CoGnosis
Revista de Educación
e-ISNN 2588 0578 Vol. 9, Núm. Edición Especial (2): diciembre 2024 DOI: 10.33936/cognosis.
1
Uso de herramientas tecnológicas para la
comprensión de conceptos en Física
Use of technological tools to understand concepts in
Physics
AUTORES: Luis Miguel Pinargote Benavides
1
Ulises Mestre Gómez
2
William Alexander Ávila Aguilar
3
1
Licenciado en Ciencias de la Educación, mención Física y Matemáticas. Estudiante de la Maestría Académica
con trayectoria Profesional en Pedagogía de las Ciencias Experimentales, mención Matemáticas y Física.
Facultad de Posgrado. Universidad Técnica de Manabí. Ecuador. E-mail: lpinargote8798@utm.edu.ec Código
ORCID https://orcid.org/0009-0003-4178-2731
2
Licenciado en Educación, Especialidad Física. Doctor en Ciencias Pedagógicas. Postdoctorado en Tutoría
Telemática. Master Universitario en Tecnología Educativa y Competencias Digitales. Universidad Internacional
de la Rioja. España. Facultad de Ciencias de la Educación. Universidad Técnica de Manabí. Ecuador. E-mail:
ulises.mestre@utm.edu.ec Código ORCID https://orcid.org/0000-0002-0553-4314
3
Ingeniero Mecánico. Máster en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Mención en Sistemas Mecánicos.
Escuela Superior Politécnica del Litoral, Ecuador. Email: wavila@espol.edu.ec Código ORCID
https://orcid.org/0000-0001-7577-3196
Fecha de recepción: 2024-07-14
Fecha de aceptación: 2024-09-30
Fecha de publicación: 2024-12-30
RESUMEN
El proceso de enseñanza de la Física en el segundo año de Bachillerato
General Unificado presenta ciertos inconvenientes debido a la dificultad de
los estudiantes para comprender conceptos abstractos y a la ineficacia de los
métodos tradicionales. La urgencia de modernizar la enseñanza se debe a
que los enfoques pedagógicos convencionales limitan la participación y no
satisfacen las demandas educativas actuales. En respuesta a esta
problemática, el objetivo de esta investigación es elaborar una estrategia
metodológica para la utilización de herramientas tecnológicas que mejore la
comprensión de los conceptos de Física, promoviendo un aprendizaje más
dinámico y efectivo en el segundo año de Bachillerato General Unificado. La
investigación adoptó un enfoque mixto, combinando métodos cualitativos y
cuantitativos para evaluar cómo las herramientas tecnológicas mejoran la
comprensión de la Física. Se utilizó una encuesta estructurada con escala de
Likert para recopilar datos cuantitativos sobre la percepción estudiantil y
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entrevistas semiestructuradas con docentes para obtener perspectivas
cualitativas sobre la implementación de tecnología. Los datos fueron
analizados mediante estadísticas descriptivas y revisión teórica para
interpretar su impacto en el aprendizaje de Física. La muestra inclua 40
estudiantes y 4 docentes, proporcionando una visión representativa y
detallada de las experiencias y percepciones de ambos grupos. La estrategia
metodológica para usar herramientas tecnológicas en Física es pertinente y
viable, con expertos respaldando su capacidad para mejorar el aprendizaje.
Su éxito depende de la capacitación docente y la infraestructura adecuada.
PALABRAS CLAVE: Enseñanza y aprendizaje de la Física, Recursos
tecnológicos, PhET Simulations, Educaplus, STEM online.
ABSTRACT
The teaching process of Physics in the second year of General Unified
Baccalaureate presents certain drawbacks due to the difficulty of students to
understand abstract concepts and the ineffectiveness of traditional methods.
The urgency to modernize teaching is since conventional pedagogical
approaches limit active participation and do not meet current educational
demands. In response to this problem, the objective of this research is to
elaborate a methodological strategy for the use of technological tools to
improve the understanding of Physics concepts, promoting a more dynamic
and effective learning in the second year of General Unified High School. The
research adopted a mixed approach, combining qualitative and quantitative
methods to evaluate how technological tools improve the understanding of
Physics. A structured Likert-scale survey was used to collect quantitative
data on student perception and semi-structured interviews with teachers
were used to obtain qualitative perspectives on technology implementation.
Data were analyzed using descriptive statistics and theoretical review to
interpret their impact on physics learning. The sample included 40 students
and 4 teachers, providing a representative and detailed view of the
experiences and perceptions of both groups. The methodological strategy for
using technological tools in Physics is relevant and feasible, with experts
supporting its ability to enhance learning. Its success depends on teacher
training and adequate infrastructure.
KEYWORDS: Physics teaching and learning, Technological resources, PhET
Simulations, Educaplus, STEM online.
INTRODUCCIÓN
El proceso de enseñanza y aprendizaje de la Física en el segundo año de
Bachillerato General Unificado (BGU) enfrenta múltiples desafíos, siendo
uno de los más relevantes la dificultad de los estudiantes para comprender
conceptos abstractos y complejos propios de esta ciencia (Guanga & Inga,
2024). En la Unidad Educativa Fiscal Juan Montalvo de Guayaquil,
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Ecuador, se ha evidenciado que los métodos convencionales no logran captar
la atención de los estudiantes ni fomentar un aprendizaje significativo en
Física.
Por esta razón, la enseñanza de la Física ha experimentado cambios en su
enfoque didáctico, alejándose del modelo tradicional, el cual concentra la
autoridad en el profesor y limita la participación del estudiante,
restringiendo su capacidad creativa. A pesar de estos avances, el enfoque
tradicional sigue presente, lo que plantea el riesgo de formar profesionales
más orientados a la reproducción de conocimientos que a la innovación
(García et al., 2022).
En muchos países, el sistema educativo está enfocado en preparar a las
personas para enfrentar tiempos de cambio, lo que requiere el diseño de
nuevos enfoques de enseñanza y aprendizaje. Esto incluye la adopción de
modelos innovadores que fomenten la motivación, la participación activa en
la construcción colaborativa del conocimiento, la inclusión, la resolución de
problemas, el pensamiento creativo y el desarrollo de habilidades esenciales
para la vida (Ibarra & Pinargote, 2024).
El Ministerio de Educación del Ecuador (2016) resalta la necesidad de
reconsiderar los métodos de enseñanza y aprendizaje debido al rápido
avance de la Ciencia y la Tecnología, sugiriendo la modernización de estos
procesos, especialmente en disciplinas experimentales como la Física. Este
cambio implica dejar atrás los enfoques tradicionales de memorización y
repetición, y en su lugar adoptar diversas estrategias metodológicas que
mejoran el proceso de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes(Vélez et
al., 2024, p. 1069). De acuerdo con Cevallos & Mestre (2023)
Es importante recordar que cada estudiante es único y puede tener
diferentes ritmos de aprendizaje y estilos de comprensión. Por lo tanto,
es fundamental ser flexible en el enfoque de enseñanza y estar
dispuesto a adaptarse para satisfacer las necesidades individuales de
cada estudiante. (p. 20)
El éxito de la integración de las TIC en el sistema educativo depende en gran
medida del compromiso activo del profesorado, que juega un papel
fundamental para que la tecnología actual se convierta en una parte esencial
del proceso educativo (Morán & Barberi, 2024). Este crecimiento de las TIC
sugiere un cambio en la forma en que se aborda la enseñanza, donde la
integración de la tecnología se convierte en un recurso importante para
enriquecer la experiencia educativa(Collantes & Aroca, 2024, p. 602).
La integración de recursos digitales, como plataformas interactivas y
herramientas en línea, ofrecen una oportunidad para mejorar el rendimiento
académico en diversas áreas del conocimiento, incluida la Física. Este
enfoque pretende responder de manera eficiente a las demandas educativas
actuales, ajustándose a las necesidades y preferencias de los estudiantes
(Medina et al., 2024). “Esto permite diseñar actividades interactivas y
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simulaciones que promueven el aprendizaje y desarrollan habilidades
prácticas en contextos realistas” (Pinargote et al., 2024, p. 3969).
Una de las herramientas que ha mostrado eficacia en el proceso de
enseñanza-aprendizaje de la Física es el uso de simuladores interactivos,
como PhET Simulations, Educaplus, GeoGebra, entre otros (Lino et al.,
2023). Los simuladores en nea fomentan una experiencia de aprendizaje
activa y participativa, aumentando el compromiso y la motivación de los
estudiantes.
Además, “los simuladores virtuales han ganado popularidad, permitiendo a
los estudiantes llevar a cabo experimentos virtuales cuando no hay
laboratorios físicos disponibles (Chávez & Mestre, 2023, p. 1306). La
retroalimentación inmediata que ofrecen permite a los alumnos corregir
errores y mejorar su comprensión. Sin embargo, es necesario seleccionar
simuladores alineados con los objetivos curriculares y asegurar su
accesibilidad para todos los estudiantes (Banda & Nzabahimana, 2023;
Sandoval et al., 2021).
La justificación de este estudio radica en la urgente necesidad de mejorar los
niveles de aprendizaje de Física en el contexto del Bachillerato General
Unificado, utilizando recursos tecnológicos que promuevan la participación
del estudiante y la consolidación de los conceptos de manera dinámica y
significativa. Esto contribuirá a la mejora en los resultados académicos,
también preparará a los estudiantes para enfrentar los retos del mundo
moderno, donde la tecnología desempeña un papel central en el aprendizaje
y la resolución de problemas.
En esta investigación se ha planteado la siguiente pregunta científica debido
a la situación actual en el ámbito educativo: ¿Cómo mejorar el rendimiento
académico en Física de los estudiantes de segundo año de Bachillerato
General Unificado en la Unidad Educativa Fiscal Juan Montalvo de
Guayaquil, Ecuador?
Como resultado de la pregunta científica planteada, el propósito de esta
investigación es: Elaborar una estrategia metodológica para la utilización de
herramientas tecnológicas en la comprensión de conceptos de sica en el
segundo año de Bachillerato General Unificado.
DESARROLLO
La presente investigación adopta un enfoque mixto que combina métodos
cualitativos y cuantitativos para proporcionar una comprensión integral de
cómo las herramientas tecnológicas pueden mejorar la comprensión de
conceptos de sica en el segundo año de Bachillerato General Unificado
(BGU). Este enfoque permite analizar las percepciones y experiencias
subjetivas de los participantes, obteniendo datos objetivos sobre la eficacia
de las herramientas tecnológicas a implementar.
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Se utilizaron métodos teóricos y estadístico-matemáticos para el análisis de
los datos. El método teórico facilitó la revisión de la literatura relevante sobre
la integración de herramientas tecnológicas en la educación y proporcionó el
marco conceptual necesario para interpretar los resultados de la
investigación.
En cuanto al análisis estadístico, se empleó estadística descriptiva (Lino-
Calle et al., 2024), para procesar los datos obtenidos a través de la encuesta
en escala de Likert. Este análisis incluyó la elaboración de tablas y gráficos
que permitieron visualizar la distribución de respuestas, identificar
tendencias y patrones significativos, además, de evaluar la relación entre el
uso de tecnología y la comprensión de conceptos de Física.
La técnica principal de investigación fue la aplicación de una encuesta
estructurada con una escala de Likert dirigida a los estudiantes. Esta
encuesta fue diseñada para capturar datos cuantitativos sobre la percepción
de los estudiantes respecto al uso de herramientas tecnológicas en el
aprendizaje de la Física. La escala de Likert permitió medir la intensidad de
sus opiniones y la satisfacción con diferentes aspectos del uso de tecnología,
tales como la efectividad percibida, la frecuencia de uso y el impacto en su
comprensión de los conceptos.
Además, se llea cabo una entrevista semiestructurada con docentes para
obtener una perspectiva cualitativa sobre la implementación de
herramientas tecnológicas en el aula. La entrevista abordó temas como las
estrategias pedagógicas empleadas, los desafíos encontrados y las
observaciones sobre el impacto de la tecnología en el aprendizaje de los
estudiantes.
La población de estudio estuvo compuesta por 80 estudiantes y 4 docentes
del área de Física en la Unidad Educativa Fiscal Juan Montalvo. Para la
investigación, se seleccionó una muestra no probabilística de 40 estudiantes
del paralelo A del segundo de bachillerato. Además, se incluyó a los 4
docentes del área de Física como parte de la muestra. Esta selección
permitió obtener una visión detallada, representativa de la percepción y el
impacto del uso de herramientas tecnológicas tanto desde la perspectiva de
los estudiantes como de los docentes, asegurando que los resultados
reflejaran las experiencias de ambos grupos dentro del contexto educativo
específico.
Los resultados muestran que la mayoría de los encuestados está de acuerdo
en que las herramientas tecnológicas mejoran su comprensión de los
conceptos de Física, con una media de 4.40 y una desviación estándar (DE)
de 0.709, lo que indica una percepción positiva generalizada. Este dato
sugiere que el uso de tecnologías tiene un impacto favorable en el
entendimiento de los estudiantes. (ver Tabla 1)
Sin embargo, la media de 2.95 refleja que los estudiantes no utilizan las
herramientas tecnológicas con mucha frecuencia. A pesar de reconocer su
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utilidad, su integración en los estudios no es aún común. La baja
variabilidad de las respuestas, con una DE de 0.389, confirma que la
frecuencia de uso es limitada, lo que podría señalar un área de mejora.
Tabla 1. Resultados de la Encuesta sobre el Uso de Herramientas Tecnológicas en el Aprendizaje de la Física
Preguntas
N
Media
DE
1. ¿Consideras que las herramientas tecnológicas te ayudan a
entender mejor los conceptos de Física?
40
4.40
0.709
2. ¿Utilizas herramientas tecnológicas con frecuencia durante
tus estudios de Física?
40
2.95
0.389
3. ¿Crees que las herramientas tecnológicas hacen que el
aprendizaje de la Física sea más interesante?
40
4.63
0.540
4. ¿Te sientes más motivado para aprender Física cuando
utilizas tecnología en el aula?
40
4.65
0.483
5. ¿Consideras que las herramientas tecnológicas son
efectivas para resolver problemas de Física?
40
4.63
0.628
6. ¿Piensas que la tecnología en el aula de Física te permite
practicar más los conceptos que aprendes?
40
4.78
0.423
7. ¿Crees que las herramientas tecnológicas mejoran tu
comprensión de los experimentos y prácticas en Física?
40
4.83
0.385
8. ¿Prefieres utilizar tecnología en lugar de métodos
tradicionales para aprender Física?
40
4.85
0.362
9. ¿Consideras que las clases tradicionales son adecuadas
para aprender Física?
40
2.13
0.791
10. ¿Te gustaría que se integren simuladores interactivos en
las clases de Física para mejorar tu comprensión de los
conceptos?
40
4.97
0.158
Figura 1. Estadística descriptiva relacionada a la encuesta
Por otro lado, los estudiantes consideran que las herramientas tecnológicas
hacen que el aprendizaje sea más interesante. Con una media de 4.63 y una
DE de 0.540, se destaca el potencial motivador de la tecnología en el
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aprendizaje de la Física, mostrando que la tecnología puede hacer que el
contenido sea más atractivo y dinámico.
La motivación es otro aspecto positivo señalado por los estudiantes. La
media de 4.65, junto con una DE de 0.483, muestra que la tecnología influye
en su deseo de aprender Física. Este impacto positivo podría ser un factor
clave para fomentar una mayor adopción de las herramientas tecnológicas
en el aula en el futuro.
En cuanto a la efectividad de las herramientas tecnológicas para resolver
problemas de Física, los estudiantes las perciben como una ayuda valiosa,
con una media de 4.63. Aunque hay una ligera variabilidad en las opiniones
(DE igual a 0.628), la mayoría tiende a valorarlas de manera positiva.
Los estudiantes creen que la tecnología en el aula de Física les ofrece más
oportunidades de practicar los conceptos aprendidos. La alta media de 4.78
y la DE igual a 0.423 indican que las herramientas tecnológicas permiten
una mayor aplicación práctica de los conocimientos, facilitando así un
aprendizaje más profundo y aplicado.
En relación con los experimentos y prácticas, con una media de 4.83 y una
DE=0.385, los resultados sugieren que las herramientas tecnológicas son
especialmente útiles para mejorar la comprensión de estos aspectos en
Física. Este hallazgo refuerza la importancia de la tecnología en el ámbito
experimental.
Los estudiantes también muestran una fuerte preferencia por el uso de
tecnología sobre los métodos tradicionales, con una media de 4.85, una de
las más altas. La DE=0.362 indica que esta preferencia es ampliamente
compartida, lo que subraya la inclinación hacia enfoques más innovadores y
tecnológicos en la enseñanza.
Por otro lado, las clases tradicionales no son consideradas adecuadas para el
aprendizaje de Física. La media significativamente baja de 2.13 y una DE
igual a 0.791 reflejan una percepción negativa hacia los métodos
convencionales, reforzando la idea de que las herramientas tecnológicas
ofrecen un enfoque de enseñanza más efectivo.
Finalmente, la pregunta sobre la integración de simuladores interactivos en
las clases de Física obtuvo la media más alta, 4.97, con la DE más baja,
0.158. Esto indica un consenso casi unánime entre los estudiantes de que
los simuladores serían una adición valiosa para mejorar la comprensión de
los conceptos en Física, destacando la demanda de herramientas
interactivas en el proceso de aprendizaje.
Los cuatro docentes entrevistados presentaron diversas perspectivas sobre el
uso de herramientas tecnológicas en la enseñanza de Física. El Docente 1
utiliza herramientas como PhET Simulations, GeoGebra y YouTube para
enriquecer su enseñanza. PhET Simulations le permite simular experimentos
físicos y GeoGebra facilita la comprensión de conceptos de geometría y
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cinemática. A través de estas herramientas, ha observado que los
estudiantes comprenden mejor los conceptos abstractos gracias a las
simulaciones interactivas. Sin embargo, se enfrenta al desafío de que
algunos estudiantes no tienen acceso a dispositivos adecuados o a una
conexión a internet confiable.
Tabla 2. Implementación de Tecnología en la Enseñanza de Física
Pregunta
Docente 1
Docente 2
Docente 3
Docente 4
1. ¿Qué
herramientas
tecnológicas ha
implementado en
sus clases?
PhET Simulations,
GeoGebra, YouTube
Simuladores de
Física, Moodle,
Google
Classroom
No utilizó
Microsoft Teams,
Labster, Wolfram
Alpha
2. ¿Cómo integran
estas
herramientas
tecnológicas en
sus estrategias
pedagógicas
diarias?
Utilizo PhET
Simulations para
simular
experimentos de
Física y GeoGebra
para conceptos de
geometría y
cinemática.
Uso de
simuladores en
línea para
explicar
conceptos
complejos y
Moodle para
gestionar tareas
y exámenes.
No puedo
responder, porque
no he tenido la
oportunidad de
utilizar
herramientas
tecnológicas dentro
o fuera del aula de
clases
Labster para
prácticas de
laboratorio
virtuales y Teams
para gestionar
clases y
discusiones.
3. ¿Qué
beneficios ha
observado en el
aprendizaje de
los estudiantes al
utilizar estas
herramientas?
Los estudiantes
entienden mejor los
conceptos
abstractos al
visualizar
simulaciones
interactivas.
Han mostrado
mayor interés y
comprensión en
temas difíciles
gracias a los
simuladores.
Según mi criterio
mejora la
participación y
facilita la
explicación de
experimentos que
serían costosos de
realizar en el aula.
Permite a los
estudiantes
realizar prácticas
sin la necesidad
de laboratorios
físicos,
aumentando la
flexibilidad del
aprendizaje.
4. ¿Cuáles han
sido los
principales
desafíos que ha
enfrentado al
implementar la
tecnología en el
aula?
Algunos
estudiantes
carecen de acceso a
dispositivos o
internet confiables.
La falta de
familiaridad de
algunos
estudiantes con
las herramientas
tecnológicas ha
sido un
obstáculo.
Dificultades
técnicas y la
resistencia inicial al
cambio en el uso de
nuevas plataformas.
La adaptación de
los simuladores a
los contenidos
curriculares y la
accesibilidad para
todos los
estudiantes.
5. ¿Cómo ha
adaptado su
método de
enseñanza para
enfrentar estos
desafíos?
Proporciono
simulaciones en
formato
descargable y
ofrezco soporte
técnico a los
estudiantes.
He incorporado
tutoriales sobre
el uso de
simuladores
antes de cada
clase.
Al no utilizarlas no
puedo dar una
respuesta más
viable, me gustaría
seguir un curso que
me permita
integrarlas.
Diseño actividades
híbridas que
combinan
simuladores con
experimentos
físicos en el aula,
cuando es posible.
6. ¿Cómo cree que
la tecnología
seguirá
impactando en la
educación en los
próximos años?
La tecnología
seguirá
revolucionando la
enseñanza de
Física,
especialmente con
la realidad
aumentada y los
laboratorios
virtuales.
Las simulaciones
y modelos 3D
serán clave para
la comprensión
de temas
complejos en
Física.
Integrará más
herramientas
colaborativas y
personalizadas,
facilitando el
aprendizaje
autónomo y guiado.
La inteligencia
artificial
optimizará la
enseñanza
personalizada y
los experimentos
virtuales,
mejorando la
accesibilidad.
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Nota. Esta tabla refleja cómo los docentes de Física están utilizando y adaptando herramientas tecnológicas en
sus clases.
Los cuatro docentes entrevistados presentaron diversas perspectivas sobre el
uso de herramientas tecnológicas en la enseñanza de Física. El Docente 1
utiliza herramientas como PhET Simulations, GeoGebra y YouTube para
enriquecer su enseñanza. PhET Simulations le permite simular experimentos
físicos y GeoGebra facilita la comprensión de conceptos de geometría y
cinemática. A través de estas herramientas, ha observado que los
estudiantes comprenden mejor los conceptos abstractos gracias a las
simulaciones interactivas. Sin embargo, se enfrenta al desafío de que
algunos estudiantes no tienen acceso a dispositivos adecuados o a una
conexión a internet confiable.
El Docente 2 emplea simuladores de Física, Moodle y Google Classroom en
su enseñanza. Los simuladores en línea le ayudan a explicar conceptos
complejos, mientras que Moodle y Google Classroom gestionan tareas y
exámenes. Ha notado que los estudiantes muestran un mayor interés y
comprensión en temas difíciles gracias a estas herramientas. Los principales
desafíos incluyen la falta de familiaridad de algunos estudiantes con las
tecnologías, lo que ha llevado a implementar tutoriales sobre el uso de los
simuladores antes de las clases. Además, cree que las simulaciones y
modelos 3D serán fundamentales para comprender temas complejos en el
futuro.
El Docente 3, por su parte, no ha tenido la oportunidad de utilizar
herramientas tecnológicas en el aula. Sin embargo, en su opinión, la
participación de los estudiantes mejora cuando se utilizan herramientas que
facilitan la explicación de experimentos, aunque no puede proporcionar
detalles específicos sobre su experiencia. El docente también enfrenta
dificultades técnicas y resistencia al cambio cuando se introducen nuevas
plataformas tecnológicas. Expresa un deseo de seguir un curso que le
permita integrar estas herramientas de manera efectiva en su práctica.
Finalmente, el Docente 4 utiliza Microsoft Teams, Labster y Wolfram Alpha.
Labster se emplea para prácticas de laboratorio virtuales, mientras que
Teams facilita la gestión de clases y discusiones. Este docente ha observado
que la tecnología permite a los estudiantes realizar prácticas sin necesidad
de laboratorios físicos, aumentando la flexibilidad del aprendizaje. Los
desafíos que enfrenta incluyen la adaptación de los simuladores a los
contenidos curriculares y garantizar la accesibilidad para todos los
estudiantes. En su visión, la inteligencia artificial jugará un papel
importante en la optimización de la enseñanza personalizada y los
experimentos virtuales en el futuro.
En base a los resultados de la encuesta y las entrevistas realizadas a los
docentes, se requiere implementar una estrategia metodológica que integre
de manera efectiva las herramientas tecnológicas en la enseñanza de la
Física. Los datos de la encuesta muestran que, aunque los estudiantes
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reconocen los beneficios de la tecnología en términos de comprensión y
motivación, su frecuencia de uso es baja, lo que sugiere una necesidad de
mejorar su integración en el proceso educativo.
Además, las entrevistas con los docentes revelan una variedad de enfoques y
desafíos en el uso de tecnología. Algunos docentes ya están utilizando
herramientas como simuladores y plataformas de gestión de aprendizaje con
éxito, mientras que otros enfrentan dificultades relacionadas con el acceso,
la familiaridad y la adaptación de las herramientas tecnológicas. Por lo
tanto, una estrategia metodológica que integre simuladores interactivos para
optimizar el aprendizaje de la Física, mejorar la comprensión de los
conceptos abstractos y fomentar una mayor participación y motivación entre
los estudiantes.
Estrategia Metodológica para la Utilización de Herramientas Tecnológicas en
la Comprensión de Conceptos de Física: Energía, Trabajo y Potencia a través
de Simuladores Interactivos
A continuación, se presenta una estrategia metodológica que utiliza
simuladores interactivos para la enseñanza de conceptos de energía, trabajo
y potencia. A través de tres actividades prácticas, los estudiantes exploran
cómo se transfiere la energía y se mide su ritmo en diversos escenarios.
Trabajando en grupos con roles específicos (Observador, Experto en
Simulación y Documentador), los alumnos utilizan simuladores como PhET,
Educaplus y STEM Online para experimentar con parámetros como altura y
velocidad. Esta metodología fomenta una comprensión profunda de los
conceptos físicos mediante la interacción directa y la reflexión crítica.
Actividad 1. Exploración del Ritmo de Transferencia de Energía
Objetivo: Comprender cómo se transfiere la energía y cómo se mide el ritmo
de transferencia de energía en diferentes sistemas utilizando el simulador
PhET.
Simulador Utilizado: PhET Simulations - Energía y Transferencia
Se dan a conocer los conceptos fundamentales de la transferencia de energía
y su ritmo, conocido como potencia, que se mide en vatios (W). La actividad
tiene como objetivo utilizar el simulador PhET para explorar y medir cómo la
energía se transfiere en diversos escenarios. A través de esta simulación, los
estudiantes observarán cómo varía la energía potencial y cinética en
diferentes condiciones y cómo estos cambios se relacionan con la potencia,
facilitando así una comprensión más profunda de la dinámica de la energía
en sistemas físicos.
Para llevar a cabo la actividad, los estudiantes deben tener acceso al
simulador PhET Energy Skate Park. Esto se puede lograr mediante el uso de
dispositivos con conexión a internet en el aula o permitiendo que los
estudiantes trabajen en sus dispositivos personales. Además, se organiza a
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los estudiantes en grupos de tres, asignando roles específicos a cada
miembro del equipo: Observador, Experto en Simulación y Documentador.
Esta distribución de roles facilitará una colaboración eficaz y permitirá que
cada estudiante se enfoque en tareas concretas para una exploración más
completa de los conceptos de energía y potencia.
Tabla 3. Roles y Tareas para la Actividad 1
Rol del Grupo
Tareas Específicas
Observador
Observa cómo varía la energía potencial y cinética mientras el patinador se mueve
por la pista. Toma nota de los puntos donde la energía se transfiere de una forma a
otra.
Experto en
Simulación
Utiliza el simulador para ajustar la altura de la pista y el tipo de superficie. Mide
cómo estos cambios afectan la energía total y el ritmo de transferencia (potencia).
Realiza capturas de pantalla de los resultados.
Documentador
Registra los datos obtenidos, incluyendo capturas de pantalla y observaciones.
Prepara un resumen de cómo el ritmo de transferencia de energía cambia con los
diferentes ajustes.
Para iniciar la exploración, abre el simulador "Energy Skate Park" y
familiarízate con las diversas opciones que ofrece. Experimenta moviendo el
patinador a lo largo de la pista para observar cómo varían la energía
potencial y cinética a medida que el patinador se desplaza por diferentes
alturas y superficies. Esta exploración te permitirá visualizar en tiempo real
los cambios en la energía y cómo estos afectan el movimiento del patinador,
facilitando una comprensión práctica de los conceptos de transferencia de
energía y potencia.
Durante la actividad, los estudiantes deben reflexionar sobre cómo
diferentes variables afectan la transferencia de energía en el simulador
"Energy Skate Park". Primero, deben considerar cómo la altura de la pista
influye en la energía potencial y cinética del patinador. A medida que el
patinador se desplaza por la pista, la energía potencial y cinética cambian
dependiendo de la altura en la que se encuentre. Los estudiantes deben
observar estos cambios y cómo se relacionan con la altura.
Luego, deben examinar cómo el tipo de superficie afecta el ritmo de
transferencia de energía. Cambiar la superficie de la pista puede alterar la
forma en que la energía se transfiere, y es crucial notar cómo estos cambios
impactan el ritmo de transferencia de energía o potencia.
Finalmente, los estudiantes deben explorar cómo la potencia se relaciona
con la energía total del sistema en diferentes escenarios. Deben analizar
cómo los ajustes realizados, como la altura de la pista y el tipo de superficie,
afectan la energía total y cómo esto se refleja en la potencia del sistema.
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Preguntas para Reflexión
1. ¿Cómo afecta la altura de la pista a la energía potencial y cinética del
patinador?
2. ¿Qué observas sobre el ritmo de transferencia de energía cuando
cambias el tipo de superficie?
3. ¿Cómo se relaciona la potencia con la energía total del sistema en
diferentes escenarios?
Actividad 2. Exploración del Ritmo de Transferencia de Energía con el
Simulador de Energía Potencial Gravitatoria
Objetivo: Comprender cómo se transfiere la energía potencial gravitatoria y
cómo se mide el ritmo de transferencia de energía en diferentes escenarios
utilizando el simulador Educaplus.
Simulador Utilizado: Educaplus - Energía Potencial Gravitatoria
La actividad tiene como objetivo explorar y medir la transferencia de energía
potencial gravitatoria y su ritmo de transferencia, conocido como potencia,
utilizando el simulador Educaplus. Los estudiantes observarán cómo varía la
energía potencial gravitatoria en diferentes condiciones y cómo estos
cambios se relacionan con la potencia, facilitando una comprensión más
profunda de la dinámica de la energía en sistemas físicos bajo la influencia
de la gravedad.
Acceso al Simulador Para llevar a cabo la actividad, los estudiantes deben
acceder al simulador Energía Potencial Gravitatoria en la plataforma
Educaplus. Los estudiantes pueden usar dispositivos con conexión a
internet en el aula o sus dispositivos personales. Se organizarán en grupos
de tres, asignando roles específicos: Observador, Experto en Simulación y
Documentador. Esta distribución de roles fomentará una colaboración
efectiva y una exploración exhaustiva de los conceptos de energía y potencia.
Tabla 4. Roles y Tareas para la Actividad 2
Rol del Grupo
Tareas Específicas
Observador
Observa cómo varía la energía potencial gravitatoria mientras el objeto se mueve
en el campo gravitacional. Toma nota de los puntos donde la energía se transfiere
y cómo cambia en función de la altura.
Experto en
Simulación
Utiliza el simulador para ajustar la altura y la masa del objeto. Mide cómo estos
cambios afectan la energía potencial gravitatoria y el ritmo de transferencia
(potencia). Realiza capturas de pantalla de los resultados.
Documentador
Registra los datos obtenidos, incluyendo capturas de pantalla y observaciones.
Prepara un resumen de cómo el ritmo de transferencia de energía cambia con los
diferentes ajustes.
Uso de herramientas tecnológicas para la comprensión de conceptos en Física
Luis Miguel Pinargote Benavides, Ulises Mestre Gómez, William Alexander Ávila Aguilar
CoGnosis
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Para iniciar, accede al simulador Energía Potencial Gravitatoria en
Educaplus y familiarízate con las diversas opciones disponibles. En esta fase
inicial, experimenta moviendo el objeto a diferentes alturas y ajustando su
masa para observar cómo varía la energía potencial gravitatoria. Esto te
permitirá tener una visión general de cómo estos parámetros afectan el
comportamiento del objeto en el campo gravitacional.
A continuación, enfócate en explorar cómo la altura afecta la energía
potencial gravitatoria del objeto. Analiza cómo la energía potencial cambia
con el aumento o disminución de la altura. Observa y toma nota de cómo
estos cambios en la altura impactan directamente la cantidad de energía
potencial que posee el objeto en diferentes posiciones.
Finalmente, examina el efecto de la masa del objeto en la energía potencial
gravitatoria y el ritmo de transferencia de energía. Ajusta la masa del objeto
y observa cómo estos cambios afectan tanto la energía potencial como la
potencia del sistema. Reflexiona sobre la relación entre la masa del objeto y
su energía potencial en función de las variaciones realizadas durante la
actividad.
Preguntas para Reflexión:
1. ¿Cómo afecta la altura al valor de la energía potencial gravitatoria del
objeto?
2. ¿Qué observas sobre el ritmo de transferencia de energía cuando
cambias la masa del objeto?
3. ¿Cómo se relaciona la potencia con la energía potencial total del
sistema en diferentes escenarios?
Actividad 3. Exploración del Ritmo de Transferencia de Energía con el
Simulador de Energía
Objetivo: Comprender cómo se transfieren y transforman diferentes tipos de
energía y cómo se mide el ritmo de transferencia de energía en diversos
escenarios utilizando el simulador STEM Online.
Simulador Utilizado: STEM Online - Energía
Esta actividad tiene como propósito explorar y medir cómo se transfieren y
transforman la energía cinética y potencial utilizando el simulador STEM
Online. Los estudiantes observarán cómo varían estos tipos de energía en
diferentes configuraciones y cómo se relacionan con el ritmo de transferencia
de energía, conocido como potencia. Esto permitirá una comprensión más
profunda de la dinámica energética en sistemas físicos.
Para llevar a cabo la actividad, los estudiantes deben acceder al simulador
Energía cinética de una bicicleta en la plataforma STEM Online. Los
estudiantes pueden utilizar dispositivos con conexión a internet en el aula o
sus dispositivos personales. Se organizarán en grupos de tres, con roles
específicos: Observador, Experto en Simulación y Documentador. Esta
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distribución de roles promoverá una colaboración efectiva y una exploración
completa de los conceptos de energía y potencia.
Tabla 5. Roles y Tareas para la Actividad 3
Rol del Grupo
Tareas Específicas
Observador
Observa cómo varían la energía cinética y potencial mientras el objeto se mueve o
cambia en el simulador. Toma nota de los puntos donde la energía se transfiere y
cómo cambia en función de las diferentes condiciones.
Experto en
Simulación
Utiliza el simulador para ajustar diferentes parámetros, como la altura y la
velocidad del objeto. Mide cómo estos cambios afectan la energía cinética, la
energía potencial y el ritmo de transferencia (potencia). Realiza capturas de
pantalla de los resultados.
Documentador
Registra los datos obtenidos, incluyendo capturas de pantalla y observaciones.
Prepara un resumen de cómo el ritmo de transferencia de energía cambia con los
diferentes ajustes.
Inicia la exploración abriendo el simulador "Energía" en STEM Online y
familiarízate con las diversas opciones disponibles. Experimenta ajustando
los parámetros como la altura y la velocidad del objeto para observar cómo
varían la energía cinética y potencial. Esta etapa te permitirá comprender
cómo estos parámetros afectan el comportamiento energético del sistema.
En la fase de exploración de variables, enfócate en cómo la altura y la
velocidad afectan las energías cinética y potencial del objeto. Observa cómo
el aumento o disminución de estos parámetros modifica las cantidades de
energía en el sistema y cómo se relacionan con el ritmo de transferencia de
energía.
Finalmente, evalúa cómo los ajustes en la velocidad y la altura del objeto
influyen en el ritmo de transferencia de energía y en la potencia. Cambia
estos parámetros y observa los efectos en la energía total del sistema.
Reflexiona sobre cómo los diferentes ajustes afectan la dinámica del objeto y
la eficiencia en la transferencia de energía.
Preguntas para Reflexión:
1. ¿Cómo afecta la altura al valor de la energía cinética y potencial del
objeto?
2. ¿Qué observas sobre el ritmo de transferencia de energía cuando
cambias la velocidad del objeto?
3. ¿Cómo se relaciona la potencia con la energía total del sistema en
diferentes escenarios?
Pertinencia y factibilidad de la estrategia metodológica para la utilización de
herramientas tecnológicas en la comprensión de conceptos de la Física
A continuación, se muestra la valoración de cuatro expertos sobre la
estrategia metodológica propuesta. Todos los expertos coinciden en la alta
pertinencia de la estrategia, destacando su alineación con las tendencias
educativas actuales y su potencial para mejorar la comprensión de
conceptos complejos.
Uso de herramientas tecnológicas para la comprensión de conceptos en Física
Luis Miguel Pinargote Benavides, Ulises Mestre Gómez, William Alexander Ávila Aguilar
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Tabla 6. Valoración de Expertos sobre la Pertinencia y Factibilidad de la Estrategia Metodológica
Experto
Pertinencia
Factibilidad
Experto en
Tecnología
Educativa
La estrategia es altamente
pertinente al alinear con las
tendencias actuales en educación
tecnológica.
Viable, pero requiere planificación
cuidadosa, capacitación continua y
soporte técnico adecuado.
Especialista en
Didáctica de las
Ciencias
Aborda la necesidad de métodos
pedagógicos dinámicos y efectivos,
mejorando interés y motivación
estudiantil.
Alta, siempre que se garantice
formación adecuada de los
docentes y recursos técnicos
accesibles.
Experto en
Formación
Docente
Pertinente por enriquecer el
proceso educativo y permitir un
aprendizaje activo y participativo.
Viable, con la condición de
asegurar competencia docente y
proporcionar programas de
formación y apoyo.
Consultor en
Evaluación
Educativa
Pertinente para mejorar la
comprensión de conceptos
complejos a través de la
tecnología.
Buena, con inversiones en
infraestructura tecnológica,
capacitación docente y evaluación
continua.
Los expertos consultados han ofrecido una visión clara sobre la pertinencia y
la factibilidad de la estrategia propuesta en el ámbito educativo. En cuanto a
la pertinencia, todos los expertos coincidieron en que la estrategia es
altamente relevante. El Experto en Tecnología Educativa destacó que la
estrategia se alinea bien con las tendencias actuales en educación
tecnológica, lo cual es necesario para mantener la educación a la vanguardia
de la innovación. De manera similar, el Especialista en Didáctica de las
Ciencias subrayó que la estrategia aborda de manera efectiva la necesidad
de métodos pedagógicos dinámicos y efectivos, lo que puede potenciar el
interés y la motivación de los estudiantes.
El Experto en Formación Docente también resaltó la pertinencia de la
estrategia, especialmente por su potencial para enriquecer el proceso
educativo y fomentar un aprendizaje más activo y participativo. Finalmente,
el Consultor en Evaluación Educativa validó la relevancia de la estrategia al
considerar que puede mejorar significativamente la comprensión de
conceptos complejos mediante el uso de la tecnología.
En lo que respecta a la factibilidad, la valoración fue positiva, aunque con
algunas reservas y requisitos adicionales. El Experto en Tecnología
Educativa consideró la estrategia viable, pero advirtió que su
implementación requiere una planificación meticulosa, así como
capacitación continua y soporte técnico adecuado para asegurar su éxito. El
Especialista en Didáctica de las Ciencias también encontró alta la
factibilidad, siempre que se garantice una formación adecuada de los
docentes y el acceso a recursos técnicos necesarios.
El Experto en Formación Docente opinó que la estrategia es factible con la
condición de asegurar la competencia docente y proporcionar programas de
formación y apoyo pertinentes. Por último, el Consultor en Evaluación
Educativa indicó que la factibilidad es buena, pero subrayó la necesidad de
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realizar inversiones en infraestructura tecnológica, capacitación docente, y
una evaluación continua para asegurar la eficacia de la estrategia.
Finalmente, la estrategia es vista como totalmente pertinente por todos los
expertos, con una valoración de 100% en ese aspecto. En cuanto a la
factibilidad, el 75% de los expertos consideran que es viable, aunque
identifican varios requerimientos y condiciones necesarias para su efectiva
implementación.
CONCLUSIONES
La elaboración de una estrategia metodológica para la utilización de
herramientas tecnológicas en la comprensión de conceptos de sica en el
segundo o de Bachillerato General Unificado ha demostrado ser una
propuesta altamente pertinente y viable. La valoración positiva de todos los
expertos consultados respalda la relevancia de la estrategia, subrayando su
alineación con las tendencias educativas actuales y su capacidad para
enriquecer el proceso de enseñanza-aprendizaje.
La estrategia ha sido reconocida por su potencial para dinamizar los
métodos pedagógicos y aumentar la motivación estudiantil, al integrar
herramientas tecnológicas que faciliten la comprensión de conceptos
complejos de Física. La factibilidad de la estrategia, aunque sujeta a algunos
requerimientos adicionales, es considerada alta siempre y cuando se
garanticen aspectos clave como la capacitación continua del personal
docente, la inversión en infraestructura tecnológica adecuada y el soporte
técnico necesario. Estos elementos son necesarios para asegurar una
implementación efectiva y sostenible de la estrategia.
En conclusión, la estrategia propuesta es adecuada para mejorar la
comprensión de conceptos de Física en los estudiantes de Bachillerato
General Unificado. Además, cuenta con un sólido respaldo en términos de
pertinencia y viabilidad. Con una planificación cuidadosa y la atención a los
aspectos críticos identificados por los expertos, la implementación de esta
estrategia tiene el potencial de transformar significativamente la enseñanza
de la Física, promoviendo un aprendizaje más activo y efectivo a través de la
tecnología.
Declaración de conflicto de intereses:
Los autores declaran que no existen conflictos de intereses que afecten
el normal desarrollo de la evaluación del manuscrito.
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