ANIMACIONES INTERACTIVAS COMO OBJETOS DE APRENDIZAJE DE FÍSICA
Rosa Mª Benito 1*, Mª Encarnación Cámara 2, Luis Seidel 2, Juan Carlos Losada 3 y F. Javier Arranz 4
1: GIE Física Interactiva y Dpto. de Física y Mecánica E.T.S.I. Agrónomos
Universidad Politécnica de Madrid Av. Complutense s/n. 28040-Madrid
e-mail: [email protected]
2: GIE Física Interactiva y Dpto. de Física Aplicada E.T.S.I. Industriales
Universidad Politécnica de Madrid C/ José Gutiérrez Abascal, 2. 28006-Madrid e-mail: {me.camaramoral, luis.seidel}@upm.es
3: GIE Física Interactiva y Dpto. de Tecnologías de la Edificación E.U. Arquitectura Técnica
Universidad Politécnica de Madrid Av. Juan de Herrera, 6. 28040-Madrid
e-mail: [email protected]
4: GIE Física Interactiva y Dpto. de Ingeniería Rural E.T.S.I. Agrónomos
Universidad Politécnica de Madrid Av. Complutense s/n. 28040 Madrid
e-mail: [email protected]
Resumen. Una parte del trabajo desarrollado por el GIE “Física Interactiva” en los últimos años se ha centrado en el diseño de simulaciones y animaciones interactivas para la Física de primer curso en la UPM. En esta comunicación presentamos los resultados obtenidos hasta el momento, que componen un conjunto de objetos de aprendizaje interactivos que se integran en una plataforma de tele-enseñanza y se pueden utilizar en distintos entornos didácticos.
1. Introducción
El Grupo de Innovación Educativa “Física Interactiva”, formado por profesores de Física de distintas Escuelas de la UPM, tiene como uno de sus objetivos el desarrollo de materiales interactivos de apoyo a la Física para alumnos de nuevo ingreso y primer curso de Ingeniería. Parte de ese trabajo se ha centrado en el diseño de simulaciones y animaciones interactivas para la Física de primer curso en la UPM.
En esta comunicación presentamos los resultados obtenidos hasta el momento, que componen un conjunto de objetos de aprendizaje interactivos que se integran en una plataforma de tele-enseñanza y se pueden utilizar en distintos entornos didácticos.
En el diseño y desarrollo de estas simulaciones interactivas hemos partido de la experiencia docente de los miembros del grupo en distintas Escuelas de la UPM. Esta
materiales desarrollados. Pretendemos que los objetos de aprendizaje ayuden al alumno a ponerse en la situación física que se describe, fomentando la reflexión sobre los conceptos clave y el aprendizaje activo. La interactividad, por tanto, se orienta a que la respuesta del alumno no sea simplemente automática y que la información que proporciona la animación sea realista, gradual y completa.
Cada simulación se ha diseñado y programado teniendo en cuenta que no debe ser simplemente una animación más o menos vistosa, sino un verdadero objeto de aprendizaje que cumpla al menos los siguientes requerimientos: debe mostrar, en su caso, simulaciones realistas de los movimientos o fenómenos físicos que pretende ilustrar; debe ser fácilmente utilizable por el alumno, para centrar su atención en los conceptos que debe aclarar y fomentar su actitud reflexiva; debe poder utilizarse en distintos entornos didácticos (apoyar la resolución de un problema, ilustrar un desarrollo teórico,…)
Toda la justificación didáctica y metodológica de nuestro trabajo se apoya en la línea de investigación que se conoce como “Physics Education Research” (PER) [1] que ha conocido un importante desarrollo en los últimos años. Como ejemplo, se puede encontrar en la Ref. [2] (que recoge la Oersted Medal Lecture de 2007) una justificación de la utilización de las simulaciones interactivas en la enseñanza de la Física.
2. Animaciones interactivas integradas en un entorno b-learning
En el Proyecto Física Interactiva estamos desarrollando distintos tipos de recursos integrados en una plataforma de tele-enseñanza. La plataforma elegida es Moodle [3]. Como objetivo final, se pretende disponer de un entorno en el que el alumno trabaje de manera activa pero con la posibilidad de tener la ayuda de un profesor. Se pueden encontrar exposiciones más detalladas del desarrollo del Proyecto en las referencias [4,5].
Algunos de los materiales que hemos desarrollado utilizan las facilidades de creación de contenidos que proporciona Moodle sin mucho esfuerzo, como los cuestionarios de elección múltiple, de los que se muestra un ejemplo en la Fig. 1.
Hemos desarrollado un buen número de animaciones interactivas que se integran en estos recursos, también páginas web dentro de Moodle. El objetivo de estas animaciones es ilustrar de forma interactiva algún concepto clave del tema que se está tratando. Son animaciones relativamente simples y de interacción secuencial en las que prima el valor gráfico de la información que se presenta poco a poco. De algún modo, se pueden asimilar a lo que el profesor hacía tradicionalmente en la pizarra al dibujar paso a paso una gráfica o un esquema de las fuerzas que aparecen en un sistema. Un ejemplo de este tipo de animaciones se muestra en la Fig. 2.
Figura 1. Ejemplo de cuestionario de Dinámica integrado en Moodle.
Para la programación de estas animaciones hemos utilizado el formato Flash, que presenta como ventajas más importantes su potencia gráfica y de animación, su facilidad de integración y visualización en una página web y su programación intuitiva. Las animaciones de este tipo que hemos desarrollado se incluyen en temas como trigonometría, dinámica del punto, fuerzas de rozamiento, circuitos eléctricos (leyes de Kirchhoff),…
Figura 2. Ejemplo de una animación interactiva integrada en un recurso de apoyo a los
Se define como objeto de aprendizaje un recurso digital modular identificado de manera única y etiquetado con metadatos, que puede ser utilizado para el apoyo de la enseñanza [6]. La idea fundamental es descomponer los recursos didácticos en pequeños módulos que se puedan reutilizar en distintos entornos de aprendizaje.
En Física son frecuentes las situaciones prácticas que se pueden plantear como problemas paso a paso. También se utiliza en la enseñanza tradicional la deducción de un resultado como un proceso de varias etapas que se entienden como un todo. En el Proyecto “Física Interactiva” hemos desarrollado simulaciones más completas que las que hemos expuesto antes que se pueden considerar objetos de aprendizaje en el sentido de ser modulares, autocontenidas y reutilizables en distintos entornos. En particular, con estas simulaciones pretendemos que la interacción del alumno sea más reflexiva y el aprendizaje más conceptual. Cada una de estas simulaciones incluye botones mediante los que se pueden variar algunos parámetros, o avanzar en la situación física que se plantea.
Las simulaciones interactivas se programan también en Flash, utilizando la potencia del lenguaje Actionscript, que permite que los movimientos presentados sean realistas. Pretendemos que en todas las simulaciones que incluyen movimientos o representaciones gráficas, éstos correspondan exactamente con los que se obtienen de las ecuaciones del movimiento, para que el alumno desarrolle de manera visual una mejor comprensión de las variables cinemáticas.
El proceso de desarrollo de cada simulación es complejo y costoso. Se puede encontrar en la referencia [2] una estimación de costes (en tiempo y dinero) para un Proyecto similar. Se deben tener en cuenta, entre otros, los siguientes factores: diseño de la interfaz gráfica, programación de la simulación (ecuaciones del movimiento), definición de la interacción del alumno y la información que va apareciendo, incorporación de las evaluaciones con alumnos en cuanto a usabilidad, claridad, etc.
Hemos desarrollado una colección de simulaciones de este tipo que abarcan distintos conceptos de la Física Introductoria: vectores (producto escalar y vectorial), cinemática (tiro parabólico), conservación de la energía, leyes de Kepler, dinámica de rotación de un sólido (momentos de inercia). Un ejemplo de distintos pasos en la interacción con una simulación se presenta en la figura [3].
Figura 3. Ejemplo de varios pasos en una simulación interactiva que proporciona un objeto
La utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación en materias como Física implica adaptar los contenidos y métodos tradicionales a un nuevo entorno de enseñanza-aprendizaje. Esta adaptación no puede ser una mera conversión de materiales ya desarrollados a formatos electrónicos, sino que debe incluir una nueva metodología que aproveche las nuevas posibilidades interactivas y de visualización.
En este sentido, resulta muy útil en Física el desarrollo de objetos de aprendizaje que sean simulaciones realistas y completas de los fenómenos físicos más importantes. Estas simulaciones, que se pueden reutilizar para distintos objetivos didácticos y que son autocontenidas, pueden jugar un papel importante en el cambio metodológico que implican las TICs.
5. Agradecimientos
El GIE Física Interactiva agradece el apoyo del Vicerrectorado de Ordenación Académica y Planificación Estratégica de la UPM en las convocatorias de Proyectos de Innovación Educativa de los años 2005, 2006, 2007 y 2008.
El trabajo se ha desarrollado con la colaboración de los becarios del Proyecto Fernando Martínez, Pablo Bretones, Raúl Clemente, Daniel Rodríguez y Álvaro Rico.
REFERENCIAS
[1] E. F. Redish, Teaching Physics, John Wiley & Sons, (2003).
[2] C. E. Wieman, K. K. Perkins and W. K. Adams, “Oersted Medal Lecture 2007: Interactive simulations for teaching Physics: What works, what doesn’t, and why”, Am. J. Phys., Vol 76, pp. 393-399, (2008).
[3] J. Cole, Using Moodle: Teaching with the popular open-source course management system, O’Reilly, (2005).
[4] R. Mª Benito, Mª E. Cámara, J.C. Losada, F.J. Arranz, L. Seidel, “Desarrollo de un entorno de autoaprendizaje utilizando Moodle y animaciones Flash: Física para alumnos de nuevo ingreso en la UPM”, en G. Pinto (Ed.) Aprendizaje activo de la Física y la Química, Equipo Sirius, pp. 273-279, (2007).
[5] L. Seidel, R. Mª Benito, Mª E. Cámara, J. C. Losada and F. J. Arranz, “Development of an Interactive Learning Environment for Introductory Physics in Engineering”, WSEAS Transactions on advances in Engineering Education, Vol. 5, pp. 306-314, (2008).
[6] R. J. Beck, “What are learning objects?”, en Learning Objects, Center for International Education, U. Wisconsin-Milwaukee, (2008).
