EL ESTUDIO DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO COMO VÍA PARA GENERAR
APRENDIZAJES DEL PRINCIPIO DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA
JULIÁN AURELIO CERA HERNÁNDEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
MAESTRÍA EN EDUCACIÓN
BOGOTÁ D.C
EL ESTUDIO DE ACCIDENTES DE TRÁNSITO COMO VÍA PARA GENERAR
APRENDIZAJES DEL PRINCIPIO DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA
JULIÁN AURELIO CERA HERNÁNDEZ
Trabajo de grado para optar el Titulo de Magíster en Educación
Dirigido por
ÁLVARO GARCÍA MARTÍNEZ
Doctor en Didáctica de las Ciencias Experimentales
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
MAESTRÍA EN EDUCACIÓN
BOGOTÁ D.C
Nota de Aceptación
_________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________
_________________________________ Presidente del Jurado
_________________________________ Jurado
_________________________________ Jurado
Contenido
pág.
Introducción 1
1. Problema 4
2. Antecedentes 7
3. Justificación 14
4. Objetivo 18
4.1 Objetivo general 18
4.2 Objetivos específicos 18
5. Referente Teórico 19
5.1 Enseñanza de las ciencias 19
5.2 Enseñanza y aprendizaje de la Física 22
5.3 Uso de modelos y representaciones en la enseñanza de la Física. 25
5.4 Enseñanza de la Física apoyada en las TIC. 29
5.5 Aplicación del Principio del Trabajo y la Energía en la Investigación de Accidentes de
Tránsito. 32
6. Diseño Metodológico de la Investigación 35
6.1 Investigación cualitativa 35
6.2.1 Objetivos de la investigación basada en diseño 40
6.2.2 Características de la investigación basada en diseño 42
6.2 Estudio de caso 43
6.4 Contexto de la investigación 47
6.5 Metodología de la investigación 47
6.6 Instrumentos de recolección de información 51
6.7 Aplicación de la unidad didáctica en el aula 55
6.8 Proceso de análisis de la información 57
7. Análisis de Resultados 61
7.1 Análisis del instrumento de ideas del principio del trabajo y la energía cinética 64
7.2 Análisis del instrumento de selección múltiple TESTi y TESTf. 87
7.3 Análisis de la aplicación de la unidad didáctica 102
7.3.1 Análisis de la Actividad 1. 103
7.3.2 Análisis de la Actividad 2. 106
7.3.3 Análisis de la Actividad 3 108
7.3.4 Análisis de la Actividad 4. 110
7.3.5 Análisis de la Actividad 5. 112
7.4 Análisis finales de cada Caso 117
7.4.1 Caso Frederick 117
7.4.2 Caso Ashley 118
7.4.3 Caso Joshua 118
7.4.4 Caso Albert 119
8. Conclusiones 122
8.1 Sobre el marco teórico que soportó la investigación 122
8.2 Construcción y aplicación de instrumentos 123
8.3 Diseño y aplicación de una unidad didáctica 124
8.4 Analizar los resultados de la aplicación de la unidad didáctica 125
8.5 Reflexiones personales 127
Referencias Bibliográficas 129
Lista de Figuras
pág.
Figura 1. Estructura general de la investigación basada en diseño 43
Figura 2. Proceso del estudio de caso 46
Figura 3. Estructura general de la metodología de investigación 48
Figura 4. Análisis de resultados 62
Figura 5. Descripción de variables al inicio del proceso para Frederick 67
Figura 6. Descripción de variables al final del proceso para Frederick 68
Figura 7. Descripción de variables al inicio del proceso para Ashley 68
Figura 8. Descripción de variables al final del proceso para Ashley 69
Figura 9. Descripción de variables al inicio del proceso para Joshua 69
Figura 10. Descripción de variables al final del proceso para Joshua 70
Figura 11. Descripción de variables al inicio del proceso para Albert. 70
Figura 12. Descripción de variables al final del proceso para Albert 71
Figura 13. Descripción de variables al inicio del proceso para Isaac 71
Figura 14. Descripción de variables al final del proceso para Isaac 72
Figura 15. Mapa conceptual inicial de Frederick 78
Figura 16. Mapa conceptual final de Frederick 78
Figura 18. Mapa conceptual final de Ashley 80
Figura 19. Mapa conceptual inicial de Joshua 82
Figura 20. Mapa conceptual final de Joshua 82
Figura 21. Mapa conceptual inicial de Albert. 84
Figura 22. Mapa conceptual final de Albert 84
Figura 23. Mapa conceptual inicial de Isaac 86
Lista de Tablas
pág.
Tabla 1. Descripción de la metodología de investigación basada en diseño desarrollada en el
presente proyecto de investigación 49
Tabla 2. Pautas de análisis de IIPTEC. Fuente: elaboración propia. 57
Tabla 3. Criterios de evaluación de mapas conceptuales. Fuente: elaboración propia. 58
Tabla 4. Rubrica de caracterización de mapas conceptuales. Fuente: elaboración propia. 59
Tabla 5. Proceso y criterios de selección de los estudios de caso 63
Tabla 6. Pregunta 1 64
Tabla 7. Descripción de la pregunta 4 en los estudios de caso. 72
Tabla 8. Descripción del texto explicativo en los estudios de caso. 74
Tabla 9. Descripción de mapas iniciales y finales de Frederick. 77
Tabla 10. Descripción de mapas iniciales y finales de Ashley 78
Tabla 11. Descripción de mapas iniciales y finales de Joshua. 81
Tabla 12. Descripción de mapas iniciales y finales de Albert. 83
Tabla 13. Descripción de mapas iniciales y finales de Isaac 85
Lista de Anexos
pág.
Anexo A.Instrumento de Ideas del Principio del Trabajo y la Energía Cinética 138
Resumen
El siguiente proyecto de investigación, está orientado en la modelización como metodología de
enseñanza de la Física; para llevar a cabo dicha metodología, se hace uso de modelos físicos
estructurados y aplicados en la investigación de accidentes de tránsito, específicamente asociados
al principio del trabajo y la energía cinética (objeto de aprendizaje del presente proyecto). Para
llevar a cabo la intervención metodológica de enseñanza, se construyeron, aplicaron y analizaron
tres instrumentos: el primero es el instrumento de ideas sobre el principio del trabajo y la energía
cinética IPTEC, el segundo, es un TEST de pregunta cerrada, que categoriza los niveles de
aprendizajes de los estudiantes; estos dos instrumentos fueron aplicados antes y después de la
intervención de la unidad didáctica; siendo ésta, el tercer instrumento, que fue contextualizada en
la investigación Física de accidentes de tránsito, y los recursos TIC.
La metodología de investigación aplicada en este proyecto es la de Investigación Basada
en Diseño (IBD), siendo esta de tipo cualitativo; para ello, se hace uso de las técnicas de
investigación del estudio de casos y la investigación cualitativa, y se desarrolla a través de
instrumentos como vídeos, hojas de cálculo, uso de software, actividades virtuales, test y la unidad
didáctica. Éstas permitieron identificar y analizar los aprendizajes generados en los estudiantes
después de la intervención metodológica del proyecto. La implementación de esta unidad didáctica
permitió aplicar actividades innovadoras, enmarcadas en el uso de modelos fisicomatemáticos que
les permitió a los estudiantes comprender, identificar, asociar, potenciar y aplicar el principio de
Abstract
The following research project is oriented in the modeling as methodology of teaching
physics; To carry out this methodology, it is used structured physical models and applied in the
investigation of traffic accidents, specifically associated with the work principle and kinetic energy
(object of learning of the present project). In order to carry out the methodological intervention of
teaching, three instruments were constructed, applied and analyzed: the first one is the instrument
of ideas about the principle of work and the kinetic energy IPTEC, the second one is a closed
question TEST, which categorizes the Levels of student learning; These two instruments were
applied before and after the intervention of the didactic unit; Being this, the third instrument, that
was contextualized in the physical investigation of traffic accidents, and the ICT resources.
The applied research methodology in this project is the Research Based on Design IBD;
Being this one of qualitative type; To this end, the research techniques of case study and qualitative
research are used and developed through instruments such as videos, spreadsheets, software use,
virtual activities, tests and the Didactic Unit. These allowed to identify and analyze the learning
generated in the students after the methodological intervention of the project. The implementation
of this didactic unit allowed the application of innovative activities, framed in the use of
physical-mathematical models that allowed students to understand, identify, associate, enhance and apply
Résumé
Le projet de recherche qui suit se concentre sur la modélisation et de la méthodologie de la
physique d'enseignement; pour mener à bien cette méthodologie, il utilise des modèles physiques
structurés et appliqués dans les enquêtes sur les accidents de la circulation, en particulier liés au
principe du travail et de l'énergie cinétique (objet d'apprentissage de ce projet). Pour mener à bien
l'intervention de l'enseignement méthodologique ont été construits, mis en œuvre et a analysé trois
instruments: le premier est l'instrument d'idées sur le principe du travail et IPTEC d'énergie
cinétique, le second est un test de question fermée, qui catégorise les niveaux d'apprentissage des
élèves; ces deux instruments ont été appliqués avant et après l'intervention de l'unité
d'enseignement; ce qui est le troisième instrument, qui a été contextualisée dans l'enquête physique
des accidents de la circulation et des ressources TIC.
La méthodologie de la recherche appliquée dans ce projet est de conception basée sur la
recherche IBD; Il est cette qualitative; Pour ce faire, l'utilisation des techniques de recherche et
étude de cas est une recherche qualitative et se développe au moyen d'instruments tels que des
vidéos, des feuilles de calcul, en utilisant le logiciel, activités virtuelles, tester et unité
d'enseignement. Ils ont permis d'identifier et d'analyser l'apprentissage des élèves généré après la
méthodologie d'intervention du projet. La mise en œuvre, ces travaux ont permis d'appliquer des
activités innovantes, encadrées dans l'utilisation de modèles physico-mathématiques qui ont
permis aux élèves de comprendre, identifier, associé, promouvoir et mettre en œuvre le principe
Introducción
En las nuevas tendencias de enseñanza de las ciencias y en particular el de la Física, invitan a
repensar las metodologías desarrolladas por los docentes en diferentes espacios de formación de
los estudiantes y propiamente aplicadas en el salón de clase, los laboratorios y espacios de
interacción como la semana de la ciencia, semana de la tecnología, semana de la astronomía,
conferencias, coloquios, etc., que se desarrollan de forma interna y externa a las instituciones. Lo
anterior invita a repensar hasta qué punto el quehacer docente, procede con nuevas metodologías
de enseñanza que permitan mejorar la compresión de los diversos conceptos que se estén
desarrollando en las clases de Física, pero, profundizando objetivamente sobre dichas prácticas, y
dirimir qué tipo de sucesos reales (externos al aula), contribuyen con mayor eficiencia en los
procesos de enseñanza -aprendizaje de la Física: este último, se desarrolla como punto central del
presente trabajo.
Teniendo en cuenta que algunos conceptos propios de la Física son conceptualizados y
contextualizados por los estudiantes de acuerdo a sus propias percepciones del mundo, en el que
involucran posiciones marcadas por dinámicas de aprendizajes en etapas de formación anteriores,
porque ciñen los aportes que posiblemente se generaron cuando el docente desarrolla sus propias
temáticas, y relaciona los conceptos con realidades experimentadas en la cotidianidad misma del
estudiante. Dichos aprendizajes, son más perceptibles a ser significativos cuando el estudiante
relaciona el concepto en estudio, con una experimentación continua y de constante discusión. Lo
relacionar contenidos desarrollados en la clase de Física.
De lo expuesto anteriormente, este proyecto de investigación hará uso del cómo se realiza
la Investigación de Accidentes de Tránsito (IAT), como pretexto de enseñanza, para que
estudiantes de primer semestre de ingeniería, comprendan y apliquen el Principio del Trabajo y la
Energía Cinética (PTEC); teniendo en cuenta que este principio predomina en el análisis físico de
casos de este tipo, sin desconocer que existen otros conocimientos físicos que contribuyen a la
investigación de estos fenómenos de tránsito (leyes de Newton, teorema de la conservación de la
energía mecánica, rotación de sistemas etc.), pero en el caso de este proyecto de investigación, el
PTEC demarcará el aprendizaje que se pretende lograr en los estudiantes. Dicha temática se
desarrollará en una Unidad Didáctica (UD), que tendrá Actividades de Instrucción (AI), las cuales
se aplican de acuerdo con el desarrollo de las sesiones; dichas actividades estarán apoyadas en el
uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).
El deseo primordial de relacionar la IAT como metodología de la enseñanza del PTEC, es
motivado al alto cuestionamiento que se genera en las personas de cualquier contexto (estudiante,
profesor, abogado, policía, periodista etc.) cuando un evento de dicha índole se presenta, y que
involucra a propios y extraños, a opinar desde los conceptos físicos que en un Accidente de
Tránsito (AT) se podrían discernir, de acuerdo a las concepciones que tienen y transmiten aquellos
que narran o comentan estos fenómenos. De igual manera, en la forma en que definen o relacionan
de forma inadecuada el(los) concepto(s) físico(s) en la mayoría de los casos, bien sea para indicar
el sentido de circulación de los implicados, velocidades probables, rapidez, aceleración, distancia,
espacios, entre otros. Es así, como la IAT, puede involucrar hipótesis, conocimientos y deserciones
científicas entre los estudiantes, pues se enriquece el desarrollo metodológico de las clases y se
Asimismo, los AT ocurren sobre la vía y se presentan súbita e inesperadamente,
determinado por condiciones y actos irresponsables potencialmente previsibles, atribuidos al
factor humano, factor ambiente y factor vehículo, los cuales ocasionan pérdidas prematuras de
vidas humanas y/o lesiones, así como secuelas Físicas o psicológicas, perjuicios materiales y daños
a terceros; de aquí que resulta interesante y desafiante llevar dicha problemática (que hoy día se
considera un asunto de salud pública) confinada dentro de una UD, para facilitar los procesos de
enseñanza-aprendizaje en los estudiantes, hasta el de replantear los ámbitos tradicionales de
enseñanza del PTEC. Esta UD es diseñada y planificada de acuerdo a los modelos físicos apoyados
en algoritmos, que permiten comprender cómo es el uso del PTEC, por lo que se proponen
actividades desde la reflexión científica, reflexión social y desde la reflexión metódica para la
enseñanza de la Física: éstas como respuesta a las percepciones que se recopilaron en el
instrumento de ideas generales sobre la accidentalidad y su relación con los conceptos de la Física.
Por tanto, es el interés de este proyecto, conocer las ideas previas de los estudiantes frente a sus
conocimientos en Física y su relación con los accidentes de tránsito, lo que determina en gran
medida, el objeto de estudio de la investigación aquí consignada.
Ahora bien, la construcción, aplicación y análisis de la UD tiene puntos importantes que se
resaltan dentro de la ejecución de la intervención: inicialmente la aplicación de la Física para
investigar accidentes de tránsito, permite generar actividades de interés continuo, discursivo y que
anima a los estudiantes a comprender en mayor profundidad los procesos necesarios para entender
este tipo de eventos; de la misma manera, estas actividades permiten que los estudiantes obtengan
aprendizajes sobre el principio del trabajo y la energía cinética, hasta el punto de comprenderlos,
1. Problema
Existe una baja relación entre los conocimientos que se pretenden construir y potenciar en ciencias,
especialmente en la enseñanza de la Física; las actividades diseñadas por los docentes, los
discursos en el aula y las realidades sociales en las que viven los estudiantes (Jessup & Margie,
2010). Asimismo, en las prácticas experimentales en los laboratorios de Física, no se evidencian
estrategias de motivación y de aplicación en contextos reales, que permitan aprovechar los
diferentes escenarios para relacionar los conceptos de la Física e integrar el conocimiento de
fenómenos de índole social, con el fin de promover la construcción de lenguajes simbólicos y su
correspondencia con su significado científico, a la vez, el empleo de dichos conocimientos como
instrumento de aprendizaje con significado y sentido para promover competencias que les
permitan participar como ciudadanos (Salinas, 2013)
Este punto de intersección debe permitir el abordar numerosas situaciones cotidianas que
sirvan de contexto para aportar metódicamente en el desarrollo de las clases de ciencias y, en el
caso concreto de la enseñanza de la Física, a que se contribuya en la construcción significativa del
conocimiento, para que desde una posición crítica los estudiantes aporten en la necesaria toma de
decisiones fundamentadas en torno a problemas locales y globales.
En tal sentido, se rescata dentro de la enseñanza de la Física, la creciente disposición por
parte de los docentes en generar ambientes de aprendizaje a partir de diversos procedimientos,
siendo uno de ellos la resolución de problemas; hecho que se ha entendido como estrategia para
la construcción de conocimientos no se da desde situaciones en las que se involucren la realidad
fuera del aula, sino en las que se construyen conocimientos de forma libre y sin prescindir de
procesos de aprendizaje, por ello es vital familiarizar a los estudiantes no solamente en relación a
los conocimientos generados por las leyes Físicas y los problemas contextuales planteados en
libros o guías de laboratorio, sino que deben permitir el desarrollo del pensamiento lógico y la
formación de valores científicos y ciudadanos a partir de casos experimentales y experiencias
reales cotidianas (Adúriz, Izquierdo y Estany, 2002)
Ahora bien, teniendo en cuenta la complejidad en la enseñanza de la Física para atender a
la formación integral del estudiante, su desarrollo en escena dentro del aula se altera aún más
cuando se quiere integrar el fomento de competencias científicas que evidencien la construcción
de los conocimientos en Física, aquí las estrategias de los docentes no tienen en cuenta los estilos
de aprendizaje, ni se hacen con temas de interés (Coca,2014). Para estos casos se recurren a diseños
que, en el mejor de los eventos, convocan estrategias que vinculan herramientas de las tecnologías
de la información y la comunicación como: software, videos etc., pero no enfatizan en las posibles
acciones que estos conceptos pueden involucrar en aplicaciones de la vida diaria en la que se está
formando integralmente el estudiante.
Asimismo, se observa que las prácticas de laboratorio se han limitado a la descripción de
un montaje, definición de unos objetivos ya predeterminados, al registro y toma de datos; lo que
no permite al estudiante modelar un fenómeno en su complejidad, dar cuenta de algunos conceptos
de la Física involucrados y adicionalmente, no provee estrategias para el cultivo de habilidades
investigativas que promuevan el lanzamiento de hipótesis, la valoración de condiciones, la
representación de acciones y la interpretación de una problemática a partir de sus consecuencias
De acuerdo a lo mencionado anteriormente, se registran las condiciones generales de la
enseñanza de la Física, el uso de las TIC en dichos procesos, y la contextualización de
conocimientos propios de la ciencia (en particular para el de la Física), que permitan abordar un
aprendizaje significativo del principio del trabajo y la energía cinética en la investigación de
accidentes de tránsito, por lo que se plantea la pregunta de investigación como:
¿Qué aprendizajes pueden generar los estudiantes cuando estudian conceptos sobre el
Principio del Trabajo y la Energía Cinética aplicados en el Análisis de Accidentes de Tránsito y
2. Antecedentes
Según Vázquez & Jiménez (2016), la enseñanza y aprendizaje de las ciencias debe integrar y
enriquecer el conocimiento cotidiano, por lo que se hace necesario relacionar desde las diferentes
ciencias (Física, química, matemáticas etc.) los contenidos temáticos con situaciones de contexto
que el estudiante asume en su diario vivir; esto permitirá que el estudiante pueda conocer,
desarrollar, y potenciar, sus conceptos y procedimientos científicos; también permite la emisión
de hipótesis, realización de informes y contribuir de forma positiva en la actitud hacia el
aprendizaje de las ciencias.
Cuando el estudiante relaciona en el ambiente de aprendizaje el objeto de conocimiento
que se desarrolla dentro del proceso de formación, y da cuenta que éste se encuentra en relación
con ciertos contextos que considera él mismo significativos, por lo que será más viable el camino
para movilizar en el educando, el deseo de comprender los diversos contenidos que se trabajan en
las ciencias (D’Amore, 2008) , esto implica que el estar al interno de un contexto significativo, se
lleva al estudiante a desear afrontar la situación y/o problemática, desarrollando actividades de
búsqueda personal, puesto que según Moreira (2005) en el estudiante una nueva idea es
significativa en la medida en que conecte bien las ideas y sus significados previos, y el compartir
dichos significados dependen de la comunicación del alumno con su profesor, del profesor hacía
De igual manera, se ha de poner el interés del aprendizaje como descubrimiento, a partir
de situaciones en las que el estudiante se enfrenta dentro de los espacios de convivencia en el aula
o fuera de ella, tan como plantea Hodson (1985), citado Gil (1986). Lo anterior, es el reto inicial
que el docente de las diferentes ciencias se pueda enfrentar, ya que debe desligar en su quehacer
diario y como ponente principal al sistema de evaluación y al mismo objetivo de la enseñanza de
las ciencias, de que los alumnos aprendan las teorías vigentes y sepan aplicarlas a los fenómenos
adecuados en las situaciones apropiadas (Vasquez, Acevedo y Manassero, 2003) y (Villareal et al,
2005). Esto magnifica a la enseñanza de las ciencias en una secuencia que desafortunadamente
está ligada a la preocupación de los profesores por enseñar los conocimientos científicos y eliminar
errores, porque en sí la misma ciencia de los propios científicos no admite errores, lo que provoca
a menudo un rechazo del pensamiento especulativo de los educandos, fomentando una visión de
la ciencia caracterizada por la rigidez e intolerancia de quien no practica y mucho menos, la hace
propia (Ruz, 2015).
Para acercar la enseñanza de las ciencias en espacios más propicios para generar
aprendizajes en los estudiantes, se plantea el uso de situaciones contextualizadas que son llevadas
hasta la construcción de algoritmos e imágenes representativas del fenómeno en estudio, para ello
se plantea el uso de la modelización (Izquierdo, 2004)
Lo anterior es una herramienta metodológica que se logra aplicar acertadamente, cuando
la contextualización del conocimiento se hace a través de la presentación de situaciones
problemáticas reales que sean factibles de simbolizar mediante modelos matemáticos (Tamayo,
2013) el concepto de modelo es uno de los pilares metateóricos sobre los que se edifican las
ciencias naturales (Adúriz et al, 2011). También se entiende que un modelo cualquiera, es una
operativa, para explicar la diversidad de fenómenos que se le puede presentar en su entorno
(Galagovsky & Adúriz, 2001)
Por otra parte, el uso de la modelación en los diferentes espacios de formación se muestran
de diversas maneras, estos, según los puntos de vista desde donde se mire la didáctica de quienes
desarrollan sus propias prácticas y de quienes pretenden innovar en los espacios de adquisición de
estrategias de enseñanza, de acuerdo a los objetivos de la actividad; para el caso de este proyecto,
el contexto social va ligado a la investigación de accidentes de tránsito, que haciendo uso de
modelos físico-matemáticos, da respuesta científica a las situaciones que de esta se puedan generar.
La modelación no es una tarea fácil, toda vez que se debe pensar, como objetivo, la
enseñanza de ambas cosas simultáneamente (comprensión Física y matemática sobre un mismo
contexto), algo que sería muy complicado (Trigueros, 2009). Según el mismo autor, el diseño de
las situaciones constituye un elemento central para que el uso de la modelación tenga éxito, puesto
que esta puede variar de acuerdo a la inmersión del contexto y la población en que se aplique, en
razón a que no es lo mismo generar aprendizajes a estudiantes que asumen el conocimiento como
la obligación del mismo, que asumir el conocimiento propio de las situaciones en las que se
encuentran diferentes situaciones concretas de su diario vivir en palabras de Izquierdo (2004)
desde una perspectiva realista, el interés se enfoca en la resolución de problemas reales que tengan
sentido práctico para los alumnos.
La anterior definición de la modelización se argumenta, a partir de que los estudiantes
aprenden más significativamente de esa manera, además de que muchos alumnos muestran mayor
interés por la solución de problemas relacionados con su entorno, que con las actividades centradas
únicamente en las matemáticas y en el análisis numérico para el caso resultadista de la Física
contextos problematizadores, desde modelos explicativos que se basan en las imágenes
permisibles a modelos explicativos que se basen en las imágenes correctas y pertinentes (Vizcaíno
& Castiblanco, 2009).
En tal sentido, se define el proceso de diferenciación de imágenes necesarias para
comprender un fenómeno fisicomatemático, entre imágenes permisibles, concretas y pertinentes,
según Castiblanco y Vizcaíno, (2009) como;
Las imágenes permisibles serían todas aquellas que se pueden imaginar en el pensamiento
porque su misma naturaleza lo permite, es decir, nuestra manera de ver el mundo responde a
lo que vamos construyendo desde la cotidianidad sea ésta reflexiva o no, lo cual hace que,
frente a hechos desconocidos desde la experiencia de vida, el sujeto intenta entenderlos desde
los modelos explicativos que ha configurado, y por tanto lo que su pensamiento le permite
pensar (p.5)
Es así como el estudiante puede hacer una aproximación inicial del fenómeno en estudio,
que para el caso de este proyecto, es el principio del trabajo y la energía cinética aplicado en la
investigación científica de accidentes de tránsito, que dentro del desarrollo del pensamiento
físico-matemático, se presenta en cómo el conjunto de habilidades que adquiere el educando para
describir, comparar, sistematizar, concluir, aplicar, es decir, organizar todas sus sensaciones y
pensamientos en pro de la construcción de una explicación coherente de acuerdo a sus
preconceptos y primeros afines científicos (Vizcaíno & Castiblanco, 2009).
Por su parte, el paso de imágenes permisibles a correctas se da cuando el educando
relaciona los procesos experimentales con el modelo que inicialmente planteó; en palabras de
La evidencia experimental, en donde ya no es simplemente lo que diga lo cotidianidad, sino
que entra en juego uno intensión de observar los fenómenos o sistemas físicos paro esclarecer
lo veracidad o coherencia de uno "imagen" que aparentemente lo explicaba todo; allí las
"imágenes" empiezan o hacerse más correctos en el sentido de que por lo menos no habrá
contradicciones entre el modelo explicativo y lo que se observa. (p.2)
Es aquí cuando el estudiante entra en una interacción continua entre las percepciones de su
entorno, y la operación controlada de mediciones y precisiones experimentales (Chade, 2014). Es
así que se proponen modelos que, además de la habilidad experimental, la capacidad de interactuar,
la mentalidad científica y un comportamiento adecuado en el aula, forman una identidad específica
del estudiante que le ayuda en sus expectativas de éxito (Moreira, 2002). Lo anterior pone de
manifiesto, que las “nociones imaginarias” iniciales del estudiante, están más ligadas a la
experimentación, por lo que el cambio de concepción del fenómeno en estudio tiene una afinidad
sistemática y controlada.
Para Felipe, Gallarreta, & Merino (2006) se debe alcanzar un peldaño adicional en la
construcción de las imágenes para la modelización de un fenómeno en ciencias, que permita
alcanzar el desarrollo de pensamiento pertinente para la compresión conceptual; en otras palabras,
estos aprendizajes se reconocen como imágenes pertinentes, que son definidas por Vizcaino &
Castiblanco (2009) como:
En este nivel de pensamiento es donde se hace más evidente la relación entre Física y
Matemática, pues no sería posible dar sentido físico a los algoritmos matemáticos si éstos no
sistemáticamente un fenómeno físico sí no se hiciera mediante modos de proceder
matemáticos, es decir, mediante la organización, sistematización, abstracción, uso de
principios lógicas y demás habilidades de pensamiento y estrategias de conocimiento que sólo
se desarrollan con el fin de "matematizar" lo observado. (p.5)
Para que el proceso anterior se genere dentro de un procedimiento metodológico de la
modelización, es de vital importancia, que los conceptos se introduzcan de manera
contextualizada, hasta que el nivel de apropiación de los conceptos físicos esté fundamentado en
la inteligibilidad y coherencia que cada quien encuentra en sus pensamientos (Adúriz et al, 2011).
Igualmente, es recomendable que el diseño de actividades de enseñanza, incorporen las etapas del
proceso de modelación, con el objetivo de pretender que el alumno desarrolle habilidades en el
rubro científico y las implicaciones que allí se generan (Laura, 1993).
Teniendo en cuenta hasta aquí, que la modelización es una metodología que permite
constantemente ajustar las formas y medios con los que se desarrollan las diferentes prácticas en
el aula, laboratorio u otro espacio de formación, lo que implica que, desde las prácticas propias del
docente, es necesario la retroalimentación constante de las experiencias, porque estas permiten
mejorar los modelos expuestos por los grupos participantes (Romero & Quesada, 2014). Esto
permite que la construcción de modelos cada vez más coherentes del fenómeno en estudio, hasta
la elaboración y/o construcción del modelo pseudoconcreto adecuado para establecer modelos
físicos/matemáticos que sean pertinentes a las problemáticas propuestas de forma contextualizada
(Adúriz et al, 2011).
Para Trigueros (2017), la enseñanza de las ciencias se imparten casi siempre en forma de
conferencia, introduciendo definiciones y teoremas de manera más o menos lineal y dejando el
definiciones y teoremas generan nuevas tendencias de modelado, que se pueden distinguir bajo
dos tipos de corrientes, una didáctica en la que los modelos se utilizan para estructurar y promover
el proceso de aprendizaje de los alumnos, y otra que se puede considerar de carácter conceptual en
la que el papel de la modelación es clave para introducir nuevos conceptos y para desarrollarlos
3. Justificación
La enseñanza de la Física debe presentarse a través de prácticas donde se evidencien además de
un dispositivo claro de motivación, los elementos de aplicación en contextos reales, que permitan
aprovechar diferentes problemáticas como escenarios de enseñanza para la construcción de
conceptos de la Física, los cuales deben incluir actividades de motivación hacia el aprendizaje de
nuevos conceptos, contextualización de los discursos del maestro y realidades sociales donde se
integre al estudiante dentro de su proceso de aprendizaje.
Por lo sustentado hasta aquí, se propone plantear una metodología activa en la enseñanza
de la Física, basada en la investigación de accidentes de tránsito para comprender conceptos
entorno al principio del trabajo y la energía cinética, lo que permitirá no solamente el desarrollo
de habilidades propias del cálculo de algoritmos, sino la contextualización de problemas reales
que llevan a la comprensión de fenómenos complejos, haciendo que se tome a la Física como una
herramienta de análisis para potenciar capacidades y sea motor de actitudes que les permita
comprender la sociedad y algunas de sus problemáticas.
El estudio de eventos de tránsito promueve y se apoya en la investigación científica a partir
de principios, leyes, teoremas de la Física, por lo que el desarrollo de la modelación como proceso
intrínseco de la resolución de problemas (velocidad inicial de los implicados en el evento de
tránsito), el mejoramiento de habilidades comunicativas (generación de informes escritos de
calidad argumentativa, justificativa, explicativa y descriptiva) y el fomento de competencias
no se encuentran en los libros que hacen parte del cotidiano en las clases teóricas, por lo que exigen
trabajo interdisciplinario, visiones compartidas, y por supuesto aplicación de las leyes que rigen la
Física clásica (Castro & Ramírez, 2013).
Este tipo de metodologías permite mejorar la autonomía y cultivar estrategias de
investigación propias de las ciencias (planteamiento de problemas, formulación de hipótesis
fundamentadas; búsqueda de información; elaboración de estrategias de resolución y de diseños
experimentales en condiciones controladas y reproducibles, análisis de resultados, etc.)
relacionando los conocimientos aprendidos con otros ya conocidos y considerando su contribución
a la construcción de cuerpos coherentes de conocimientos y a su progresiva interconexión en una
de las problemáticas más graves de la sociedad, a tal punto que se han convertido en problemas de
salud pública según la OMS (2013)
En tal sentido, el desarrollo de esta metodología para la enseñanza de la Física a partir de
aplicaciones de conceptos del principio del trabajo y la energía en la reconstrucción de accidentes
de tránsito permitirá a los estudiantes familiarizarse con la terminología científica que se maneja
en los eventos de tránsito, para denotar un suceso o serie de sucesos que cabe someter a un análisis
racional y a la aplicación de medidas correctivas. El término accidente puede dar la impresión de
sucesos inevitables e impredecibles, es decir, imposibles de controlar, esto para poder emplearla
de manera habitual al expresarse en el ámbito escolar, así como para poder explicar expresiones
científicas del lenguaje cotidiano y relacionar la experiencia diaria que viven miles de personas y
que desafortunadamente están involucradas en accidentes de tránsito en Colombia, según el
Instituto de Medicina Legal y Ciencias Forenses (2012)
Adicionalmente, la reconstrucción de accidentes de tránsito como metodología permitirá
diferentes fuentes, evaluar su contenido y adoptar decisiones de manera que permita al estudiante
familiarizarse con el diseño y realización de experimentos, utilizando la tecnología adecuada para
un funcionamiento correcto, con una atención particular a las normas de seguridad, a los marcos
de referencia, la predicción de hipótesis, el cotejo de variables, y otras habilidades científicas que
son vitales para la formación integral del estudiante (Doménech, Limiñana y Menargues, 2013)
Esta metodología ofrece un carácter motivante y creativo que va de la mano con el trabajo
científico como actividad en permanente proceso de construcción; desarrollado al margen de la
promoción de las competencias ciudadanas y sirve al tiempo como herramienta para el desarrollo
de pensamiento que permite analizar y comparar hipótesis y teorías contrapuestas.
Así mismo, esta metodología y el diseño didáctico permiten acercar la realidad que vive
el país en materia de accidentes de tránsito ya que es muy alta. Según (García & Rivera, 2009)
En Colombia son muy frecuentes los eventos de tránsito, los cuales provocan altas pérdidas
materiales y fundamentalmente vidas humanas, ya sea por la topografía de las vías, por fallas
mecánicas o por los errores humanos, por ello es de vital importancia la reconstrucción
analítica de cada evento, la cual es la herramienta que se constituye en la prueba necesaria para
que los jueces determinen las responsabilidades respectivas. (p.2)
Lo anterior hace necesario generar discursos relacionados a dicha problemática, que
contribuyan sistemáticamente a disminuir el impacto social que allí se genera; para el caso de la
formación desde el aula, se deben fijar estrategias para el cultivo de actitudes ciudadanas que
sensibilicen la problemática desde el desarrollo transversal del currículo y para el caso desde la
enseñanza de la Física.
principio del trabajo y la energía, permitirá que las aplicaciones de conceptos físicos en la
reconstrucción de accidentes de tránsito, generen el aprender ciencia, es decir, a construir los
conocimientos científicos básicos y saber utilizarlos para interpretar los fenómenos naturales y
sociales que de este campo se derivan, lo que haría un verdadero aprendizaje de la Física, en
específico, del principio que se desarrolla en este proyecto de grado; es decir, el estudiante debe
estar en condiciones de utilizar los procedimientos científicos para la resolución de problemas,
atendiendo a la solución más allá de la aplicación de ecuaciones, más bien a la resolución de
problemas entendida como la búsqueda de información, descripción, análisis y tratamiento de
datos, formulación de hipótesis, diseño de estrategias de contraste, experimentación, elaboración
de conclusiones y comunicación de las mismas a los demás y contextualización de resultados que
generan una tensión en el pensamiento productivo relacionándolos con contextos reales y que cuya
solución exija la construcción de conocimientos y la reflexión del contexto problema
(Izquierdo,2004).
En tal sentido, esta metodología está dirigida según los planes de estudios a estudiantes de
primer semestre de ingeniería de la Universidad ECCI que cursan la asignatura Física Mecánica,
teniendo en cuenta que en estos grados, los estudiantes ya hacen uso de los conceptos de cinemática
y leyes de movimiento, y donde la reconstrucción de accidentes de tránsito generada a partir de
datos reales proporciona ruta de análisis y de enseñanza en las que el docente diseña el ambiente
de aprendizaje y combina elementos desde la realidad nacional, basándose en los accidentes de
tránsito describiendo en forma técnica los conceptos físicos allí implícitos y dejar una estructura
inmersa en relación a las actitudes ciudadanas que visibilicen la importancia del tema y forman en
4. Objetivo
4.1 Objetivo general
Estudiar el impacto de los aprendizajes en estudiantes de ingeniería de primer semestre del curso
de Física Mecánica, frente al principio del trabajo y la energía cinética, aplicado en el estudio de
investigación científica de los accidentes de tránsito.
4.2 Objetivos específicos
Elaborar una revisión sistemática en relación a la enseñanza de la física apoyada en las
TIC.
Construir y aplicar instrumentos que permitan identificar conocimientos, intereses y
necesidades de formación de los estudiantes, frente al principio del trabajo y la energía
cinética.
Diseñar y aplicar una unidad didáctica (apoyada en las TIC), que permita fortalecer y
potenciar aprendizajes relacionados con el principio del trabajo y la energía cinética.
Analizar los resultados de la aplicación de la unidad didáctica, a partir las matrices de
5. Referente Teórico
En este capítulo se exponen los referentes teóricos que soportan el desarrollo conceptual del
presente trabajo, para ello, se realizó un compilación dividida en cinco marcos referenciales; la
enseñanza y aprendizaje de las ciencias, enseñanza y aprendizaje de la Física, uso de modelos y
representaciones en la enseñanza de la Física, enseñanza de la Física apoyada en las TIC y
aplicación del principio del trabajo y la energía cinética en investigación de accidentes de tránsito,
éste último visto como pretexto de aprendizaje.
5.1 Enseñanza de las ciencias
Para Romero & Quesada, (2014) existen grandes desafíos para la enseñanza de las ciencias; estos
desafíos están ligados a la percepción que el docente analiza de forma intuitiva dentro de los
diferentes procesos de formación que lleva en el aula, inicialmente porque pretende despertar el
interés y la motivación en el aprendizaje de nuevos contenidos o quizá, la aplicación de temáticas
que ya fueron desarrolladas en algún momento de la formación en diferentes ciencias. Una vez
que se logra despertar el interés de los estudiantes por el aprendizaje de la ciencia (Física, química,
matemáticas etc.), se debe plantear un desarrollo coherente con los objetivos de la clase misma,
del docente y del estudiante (éste último como eje central en el proceso de aprendizaje), ya que
sobre él recae todo el protocolo educativo que permitirá permear los discursos en el aula y en su
Asimismo, existe un consenso en la Didáctica de las Ciencias Experimentales (DCE) por
el cual, hacer ciencia, incluye la apropiación de recursos discursivos y construir con palabras el
significado de la experiencia que desarrolla el estudiante desde sus prácticas cotidianas (De Pro
Bueno, 1999). Se ponen así en juego estos recursos, con el fin de transformar dichas prácticas
cotidianas, en situaciones de análisis de los diversos fenómenos que se pueden extraer hasta el
punto de contextualizarlos de forma problematizadora, ya que permite ayudar a los estudiantes a
explorar la relevancia personal de la ciencia e integrar el conocimiento científico con soluciones
prácticas complejas (Moreira, M, 2014). Por lo tanto, enseñar ciencias de esa manera requiere
poner un foco en problemas auténticos que frecuentemente no pueden ser definidos en términos
netamente científicos (Campanario & Moya, 1999).
De esta manera, lo que se pretende es relacionar de forma directa la ciencia con las
situaciones que son experimentadas (desde el educando), de manera inseparable a los contenidos
científicos que allí están inmersos. Aquí se pone de manifiesto, el desarrollar en los estudiantes la
comprensión de la base social e institucional de la credibilidad científica, y de lo que realmente
resulta ser ciencia; en otras palabras, se logrará llamar la atención de muchas clases de públicos en
general, puesto que sentirán la ciencia como una rama especifica que puede lidiar con las preguntas
que constantemente están surgiendo del por qué, para qué y cómo (Medallo et al,2014)
Por lo anterior, la enseñanza de las ciencias debe habilitar a los estudiantes a hacer juicios
sobre la confiabilidad y validez de enunciados científicos, incluso cuando no tienen la capacidad
requerida y el rigor con el que se desarrollan concepciones teóricas, lo que acercará de forma
factible al estudiante a proporcionar sus concepciones y percepciones para ser conocidas y
comenzar desde ese punto inicial, una relación que a hoy día se hace necesaria para la motivación
Actualmente, en relación a la enseñanza de las ciencias, según Moreira (2005),se debe
estimular el desarrollo de intereses personales, la curiosidad habitual y hobbies, que deben estar
relacionados con la ciencia, porque de esta forma aumentará la motivación y la confianza de los
alumnos dentro de los procesos en los que participa, al igual que en futuras experiencias de
aprendizaje. Para esto la enseñanza no debe ser monológica, sino dialógica según Freire (como se
citó en Alonso, Díaz, y Mas, 2005). Es así, que se pretende que el docente hable menos (narrar
menos) y crear más espacios para que los alumnos conversen y externalicen los significados que
están captando; para este tipo de interacciones entre los educandos, se debe tener en cuenta que la
relación de los contenidos de las primeras situaciones presentadas o propuestas a los alumnos debe
corresponder a su mundo, su entorno, su edad y su cultura (Greca & Moreira, 1998)
A propósito de la forma en que los estudiantes contextualizan las situaciones
problematizadoras, es importante tener en cuenta el conocimiento previo, que se debe asumir en
los procesos de enseñanza – aprendizaje como la variable más importante y que resulta ser,
largamente, la más implícita (Adúriz & Morales, 2002). Esto permitirá al docente identificar y
hasta caracterizar las situaciones para que los alumnos hablen y propongan de forma crítica y
reflexiva, el papel de las ciencias en la comprensión de fenómenos. Sino es de esta manera que el
docente no tendrá idea de cuáles y cómo están siendo captados los significados que se pretenden
construir de forma preconceptual y conceptual. Para esto, son las situaciones que dan sentido a los
conocimientos (Moreira, 2002)
Por otra parte, inevitablemente existirá algunas situaciones que no permeen a todos los
intereses de los estudiantes, por lo que dichas situaciones que, en algún momento son fuera del
contexto del alumno, deben ser trabajadas progresivamente en crecientes niveles de
aumentar en complejidad de acuerdo con los requerimientos propios del desarrollo de la clase
(Adúriz et al., 2011).
Finalmente, Salinas (2013), hace un planteamiento de que enseñar no es depositar
conocimientos en la cabeza del alumno, pues de una forma u otra, el proceso de enseñanza –
aprendizaje pierde sentido como objeto social, ya que las finalidades de los ajustes curriculares
actuales exigen formar un ser que sabe hacer y sabe ser. De igual forma, la adquisición de
conocimientos es importante pero con criticidad, con cuestionamiento, que abarca las percepciones
personales que tiene el estudiante, es así que no tendría sentido enseñar sin tener en cuenta el
conocimiento previo de los alumnos en alguna medida (Klimenko & Alvares, 2009) ya que es más
fácil para el alumno captar partes de un todo si ya tiene idea del todo (Ausubel, 2000) y, donde la
evaluación debe buscar evidencias de aprendizaje, al igual que debe incluir aspectos formativos y
recursivos (Moreira, 2012), porque desde la enseñanza de la ciencia se debe juzgar con criterios
de medida científica en el campo de la educación y no en sistema numéricos de medición de las
nociones que cada persona tiene del entorno que quiere explicar a través de los aprendizajes que
desarrolla en clase.
5.2 Enseñanza y aprendizaje de la Física
En los procesos de enseñanza y aprendizaje de la Física, se deben utilizar distintos materiales
instruccionales y diferentes estrategias didácticas, estimulando la participación del alumno como
eje central en el proceso de formación (Castro, Peley y Morillo, 2006). Para esto, los contenidos
físicos no deben ser enseñados como verdades inmutables, sino como construcciones y creaciones
situaciones que permitan relacionar la Física en los contextos sociales, y más específicamente en
ejes problematizadores.
La Enseñanza de la Física en diferentes niveles, se encuentran limitada al estudio de los
conceptos clásicos de esta ciencia, sin abordar los avances y descubrimientos acaecidos en el
último siglo (Ramírez, 2013). Por lo anterior, es importante consolidar atenuantes contemporáneas
que, desde la Física aplicada, se desarrollen contenidos necesariamente de contexto actual, pero,
dentro del proceso discursivo del docente de Física, los contenidos son presentados de forma
tradicional y es así, como son vistos de forma aburrida para el alumno, porque son difíciles y
excesivamente teóricos (Solbes, 2007). Además de la falta y/o falencia en la preparación de los
profesores para el desarrollo de sus clases, de sus malas condiciones de trabajo, y de la progresiva
pérdida de identidad de la Física en el currículum; es así como la enseñanza de la Física en la
educación contemporánea estimula el aprendizaje mecánico de contenidos desactualizados
(Moreira, 2014). De esta manera los alumnos simplemente memorizan fórmulas, definiciones y
respuestas correctas para reproducirlas mecánicamente en los exámenes que se realizan de acuerdo
con las necesidades curriculares; ese tipo de aprendizaje, conocido como aprendizaje mecánico, es
muy común en la escuela y un resultado cotidiano de la enseñanza de la Física, en otras palabras,
la metodología que se utiliza con mayor frecuencia es la tradicional (Gil,1986).
Desde el planteamiento de los problemas de Física que trabajan habitualmente los
estudiantes (y que se proponen en los libros de texto tradicionales) se pueden caracterizar por ser
poco conceptuales, muy rutinarios y descoordinados, y no corresponden a lo que se entiende como
problema (Gras, et al, 2014), por lo que genera en los estudiantes un desinterés continuo por el
aprendizaje de los contenidos en Física. Ahora bien, para dar una respuesta coherente a la
real, llamativo y motivante, para dejar de seleccionar talentos en Física y empezar a desarrollar
talentos, mezclando el aprendizaje activo centrado en el alumno con la práctica deliberada según
Wieman (como se citó en Moreira, 2013). Esto converge a una situación similar a las otras ciencias
(química, bilogía, matemáticas etc.), donde se valora más a los estudiantes que proceden
mecánicamente a los resultados, que a los mismos estudiantes que cuestionan continuamente el
entorno en el que se encuentran. Es así, como se debe tener en cuenta a la enseñanza de la Física,
no como una cuestión de llenar de conocimientos los cerebros de los estudiantes, sino de
desarrollar sus cerebros en física (Moreira, 2014).
Para desarrollar aprendizajes en Física, (Jessup & Margie, 2010) plantean que el
aprendizaje de los conceptos de la misma, se facilitarán en la medida en que los alumnos perciban
cómo se trabaja en ciencias, porque aquí se contextualiza al estudiante, en la práctica real de la
ciencia (ciencia pura); en su naturalidad, sus procesos, sus análisis, sus barreras, sus percepciones
y sobre todo, su aplicabilidad para dar respuesta oportunamente a las situaciones desconocidas que
hacen que se construya desde la ciencia (en particular de la Física) principios y teoremas que
permitan estimar de forma detallada el control de diferentes variables. Dichas variables de entorno
son para Hamed & Rivero (2016), una base fundamental en la enseñanza de la Física, ya que se
debe integrar diferentes tipos de conocimientos (científicos, sociales, personales,
metadisciplinares, etc.) que van ligados a la formulación de los contenidos, y de esta forma lograr
que desde los temarios en Física, el aprendizaje sea más abierto, pues el estudiante asume como
propio, los temas desarrollados en clase.
Desde la perspectiva del discurso de los maestros, se replantea como modificable las
prácticas del discurso, para que este no sea reiterativo y así, se logre disminuir la dificultad en
caracterizar dichas situaciones que permitan desde la construcción de ideas, disminuir la dificultad
para enfrentar esa predisposición del alumno e intentar romper los prejuicios, que tiene hacia la
ciencia misma (Gimeno, 1983)
Hasta aquí, se pone de manifiesto que, para un cambio de actitud frente al aprendizaje de
la Física, se hace necesaria una estrategia que permita centrar en el objetivo mismo de la clase;
dicha estrategia (pertinente) consiste en que los estudiantes trabajen en las clases de una manera
parecida a como lo hacen los científicos (Adúriz et al., 2011). En palabras de Solaz & López (2008)
“es enfrentar a los alumnos a los problemas que se resuelven de forma metódica, numérica y
analítica; es generar una concepción con la introducción de nuevos paradigmas de aprendizaje”
(p.33), permitir una construcción cualitativa del fenómenos en estudio, y evidenciar su evolución
a medida que se usa para resolver los problemas planteados, mostrar el campo de validez de dicha
concepción con otro tipo de situaciones, hasta proponer expresiones matemáticas (algoritmos) que
permitan edificar la teoría en torno a las construcciones propias del estudiante.
Finalmente, la enseñanza de la Física cuenta con la oportunidad de participar en proyectos
dirigidos por docentes que distinguen de forma adecuada las disciplinas que manejan, el campo de
conocimiento de su aplicabilidad y de ser posible, que apropien sus espacios del quehacer docente
a los desarrollos de aprendizajes significativos de los estudiantes, para que de este modo, se
permita al estudiante conocer de primera mano en qué consiste la actividad científica y despertar
su vocación y talento desde una edad temprana.
5.3 Uso de modelos y representaciones en la enseñanza de la Física.
en el aprender a hablar y a escribir ciencia, es decir, centrado en la apropiación del lenguaje
científico en un proceso gradual y contextualizado (Sanmartí & Izquierdo, 2001). Este proceso
garantiza que el estudiante asuma la ciencia como personal, motivante e interesante, porque se
acaparan situaciones de contexto real, que son traídas de la forma más sistemática al aula, lo que
permite contextualizar desde diferentes percepciones un mismo fenómeno (Izquierdo,2004).
Para estructurar una misma apropiación de contexto, se debe enfatizar en los procesos de
comunicación entre profesorado y alumnado de ciencias naturales (que para el caso de la Física)
encuentra una serie de dificultades, una de las cuales está asociada a la brecha que se produce entre
el lenguaje cotidiano (en sus aspectos sintácticos y semánticos) y el lenguaje científico erudito
(Galagovsky & Adúriz, 2001). Aquí es donde la disposición metodológica y de innovación se hace
necesaria en el docente de Física, porque debe permear situaciones de desinterés colectivo y
volverlo de carácter llamativo, íntegro y diferente hacia los estudiantes, para que desde la ciencia
se actúe modelizando la realidad a través de procesos algorítmicos, pero también desde procesos
que exigen sumergir al estudiante en temas de contexto aplicadas, para que den respuesta a nutrir
significativamente los procesos de enseñanza-aprendizaje en las clases de ciencias (Adúriz et al,
2002).
Desde la enseñanza de la Física, la problemática del contexto en el lenguaje es un
importante tema de investigación, ya que ella hace evidente la fractura entre lo que llamamos
ciencia erudita y ciencia escolar (Gakvosky & Aduriz 2001). Por lo tanto, se hace necesario
plantear con rigurosidad metodológica los problemas de contexto que se pretenden desarrollar a
través de los modelos, porque de esta forma se garantiza que la ciencia escolar – enseñada y
aprendida en la educación obligatoria – y la ciencia erudita – también llamada de los científicos –
su propio aprendizaje científico.
Es así, como se presenta una innovación educativa que consiste en introducir a los
estudiantes en la aplicabilidad de procesos, análisis y conclusiones que tiene la investigación
científica. Dicha investigación está enmarcada en la utilización de modelos propios de la ciencia
erudita y de modelos que se abstraen para ser entendidos para el público en general (Justi, 2006).
Ahora bien, si se abstraen problemas de contexto real, filtrados en imaginarios, llamadas imágenes
permisibles, correctas hasta llegar a las pertinentes según Vizcaíno & Castiblanco (2009), aula se
presta el como un espacio de investigación didáctica, porque aquí hasta aquí, los antecedentes han
evidenciado que el uso de modelos sociales y las actividades de colaboración y aprendizaje,
fomentan la motivación de los estudiantes, sus logros y el interés por las carreras científicas
(Vázquez & Jiménez, 2016).
Por otra parte, la modelización exige que el conocimiento previo sea siempre considerado
como importante en la construcción de los diversos imaginarios presentes en el aula, ya que es una
variable aislada que más influencia tiene sobre el aprendizaje de nuevos conocimientos según
Ausubel (como se citó en Galagovsky, 2004). Lo anterior, permite que haya un anclaje cognitivo
que ayuda a dar significados a esos conocimientos en un proceso que va a estar en constante
interacción, o puede ser visto como obstáculo epistemológico que dificulta la atribución de
significados de los estudiantes (Villamil, 2008). De aquí que, para la enseñanza de la Física,
requiere entonces, reconstruir los contenidos científicos por medio de una imagen didáctica
adecuada que lleve los procesos que permeen las diferentes necesidades en el desarrollo de
contenidos que exige.
Estas imágenes de trabajo científico-didáctico en el aula, planteado por el docente y
implicadas en dicho proceso: conceptos científicos, procedimientos científicos, emisión de
hipótesis, realización de informes y actitud hacia las ciencias (Porlán, 1998). Una vez establecidas
las variables implícitas en los procesos de enseñanza aprendizaje, se debe objetivar adecuadamente
el fin mismo de la enseñanza de la Física, que para el caso de este proyecto, es el del Principio de
Trabajo y la Energía Cinética; esto permite la separación entre sistema teórico y modelo científico,
apoyada en los conceptos de simplificación y aproximación, operaciones que reducen el número
de variables relevantes y acotan la complejidad de sus relaciones conceptuales para hacerlas más
cercanas a los estudiantes que rudimentariamente hacen con el uso de laboratorio para aproximar
de forma más adecuada sus conceptos (Adúriz & Morales, 2002).
Una vez se construya dichas concepciones a través de modelos, se pueden enfatizar en que
existen modelos que se ajustan al desarrollo metodológico de aprendizaje, estos son: los modelos
deterministas y los modelos estocásticos. Estos modelos son definidos por Laura (1993) de la
siguiente manera:
Los modelos deterministas pueden predecir el movimiento de un cuerpo en un tiempo diferente
a la inicial […] hay una ley que determina unívocamente el estado futuro del sistema a partir
de su estado inicial […] Los modelos estocásticos predicen los estados de evolución de un
cuerpo a partir de las teorías de las probabilidades […] estos no permiten determinar una
trayectoria del sistema, sino solamente la evolución de las probabilidades de ocupar los
distintos estados. (p.3)
La coherencia sistemática entre los dos tipos de modelos es aceptada de acuerdo a la
operación entre la realidad empírica y el sistema teórico, que se establece a partir de aceptar que
modelo de forma adecuada el sistema físico en estudio. Para el caso de la Física, el llamado sistema
físico es una representación de primer orden que da estructura al mundo de los fenómenos,
transformando los datos crudos en evidencias dentro de un padrón (Adúris, 2010); los modelos
científicos se constituyen en una representación teórica de la realidad que es de segundo orden
(Matthews, 1994).
Ahora bien, desde la didáctica de la Física, se interpretan los modelos didácticos como
representaciones de orden superior (modelos de modelos), obtenidas por transposición a partir de
los modelos científicos (Adúriz & Morales, 2002). De otra manera, es llevar los modelos
científicos que explican una realidad ya medible, calculada y comprobada, a ser una consideración
traspuesta al aula, es decir, llevarla de forma específica a quienes van a conocer a la ciencia erudita
desde en los espacios propios de formación, en un libro, video etc.: dichos modelos didácticos son
representaciones (esto es, abstracciones no lingüísticas) del mundo, con su propia lógica interna,
sus relaciones desemejanza con los fenómenos, y sus propios medios expresivos, definidos como
los lenguajes simbólicos especializados (Galagovsky et al, 2003). Estos modelos didácticos son
entendidos como modelos concretos, que según Adúriz & Morales (2002), son sin duda alguna el
recurso instruccional más utilizado en la enseñanza de la Física.
5.4 Enseñanza de la Física apoyada en las TIC.
Para desarrollar el presente proyecto de investigación, se hará uso de las TIC´s, como
metodología en la aplicación de la unidad didáctica que se plantea para el grupo de estudio, ya que
desde la enseñanza de las ciencias y en específico de la Física, es necesario identificar habilidades
reales (Cuesta & Benavete, 20144). En el caso particular de este proyecto, se hará el uso de la
reconstrucción de accidentes de tránsito a través de Virtual Crash 3.0, que anima gráficamente en
2D y 3D los momentos más cercanos en el desarrollo de un evento de esta índole.
Las metodologías que el docente desarrolle para aplicar diversos recursos académicos,
están ligados al contexto en que se pretenden desarrollar los ambientes en línea, ya que estos
pueden proveer a los estudiantes de orientación personalizada para optimizar resultados, entre
consultas detalladas, enfoques propios de intuición en el proceso de aprendizaje y de manera
detallada, el enmarcase en la construcción orientada del conocimiento con toda la información que
a hoy día está disponible en línea (Gibelli, 2014).
Para crear ambientes “en línea”, se debe esbozar una situación de contexto (Investigación
de Accidentes de Tránsito), plantear una situación de modelización Física (modelización de
fenómenos en siniestros viales), hasta llegar a la presunción de un algoritmo construido
detalladamente por las variables de entorno (velocidad, energía, fuerzas conservativas y disipativas
etc.); aquí se prepondera el que utilicen datos almacenados por los estudiantes, y con estos, guiarlos
en experimentos virtuales apropiados para su etapa de comprensión, según Mercado, Mayoral y
Claudia (2012) , esto garantiza que el aprendizaje va a ser potenciado por espacios de formación
diferentes al aula, ya que las tecnologías de la información y la comunicación, hoy son
consideradas como necesarias en los procesos de aprendizaje y deben ser incorporadas a la
enseñanza.
Cuando un estudiante, en el aprendizaje de la Física, describe un fenómeno físico a través
de un ejemplo real, pretende evidenciar su modelo por medio de expresiones lingüísticas, hasta el
punto de manipular objetos cercanos a él (esferos, cuadernos, borrador etc.), lo que da muestra de
realiza a partir del uso de herramientas de modelización basadas en las TIC, con vídeos,
simulaciones, animaciones, aplicaciones, hojas de cálculo, plataformas etc.; esto puede potenciar
de mejor manera el aprendizaje y puede llegar a desarrollar procesos que le favorezcan mejor la
comprensión de los distintos fenómenos, como también, puede alcanzar una mejor interpretación
del lenguaje de la ciencia: el lenguaje icónico, algebraico, tabular, formal, etc (Gras et al, 2014).
Es por lo anterior, que en el presente trabajo se hace uso de las TIC, para comprender desde
otros medios, el principio del trabajo y la energía cinética en la reconstrucción de accidentes de
tránsito, partiendo del uso de videos que permiten sensibilizar al estudiante como actor de la
movilidad, de igual forma se hace uso y aplicación de una plataforma on-line que es muy útil y
motivadora para usarla en aula (www.edmodo.com). Esta plataforma permite crear un espacio
virtual de comunicación con el estudiante; en el que se puede compartir mensajes, archivos y
enlaces, un calendario de trabajo, así como proponer tareas y actividades y gestionarlas. Entre las
ventajas de este servicio se encuentra el ahorro de tiempo y el alcance de una mejor comunicación
y referenciación de las actividades para el alcance de las habilidades propuestas por el docente.
Así mismo, el trabajo realizado utiliza las animaciones realizadas desde el programa Virtual
Crash 3.0; en éste, el estudiante establece relaciones directas entre las variables (tiempo, distancia,
velocidad, energía, deformación) en tiempo real, que permitían una mejor compresión de los
fenómenos y el afianzamiento de habilidades y conceptos.
En consecuencia, con lo anterior, el presente proyecto utiliza y aprovecha la red para
vincular actividades, plataformas para optimización de espacios y tiempos y software para
promover la capacidad de comprender fenómenos. Todo lo anterior con el fin de proponer nuevas
formas de enseñanza de la Física, que ayuden al estudiante a interactuar, a comunicarse y a
