Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Lea materiales sin conexión, sin usar Internet. Además de muchas otras características!
Vista previa del material en texto
INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS EUGENIO GARZA SADA DESARROLLO DE UN SISTEMA COMPUTACIONAL COMO COMPLEMENTO PARA LA INSTRUCCION DADA POR EL PROFESOR EN EL TEMA TIRO PARABOLICO T ES I S PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TITULO DE MAESTRO EN EDUCACION CON ESPECIALIDAD EN FISICA AUTOR: ING. dUI .. IAN HODEHTO SAMANIEGO l'tlOHENO ASESORES: DR. JUAN OSCAR SALDAÑ '\ VEGA ~IC. ALFREDO PEÑ.-\ MARIN DRA. MARGARITA A. DE SANCHEZ MONTERREY, N.L., FEBRERO DE 1996. RESUMEN El presente trabajo muestra el desarrollo de un sistema computacional el cual fue diseñado con la finalidad de que sea utilizado como una herramienta de apoyo para el profesor y el alumno en el aprendizaje y reforzamiento del tema tiro parabólico de la materia de mecánica de preparatoria. Dicho sistema fue elaborado bajo ambiente Windows, en un lenguaje de programación llamado Visual Basic y para este desarrollo se utilizó una metodología basada cien por ciento en procesos. A través de las necesidades detectadas en la impartición de la materia de mecánica se identificó la prioridad de contar con un medio que ayude a reforzar el proceso de enseñanza-aprendizaje debido a que en este tipo de materias por lo general es expositiva mediante la solución de problemas en el pizarrón, lo que conlleva a que no le sea atractiva al alumno. Posteriormente se documentó en las teorías de psicología educativa en las cuales se fundamentaron para la realización de este proyecto de investigación. Para validar el producto obtenido, se trabajó con los dos grupos de mecánica con un total de 49 alumnos, de estos grupos se formó el grupo control de 20 alumnos, que se utilizó para verificar la importancia de utilizar este tipo de herramientas. Después se realizó una evaluación a los 49 alumnos para comparar su desempeño, observando en los resultados un mejor resultado en los alumnos que utilizaron este tutorial de tiro parabólico. Por otro lado se aplicó una evaluación al tutorial donde se analizó las características del programa, descripción, contenido, ejecución del programa, ventajas y desventajas y por último las recomendaciones. El resultado global del producto desarrollado fue satisfactorio debido a la gran aceptación que tuvo en los alumnos y profesores que lo utilizaron, y sobre todo el beneficio que se puede obtener en la mejora del proceso de enseñanza y aprendizaje el utilizar este tipo de programas. iv INDICE GENERAL PRESENTACIÓN ....................................................................................... . RECONOCIMIENTOS................................................................................. ii RESUMEN................................................................................................... iv INDICE GENERAL...................................................................................... V INDICE DE TABLAS................................................................................... viii INDICE DE FIGURAS................................................................................. ix INDICE DE GRÁFICAS............................................................................... X 1. DIAGNOSTICO....................................................................................... 1 1.1. ANTECEDENTES.................................................................................. 1 1.2. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD...................................................... 4 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA.............................................................. 5 2.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA......................................................... 5 3. ESTRATEGIA DE SOLUCIÓN DEL PROBLEMA.................................. 8 3.1. ESTRATEGIA....................................................................................... 8 3.2.TIPOS DE PROBLEMAS A RESOLVER.................................................... 10 3.2.1.Problemas de Respuesta directa.............................................. 11 3.2.2.Problemas de opción múltiple.................................................. 12 3.2.3.Problemas que cuestionan, ¿Qué pasa si ... ?............................ 13 3.2.4.Simulación interactiva de todos los problemas presentados.... 14 3.2.5.Disparo de un proyectil............................................................. 15 3.3. LIMITACIONES.................................................................................... 17 3.4. JUSTIFICACIÓN.................................................................................. 20 3.4.1. ¿Porqué el uso de la computadora?........................................ 22 3.4.2. Caso de estudio, el tiro parabólico.......................................... 22 4. IMPACTO DEL USO DE LAS COMPUTADORAS EN LA EDUCACIÓN.......................................................................................... 24 4.1. INTRODUCCIÓN................................................................................... 24 4.2. MODELOS DE USO DE LAS COMPUTADORAS EN LA ENSEÑANZA........... 25 4.2.1. Modelo individual.................................................................... 29 4.2.2. Grupos reducidos.................................................................... 30 4.2.3. Trabajo integrado.................................................................... 31 4.2.4. Pantalla electrónica................................................................. 32 4.2.5. Recurso................................................................................... 33 V 5. FUNDAMENTOS TEÓRICOS PARA LA PLANEACIÓN Y DESARROLLO DEL SISTEMA COMPUTACIONAL.............................. 34 5.1. INTRODUCCIÓN................................................................................... 34 5.2. MODELOS DE LA PSICOLOG(A EDUCATIVA.......................................... 36 5.2.1.Modelos conductuales.............................................................. 37 5.2.2.Modelos psicosociales............................................................. 43 5.2.3.Modelos cognoscitivos............................................................. 45 5.3. EL DESARROLLO HUMANO.................................................................. 46 5.3.1.Asimilación y acomodación...................................................... 48 5.4. PROCESADORES VISUALES VS. VERBALES........................................ 51 5.5. DEPENDENCIA E INDEPENDENCIA DE CAMPO..................................... 53 5.6. APRENDIZAJE A TRAVÉS DEL DESCUBRIMIENTO................................ 55 6. DESARROLLO DEL ANÁLISIS Y DISEÑO DEL PRODUCTO TECNOLÓGICO..................................................................................... 57 6.1. INTRODUCCIÓN.................................................................................. 57 6.2. CICLO DE VIDA PARA EL DESARROLLO DE SISTEMAS.............................. 60 6.3. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR............................................................... 62 6.4.DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS DEL TUTORIAL......................... 62 6.5.ANÁLISIS DEL TUTORIAL..................................................................... 63 6.6. COMPONENTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURADO................................... 64 6.7. HERRAMIENTAS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURADO.................................. 66 6. 7 .1. DESARROLLO DE DIAGRAMAS DE FLUJOS DE DATOS................. 67 6.8. DIAGRAMAS DE FLUJOS DE DATOS DEL TUTORIAL DE TIRO PARABOLICO..................................................................................................... 73 6.8.1. Diagrama de contexto.............................................................. 73 6.8.2. Diagrama cero......................................................................... 7 4 6.8.3. Diagrama 1.0, teoría sobre tiro parabólico............................... 76 6.8.4. Diagrama 2.0, lanzamiento de jabalina.....................................77 6.8.5. Diagrama 3.0, disparo de un proyectil a un blanco fijo............ 79 6.8.6. Diagrama 4.0, lanzamiento de un proyectil desde el aire.......... 81 6.8.7. Diagrama 5.0, disparo de un proyectil...................................... 82 6.9.DISEÑO ESTRUCTURADO DEL TUTORIAL.............................................. 84 6.9.1. Elementos del diseño.............................................................. 85 6.9.2. Diseño de la entrada de información....................................... 85 6.9.3. Diseño de controles................................................................. 86 6.9.4. Diseño de la salida de información.......................................... 87 6.10. DESARROLLO DEL CÓDIGO DEL TUTORIAL......................................... 89 6.10.1.Lenguajes de programación.................................................. 90 6.11.PRUEBAS DE FUNCIONALIDAD AL TUTORIAL...................................... 92 6.11.1. Prueba alfa............................................................................ 92 6.11.2. Prueba beta........................................................................... 93 6.11.3. Prueba gama.......................................................................... 94 vi 6.12.IMPLANTACIÓN DEL TUTORIAL...................................................... 95 6.13. EVALUACIÓN DEL TUTORIAL.............................................................. 95 7. ESTUDIO PILOTO.................................................................................. 97 7 .1. POBLACION DE INTERES................................................................................ 97 7.2. MUESTREO PARA EL ESTUDIO PILOTO........................................................ 97 7.3. OBTENCIÓN DE LA MUESTRA......................................................................... 98 7.4. EVALUACIÓN FORMATIVA............................................................................... 99 7.5. EVALUACIÓN SUMATIVA................................................................................. 100 8. EVALUACIÓN GLOBAL DEL TUTORIAL.............................................. 102 8.1. INTRODUCCIÓN.................................................................................. 102 8.2. CARACTERÍSTICAS DEL PROGRAMA............................................................. 107 8.2.1. Grado académico en el que se va a utilizar............................... 107 8.2.2. Objetivos claramente definidos.................................................. 108 8.2.3. Documentación del programa..................................................... 108 8.2.4. Prerrequisitos de estudios que requiere el usuario para utilizar este programa................................................................... 109 8.2.5. Número de usuarios que pueden utilizar el tutorial.................... 11 O 8.2.6. Naturaleza del programa............................................................. 111 8.3. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA...................................................................... 112 8.4. CONTENIDO....................................................................................................... 113 8.5. EJECUCIÓN DEL PROGRAMA......................................................................... 113 8.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROGRAMA.............................................. 115 8.7. RECOMENDACIONES........................................................................................ 115 8.8. RESULTADO FINAL DE LA EVALUACIÓN DEL SOFTWARE.......................... 116 9. PRODUCTO FINAL, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........ 117 9.1. PRODUCTO FINAL............................................................................... 117 9.2. CONCLUSIONES....................................................................................... 118 9.3. RECOMENDACIONES................................................................................ 120 1 O. APÉNDICES.......................................................................................... 122 10.1. APÉNDICE A: FICHA TÉCNICA............................................................. 122 10.2. APÉNDICE B: MANUAL DE INSTALACIÓN............................................ 123 10.3. APÉNDICE C: EXAMEN EVALUATIVO.......................................................... 127 10.4. APÉNDICE D: MANUAL DEL USUARIO.......................................................... 129 11. BIBLIOGRAFÍA..................................................................................... 140 11.1. NOTAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 140 11.2. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................. 142 vii TABLA 7.1 7.2 8.1 8.2 INDICE DE TABLAS Muestra seleccionada ................................................................. . Resultados globales ................................................................... . Especificaciones de la gráfica 8.9 .............................................. . Ventajas y desventajas del programa ........................................ .. viii PAG. 99 100 114 115 FIGURA 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5.1 5.2 5.3 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 INDICE DE FIGURAS Problemas con respuestas directas ............................................ . Pantalla de problemas con opción múltiple ............................... .. Problemas que pregunten, ¿Qué pasa si. .. ? ............................ .. Pantalla de simulación interactiva .............................................. . Disparo de un proyectil. .............................................................. . Mensaje enviado al usuario cuando da una respuesta incorrecta .................................................................................... . Aplicación de la computadora en el ámbito académico .............. . Esquema funcional del CAi, según Houziaux ............................. . Modelo individual del uso de la computadora en la enseñanza .. Modelo de grupo reducido .......................................................... . La computadora en la enseñanza, como pantalla electrónica .... . Efectos en el reforzamiento ........................................................ . Reforzamiento y castigo ............................................................. . Procesamiento humano de información .................................... .. Estructura general de un tutorial.. .............................................. . Ciclo de vida del desarrollo de sistemas ................................... .. Diagrama de flujos de datos ....................................................... . Nivel de detalle en el desarrollo del análisis estructurado ........ .. Diagrama de contexto del sistema tutorial. ................................. . Diagrama cero ............................................................................ . Diagrama 1.0, teoría sobre tiro parabólico ................................. . Diagrama 2.0, lanzamiento de jabalina ....................................... . Diagrama 3.0, disparo a un blanco fijo ...................................... .. Diagrama 4.0, lanzamiento de un proyectil desde el aire ........... . Diagrama 5.0, disparo de un proyectil. ....................................... . Área de trabajo de una pantalla de computadora ....................... . Ubicación efectiva de la información sobre la pantalla ............... . ix PAG. 12 13 14 15 16 17 26 29 30 30 32 41 43 45 57 61 70 71 73 75 76 79 80 82 83 88 89 GRÁFICA 7.1 7.2 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 INDICE DE GRAFICAS Porcentaje de alumnos que aprobaron el examen evaluativo .. . Promedio global ....................................................................... . Grado académico en el cual seva a utilizar el programa ......... . Definición de objetivos del programa tutorial.. .......................... . Documentación del programa ................................................... . Prerrequisitos necesarios para utilizar el programa ................. . Número de usuarios que pueden utilizar el tutorial.. ................ . Naturaleza del programa .......................................................... . Desempeño del programa ........................................................ . Contenido del tutorial. ............................................................... . Ejecución del programa ........................................................... . Recomendaciones en el uso del tutorial.. ................................. . X PAG. 101 101 107 108 109 110 111 112 113 113 114 116 1. DIAGNOSTICO 1.1. ANTECEDENTES. El Sistema Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, ofrece cursos de física en sus preparatorias, lo cual implica dar una formación a los alumnos en ésta área de estudio. Sin embargo, la metodología tradicional de la enseñanza, se lleva a cabo en el aula y los conceptos que abarca el programa se explican y se desarrollan en el pizarrón de una manera completamente teórica, tratan de transmitir los conceptos lo más claro posible, relacionándolos con casos prácticos para que de esta manera pueda existir realmente una transferencia de conocimientos y que los alumnos obtengan dicha formación. Existe siempre un número de alumnos que no participan en clase, ya sea por falta de motivación o porque no les interesa la clase, aunado al fenómeno que presentan los alumnos por el rechazo en especial a la materia de física, por la creencia mal fundamentada por la dificultad que ésta presenta. Algunas conductas observadas en los alumnos podrían estar muy relacionadas con el uso de las metodologías de enseñanza centradas en la presentación de los fenómenos físicos exclusivamente en forma verbal y explicativa sin llegar a la concretización de los conceptos o simplemente sin 1 enfatizar la comprensión de éstos; también puede deberse a que los alumnos no cuentan con el suficiente desarrollo en habilidades cognitivas para poder comprender conceptos que no son fáciles de asimilar y que éstos son explicados en el pizarrón mediante las matemáticas para este nivel de estudio. Esto se refleja cuantitativamente en los resultados de los exámenes parciales y finales que presenta el educando semestre tras semestre, ya que en realidad lo que el alumno hace es memorizar y utilizar los datos en éstas y obtener un resultado, todo mediante un procedimiento que llega a ser rutinario sin detenerse a analizar lo que se esta haciendo y muchas veces a no comprender el proceso de solución que está presentando. Una experiencia personal que he vivido al impartir la materia de mecánica en preparatoria, es que cuando se explica un tema completamente nuevo para el alumno, éste pregunta cuales son las fórmulas y conceptos que se tiene que memorizar o si se va a utilizar formulario en el examen. Esto es muy sencillo de detectar simplemente al aplicar un examen el cual contenga problemas que únicamente vengan los enunciados de los problemas sin presentar ninguna gráfica, el alumno lo primero que pregunta es que faltan datos. En las tareas que se les encargan durante el semestre se detecta continuamente una falta de planteamiento y razonamiento de los problemas y 2 En las tareas que se les encargan durante el semestre se detecta continuamente una falta de planteamiento y razonamiento de los problemas y por lo general es un promedio muy alto de alumnos que presentan la misma dificultad. Esto se analiza más fácilmente cuando se le ofrecen asesorías a los alumnos siempre preguntan por las mismas dudas, las cuales se enfocan al planteamiento del problema y mencionan ellos que no pueden interpretarlo porque no le entienden. Una de las dificultades más fuertes que se les presenta es el hecho de que no pueden relacionar los problemas que se analizan en el pizarrón con la vida diaria. Cuando en la clase se desarrollan experimentos y se les pide a los alumnos que los hagan en su casa la comprensión de los problemas se vuelven más cotidianos porque existe una relación muy formal de los conceptos teóricos con la vida real. 3 1.2. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD. Enmarcando todo lo mencionado con anterioridad es necesario el contar con una herramienta que refuerce la labor del profesor en el proceso enseñanza-aprendizaje y extenderlo a un mayor número de alumnos. Es por ello que se propone el desarrollar un sistema computacional que se utilice como una herramienta que ayude a reforzar los conocimientos adquiridos en el salón de clases y que dicha herramienta le proporcione los medios de representar los problemas de una manera más sencilla de entender y sobre todo que pueda estar "jugando" con el caso de estudio y analizarlo hasta alcanzar su comprensión las veces que sea necesario, sin la necesidad de contar con la presencia física del profesor para desarrollar el análisis del fenómeno. En realidad, la presencia del profesor siempre estará con el alumno, solo que escondida en la secuencia de presentación del material didáctico por el programa computacional. Esto es, la didáctica de la materia en cuestión y su contenido deberá de estar en el material presentado al alumno por el programa computacional. 4 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 2.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. Lo mencionado con anterioridad está relacionado con los estudiantes de preparatoria que necesitan un seguimiento en cuanto a su aprendizaje y comprensión de los fenómenos físicos que se analizan en los diferentes temas de la materia, lo cual se refleja en la necesidad de prestarle una mayor atención más personalizada por el maestro mediante asesorías para lograr un mejor aprendizaje de los cursos de física. Por otra parte la enseñanza de la materia también presenta dificultades, por ejemplo, el uso de metodologías centradas únicamente en la presentación de los fenómenos sin enfatizar en su comprensión, la enseñanza mediante el uso de métodos expositivos y el desarrollo de fórmulas, uso excesivo del pizarrón, la repetición de definiciones sin llegar a una reflexión del alumno sobre lo mencionado y la resolución de problemas más comunes que se repiten y memorizan. Todo esto se agrava debido a la presión del tiempo disponible para cubrir los temas del curso y además lograr que los alumnos adquieran los conocimientos y la formación necesaria sobre los temas de física vistos en el semestre. 5 Es conocido que no se puede resolver un problema sin antes lograr la representación mental del fenómeno estudiado o del enunciado del problema planteado y la memorización no es el mejor método para lograr dicha representación. El uso excesivo de la clase expositiva y el bajo nivel de razonamiento utilizado para enseñar los conceptos da origen a conductas imitativas y a la creación de hábitos similares que dificultan la reflexión y la comprensión de los términos físicos. En algunos problemas de física ciertos datos necesarios para resolver el problema, son valores que se encuentran implícitos en la explicación del problema, por lo general el alumno lee el enunciado del problema , no encuentra dichos datos y cree que el problema está incompleto, pues no es capaz de determinarlos. Por ejemplo, cuando se estudia el tiro parabólico en un medio sin fricción, pueden observarse una serie de condiciones que son características en el desplazamiento del proyectil, la constancia de la componente horizontal de la velocidad (Vx), el valor del alcance horizontal máximo cuando el ángulo de disparo es de 45º. 6 Estos datos no se incluyen en el problema porque el alumno debe de tener la abstracción mental para determinarlosdependiendo de las condiciones del planteamiento del problema. Tomando en cuenta lo cuestionado con anterioridad se establece que el problema que se presenta es el siguiente: ¿ Cómo lograr que el alumno tenga una mejor comprensión de los conceptos, leyes y principios de la física? 7 3. ESTRATEGIA DE SOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. ESTRATEGIA. En el decenio de los ochenta, aparecen la microcomputadoras y con ello las nuevas tecnologías computacionales han invadido las instituciones educativas. Con éstas también se ha hecho presente ese sentimiento de angustia que muchos maestros experimentan ante un saber que perciben como innecesariamente complejo para el marco escolar. Este sentimiento implica una gran desconfianza por el nuevo medio tecnológico, y es mucho más marcado con relación a las computadoras que a cualquier otro medio (video, grabadora, proyector, videocamara, etc.). Curiosamente manejar un programa computacional no es más difícil que manipular estos aparatos de uso frecuente, cuyas instrucciones también suelen codificarse de algún modo y prueba de ello es que gran parte de los alumnos ya disponen de microcomputadoras en su casa. Sin embargo, el mito de que es preciso saber programación para utilizar este medio con fines educativos contribuye a distanciar a los maestros del uso de la computadora, hoy más que nunca, resulta evidente que el objetivo de informatizar la escuela no es formar a millones de programadores, ni siquiera a 8 miles de maestros, sino utilizar este potencia/ que la lnform•tlca ya pone a disposición de los educadores para completar y enriquecer sus clases. Debido a que en todos las preparatorias de los Campus del Sistema ITESM cuentan con computadoras, la idea es desarrollar una herramienta computacional que se aplique en el curso de mecánica de preparatoria y que facilite la comprensión de los fenómenos físicos y el desarrollo de sus habilidades para solucionar problemas inherentes de la física. Dicha herramienta consiste en un programa computacional que proporcione al alumno lo siguiente: a) Temas relacionados con el curso en cuestión. b) Simulación animada de los fenómenos físicos a estudiar, siendo estos los relacionados con el tema "cinemática en dos dimensiones", referentes al movimiento de proyectiles (tiro parabólico). c) Ejemplos evaluativos que desarrollen en los alumnos criterios de razonamientos y logren una retroalimentación sobre el tema. d) Lograr una interacción entre el alumno y el sistema computacional a través de las diferentes opciones que presenta el sistema ya sea en las respuestas que el alumno 9 debe de dar a una pregunta o cuando el sistema pregunte por el valor que debe de tomar una variable en particular. La idea principal con esta herramienta es que el alumno simule en la computadora ejemplos de problemas que se resuelven en clase y los analice de una manera gráfica y con movimiento como se describe la trayectoria del objeto de estudio analizándo las variables que en ella se involucran con la facilidad de reproducir dicho fenómeno las veces que desee y a su vez pueda analizar qué pasa si una de las variables cambia y las restantes permanecen constantes. 3.2. TIPOS DE PROBLEMAS A RESOLVER. Debido a la característica del tutorial, los problemas que son de diferentes tipos, siendo estos: a) Problemas de respuesta directa. b) Problemas de opción múltiple. c) Problemas que cuestionen: ¿Qué pasa si ... ? d) Problemas interactivos generales. Cada una de estas variantes se explicarán a continuación y en los capítulos siguientes se profundizará en cada una de ellas. 10 3.2.1. Problemas de respuesta directa. Este tipo de problemas se basa en que el tutorial realiza una pregunta y el usuario efectúa los cálculos correspondientes y al tener una respuesta la escriba en el cuadro de diálogo "variables del problema", si la respuesta es correcta te mostrará un mensaje de felicitación y además en el cuadro de diálogo "Desempeño del alumno" aparecerá la calificación del alumno, considerando el acierto. Por otro lado, si la respuesta es incorrecta, envía un mensaje con la respuesta correcta. Al saber la respuesta contestas en el cuadro de diálogo "variables del problema" y se asigna tu calificación con un error en tu promedio, después de haber seleccionado una respuesta en el cuadro de diálogo puede realizar la simulación del problema. El tipo de pregunta que se realizan son las siguientes: a) ¿Cuál es la altura alcanzada con respecto al plano de referencia, a los 3 segundos de haber lanzado la jabalina? b) ¿A qué distancia caerá la jabalina si se lanzó con una rapidez inicial de 22 mis y a un ángulo de 36º? e) ¿Cuál es el ángulo de disparo que debe de realizar el deportista para lanzar la jabalina lo más lejos posible?. En la figura 3.1, se muestra la pantalla para este tipo de problemas. 11 ¡····. ·:··i············································································· ···················· Ot:M!mpcñu l ,Ollct,(Jlo· t-lumeto Ptaounta: 1 -~í-~~ 9 1 Acie,101: e Encxea: e alilicacíón: o · ......................................... ...... ........................................... ....................... · ¡pt¡ . · ····1] \ Qué deberla de hacer el deporti s.ta para lanzar la jabalina lo más lejos posible si la rapide2 . ¡ máxima conque puede lanzar es de 43 m/s ?. ¡ ! Considere lo siguiente: ¡ a) la altura de el punto de lanzamiento es de 1. 7 m . i b) Rap idez inicial de lanzamiento: 43 m/s ' .. .: ..... ""'._....=== """"'""""""'=_....=-====-=_....=_....~-=-~ .. ... Figura 3.1 . Problemas de respuesta directa. 3.2.2. Problemas de opción múltiple. Con estos problemas el alumno tiene que realizar los cálculos convenientes para llegar a la respuesta correcta, en este caso el alumno cuenta con un sinnúmero de problemas ya que el tutorial tiene una base de datos diseñada para que los datos que se desean obtener sea ilimitada. Para seleccionar una respuesta el alumno tiene que escoger una de las respuestas que se muestran, si la respuesta es correcta podrá realizar la simulación del problema y si es incorrecta saldrá un mensaje indicando que tuvo un error, al corregir la respuesta podrá realizar la simulación las veces que desee, en este caso también se contabilizan las respuestas correctas e 12 incorrectas. En la figura 3.2, se muestra la pantalla que presenta para los problemas de opción múltiple. v.,,..,t,fcs dt:I P,ultlcm<> Vd1tdblc• V.tlot ' Ocren>peño Cunc,:plo. Nú11ic10 i ... [l)i:°······ ···rii········-·······-~--------~ ---·······-~---······· ·····¡ i E;7: I j ... ..... lt¼fil • .,,. V 2i \;j/ W . : ... alilicación: ______ _____ ____ ___ _ ~-- 1111 i Plantcarmento del problema Un helicóptero que vuela hoiizonlalnienle 11 450., de 11h10, CQfl ..,., rapidez de 360 ka/hr. deja coei uno boaba. ¿Cuinto lieo,po t•do la boabe"" llego, e la tiene? Tome 11 - 1.1 m1e2 \ (' 8.44 seg ( <.-: 9.58 seg ' (' 10.55 seg ! C· 6.78seg Figura 3.2. Pantalla de problemas de opción múltiple 3.2.3. Problemas que cuestionan, ¿Qué pasa si...? : Este tipo de problemas son los que desarrollan en el alumno un cuestionamiento mental , donde tienen que analizar los eventos que se tienen que considerar para llegar a la respuesta correcta. Más que aplicar una simple fórmula, el valor agregado que recibe el alumno es en desarrollar los esquemas para llegar a la solución utilizando los diferentes criterios con los cuales llegará a la respuesta correcta. 13 Por ejemplo, si se cuestiona lo siguiente: ¿Qué pasa al el lanzamiento de la jabalina es horizontal?, aquí el alumno debe de razonar y determinar que si el ángulo de disparo es igual a Oº, la velocidad inicial vertical es cero, por no tener una componente en esa dirección, y la velocidad inicial de lanzamiento es en la dirección del eje "x', (que es la notaciónconvencional que se utiliza), simplificando el problema para llegar a la solución. La figura 3.3, muestra otro problema de este tipo. Tiro Parab611co füspdro d~ un pruy~I a un bldnco f110 Pldntc-dfmcnto del problema (2) Un cazado, tira a un palo - vuela ho<izont.......ie a una a1t .. a H. El intervalo de lieapo enlre el ecerta, al pato J cuando ésle lega al suelo depende de: a) Qué len rápido volaba el pato. b)Cuán rápido volaba el palo, cujl ere le .a ... H. e) La Allura H. dJ La alhaa H , le diatancie enlre el cazado, J el palo cuando lo alcanzó le bala. E ,iplica lwev_,,.e en el edit0< el pcx- de tu respuesta Figura 3.3. Problemas que pregunten, ¿Qué pasa sí...? 3.2.4. Simulación interactiva de todos los problemas presentados. Lo más interesante que presenta el tutorial es la realización de la simulación de los diferentes problemas que se cuestionan, esto se puede realizar después de que el alumno conteste la pregunta (independientemente si sea correcta o incorrecta), con la finalidad que se genere la calificación 14 correspondiente. Este proceso se puede realizar las veces que el usuario desee oprimiendo el botón de simulación, hasta que el alumno comprenda el comportamiento del fenómeno de una manera visual. La figura 3.4. muestra la pantalla para simulación del lanzamiento de una jabalina. n1.··i ··················· ································· ···········································n········································¡ . ; Vo O .Ov.,,i, ; 1 l :',::- ! 1 :t,,-,---- ~ i ! ¡ _________________ ___., ! Pregunta: 1 i .... ~ ... ..... ~ ........ ~ ...... ~ .... .. . ~ ... ... .... ~ .. .......... ~ .. JI J;i:~ ~' !1. !,~baria da ha~, al '''"""' pMa IM,M la i"'""' la mOs. 1,¡,. ,,.,,,.· , ; ,.· rapldo,······ ····· .. 11 ! máxima con la que puede lanzar es de 43 m/s ?. ! ! Considere lo siguiente: · ! a) la altura de lanzamiento es de 1.7 m . j b) La rapidez inicial de lanzamiento: 43 m/s Figura 3.4. Pantalla de simulación interactiva. 3.2.5. Disparo de un proyectil. El disparo de un proyectil , presenta un caso más general de lo que es el tiro parabólico, ya que este presenta ciertos datos del problema (velocidad inicial , ángulo de disparo, alcance horizontal), sin mencionar por escrito el problema, en otras palabras no existe una descripción del problema; ya que basándose en los datos mostrados en la ventana variables del problema el alumno tiene que encontrar los datos faltantes en dicha ventana. 15 La finalidad principal que se persigue en este tipo de problemas es que el usuario detecte bajo que circunstancias iniciales deben de darse para que el proyectil consiga un alcance determinado. En este punto el alumno captura los datos iniciales del problema y debe de calcular el resultado esperado, estos datos deben de validarse en la ventana Variables del Problema. En la figura 3.5, se muestra la pantalla para resolver un problema en cuestión, aquí el alumno debe de tomar los datos para poder llegar a la solución del problema porque ya debe de contar con las herramientas para hacerlo, el tutorial únicamente espera la respuesta para realizar la simulación y verificar los datos que el alumno seleccionó. Dispara de un Proyectil Va11ablcs del Problema O.sporo de un provecto Vaiiabk-; ~dio. . Ang y¡ X YMax llf Uesempoño • Plan1eanuento d~ problema Especifica los datos del problema que desees resolver considerando lo siguiente Altura Inicial de disparo: O m Velocidad de disparo: 5<•Vo<•1 00 rn/s Ángulo de disparo: O<=Ángulo<=90 Alcance Horizontal: 1 D<•X<•500 m Figura 3.5. Disparo de un proyectil 16 Para todos los casos presentados, cuando el alumno conteste un problema incorrectamente el tutorial enviará un mensaje describiéndole el porque de su error y le dará una oportunidad una vez más para volver a contestar la pregunta, ver figura 3.6 . • J 110 l'a,abóhr.o 1[111¡;] Es V .,,,..l>les ~d Prubh:fll~ V~ndblfJ< - Ya!OI 't~ :··~~:::.·~:·:.·.·.- ···············:~··; 1----------------------1 : :'e::'." ~ i -----· _I]_, _UJ_ f)_· - ~_ é_.- - ·~ 1..~°':~= ............ .... .L Plurtearmento del ¡uohten\a Figura 3.6. Mensaje enviado al usuario cuando da una respuesta incorrecta. 3.3. LIMITACIONES. Debido a la dificultad que presenta el desarrollar un sistema computacional de esta magnitud, se trabajará únicamente con el tema de "tiro parabólico", dado que la extensión del programa analítico de la materia de mecánica para preparatoria es demasiado extenso, es casi imposible el desarrollar todos los temas. 17 Las variables que se involucran en este tipo de problemas son: a) Contenido de los temas: En este caso corresponde a cinemática en dos dimensiones, entendiendo por cinemática la parte de la física que estudia los cuerpos en movimiento en el espacio tiempo. Para el caso de la propuesta del sistema computacional el contenido de los temas de estudio son: i. Movimiento de proyectiles. ii. Explicar el efecto de la gravedad en la trayectoria de un cuerpo con movimiento horizontal inicial (tiro horizontal) iii. Determinar las ecuaciones que interrelacionan los parámetros que caracterizan el tiro horizontal. iv. Calcular los parámetros (posición, componentes de la velocidad en "x' y "y"), de un tiro horizontal en cualquier tiempo dado. v. Resolver los problemas que involucren un tiro horizontal. vi. Explicar la trayectoria seguida por un cuerpo lanzado con componentes iniciales de velocidad en dos dimensiones (tiro parabólico). vii. Determinar las ecuaciones que caracterizan un tiro parabólico. 18 viii. Calcular los parámetros (posición, componentes de la velocidad en "x' y "y") de una trayectoria parabólica en cualquier tiempo dado. ix. Resolver problemas relacionados con tiro parabólico. b) Nivel de la física: Es el grado de complejidad con el cual se trate el tema en movimiento de proyectiles, para el nivel de preparatoria. c) Nivel de matemáticas: Es el nivel de complejidad requerido de matemáticas para la solución de problemas de nivel preparatoria, concerniente al uso de álgebra y trigonometría ya que no se incurre al cálculo diferencial ni integral. Es importante mencionar que dicha herramienta no se va a utilizar como un mecanismo de evaluación ni como sustituto del profesor sino como una herramienta que apoye al proceso en el reforzamiento del aprendizaje del alumno en el tema de lanzamiento de proyectiles y que el profesor lo utilice en clase, en una Aula Activa para reforzar este tema mediante la comprobación de ejemplos vistos en clase analizados en pizarrón y justificar/os en la computadora. 19 3.4. JUSTIFICACIÓN. Considerando a la computadora más como un nuevo auxiliar didáctico que como un saber en sí mismo, es importante distinguir sus actuales aplicaciones de las que pudo tener al comienzo de su introducción en la enseñanza. En el modelo conductista de Skinner, la enseñanza programada, en su sentido mas estricto, ha sido prácticamente el único campo de aplicación escolar desarrollado durante muchos años en Estados Unidos y en otros países occidentales. Pero a finales de los 80 y en lo que va de la presente década se han extendido toda clase de experiencias alternativas en el uso de la computadora en la educación (procesamiento virtual, inteligencia artificial, multimedia, telecomunicaciones, etc.). Desde las primeras experiencias de Skinner hasta nuestros días, no sólo han cambiado los parámetros filosóficos que presiden la acción educativa (por influencia de Wallot, Piaget, y un largo de etcéteras de psicólogos y pedagogos); además, los recursos tecnológicos ahora disponibles permiten aplicar soluciones imaginativas a parcelas de las enseñanza que aún continúan inculcándose de un modo esencialmente memorístico, o en un plano demasiado teórico. 20 Para algunos educadores esta nueva tecnología llegaen el auxilio de la educación, la despierta de su letargo memorístico y repetitivo. Para otros, encierra un gran peligro: que el proceso de educación escape al control del profesor, perdiendo su naturaleza de interpersonal. Este temor quedaría justificado si el modelo de aprendizaje es rígido y los contenidos responden a un tipo de enseñanza "autoritaria", modelo que pretende suplantar la planificación docente de las clases, al seguir un plan de estudios didáctico elaborado por el programador. Pero así como puede utilizarse el video en la escuela de muy diversas maneras (películas en clase de historia, literatura, clases de inglés, etc.). También la computadora puede servir como auxiliar didáctico y no como un libro de texto computarizado en aquellos campos en el que el profesor considere provechoso su uso. La computadora no será de este modelo el principal agente formativo, sino como una herramienta versátil, fácilmente manejable, apto para conseguir unos objetivos previamente delimitados por el maestro. 000295 21 - 3.4.1. ¿Porqu6 el uso de la computadora? Este cuestionamiento es por cierto inseparable de otro que siempre debería acompañarle: ¿Para qué usar computadoras?. Si existe alguna utilidad que la micro computadora pueda realizar por su capacidad de cálculo y de procesamiento de la información, por su fácil almacenamiento de grandes volúmenes de información, por su rápido acceso a la misma y sobre todo la facilidad de simular fenómenos reales sin necesidad de efectuar pruebas reales, tiene sin duda un papel relevante en la educación. 3.4.2. Caso de estudio, el tiro parabólico. El hecho de seleccionar el tema de "tiro parabólico", es porque se ha detectado que al alumno se le dificulta el comprender cómo es posible que cualquier objeto al ser lanzado en el aire describe una trayectoria parabólica y sobre todo el de demostrarle el efecto principal que lo ocasiona. El hecho de utilizar la computadora para simular un fenómeno físico ayuda a comprender mejor el caso de estudio y se comienza a interactuar con el programa computacional cambiando algunos datos el alumno comienza a cuestionarse ¿Qué pasa si le cambio el ángulo de disparo o la velocidad?. 22 Este tipo de cuestionamientos ayuda a reforzar su aprendizaje y sobre todo a que desarrolle más su proceso mental al conectar los conceptos teóricos del pizarrón con lo visual del experimento en la computadora. 23 4. IMPACTO DEL USO DE LAS COMPUTADORAS EN LA EDUCACIÓN. 4.1. INTRODUCCIÓN. Con el desarrollo tecnológico y la introducción de las microcomputadoras en las instituciones educativas se ha deslumbrado un gran futuro en el uso de las mismas para mejorar el proceso de enseñanza- aprendizaje, ya que estas pueden utilizarse: a) Como "máquina de enseñanza": Para este caso la computadora dirige al educando paso a paso de acuerdo al nivel en el cual esté interactuando, además proporciona fases de procesos de aprendizaje bien definidos los cuales cuentan con todas las posibles respuestas. b) Como "herramienta de simulación": Los fenómenos físicos simulados son muy similares a los experimentos reales y pueden ser usados cuantas veces sea necesario para comprender lo que está ocurriendo. El uso del programa como simulador, es con el fin de desarrollar y habilitar a los estudiantes para ampliar su campo de investigación. En este caso la simulación implica que los elementos y efectos reales son simplificados por una notación matemática que es lo que realmente se enseña a los alumnos en clase. 24 c) Como "banco de Información": Para esta situación la microcomputadora es utilizada como una base de datos, los cuales pueden ser utilizados por los alumnos para consultar información referente al fenómeno de estudio en cuestión. 4.2. MODELOS DE USO DE LA COMPUTADORA EN LA ENSEÑANZA. La computadora es un instrumento mediante el cual las operaciones lógicas y aritméticas pueden tomar múltiples combinaciones, gracias a un programa previamente registrado, Su gran volúmen de memoria, la capacidad de seleccionar y presentar información de modo casi instantáneo y la capacidad de establecer un diálogo o interacción con un usuario, hace que la computadora sea un valioso elemento transmisor y planificador de la enseñanza, sin embargo hay que reconocer que su empleo con fines didácticos es aún reducido dado el elevado costo del software y hardware y la complejidad que supone su programación, no su manejo. Existen distintas posibilidades aplicativas de la computadora en el ámbito académico 1 . La figura 4.1, muestra las diferentes aplicaciones que se le puede dar a una computadora en un ambiente educativo. 1 Salisbury, A. B. Computers and Education, Forward Agreement on Technology. Educational Technology, sept. 1981. p. 35-40 25 / lnsbootivas < Aplicaciones Instrucciones administradas por computadora 1 nstrucciones ayudadas por computadora académicas No instructivas ~ Uso administraüvo del ordenador "-. ..........__,_ Aplicaciones auxiliares ~ Planificadoras de la Instrucción Figura 4.1. Aplicación de la computadora en el ámbito académico. Las primeras concepciones de la enseñanza asistido por computadora, se apoyaban en un modelo de aprendizaje individualizado, que permite al alumno progresar a su propio ritmo. En este esquema, el contenido de las lecciones se limitaba a la presentación de información y a la subsecuente comprobación de su memorización por el alumno. La computadora evaluaba las respuestas del alumno y las confirmaba y corregía o simplemente repetía la información no aprendida. Hoy en día con la introducción de las computadoras en la escuela, este modelo casi exclusivo ha dejado paso a unos métodos más innovadores para el uso de la computadora. A continuación se consideran diferentes modelos2 de trabajos más frecuente 2 Giordano, E., Edelstein, R. La creación de programas didácticos. Ed. Gustavo Gili, S. A., Barcelona, 1987. p.25 26 (como modelo individual, de grupos reducidos, de trabajo Integrado, como pantalla electrónica y como recurso), según la disposición física de los alumnos ante la computadora y de los nuevos programas de software y los adelantos tecnológicos existentes. Cuando la computadora se emplea como transmisor de contenidos didácticos, sustituyendo en esta función al profesor, esto es, cuando actúa como umáquina de enseñanza", se encuentra ante lo denominado universalmente como sistema CAl3 (Computer Assisted lnstruction, por sus siglas en inglés), Las cualidades didácticas del CAi se podrían agrupar en los siguientes puntos: a) La elaboración y preparación que es necesaria, convierte a su enseñanza en algo coherente y lógico, nada se deja al azar y los contenidos se estructuran según los principios de la enseñanza programada, por ejemplo: si el tutorial te presenta un problema en particular, para resolverlos tienes que seguir una secuencia lógica de razonamiento para llegar a la solución, aplicando los conceptos teóricos y fórmulas necesarias para llegar a la solución correcta. 3 Sarramona, F. Tecnología Didáctica 8va. Edición, Ediciones CEAC. Barcelona, España, 1988. p.240 27 b) El proceso de aprendizaje es activo, los problemas pueden ser controlados en un tiempo razonable de ejecución y su resolución es requisito para proseguir el aprendizaje. c) La computadora proporciona una evaluación objetiva y fría, puede determinar los intentos de respuesta, el tiempo de emisión de dicha respuesta y su exactitud y todo compararlo con la capacidad del alumno y con el grupo de referencia. d) Los recursos empleados en la presentación de los contenidos didácticos poseen gran valor motivador. El alumno se siente atraído por la imágenes, sonidos, composición de los textos, donde se mezcla el juego y el aprendizaje. e) Finalmente la información almacenada por la computadoratiene gran utilidad para elaborar estadísticas. De ellas se puede valer el profesor para programar nuevos contenidos o modificar los existentes. Los inconvenientes de la instrucción asistida por computadora, derivan directamente de la dificultad de la programación, en un primer término hay que citar los costos de los programas, se señala que una hora útil del programa requiere un mínimo de cien horas de programación del material por parte del profesor y programador4 • 4 Rosado, L. El ordenador electrónico como núcleo de una tecnología educativa. Didascalia, Madrid. No. 6, año VII. Noviembre 1985, p. 50 28 El esquema5 gráfico del sistema CAi es el representado en la figura 4.2. Entrada y salda de la información ProcesarTiento de Información PRESENTACION Pantalla Sonidos Imágenes Simulación Textos Etc. RESPUESTA Selección Valor Texto Etc. ALUMNO CÓMPUTO ANÁLISIS REGISTRO Figura 4.2. Esquema funcional del CAi, según Hauziaux 4.2.1. Modelo Individual. El modelo de trabajo individual puede ser compatible con metodologías más actuales, aunque su papel en éstas se ve reducido. Para este modelo se trata de asegurar que el alumno disponga de recursos para el trabajo individual, a menudo fuera de clase, que pueda motivarlo y darle un sentido de responsabilidad al aprendizaje, teniendo en cuenta las necesidades particulares de cada estudiante. 5 Houziaux, M. Vers L'enseignement assisté par ordinateur. obra cit., p. 120 29 Figura 4.3. Modelo Individual del uso de la computadora en la enseñanza Con este modelo se crea un compromiso más formal del alumno hacia la materia y así mismo, ya que él establece el tiempo, hora y dedicación al estudio del tema sin la necesidad de incurrir en asesoría con el profesor, en otras palabras el alumno organiza su tiempo de estudio generando un compromiso hacia la materia y consigo mismo. 4.2.2. Grupos reducidos. El uso de la computadora en pequeños grupos de alumnos lo más importante es la dinámica de interacción que surge entre los alumnos, al estimularse entre sí para encontrar una respuesta o solucionar un problema. 30 Figura 4.4. Modelo de grupo reducido En ciertas actividades, los estudiantes que trabajan en grupos experimentan una sensación de solidaridad frente a la computadora y le intentan "ganar". En este caso la computadora, se puede utilizar como un estímulo para la discusión, permitiendo socializar el aprendizaje y reflexionar sobre los resultados obtenidos del caso en estudio. 4.2.3. Trabajo integrado El aprendizaje mediante programas didácticos conlleva al peligro de que los alumnos se centren demasiado en las tareas y objetivos extrínsecos que les propone el programa, en lugar de explotar todas las posibilidades que ofrece el contenido didáctico. Dejar un espacio en el salón de clases y trabajar sin computadoras nos permite la planificación de actividades anteriores o posteriores a la sección de trabajo con la computadora, para plantear aspectos previos a la actividad, 31 comprobar la profundidad y eficacia del aprendizaje y transferir las experiencias ganadas al mundo externo a la pantalla. En algunos casos los alumnos pueden limitarse a ganar puntos, o solamente a teclear la palabra o respuesta adecuada. Este modelo de uso de la computadora permite consolidar y extender un aprendizaje poco profundo, convirtiéndolo en una experiencia útil y eficaz. 4.2.4. Pantalla electrónica. Bajo este modelo, la computadora se sitúa al frente de la clase y sirve para la presentación de material gráfico o textual. A menudo se utiliza este modelo con programas de demostración, tutoría/es, simuladores, aunque no excluya la presentación de ejercicios u otras actividades. Figura 4.5. La computadora en la enseñanza, como pantalla electrónica 32 La capacidad de animación que tiene la computadora también le permite mostrar procesos tales como experimentos científicos, de física, química, biología, matemáticas entre otros. Este uso de la computadora admite además la posibilidad de interrumpir un proceso, o de cambiar sus parámetros de estudio, convirtiéndolo en una demostración interactiva. 4.2.5. Recurso. Dentro de este esquema, una computadora instalada en el aula sirve como recurso o estímulo para realizar actividades en grupo. En medio de una clase un alumno del grupo utiliza la computadora para resolver un problema y explicárselo a sus compañeros. Por ejemplo, en una simulación que responda a decisiones tomadas por el grupo tras une decisión previa, puede ayudar a evaluar el grupo las consecuencias de sus decisiones y corregirlas facilitando un resultado o nueva información. 33 - 5. FUNDAMENTOS TEÓRICOS PARA LA PLANEACIÓN Y DESARROLLO DEL SISTEMA COMPUTACIONAL. 5.1. INTRODUCCIÓN. La enseñanza programada, nació a partir de la psicología conductista, durante muchos años sólo se alimentó de experiencias de laboratorio. Skinner dedicó mucho tiempo a esta clase de experimentos y es sabido que su psicología se apoya de las observaciones que hizo sobre el comportamiento de los animales. Para poner a prueba sus teorías educativas, utilizó computadoras bastantes primitivas, desde la perspectiva de las actuales. Un objetivo central de su trabajo fue demostrar la importancia del refuerzo en el proceso de aprendizaje. Existen diferentes clases de refuerzos, y en general su función es la de servir como estímulos o gratificaciones. El trabajo de Skinner se orientaba a detectar las circunstancias que supuestamente actúan en el cerebro reforzando el aprendizaje, con el fin de aumentar el efecto del refuerzo. La metodología de la enseñanza programada implica la división de la información y del conocimiento en trozos más pequeños, lo que facilitaría la 34 tarea del estudiante a convertir el aprendizaje en un proceso de etapas simples y alcanzables. Básicamente se trata de presentar un cuadro con información dosificada, pedir al estudiante que memorice los datos mínimos de la lección, y repetir este ejercicio la cantidad de veces que se considere necesaria para su memorización, reforzándola de modo continuo o intermitente. En resumen el método de Skinner no corresponde a la Enseñanza Asistida por Computadora que hoy se practica, sin embargo, su influencia sigue siendo muy grande principalmente en Estados Unidos, donde la enseñanza programada desempeña un papel preponderante. Por ello es importante destacar la diferencia de la concepción que a veces encierra el uso de las CAi, Computer Assisted lnstrucction (Instrucción Asistida por Computadora) y CAL, Computer Assisted Learning (Aprendizaje Asistido por Computadora, las cuales llevan una connotación bastante diferente. La instrucción asistida por computadora (CAi, por sus siglas en inglés), es la denominación más aceptada en Estados Unidos, remite una enseñanza programada casi siempre memorístico y la denominación adoptada más 35 recientemente por los autores británicos (CAL, por sus siglas en inglés), el aprendizaje asistido por computadora, enfatiza la acción del sujeto que aprende mediante esta herramienta. Basándose en los puntos anteriores y en los fundamentos teóricos en los que se fundamentan las principales teorías educativas actuales acerca del aprendizaje como las de campo que serán de utilidad para orientar en el desarrollo del sistema computacional de instrucción. 5.2. MODELOS DE LA PSICOLOGÍA EDUCATIVA. La psicología educativa es una disciplina evocada al estudio de los procesos de la enseñanza y el aprendizaje, en los cuales se aplican los métodos y las teorías de la psicología. La psicología educativa, se enfoca principalmente a dos procesos: i. Entender los procesos que se desarrollan en la enseñanza y aprendizaje. ii. La manera de desarrollar técnicas para solucionar los problemas que se presentan en el proceso de enseñanza aprendizaje.Por consiguiente, la meta que persigue la psicología educativa es comprender y entender los procesos de la enseñanza y aprendizaje utilizados en la investigación como herramienta de trabajo. 36 Para ubicar y establecer un marco de referencia, y enfocarlo a este proyecto se describirán inicialmente a los modelos de la psicología educativa tales como: a) Modelos conductuales, b) Modelos psicosociales, y c) Modelos cognoscitivos. 5.2.1. Modelos conductuales. Los modelos conductuales estudian las relaciones entre los estímulos del medio ambiente y las respuestas que inducen a los individuos a un determinado comportamiento. En estos modelos, se propone que los aspectos deseables o indeseables en el comportamiento del estudiante, se puede fortalecer al manipular positivamente las consecuencias de la conducta, con base en técnicas de modificación conductual que se apoyan en estrategias de reforzamiento. Sobre las estrategias de reforzamiento observadas en el salón de clases se trabaja sobre el condicionamiento operante (aprendizaje en el que la conducta voluntaria es fortalecida o debilitada por sus consecuencias o antecedentes). 37 De acuerdo con Skinner 'S. el condicionamiento operante o aprendizaje operante implica el control de las consecuencias que se generan de la conducta del alumno cuando se le somete a una conducta dentro del salón. Por ejemplo el uso del condicionamiento operante, en la clase de Mecánica se observa lo siguiente: l. El profesor asegura que la conducta positiva en clase sea observada: a) Cuando se presentan políticas de evaluación de la materia, es necesario establecer las consecuencias positivas y negativas por si estas no se cumplen o el alumno trata de "romperlas" b) Reconocer cuando un error es admitido por el alumno y/o profesor. c) Dar seguimiento en el uso del tutorial y que éste sea el adecuado. 11. Cuando se utiliza por primera vez el tutorial y nadie lo conoce, es importante que el profesor ofrezca todo el reforzamiento posible: a) Dar una explicación detallada en una computadora en el salón o utilizar un aula activa si se cuenta con este recurso. b) Realizar prácticas antes de que los alumnos utilicen el tutorial por sí solos. 6 Biehler Robert, Snowman Jack. Psycology Applied to Teaching Houghton Mifflin, Sixth Edition. 1990. pp. 321 38 - - 111. Ea Importante que el reforzamiento refuerce realmente al alumno al momento de aplicar una conducta positiva: a) Para este caso se ofrecen premios o recompensas, con la finalidad de que esos premios motiven más al alumno hacia la materia y al uso del sistema. b) Dar puntos en participación a los alumnos que logren un mayor puntaje al resolver los problemas presentados en el sistema computacional, cuando se utilice un aula activa. En este punto, es importante que tanto el alumno como el profesor estén conscientes de que el uso del tutorial por primera vez incurre en un esfuerzo adicional, por lo que se debe de inducir al alumno a su uso mostrándoles sus ventajas y el apoyo como herramientas. Esto es, llevar a los alumnos a las aulas activas donde se les enseñe directamente y no sobre el pizarrón o en caso contrario llevar una computadora al salón y explicar los fenómenos involucrados en el estudio de un tema en especial. IV. Fomentar la persistencia: a) La persistencia como medida para seguir aplicando el reforzamiento positivo en los alumno es de gran importancia, ya que el no hacerlo 39 continuamente, el alumno pierde interés en la materia, y los alumnos que se encuentran motivados no dan un mayor esfuerzo debido a que no obtienen una motivación. V. Utilizar el señalamiento para establecer nuevas conductas: a) Utilizando la computadora como herramienta de apoyo ya sea en el salón de clases o en un aula activa, el reforzamiento por señalamiento es muy común ya que existe una gran interacción entre profesor-alumno, y las preguntas o planteamientos se direccionan a los alumnos al momento de realizar una simulación de un problema en la computadora. b) Por la facilidad que proporciona la computadora este tipo de reforzamiento es muy útil y mas cuando los alumnos cuentan con una computadora, esto también se puede reforzar en grupo de trabajo y aplicarlo a los equipos que participan en esta actividad. Tomando en cuenta los 5 puntos mencionados con anterioridad en la conducta del alumno en el salón de clases se manifiestan las siguientes características: 1. Ley del efecto: Cualquier acción que produzca un estado satisfactorio será repetida en situaciones similares. 40 2. Condicionamiento operante: es el aprendizaje en el que la conducta voluntaria es fortalecida o debilitada por sus consecuencias o antecedentes. 3. Reforzamiento: Consecuencia que fortalece una conducta. 4. Reforzamiento positivo: Fortalecimiento de una conducta por la presentación de un estímulo deseado después de la conducta. 5. Reforzamiento negativo: Fortalecimiento de una conducta por la supresión de un estímulo aversivo. 6. Castigo: Cualquier cosa que debilite o suprime una conducta. En la figura 5.1, se presenta como el reforzamiento puede llegar a representar un factor tanto negativo o positivo que afecta la conducta del alumno y como la conducta puede variar dependiendo del castigo al que se le somete al estudiante. Conducta Castigo Positivo REFORZAMIENTO Negativo Consecuencia que fortalece la CONDUCTA Figura 5.1 . Efectos en el reforzamiento . 41 Para lograr en el grupo de clases una conducta positiva hacia la misma es necesario seguir los siguientes puntos: a) Ser claro acerca de lo que se va a enseñar, b) Enseñar primero la introducción al tema y avanzar paulatinamente hasta terminar de explicarlo, c) Introducir al alumno en el manejo del tutorial, d) Realizar prácticas con el tutorial, en grupo y posteriormente individual, e) Evitar que los alumnos se rezaguen, y f) Programar los temas. Una conducta nueva se aprende con más rapidez si quien aprende es reforzado por cada respuesta correcta. A esto se le llama un reforzamiento continuo. Sin embargo una vez que la respuesta ha sido aprendida, en general es mejor reforzarla con un programa intermitente, esto es reforzarla con frecuencia y no cada vez que se presente. El castigo como reforzamiento puede adoptar dos formas. El castigo positivo o castigo por presentación, el cual ocurre cuando la aparición de un estímulo que sigue a una conducta la suprime o la disminuye, por ejemplo: cuando al alumno se le deja tarea extra, se le bajan puntos por no haber participado. 42 El otro tipo de castigo se la llama castigo por supresión, lo que implica la separación o supresión de un estímulo. La figura 5.2, resume los cuatro diferentes procesos, y los dos tipos de reforzamiento y castigo. Estímulo presentado Estímulo Suprimido La conducta se incrementa (Efecto) Reforzamiento Positivo Punto extra por participación Reforzamiento Negativo No hay tareas La conducta se suprime (Efecto) Castigo de Presentación Tarea extra Castigo por Supresión No te presto el carro Figura 5.2. Reforzamiento y castigo 5.2.2. Modelos psicosociales. La vida social, en que está inmersa la educación, tiene una gran importancia en todos los aspectos de nuestra existencia y la determinan en gran parte, ya que es imposible e inconcebible el sobrevivir sin alguna forma de relación con otras personas. Good y Brophy7 , plantean que la sociedad obliga al individuo a adaptarse a ella (proceso de socialización) y que la forma en que se realiza definen los principales atributos de la persona en su vida adulta. 7 Biehler Robert, Snowman Jack. Psycology Applied to Teaching Houghton Mifflin, Sixth Edition. 1990. pp. 590-593 43 Por esta razón dichos procesos guardan una relación muy cercana con el desarrollo personal, moral ysocial de los individuos. Erikson 8, se refiere a estos cambios o ajustes como "etapas críticos" que pueden conducir a resultados positivos o negativos en el desarrollo social y emocional de las personas. En resumen, estos modelos proponen que en gran parte la conducta es regulada y dirigida por factores sociales que generan aprendizaje, ya sea por la observación e imitación de los demás, como por la enseñanza y educación explícitas y positivas. Estos procesos de socialización tienen lugar primero en la familia y después en lo grupos en los que participa. Los modelos sociales han proporcionado un punto de vista importante acerca de algunos mecanismos, como la competencia y la solidaridad que se reflejan no sólo en el plano individual, sino también en lo social, que matizan formas de relación e interacción entre personas y sociedades. 6 Biehler Robert, Snowman Jack. Psycology Applied to Teaching Houghton Mifflin, Sixth Edition. 1990. pp. 42-58 44 5.2.3. Modelos cognoscitivos. La psicología cognoscitiva ha adoptado como uno de sus marcos de referencia al modelo de la teoría estructural conocida como Procesamiento Humano de Información (PHI), el cual se muestra en la figura 5.3. Modelo 1 nformación PHI Pérdida de Información Salida Figura 5.3. Procesamiento humano de información. Los modelos cognoscitivos se preguntan por las etapas del desarrollo del individuo: aprendizaje, memoria, lenguaje y creatividad. El paradigma que presenta el procesamiento humano de información, es que el ser humano es visto como un elaborador y constructor activo de información, que recibe de su entorno y no un receptor mecánico de estímulos y emisor de respuestas controladas por su ambiente. La instrucción orientada cognoscitivamente se ha dado mucha importancia a la comprensión de procesos de información como fuente para el desarrollo de conocimientos y habilidades mediante la práctica escolar. 45 La práctica instruccional se basa en el análisis de procesos y no de conductas en si mismas, por lo que interesan menos las ejecuciones de los alumnos que su comprensión durante la enseñanza del aprendizaje. El desarrollo cognoscitivo, entendido como desarrollo del pensamiento, lenguaje, inteligencia y en general de la vida intelectual, supone un proceso que va desde la infancia hasta la senectud más avanzada, ya que la actividad mental no cesa en ninguna de esas etapas, aunque si hay diferencias esenciales entre unas y otras. Los modelos cognoscitivos establecen por fases o etapas del desarrollo del estudiante, entendiendo a todos los cambios que ocurren como resultado no solo de la edad, sino también del aprendizaje, ya que ambos factores son fuentes esenciales en el comportamiento humano. Con esta visión, es de gran importancia el estudio de los procesos relacionados con la memoria, el razonar, el lenguaje, la creatividad y la habilidad de tomar decisiones y resolver problemas, propios del ser humano. 5.3. EL DESARROLLO HUMANO. La adquisición del conocimiento es un proceso activo en el cual el hombre es un ser que actúa sobre el mundo, cambiándolo pero transformándose también el curso de sus interacciones. 46 Dentro del desarrollo humano, como todas las especies heredan dos tendencias básicas o funciones invariables. La primera es la organización que es el proceso por el que se ordena la información y la experiencia en sistemas coherentes. La segunda es hacia la adaptación o del ajuste del medio. De acuerdo con Piaget9 todo individuo nace con una tendencia a organizar sus procesos de pensamiento en estructuras psicológicas. Las estructuras más sencillas se combinan y coordinan continuamente para formar otras mas perfeccionadas y por consiguiente mas efectivas. A estas estructuras Piaget les llamó esquemas, siendo estos los elementos básicos de construcción del pensamiento. Son sistemas de acciones o pensamientos organizados que nos permiten representar mentalmente o pensar en los objetos y sucesos de nuestro mundo. Además de tener tendencias a organizar las estructuras psicológicas, las personas heredan la tendencia a adaptarse al medio, teniendo dos procesos básicos comprendidos en la adaptación: a) Asimilación, y b) Acomodación. 9 Woolfolk Anita E. Psicología Educativa Prentice Hall. Tercera Edición. 1990. pp. 55-58 47 5.3.1. Asimilación y acomodación. La asimilación tiene lugar cuando las personas usan sus esquemas existentes para darle sentido a los actos y a su mundo real. La asimilación significa tratar de entender algo nuevo haciéndolo encajar con lo que ya sabemos, teniendo que distorsionar la información nueva para que encaje. La acomodación ocurre cuando una persona debe cambiar sus esquemas existentes para responder a una situación nueva. Sino puede hacer que los datos se acomoden a los esquemas existentes, deben desarrollarse estructuras apropiadas. Ajustamos nuestros pensamientos a la información nueva, en lugar de ajustar la información a nuestro pensamiento. Los alumnos se adaptan a los ambientes cada vez más complejos usando esquemas existentes siempre que estos funcionen (asimilación), modificando y sumando sus esquemas cuando se necesite algo nuevo (acomodación). De hecho se requiere de ambos procesos la mayor parte del tiempo. También hay veces que no se utiliza la acomodación ni la asimilación. Si los alumnos encuentran algo muy parecido y conocido, pueden ignorarlo. La experiencia es filtrada para ajustarse al tipo de pensamiento que la persona tiene en determinado momento. 48 Por ejemplo, cuando el alumno escucha sobre un tema nuevo y avanzado, probablemente no trate de darle sentido a lo que esta escuchando, a menos que tenga un cierto conocimiento sobre el tema. Tanto la asimilación como la acomodación, se da de una manera muy especial en las materias del área de computación, por lo general al cursar informática, el estudiante lleva consigo un conjunto de conocimientos (esquemas) y una experiencia de trabajo bajo esquemas de razonamiento lógico, lo que ocasiona una tendencia hacia la organización de sus estructuras de pensamiento, en otras palabras el alumno desarrolla un conjunto de características que le ayudan a razonar para resolver un problema en particular. Por ejemplo, cuando los estudiantes dominan un procesador de palabras, generan información lógica del manejo del paquete así como de las características principales, y al utilizar otro procesador, el estudiante analiza sus esquemas y maneja fácilmente el nuevo procesador de palabras, debido a la asimilación de los esquemas utilizados en el primer procesador utilizado. Estas características que presentan los alumnos de la materia de informática, les facilita el estudio de las materias afines a la programación y a las ciencias, debido a las estructuras de razonamiento lógico. 49 Lo mencionado con anterioridad está ligado al desarrollo cognoscitivo, ya que consta no solo de estrategias de razonamiento que pueden aplicarse a cualquier contenido, sino paquetes de información específica que dependen de la experiencia concreta de cada uno de los alumnos y cuya asimilación esta relacionada con la capacidad de desechar o contradecir ideas previas que cada uno de ellos poseen. Esta capacidad de asimilación es una característica muy importante a considerar dentro del desarrollo del individuo ya que de ella depende el éxito del alumno. La asimilación y la acomodación son mutuamente dependientes, existe entre ellas un proceso regulador llamado equilibración. Por ejemplo, si existe mucha asimilación esto da por resultado una visión del mundo que carece de significado y dirección. El proceso de equi/ibración mantiene el balance para que pueda adquirirse nueva información (asimilación) con pequeñas alteraciones (acomodación) de las estructuras ya existentes de conocimiento. Como lo mencionaPiaget1º propone que la motivación para el crecimiento cognoscitivo es intrínseca a la persona, ya que el individuo en este caso el estudiante 10 Biehler Robert, Sno'N!Tlan Jack. Psycology Applied to Teaching Houghton Mifflin, Sixth Edition. 1990. pp. 16-42 50 buscará en forma natural la información ambiental que le sea más útil para su desarrollo. Por lo que las instituciones educativas deben de crear ambientes que al ser combinados con el nivel de desarrollo de los estudiantes, sirvan para estimular la continuidad en su desarrollo. La enseñanza debe ser vista y considerada como un preceso en el cual los estudiantes son estimulados para desarrollar conocimiento útil, habilidad de aprendizaje y habilidades de razonamiento. 5.4. PROCESADORES VISUALES VS. VERBALES. El estilo cognitivo, es la manera preferencial de como una persona organiza perceptual y conceptualmente su ambiente, donde una prescripción instruccional correcta debe tomarlo en cuenta si es que quiere lograr enseñanza efectiva. Cuando se utiliza la computadora se manejan dos variables que se fundamentan en el tipo de código preferido para procesar la información que va de acorde al estilo cognitivo; siendo estas la instrucción visual y la verbal. La instrucción visual se aplica directamente en la computadora o durante la explicación de un problema en una pantalla gigante de computadora, 51 == y es la preferida por los alumnos, ya que se realiza una interacción con la computadora al momento de plantear o resolver un problema. Los procesos que se involucran en este tipo de instrucción se ligan a los esquemas que los estudiantes están y han desarrollado en las clases de computación al ir a trabajar en la sala de micros o en su casa si cuentan con este recurso. Este tipo de instrucción facilita el manejo de esquemas debido a que la lógica que se utiliza es adaptable a este tipo de estructuras, ya que el seguimiento de una instrucción que ejecuta el estudiante debe de seguir un camino para llegar a la solución. La instrucción verbal, se aplica en un 20% de la clase cuando se analizan conceptos teóricos y se aplica en la ejecución de ejercicios y pruebas escritas en el salón de clases. En su mayona los alumnos desean la instrucción visual por las siguientes razones: a) Manifiestan la "necesidad" de ver lo que se les está enseñando. b) Comprobar las respuestas a los problemas propuestos. c) Ir verificando la secuencia de pasos que el profesor señala para llegar a la solución. 52 d) Les llama más la atención estar trabajando en la computadora que en el pizarrón. e) Se les hace interesante la interacción con la computadora. Lo más conveniente desde el punto de vista didáctico es aplicar estos dos conceptos y generar con ello una mejor acomodación para los alumnos sin la necesidad de salir de los esquemas establecidos, logrando con ello que los alumnos trabajen con los dos códigos y capten la mayor información posible. 5.5. DEPENDENCIA E INDEPENDENCIA DE CAMPO. La dependencia de campo es otro componente importante a considerar dentro del estilo cognitivo, ya que el estudiante es influído por el contexto prevaleciente y por el grado en el que la persona pueda trabajar por si misma en cualquier área. Al trabajar en una computadora se crea una dependencia de campo más fuerte ya que la estructura de trabajo es muy lógica y además el patrón que se sigue está controlado en un 80% por actividades que desarrollan en trabajos y tareas, las cuales deben de ejecutarlas en una computadora y no en una máquina de escribir. 53 Robert Cagné 11 ha categorizado las habilidades que las personas pueden aprender que son llamadas resultados del aprendizaje: a) Actitudes: Son probablemente aprendidas a través de experiencias positivas y negativas y mediante modelos. b) Habilidades motoras: Estas habilidades implican aprender a coordinar movimientos, estas tienen dos componentes: el conocimiento de lo que hay que hacer (los pasos implicados), y la practica física que hace fluídos los movimientos. c) Información verbal: En esta categoría se incluyen el contenido de la mayoría de las lecciones, hechos, nombres, fechas, actividades. d) Habilidades intelectuales: Estas habilidades hacen posible a las personas usar símbolos y comunicarse, interactuando indirectamente con el medio ambiente, usando manipulaciones mentales y los cálculos para resolver problemas. e) Estrategias cognoscitivas: Son las habilidades implicadas en el procesamiento de información. La categoría final de la jerarquía de Cagné es la de las estrategias cognoscitivas, estas habilidades son desarrolladas al efectuar trabajos y tareas directamente en la computadora, debido a que la secuencia de pasos que deben de seguir son establecidos por el programa computacional 11 Woolfolk, Anita E., Psicología Educativa Prentice Hall. Tercera edición., 1990 p. 282 54 que estén utilizando, es muy importante hacer hincapié en que dicha secuencia de pasos el alumno la debe de desarrollar, sin importar que tan larga o corta pueda ser. Por ejemplo, al utilizar el tutorial y resolver un problema en particular y reconocer la forma en la cual opera éste, los siguientes problemas los va a razonar más fácilmente y la operación del tutorial se vuelve más sencilla, esto debido a la acomodación que va teniendo el alumno conforme identifica y reconoce las diferentes opciones que presenta y la forma de contestar las preguntas que realiza el tutorial. Esta habilidad clasificada por Cagné, se va desarrollando conforme el alumno va adquiriendo conocimientos y habilidades que le permiten procesar la información a un nivel donde pueda obtener el mejor aprovechamiento de esa información, ya que como se ha mencionado el alumno va efectuando la acomodación y asimilación de toda la información que se le presente en el tutorial o en el salón de clases. 5.6. APRENDIZA.JE A TRAVÉS DEL DESCUBRIMIENTO. De acuerdo con Jerome Bruner12, los maestros deben proporcionar situaciones problemas que estimulen a los alumnos a descubrir por sí mismos, 12 Woolfolk, Anita E., Psicología Educativa Prentice Hall. Tercera edición., 1990 p. 284 55 la estructura de la materia, refiriéndose a estructuras a las ideas fundamentales, relaciones o patrones de las materias; esto es a la información esencial que el estudiante debe de comprender y asimilar. Utilizando el tutorial, el alumno al ir interactuando con los diferentes problemas que se presenten va desarrollando una percepción más global sobre el tema de estudio ya que integra lo visto en clase con una práctica interactiva que refuerza el proceso de enseñanza-aprendizaje. 56 6. DESARROLLO DEL ANÁLISIS Y DISEÑO DEL PRODUCTO TECNOLÓGICO 6.1. INTRODUCCIÓN. El análisis y diseño de sistemas son dos etapas muy importante al desarrollar un sistema computacional, cabe mencionar que no es lo único a considerar por lo que se propone una secuencia de pasos a seguir para establecer una metodología de trabajo, para ello se decidió utilizar el ciclo de vida para el desarrollo de sistemas, la cual se describe en los puntos subsecuentes. Para poder realizar el análisis y diseño del tutorial se utilizo la estructura y secuencia que sigue un tutorial, con la finalidad de desarrollar un buen programa computacional. La figura 6.1, muestra esta estructura 13. Sección introductoria Representación de __ ___,.,._• la información ~• ----1.,._ Preguntas y Respuestas • Fin ... ,.,..f----- Retroalimentación -:"4>--------- --··---- ·----- ,-- ~---y- --- Juicio de Evaluación ~------------ Figura 6.1. Estructura general de un tutorial. 13 Bullough, Robert. Classroom Applications of Microcomputers Second Edition. De. Maxwell Mac Millan 1990. p. 65 57 - El desarrollo del tutorial inicia con una sección introductoria que informa al usuario del propósito y naturaleza
Los Mejores Materiales
Compartir