.1.2 menciona que los criterios

exclusivamente lógicos en la contrastación de hipótesis, ya sea en un marco verificacionista o

falsacionista (Chalmers, 1984; Koertge, 1990; Duschi, 1997; Aduriz-Bravo, Badillov et al,., en

prensa).

PRECONCEPCION DEL CONCEPTO DE FUERZA, MOVIMIENTO, ACELERACION,

Y VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE INGENIERIA

Para analizar el observable “ Preconceptos del concepto de fuerza, movimiento, aceleración y

velocidad en los estudiantes de ingeniería” se clasificaron 14 indicadores para el mismo, los

cuales, daban a conocer posibles preconcepciones que los estudiantes de ingeniería tendrían,

dirían o manifestarían durante las prácticas de laboratorio acerca del concepto de fuerza,

movimiento, aceleración y velocidad. De las cuatro intervenciones realizadas en la primera de

estas, llamada “Tiro semiparabolico” los 14 indicadores tuvieron respuesta negativa, porque

46


ninguna de las preconcepciones se dieron a conocer entre los estudiantes durante la práctica de

laboratorio. Para las tres intervenciones restantes: “Mesa de fuerza”, “Segunda ley de Newton”, y

“Segunda ley de Newton, sistema de dos masas”, de los 14 indicadores solo se manifestaron

positivamente 3 de ellos, los cuales fueron: “Asociación necesario entre fuerza y movimiento”,

“Los cuerpos en movimiento de mayor masa, o que se mueven a mayor velocidad, ejercen o

poseen la mayor fuerza” y “Todo movimiento tiene una causa”.

Profesor/estudiante observador: Yulieth Reyes - Wendy Saldarriaga Carreras:Ingeniería electrónica, Ingeniería Ambiental Semestres: 1Materia: Física mecánica

47


Universidad: Universidad Santo Tomas Bogotá N° de estudiantes: 18 Nombre de la prácticade laboratorio: Tiro semiparabolico Número de observación:1

OBSERVABLES

Tabla N°1. “PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBREEL USO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DELA INGENIERÍA” OBSERVACION 1

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

1.1 Manifestacionesespontáneas

x No se detectaron manifestaciones por parte de losestudiantes de ingeniería durante la práctica delaboratorio de tiro semiparabolico

1.2 En lasconclusiones del informe delaboratorio entregado porparte de los estudiantes

x Para esta práctica de laboratorio, la profesora titular nosolicitó informe; en reemplazo se realizó en clase un tallerrelacionado con la práctica de laboratorio que tendría lamisma valoración a un informe.

1.3 En las tareasrequeridas

x Hasta el momento no se evidencia tareas requeridas a losestudiantes

Tabla N°2. “CONCEPCIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EN LAREALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FÍSICA” OBSERVACION1

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

48


2.1 Losestudiantes ejecutan elprocedimiento pararealizar la práctica delaboratorio.

x Al comienzo de la materia, se les da a conocer a losestudiantes, las guías de laboratorio para realizar durante elsemestre, en ellas, encontraran, el nombre de la guía, elobjetivo de la práctica, el tema en general a trabajar en lapráctica (pero no muy detallado, ni explicado, por ejemplo, lasecuación no se demuestran, y en ocasiones, semestre trassemestre, una determinada ecuación sigue estando mal escrita,porque no se revisa), el procedimiento, y en algunas de ellas,referencias bibliográficas. Al inicio de la práctica de laboratorio,el día 6 de abril, la docente dividió a cada grupo de trabajo (4estudiantes por grupo) en dos partes (2 subgrupos de 2estudiantes); dos de los estudiantes del grupo debía encargarsede la primera parte de la práctica que consistía en obtener lavelocidad con la que salía proyectada la esfera al deslizarse poruna rampa, para la cual debían realizar 5 marcaciones comopunto de partida para la esfera y por cada punto lanzarla 3veces de tal manera que se tomaran varios tiempos y variasalcances (distancias) en el eje x. Para medir los alcances en eleje x, se uso cartulina sobre el piso y hojas carbón sobre ellas,de tal forma, que al caer la esfera sobre el papel carbón, estasirva para marcar cada punto en donde cae. Ya con los datosde tiempo y distancias, y considerando que el tipo demovimiento que está actuando sobre la esfera en el eje x, esmovimiento uniformemente rectilíneo, se hace uso de laecuación general de este movimiento Xf= Xi + Vt, tomandoXi=0, la ecuación se reduce a Xf=Vt, de allí se despeja V. Sinembargo, este practica de laboratorio, tiene como fin tambiénhacer uso del método de mínimos cuadrados, por lo que, altener los datos anteriores, se realiza una gráfica de X vs t paraobtener la pendiente de dicha gráfica y así mismo, la velocidaden el eje x. Finalmente en esta parte también debían calcular laincertidumbre de la pendiente con la fórmula del método demínimos cuadrados, el error relativo y el error porcentual,siendo estos, de la siguiente manera:

Donde en las dos últimas ecuaciones, A corresponde a lapendiente y B al punto de corte

49


2.2 Losestudiantes se enfocanprincipalmente en latoma de datoscuantitativos a la horade realizar la prácticade laboratorio

x Se observa un afán anticipado por tomar los datos rápidamente,y una celeridad para reemplazar los datos en las ecuaciones yobtener números (valores). Por ejemplo, en varios gruposevidencie como no pasaban los valores a unidades del sistemainternacional, o como no comprobaban que las ecuacionesdadas dieran las unidades de medida correspondientes, otambién como no rectificaron una ecuación mal escrita en laguía de laboratorio, y más aun, como no interpretaron lostérminos de la tabla del método de mínimos cuadrados paraobtener la pendiente en la primera parte, y la gravedad en lasegunda parte. Se resalta que los estudiantes se mantuvieronentretenidos en la resolución de las ecuaciones, más que todo ala hora de reemplazar valores y operar con la calculadora, y queen este momento de la práctica, preguntaron muy seguido a ladocente titular y a mí sobre como calcular los datos y usar lasecuaciones.

2.3 Losestudiantes a la hora derealizar su montaje,consideran que laexperimentación sirvepara corroborar unateoría o resultado yapropuesto

x No se evidencio respuesta a esta situación, porque si bien lasprácticas de laboratorio están basadas en alguna teoría o ley, ytienen como objetivo demostrar o llegar a los mismos resultadosde dicha ley, y encontré que esta práctica no fue la excepción(se quería comprobar que la velocidad en el eje x de unmovimiento de tiro semiparabolico es constante y que el valorde la gravedad es muy cercano a 9,8 m/s2) directamente losestudiantes no mencionan haber comprobado con la ayuda dela practica dicha ley o lo más importante, no resaltan que con sutoma de datos y desarrollo científico estuvieron muy cercanos ono a comprobar una ley.

2.4 Losestudiantes toman encuenta el marco teóricopara la realización de lapráctica de laboratorio

x Se evidencia que hacen uso de las ecuaciones dadas en la guíade laboratorio que son además incluidas en el marco teórico.Sin embargo, la parte conceptual del movimiento como lo es eltiro semiparabólico, no se sabe si fue comprendido y usado, yaque la misma profesora explica dichos movimientos y da deantemano el significado físico de la situación de la práctica delaboratorio.

2.5 Losestudiantes soncreativos o innovadores

x Como la práctica de laboratorio requería tener diferentes alturaspara la rampa por donde la esfera rodaría, y el material quetienen en el laboratorio para hacerlo (gato hidráulico) estabadañado y era insuficiente, entonces decidieron poner la rampasobre las sillas, ya que estas se pueden subir y bajar al gustode cada persona.

50


2.6 Losestudiantes generanposibles hipótesis parael fenómeno estudiadoen la práctica delaboratorio

x Los estudiantes mencionaron hipótesis como: Si la esfera está ubicada a una mayor altura, mayor

alcance en x tendrá la esfera al deslizarse Con una regla se mide mejor las distancias que con un

fluxómetro este tipo de practicas Entre más alto este ubicada la esfera, más datos de

tiempo se pueden tomar Entre más alto este ubicada la esfera, se puede tomar

con más precisión los datos de tiempo, ya que la esferabaja muy rápido.

Entre más alto este ubicada la esfera, más tiempo sedemora en llegar al suelo

Entre más alto este ubicada la esfera, con másvelocidad saldrá disparada la esfera

2.7 Se generadiscusión alrededor delconcepto-experimento

x No se evidencia este ítem, ya que los estudiantes se centraronen reemplazar los datos obtenidos en las ecuaciones, mas no,en el comportamiento del objeto de estudio (esfera); ademásque no se pidió informe de laboratorio, lo que de algunamanera, predispone a los estudiantes a realizar solo la partematemática y no generar conclusiones frente al fenómeno.

2.8 Losestudiantes sepreocupan porcompletar la estructuradel informe delaboratorio

x Para esta práctica de laboratorio la profesora titular no pidióinforme.

2.9 Losestudiantes sepreocupan por lacoherencia delcontenido del informede laboratorio

x Para esta práctica de laboratorio la profesora titular no pidióinforme.

2.10 Losestudiantes sepreocupan por elresultado obtenido en lapráctica de laboratorio

x Se observo durante la práctica algunas preocupacionesal rededor de si el resultado que estaban obteniendo si estababien. Por ejemplo un grupo, menciono que al sacar el logaritmonatural de los valores tomados, le estaban dando negativos yque si eso estaba bien o mal. Otro grupo, estaba muyinteresado en que la profesora les explicara el procedimientomatemático que debían usar para obtener el valor aproximadode la gravedad. Sin embargo, no resaltaron ideas conceptualesni del comportamiento del movimiento, solo de los valoresobtenidos.

Tabla N°3 “CONCEPCIÓN DE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA POR PARTEDE LOS ESTUDIANTES EN LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DELABORATORIO DE FÍSICA” OBSERVACION 1

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

51


3.1 Relacionan elconocimiento adquirido enla práctica de laboratoriocon la realidad o vidacotidiana.

x No se evidencia este ítem, ya que ni los estudiantesmencionan espontáneamente esta situación ni tampocohay algún ejercicio entre estudiante-profesor parareconocer esto.

3.2 La teoríaenseñada en clase esusada para describirfenómenos que los rodea

x La profesora de la materia de física mecánica en ellaboratorio no es la misma que el docente de teoría defísica mecánica, sin embargo, el tema que estaban viendoen la clase de laboratorio es un tema ya vistopreviamente en la clase de teoría. Pero los conceptosvistos en clase por parte de los estudiantes no son usadospara describir cosas o situaciones de su cotidianidad.

3.3 Los estudiantesplanificaron la realizaciónde la práctica de laboratoriocon anterioridad

x Los estudiantes se preocupan por llevar la tareacorrespondiente a la clase de laboratorio, que es larealización de la bitácora para la práctica, en pocaspalabras, elaborar un pre informe, pero que en estauniversidad, consiste en investigar el marco teórico,responder las preguntas propuestas en la guía delaboratorio, y realizar algunos ejercicios de la misma guía.Mas los estudiantes no se preocupan por preguntarpreviamente ya sea con profesores u otros compañeroscomo se va a realizar la práctica. No usan el espacio detutorías para indagar sobre la práctica, y mucho menos,buscan otros medios informativos a parte de la guía delaboratorio que les dan, para conocer más sobre el tema.Por lo que los mismos estudiantes manifestaron que si nofuera porque la profesora explica cómo desarrollar lapráctica, no sabrían como se hace.

3.4 Lo primero querealizaron los estudiantesfue observar

x Los estudiantes al tener la orden por parte de la docentepara comenzar la actividad, lo primero que realizaron fueescoger, los de la primera parte, las posiciones desdedonde iban a dejar deslizar la esfera, tomar los datos detiempo y alcance en x; los de la segunda parte primeropensaron en donde situar y colocar la rampa para obteneral menos 5 alturas diferentes para deslizar la esfera, tomarlos datos de altura y tiempo.

3.5 La metodologíausada por los estudianteses limitada a un “paso apaso”

x Se evidencio en esta actividad, que los estudiantes selimitan a realizar el procedimiento dado por el docente,además de usar las mismas ecuaciones, reemplazar datosy usar la calculadora; inconscientemente todos losestudiantes realizan la actividad a través de algunasecuencia, ya sea guiada por el docente, o estipulada porellos en base a la propuesta por el docente.

3.6 El análisis delos resultados obtenidos dela práctica de laboratorio, lacual, está ligada a unateoría especifica, estárelacionada con otra teoría.

x Algunos de los temas que se ven recalcados en estapráctica de laboratorio fueron: movimiento rectilíneouniforme, movimiento uniformemente acelerado, métodode mínimos cuadrados, movimiento semiparabolico.

3.7 A través de laexperimentación secomprobó la teoría aestudiar

x Según el taller entregado por los estudiantes, solo 2 de losgrupos obtuvieron un valor cercano a la gravedad y unavelocidad constante durante el recorrido de la rampa, estose comprobó a partir de los trabajos entregados por losestudiantes.

52


Tabla N°4 “PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA, MOVIMIENTO,ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA”OBSERVACION 1

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

4.1 Asociaciónnecesaria entre fuerza ymovimiento

xx

Este concepto no se estudio en esta práctica delaboratorio.

4.2 Relación directade Fuerza con velocidad encuerpos en movimiento

x Este concepto no se estudio en esta práctica delaboratorio.

4.3 Los cuerpos enmovimiento poseen fuerzainterna o están dotados defuerza


4.4 Los cuerpos enmovimiento de mayor masa,o que se mueven a mayorvelocidad, ejercen o poseenla mayor fuerza


4.5 La “fuerza demovimiento” se consume,pierde o disipa


4.6 En los cuerposen reposo no actúan fuerzas


4.7 Todo movimientotiene una causa


4.8 El aire y/o lapresión del aire son losresponsables de que unobjeto se mantenga enreposo.


4.9 Cuando unobjeto se encuentra sobreuna superficie, ésta lo únicoque hace es sostener elobjeto, evitando así que éstese mueva.


4.10 Los obstáculospueden re direccionar odetener el movimiento, peroellos no pueden ser agentesque apliquen fuerzas.


4.11 Los objetospara caer no requierenfuerza, ya que ellos siemprequieren ir hacia abajo.


53


4.12 Una fuerzaconstante produce unavelocidad constante,expresada como F = mv


4.13 Una fuerza nopuede mantener un objetoacelerado indefinidamente.


4.14 Una fuerza nopuede mover un objeto, amenos que ésta sea mayorque el peso o la masa delobjeto


Profesor/estudiante observador: Yulieth Reyes - Wendy Saldarriaga Carreras: Ingenieríaelectrónica, Ingeniería Ambiental Semestres: 1Materia: Física mecánicaUniversidad:Universidad Santo Tomas Bogotá N° de estudiantes: 18 Nombre de la práctica delaboratorio: Mesa de fuerza Número de observación:2

Tabla N°5 “PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBRE EL USO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DE LA INGENIERÍA” Observación 2

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x No se detectaron manifestaciones por parte de losestudiantes de ingeniería durante la práctica delaboratorio mesa de fuerza.


x Para esta práctica de laboratorio, la profesoratitular no solicitó informe; en reemplazo se realizó en claseun taller relacionado con la práctica de laboratorio.


x Hasta el momento no se evidencia tareasrequeridas a los estudiantes

Tabla N°6 CONCEPCIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EN LA REALIZACIÓNDE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FÍSICA” Observación 2

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

54


2.1 Los estudiantesejecutan el procedimientopara realizar la práctica delaboratorio.

x Al comienzo de la materia, se les da a conocer alos estudiantes, las guías de laboratorio para realizardurante el semestre, en ellas, encontraran, el nombre laguía, el objetivo de la práctica, el tema en general atrabajar en la práctica (pero no muy detallado, niexplicado, por ejemplo, las ecuación no se demuestran, yen ocasiones, semestre tras semestre, una determinadaecuación sigue estando mal escrita, porque no se revisa),el procedimiento, y en algunas de ellas, referenciasbibliográficas. Al inicio de la práctica de laboratorio, el día13 de abril, la docente divide a los 18 estudiantes en 2grandes grupos, ya que solo se contaban con 2 mesas defuerzas para el montaje de la práctica. El objetivo de lapráctica era comprobar gráfica y matemáticamente si unsistema de 3 masas sujetas a 3 cuerdas sobre una polea,que a su vez estaban sujetas a una mesa de fuerza,estuvieran en equilibrio. Para lo cual, debieron escoger yprobar con las diferentes masas, hasta establecer 5sistemas en equilibrio; se sabe que para que un sistemaeste en equilibrio la suma de las fuerzas actuantes sobredicho sistema debe ser igual a cero. Por lo tanto, para lacomprobación matemática, se realizo descomposición delos vectores y suma de fuerzas en X y en Y (que en estecaso eran las tensiones de las cuerdas y cuya fuerza esprovocada por el peso de cada masa) la masa también secambio para cada sistema, para determinar el ángulo alcual estaba cada tensión, los estudiantes ubicaron las tresmasas de tal forma que el aro que sujeta cada masaquede en el centro de la mesa de fuerza, y tambiéndeterminaron su marco de referencia sobre el plano de lafuerza, con el fin de saber cuál era el eje x, eje y, eje -x, yeje -y. Ya para la parte gráfica se realizo suma devectores por el método del triangulo, de tal forma que unade las tensiones se dibujó, y la siguiente tensión al final delvector del anterior y la dirección y ángulo correcto, así conla ultima tensión. Seguido de lo anterior, se realizo unagrafica a escala en hoja milimetrada del método graficopara las tensiones en cada sistema de equilibrio.

2.2 Los estudiantesse enfocan principalmenteen la toma de datoscuantitativos a la hora derealizar la práctica delaboratorio

x Dado que en esta práctica, nuevamente la docente no pideun informe de laboratorio, si no, un taller, los estudiantesllevan a cabo lo solicitado, es decir, hacer el métodográfico, hacer el método matemático, obtener lastensiones de las cuerdas, y la sumatoria de fuerzas, yllevar a cabo la gráfica para comprobar el equilibrio delsistema; todo lo anterior, lleva en sí datos cuantitativos,que son los que se enfocaron los estudiantes por hacer ycompletar, sin mencionar la parte conceptual delfenómeno, o las conclusiones de la practica.

55


2.3 Los estudiantesa la hora de realizar sumontaje, consideran que laexperimentación sirve paracorroborar una teoría oresultado ya propuesto

x No se evidencio respuesta a esta situación, porque si bienlas prácticas de laboratorio están basadas en algunateoría o ley, y tienen como objetivo demostrar o llegar a losmismos resultados de dicha ley, y encontré que estapráctica no fue la excepción (se quería comprobar que lapara que un sistema de cuerpos estén en equilibrio lasumatoria de las fuerzas actuantes sobre dicho sistema,debe ser igual a cero) directamente los estudiantes nomencionan haber comprobado con la ayuda de la practicadicha ley o lo más importante, no resaltan que con su tomade datos y desarrollo científico estuvieron muy cercanos ono a comprobar una ley.

2.4 Los estudiantestoman en cuenta el marcoteórico para la realizaciónde la práctica de laboratorio

x A pesar de que los estudiantes ya poseen las guías delaboratorio para trabajar durante el semestre, en estaclase, la profesora da la explicación correspondiente pararealizar, sin recibir comentarios, dudas, ejemplos,analogías, y demás, en relación a lo que “debieron haber”leído. Por lo que no considero que hayan usado el marcoteórico.

2.5 Los estudiantesson creativos o innovadores

x Para esta práctica de laboratorio contábamos con solo dosmontajes para usar de la mesa de fuerza, y ya que había18 estudiantes en clase, se dividió en dos grandes grupos.Sin embargo, hubo dos estudiantes que me sorprendieron,ya que no quisieron hacer la práctica con la mesa defuerza y tampoco con sus compañeros. Tenían untransportador, una regla, un lápiz y una calculadora,decidieron diseñar sus propios sistemas de fuerzamediante intuición, lógica y matemática, sabiendo cómorealizar la sumatoria de fuerzas en X y en Y, y que está,debía dar igual a cero, probaron con datos de masa, yángulos de tal forma que dicha sumatoria diera cero,obviamente era un trabajo más demorado y que requeríaentender el comportamiento de las fuerzas, pero al final dela clase se fueron con 4 sistemas en equilibrio diseñadospor ellos mismos.

56


2.6 Los estudiantesgeneran posibles hipótesispara el fenómeno estudiadoen la práctica de laboratorio

x Entre las hipótesis que manifestaron los estudiantestenemos:

Las tres masas a utilizar deben tener el mismovalor para que estén en equilibrio

Se debe usar la misma distancia (o numero deángulos) de separación entre cada cuerda paraque estén en equilibrio

Al hacer el diagrama de cuerpo libre de una de lastensiones, para determinar la componente en x, setoma el ángulo que forma con el eje x, y cuandose quiere saber la componente en el eje y, setoma el ángulo que forma la tensión con el eje y.Es decir, se toman dos ángulos diferentes en lamisma tensión.

Si la sumatorio de fuerzas no les daba cero, eraporque habían errores sistemáticas einstrumentales en la práctica.

La tensión actuante sobre la cuerda no es igual alpeso (masa por gravedad)


x No se evidencia este ítem, ya que los estudiantes secentraron en reemplazar los datos obtenidos en lasecuaciones, mas no, en el comportamiento del objeto deestudio (esfera); además que no se pidió informe delaboratorio, lo que de alguna manera, predispone a losestudiantes a realizar solo la parte matemática.

2.8 Los estudiantesse preocupan por completarla estructura del informe delaboratorio

x Para esta práctica de laboratorio la profesora titular nopidió informe.

2.9 Los estudiantesse preocupan por lacoherencia del contenidodel informe de laboratorio

x

Para esta práctica de laboratorio la profesora titular nopidió informe.

2.10 Losestudiantes se preocupanpor el resultado obtenido enla práctica de laboratorio

x Ya que estrictamente en esta prácticamente se debíacomprobar que el sistema estuviera en equilibrio, por lotanto, que la suma de las fuerzas diera cero, losestudiantes se preocuparon porque efectivamente lesdiera cero, y cuando si les daba eran muy felices y sesentían que lo estaban haciendo bien; pero cuandoalgunos les dio muy cercano a cero pero no exactamentecero, dudaban del resultado y preguntaban al docente y amí, si lo estaban haciendo bien o debían volver a tomar eldato, por lo que se les noto el interés por llegar alresultado pedido.

Tabla N°7 “CONCEPCIÓN DE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA PORPARTE DE LOS ESTUDIANTES EN LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DE

LABORATORIO DE FÍSICA” Observación 2

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

57



x No se evidencia esta relación, ya que no se observaroncomentarios al respecto o alguna manifestación que dieraprueba de ellos.


x La profesora de la materia de física mecánica en ellaboratorio no es la misma que el docente de teoría defísica mecánica, sin embargo, el tema que estaban viendoen la clase de laboratorio es un tema que estaban viendoa la par con la clase de teoría. Pero los conceptos vistosen clase por parte de los estudiantes no son usados paradescribir cosas o situaciones de su cotidianidad.




x Para esta práctica era necesario que los estudiantesprimero observaran que la mesa de fuerza estuvieraequilibrada con las masas y ángulos dados por ellos, yefectivamente ellos lo hicieron. Hasta que este equilibriono se viera no realizaban los cálculos ni mucho menostoman los datos.




x Algunos de los temas que se ven recalcados en estapráctica de laboratorio fueron: segunda ley de Newton,sumatoria de fuerzas, ecuación de fuerza, concepto defuerza, método de triangulo.


x Según el taller entregado por los estudiantes, solo 3 de losgrupos obtuvieron que la sumatoria de fuerzas diera cero yque el método del triangulo se cumpliera, esto secomprobó a partir de los trabajos entregados por losestudiantes.

58


Tabla N°8 “PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA, MOVIMIENTO,ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA”

Observación 2

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x Se evidencia que para que las masas suspendidas sobrela cuerda, que a su vez estaba sujeta a la polea, sequedaran quietas, debían variar la masa a los extremosde la mesa de fuerza, y dicha masa se asocia con elconcepto peso, que es una fuerza.


x No se evidencia este ítem, ya que desde los comentariosde los estudiantes no hablan de velocidad en estapráctica.




x Al variar la masa en las cuerdas sujetas en la mesa defuerzas reconocen que entre más masa hay más fuerza,que en este caso, es el peso dirigido hacia abajo.




x En este ítem la respuesta es no, porque cuando losestudiantes realizan el diagrama de cuerpo libre sobre elporta masa, que en este caso, es el cuerpo al que se leasignan las fuerzas actuantes a pesar de que este no seesté moviendo, dibujan el vector peso y el vector de latensión, y realizan su respectiva sumatoria de fuerzas.

4.7 Todo movimientotiene una causa




4.9 Cuando unobjeto se encuentra sobreuna superficie, ésta lo únicoque hace es sostener elobjeto, evitando así queéste se mueva.




59



x Los estudiantes reconocen que el peso actúa sobre todoslos cuerpos, porque al realizar el diagrama de cuerpolibre, dibujan dicho vector.







Profesor/estudiante observador: Yulieth Reyes - Wendy Saldarriaga Carreras: Ingenieríaelectrónica, Ingeniería Ambiental Semestres: 1Materia: Física mecánica Universidad:Universidad Santo Tomas Bogotá N° de estudiantes: 18 Nombre de la práctica delaboratorio: Segunda Ley de Newton Número de observación:3

Tabla N°9 “PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBREEL USO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DELA INGENIERÍA”. Observación 3

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x No se detectaron manifestaciones por parte de losestudiantes de ingeniería durante la práctica delaboratorio segunda ley de Newton.


x Solamente dos grupos realizan conclusiones acerca dela aplicabilidad que tuvo la práctica de la segunda Ley deNewton, asumiendo que esta vez si se les pidió entregarun informe de laboratorio, mencionando estos, que lapractica ayuda a sus carreras a fortalecer conocimientosbásicos de matemática y física para tener un análisismás detallado del entorno en que se vive. Tambiénmencionan que a la hora de realizar proyectos,seguramente los ingenieros necesitan reconocervariables que actúan sobre cuerpos, como laaceleración, las fuerzas y la masa.


x Hasta el momento no se evidencia tareas requeridas alos estudiantes

Tabla N°10 CONCEPCIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EN LA REALIZACIÓNDE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FÍSICA”. Observación 3

60


INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

61



x Al comienzo de la materia, se les da a conocer a losestudiantes, las guías de laboratorio para realizar durante elsemestre, en ellas, encontraran, el nombre la guía, elobjetivo de la práctica, el tema en general a trabajar en lapráctica (pero no muy detallado, ni explicado, por ejemplo,las ecuación no se demuestran, y en ocasiones, semestretras semestre, una determinada ecuación sigue estando malescrita, porque no se revisa), el procedimiento, y en algunasde ellas, referencias bibliográficas. Al inicio de la práctica delaboratorio, el día 20 de abril, la docente divide a los 18estudiantes en 2 grandes grupos, ya que solo se contabancon 1 montaje de la práctica. El objetivo de la práctica eracomprobar la segunda Ley de Newton a partir de un riel deaire que iba a estar inclinado a un ángulo fijo; el montajeestá compuesto de sensores, computador y un programainformático llamado CASYLAB, el cual, registrara los valoresmedidos en la práctica de laboratorio, que serán los detiempo y distancia. Debido a que el riel de aire estáinclinado, para realizar el desarrollo matemático se toma elcuerpo (carro del riel) sobre un plano inclinado. Losestudiantes debían tomar los datos registrados por elprograma CASYLAB y graficar distancia vs tiempo (X vs t)con el fin de obtener una grafica cuadrática, ya que laecuación del movimiento acelerado x=xo+vot+at²/2 si seconsidera a xo=0 y vo=0, queda la ecuación como x= at²/2 yel 2 del exponente del tiempo nos indica su comportamientocuadrático; después de graficar (X vs t) debían hacer uso delmétodo de mínimos cuadrados, para calcular la pendiente dela nueva grafica linealizada, que nos daría información de laaceleración. Esta aceleración será calculadaexperimentalmente y teóricamente, la primera parte es conel programa CASYLAB y la segunda parte con el diagramade cuerpo libre hecho al cuerpo (carro del riel). Finalmenteen esta parte también debían calcular la incertidumbre de lapendiente con la fórmula del método de mínimos cuadrados,el error relativo y el error porcentual, siendo estos, de lasiguiente manera:

Donde en las dos últimas ecuaciones, A correspondea la pendiente y B al punto de corte

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2.2 Losestudiantes se enfocanprincipalmente en la tomade datos cuantitativos a lahora de realizar la prácticade laboratorio

x Para esta práctica de laboratorio la docente pide un informede laboratorio, que por supuesto está compuesto de algunosítems, como los objetivos, el procedimiento, cálculos, marcoteórico, análisis de resultados, conclusiones y bibliografía, apesar de que los ítems anteriores algunos son cualitativos yotros son cuantitativos los estudiantes a la hora de realizar lapráctica de laboratorio se enfocan en la toma de datos nadamás, como por ejemplo, calcular las variables de distancia ytiempo, los datos de mínimos cuadrados, la descomposiciónde fuerzas y el cálculo de la aceleración.

2.3 Losestudiantes a la hora derealizar su montaje,consideran que laexperimentación sirvepara corroborar una teoríao resultado ya propuesto

x No se evidencio respuesta a esta situación, porque si bienlas prácticas de laboratorio están basadas en alguna teoría oley, y tienen como objetivo demostrar o llegar a los mismosresultados de dicha ley, y encontré que esta práctica no fuela excepción (se quería comprobar la segunda ley deNewton, la cual, menciona que la fuerza actuante sobre uncuerpo es proporcional a la aceleración de dicho cuerpo)directamente los estudiantes no mencionan habercomprobado con la ayuda de la practica dicha ley o lo másimportante, no resaltan que con su toma de datos ydesarrollo científico estuvieron muy cercanos o no acomprobar una ley.


x A pesar de que los estudiantes ya poseen las guías delaboratorio para trabajar durante el semestre, en esta clase,la profesora da la explicación correspondiente para realizar,sin recibir comentarios, dudas, ejemplos, analogías, ydemás, en relación a lo que “debieron haber” leído. Por loque no considero que hayan usado el marco teórico.

2.5 Losestudiantes son creativoso innovadores

x No se evidencio innovación por parte de los estudiantes ni alrealizar el montaje ni al realizar los cálculoscorrespondientes, se limitaron a seguir el procedimientodado por la docente.

2.6 Losestudiantes generanposibles hipótesis para elfenómeno estudiado en lapráctica de laboratorio


- Con los datos de posición y tiempo de un cuerposolo se puede hallar la velocidad

- A una grafica cuadrática no se le puede calcularla pendiente

- El ángulo no es el mismo a lo largo de todo eltriangulo formado entre el riel de aire y la mesa

- Para calcular el ángulo del triangulo formadoentre el riel de aire y la mesa se debe medir ladistancia desde cada punto por el cual el carrodel riel se deslizara, es decir, cada vez que sevaria el punto inicial por el cual el carrocomenzara a deslizarse se mide dicha distanciaporque el ángulo será diferente

- Se debe medir la masa del carro porque laformula de la segunda Ley de Newton diceF=ma

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x No se evidencia este ítem, ya que los estudiantes secentraron en reemplazar los datos obtenidos en lasecuaciones, más no, en el comportamiento del objeto deestudio (carro del riel).

2.8 Losestudiantes se preocupanpor completar la estructuradel informe de laboratorio

x En esta práctica de laboratorio se solicito informe, porque loque a la siguiente clase, los estudiantes llegaron con losinformes para entregar, y cada uno de los ítems queconforman el informe fue elaborado.

2.9 Losestudiantes se preocupanpor la coherencia delcontenido del informe delaboratorio

x

A pesar de los estudiantes entregaron el informe delaboratorio solicitado en la clase anterior, en la parte delmarco teórico, se observa falta de referencias bibliográficas,errores de ortografía, y mucha copia de fuentes de internetsin corroborar la coherencia del texto

2.10 Losestudiantes se preocupanpor el resultado obtenidoen la práctica delaboratorio

x A lo largo de la práctica de laboratorio los estudiantespreguntan a la docente y a mi, si los cálculos los estánhaciendo bien, o si no saben cómo realizarlos, consultancomo realizarlos.


LABORATORIO DE FÍSICA”. Observación 3

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA







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x Lo primero que los estudiantes realizan es observar alcarro del riel como se desliza por el riel, y que datos seestán obteniendo, ya para después usar los datos delprograma en sus cálculos.




x Algunos de los temas que se ven recalcados en estapráctica de laboratorio fueron: segunda ley de Newton,sumatoria de fuerzas, ecuación de fuerza, concepto defuerza, aceleración.


x Según el informe entregado por los estudiantes, solo 2 delos grupos obtuvieron que la aceleración teórica fuera muyaproximada a la aceleración experimental.

Tabla N°12 “PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA,MOVIMIENTO, ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE

INGENIERÍA”

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x Se reconoce que para que el carro del riel se mueva se ledebe imprimir una fuerza y que hay otras fuerzas que nonecesariamente son ejercidas por ellos mismos sino por lanaturaleza, como lo es la normal y el peso.






x Al variar la altura por la cual el carro se deslizara, asocianque a mayor altura mayor velocidad, y por ende, tendránmás fuerza.





4.7 Todomovimiento tiene una causa

x Se reconoce que al deslizarse el carro este se moverá

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Profesor/estudiante observador: Yulieth Reyes - Wendy Saldarriaga Carreras: Ingenieríaelectrónica, Ingeniería Ambiental Semestres: 1Materia: Física mecánica Universidad:Universidad Santo Tomas Bogotá N° de estudiantes: 14 Nombre de la práctica delaboratorio: Segunda ley de Newton, sistema de dos masas Número de observación:4

Tabla N°13 “PERCEPCIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SOBRE EL USO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN SU APRENDIZAJE DE LA INGENIERÍA” Observación 4

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x No se detectaron manifestaciones por parte de losestudiantes de ingeniería durante la práctica delaboratorio fricción.

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x Para esta práctica de laboratorio no se realizaronconclusiones que evidenciaran este observable.


x Hasta el momento no se evidencia tareas requeridas alos estudiantes

Tabla N°14 “CONCEPCIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EN LAREALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FÍSICA”

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA

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x Al comienzo de la materia, se les da a conocer a losestudiantes, las guías de laboratorio para realizar durante elsemestre, en ellas, encontraran, el nombre la guía, elobjetivo de la práctica, el tema en general a trabajar en lapráctica (pero no muy detallado, ni explicado, por ejemplo,las ecuación no se demuestran, y en ocasiones, semestretras semestre, una determinada ecuación sigue estando malescrita, porque no se revisa), el procedimiento, y en algunasde ellas, referencias bibliográficas. Al inicio de la práctica delaboratorio, el día 27 de abril, la docente divide a los 14estudiantes en 2 grandes grupos, ya que solo se contabancon 1 montaje de la práctica, pero finalmente ellos decidentodos tomar los mismos datos. El objetivo de la práctica eraseguir aplicando la segunda Ley de Newton pero ahora conun sistema de dos masas a partir de un riel de aire, laprimera masa va a estar sobre el riel de aire, y la segundamasa va a estar suspendida de una polea; el montaje estácompuesto de sensores, computador y un programainformático llamado CASYLAB, el cual, registrara los valoresmedidos en la práctica de laboratorio, que serán los detiempo y distancia. Debido a que en el riel de aire estáactuando dos masas, el desarrollo matemático consiste enrealizar la descomposición de fuerzas con el diagrama decuerpo libre para cada masa. Los estudiantes debían tomarlos datos registrados por el programa CASYLAB,conformando 6 tablas, ya que se varían las masas tresveces para cada cuerpo, posteriormente se grafica distanciavs tiempo (X vs t) con el fin de obtener una graficacuadrática, ya que la ecuación del movimiento aceleradox=xo+vot+at²/2 si se considera a xo=0 y vo=0, queda laecuación como x= at²/2 y el 2 del exponente del tiempo nosindica su comportamiento cuadrático; después de graficar (Xvs t) debían hacer uso del método de mínimos cuadrados,para calcular la pendiente de la nueva grafica linealizada,que nos daría información de la aceleración. Estaaceleración será calculada experimentalmente yteóricamente, la primera parte es con el programa CASYLABy la segunda parte con el diagrama de cuerpo libre hecho acada cuerpo (carro del riel y portamasas). Finalmente enesta parte también debían calcular la incertidumbre de lapendiente con la fórmula del método de mínimos cuadrados,el error relativo y el error porcentual, siendo estos, de lasiguiente manera:

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2.2 Losestudiantes se enfocanprincipalmente en la tomade datos cuantitativos a lahora de realizar la prácticade laboratorio

x Para esta práctica de laboratorio la docente pide un informede laboratorio, que por supuesto está compuesto de algunosítems, como los objetivos, el procedimiento, cálculos, marcoteórico, análisis de resultados, conclusiones y bibliografía, apesar de que los ítems anteriores algunos son cualitativos yotros son cuantitativos los estudiantes a la hora de realizar lapráctica de laboratorio se enfocan en la toma de datos nadamás, como por ejemplo, calcular las variables de distancia ytiempo, los datos de mínimos cuadrados, la descomposiciónde fuerzas y el cálculo de la aceleración.

2.3 Losestudiantes a la hora derealizar su montaje,consideran que laexperimentación sirvepara corroborar una teoríao resultado ya propuesto

x No se evidencio respuesta a esta situación, porque si bienlas prácticas de laboratorio están basadas en alguna teoría oley, y tienen como objetivo demostrar o llegar a los mismosresultados de dicha ley, y encontré que esta práctica no fuela excepción (se quería comprobar la segunda ley deNewton, la cual, menciona que la fuerza actuante sobre uncuerpo es proporcional a la aceleración de dicho cuerpo)directamente los estudiantes no mencionan habercomprobado con la ayuda de la practica dicha ley o lo másimportante, no resaltan que con su toma de datos ydesarrollo científico estuvieron muy cercanos o no acomprobar una ley.


x A pesar de que los estudiantes ya poseen las guías delaboratorio para trabajar durante el semestre, en esta clase,la profesora da la explicación correspondiente para realizar,sin recibir comentarios, dudas, ejemplos, analogías, ydemás, en relación a lo que “debieron haber” leído. Por loque no considero que hayan usado el marco teórico.

2.5 Losestudiantes son creativoso innovadores

x No se evidencio innovación por parte de los estudiantes ni alrealizar el montaje ni al realizar los cálculoscorrespondientes, se limitaron a seguir el procedimientodado por la docente.

2.6 Losestudiantes generanposibles hipótesis para elfenómeno estudiado en lapráctica de laboratorio


- De acuerdo a la ecuación F=ma, los estudiantesidentifican que a mayor masa menor aceleración

- No es necesario hacer sumatoria de fuerzas,solo reemplazar en la ecuación.


x No se evidencia este ítem, ya que los estudiantes secentraron en reemplazar los datos obtenidos en lasecuaciones, más no, en el comportamiento del objeto deestudio (carro del riel).

2.8 Losestudiantes se preocupanpor completar la estructuradel informe de laboratorio

x En esta práctica de laboratorio se solicito informe, porque loque a la siguiente clase, los estudiantes llegaron con losinformes para entregar, y cada uno de los ítems queconforman el informe fue elaborado.

2.9 Losestudiantes se preocupanpor la coherencia delcontenido del informe delaboratorio

x

A pesar de los estudiantes entregaron el informe delaboratorio solicitado en la clase anterior, en la parte delmarco teórico, se observa falta de referencias bibliográficas,errores de ortografía, y mucha copia de fuentes de internetsin corroborar la coherencia del texto

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2.10 Losestudiantes se preocupanpor el resultado obtenidoen la práctica delaboratorio

x A lo largo de la práctica de laboratorio los estudiantespreguntan a la docente y a mi, si los cálculos los estánhaciendo bien, o si no saben cómo realizarlos, consultancomo realizarlos.


LABORATORIO DE FÍSICA” Observación 4

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA








x Lo primero que los estudiantes realizan es observar alcarro del riel como se desliza por el riel, y que datos seestán obteniendo, ya para después usar los datos delprograma en sus cálculos.



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x Algunos de los temas que se ven recalcados en estapráctica de laboratorio fueron: segunda ley de Newton,sumatoria de fuerzas, ecuación de fuerza, concepto defuerza, aceleración.


x Según el informe entregado por los estudiantes, solo 2 delos grupos obtuvieron que la aceleración teórica fuera muyaproximada a la aceleración experimental.

Tabla N°16 “PRECONCEPCIÓN DEL CONCEPTO DE FUERZA,MOVIMIENTO, ACELERACIÓN, VELOCIDAD EN LOS ESTUDIANTES DE

INGENIERÍA” Observación 4

INDICADORES SSI

NNO

DE QUÉ FORMA


x Se reconoce que para que el carro del riel se mueva se ledebe imprimir una fuerza y que hay otras fuerzas que nonecesariamente son ejercidas por ellos mismos sino por lanaturaleza, como lo es la normal y el peso.






x Al variar la altura por la cual el carro se deslizara, asocianque a mayor altura mayor velocidad, y por ende, tendránmás fuerza.





4.7 Todomovimiento tiene una causa

x Se reconoce que al deslizarse el carro este se moverá





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Tabla N°17. Posturas didácticas más frecuentes en relación a la concepción demétodo científico

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Tabla N°18 Afirmaciones sobre la naturaleza de la ciencia

1. Las teorías están basadas directamente en la observación. 3. El conocimiento científico se corresponde directamente con larealidad.6. Las teorías son herramientas para describir y explicar los

fenómenos del mundo.10. El diseño de una investigación científica debe ser planificado antes

de comenzarla.11. Toda investigación científica comienza por la observación

sistemática del fenómeno que se estudia.16. El progreso científico consiste en descubrir teorías que se

aproximen cada vez más a la verdad.23. La metodología científica es un proceso “paso a paso”.26. Las teorías son validadas por su conexión con otras teorías.30. Un científico evalúa las afirmaciones de la ciencia exclusivamente

a través de la evidencia.

Tabla N° 19 Clave para la evaluación del instrumento NATURALEZA DE LA CIENCIA

1. VISIÓN TRADICIONAL

1.1. Relación teorías hechos

Hay seis categorías de análisis, relacionadas respectivamente con el papel delrazonamiento inductivo, la criteriología, las metacategorías y sus relaciones, la ontología, el rol delo empírico y el descubrimiento científico:1.1.1. Método científico ascendente, que “sube” por inducción desde la empírica hacia la teoría

(Chalmers, 1984; Klimovsky, 1994). Ítems: 1, 11 y 28.1.1.2. Criterios exclusivamente lógicos en la contrastación de hipótesis, ya sea dentro de un

marco verificacionista o de uno falsacionista (Chalmers, 1984; Koertge, 1990; Duschl,1997; Adúriz-Bravo, Badillo et al., en prensa). Ítems: 2, 13, 30 y 31.

1.1.3. Uso rígido de los términos hipótesis, teoría y ley (Estany, 1993; McComas, 1998c). Ítems:2, 4, 16, 17, 28 y 29.

1.1.4. Realismo ingenuo, con un uso fuerte del principio de correspondencia (Nott y Wellington,1998a; Adúriz-Bravo y Meinardi, 2000). Ítems: 3, 16, 18, 22, y 29. Y para el 3 tambien

1.1.5. Dimensionamiento de la importancia de lo empírico en la construcción de la ciencia(Duschl, 1997; Jiménez Aleixandre, 1997). Ítems: 1, 3, 11, 15, 22, 28, 29, 30 y 31

1.1.6. Uso del término descubrir por encima del término inventar (González Gilmas, 2000).Ítems: 16, 18 y 29.

1.2 Naturaleza del conocimiento científico

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Hemos desarrollado tres categorías, relacionadas con los diferentes papeles de la verdaden la ciencia –como meta, como correspondencia y como producto del método –:1.2.1. Racionalismo teleológico, que tiene la verdad como meta (Gaetay otros, 1996; Adúriz-

Bravo, Badilloy otros,., en prensa). Ítems: 8, 16 y22.1.2.2. Objetividad como atributo del científico. Ítems: 10, 21, 24 y 30. Para el 10 tambien 1.2.3. Método algorítmico que garantiza la verdad (Moreira y Ostermann, 1993; McComas,

1998c). Ítems: 9, 10, 11, 23 y 21. El 23 importante

1.3 Desarrollo del conocimiento científico

Le corresponde una única categoría, la visión clásica del crecimiento de la ciencia poracumulación de observaciones, resultados experimentales y descubrimientos:1.3.1. Acumulacionismo como modelo de cambio científico (Chalmers, 1984; Adúriz-Bravo,

Badillo y otros,., en prensa; Adúriz-Bravo, Salazar y otros,., en prensa). Ítems: 15, 16, 17 y18.

2. VISIÓN AVANZADA

En términos generales, se trata de una visión contextualista, relativista, instrumentalista yconstructivista, que caracteriza el avance científico como una combinación de continuidades yrupturas.2.1.3. Realismo pragmático, instrumentalista (Giere, 1992b, 1999a). Ítem: 6.2.1.4. La ciencia como sistema conceptual (Achinstein, 1968). Ítem: 26.2.1.5. Factores múltiples en la creación y justificación del conocimiento científico (Duschl, 1997;

Monk y Osborne, 1997). Ítems: 7, 26 y 27.

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UN ESTUDIO SOBRE LA PERCEPCIÓN QUE TIENEN …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/2457/1/SaldarriagaLopez... · relevantes para mi investigación: a) los objetivos del trabajo