Enseñanza de la física en primer curso de la licenciatura en física: aula virtual de e-ffi

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1 Enseñanza de la física en primer curso de la licenciatura en física: aula virtual de e-ffi Yolanda Castro-Díez, David Blanco, María del Carmen Carrión, Inmaculada Foyo-Moreno, Juan Francisco Gómez, Ramón Román y Diego Pablo Ruiz Departamento de Física Aplicada, Universidad de Granada, Facultad de Ciencias, Campus de Fuentenueva, Granada. SPAIN ycastro@ugr.es Resumen. En este trabajo se resumen los resultados de un Proyecto de Innovación Docente realizado en la Universidad de Granada. El objetivo fundamental ha sido el desarrollo de nuevo material docente con soporte informático que proporcione a los alumnos una ayuda en el estudio de la asignatura de Fundamentos de Física I, de la Titulación de Licenciado en Física. Con el fin de proporcionarles los materiales apropiados que les permitan abordar de modo autónomo el trabajo de aprendizaje, se ha elaborado material didáctico original de apoyo para esta asignatura, en concreto se ha completado el desarrollado de un sistema de autoaprendizaje y entrenamiento en la resolución de problemas, que posibilita suplir las carencias que presentan los alumnos en este aspecto. Por otro lado, la inclusión de problemas con resolución por ordenador les permite abordar el aprendizaje de técnicas de trabajo habituales en la vida profesional como es el tratamiento numérico y gráfico de la información mediante el uso de hojas de cálculo. Adicionalmente, se han completado cuestionarios de autoevaluación que les permiten practicar de modo interactivo con la respuesta a cuestiones tipo test. El material elaborado se ha incorporado en la página web: Keywords: Fundamentos de Física I, e-formación, e-contenidos. 1 Introducción El trabajo que aquí se presenta se ha desarrollado en el marco de un Proyecto de Innovación Docente titulado Aula Virtual de Fundamentos de Física I (Referencia: ) [1]. El mismo grupo de profesores que ha participado en este proyecto, hemos desarrollado antes otros dos, titulados: Análisis comparativo de la enseñanza de la Física en el primer curso de la Licenciatura en Física (Referencia: ) [2] y Desarrollo de material didáctico para el autoaprendizaje de Fundamentos de Física (1º Física) (Referencia: ) [3], financiados por el Vicerrectorado de Planificación, Calidad y Evaluación Docente de la Universidad de Granada. El primero de estos proyectos [2] surgió motivado por los problemas que los profesores de Fundamentos de Física encontramos para el normal desarrollo de la

2 enseñanza, así como por las conclusiones de la Comisión de Evaluación Externa de la Titulación en Física de la Universidad de Granada. El objetivo general de ese proyecto ha sido contribuir a la mejora de la docencia de la Física en primer curso de la Licenciatura en Física y entre los objetivos específicos figuraba el análisis de la enseñanza de la Física en niveles educativos previos a la Universidad. Entre los resultados de ese proyecto podemos destacar la necesidad y posterior propuesta de una asignatura de libre configuración específica, del tipo de los llamados Curso 0 de Física. Esta asignatura, denominada Física Básica. Concepto y Métodos, fue propuesta por el grupo de profesores implicados en el proyecto y aprobada por la Universidad de Granada. Se imparte en la actualidad y se ha comprobado su utilidad en cuanto al cumplimiento de su objetivo básico, que es el de reforzar y homogeneizar los conocimientos de Física previos de los alumnos de primer curso de la Licenciatura, subsanando las deficiencias puestas de manifiesto en el desarrollo del citado proyecto. Todos los profesores implicados tenemos amplia experiencia en la docencia de la Física en diferentes titulaciones y, en particular, muchos de nosotros, en la asignatura de Fundamentos de Física I y todos hemos considerado muy positivos los resultados de los tres proyectos [4, 5, 6 y 7]. El fin último perseguido en los otros dos proyectos mencionados [1 y 3] ha sido el de flexibilizar el proceso de aprendizaje de esta asignatura en la que existe un elevado porcentaje de alumnos que encuentran muchas dificultades en alcanzar el nivel requerido para aprobarla. Sin entrar en los motivos que llevan a una bajísima asistencia a clase, sí hay que resaltar que se trata de un hecho constatado, y lo que se ha pretendido aquí es, al menos, paliar el problema de un elevado fracaso en esta asignatura. El planteamiento de los objetivos, que especificamos más abajo, se ha hecho desde el convencimiento de que el proceso de aprendizaje al que nos enfrentamos no se reduce a la mera transmisión de información, sino que pretende generar destrezas que enriquezcan al alumno de cara a su futuro profesional, así como fomentar actitudes que debe tener todo universitario hacia el conocimiento en general y hacia el conocimiento científico en particular. El nuevo esquema del Espacio Europeo de Educación Superior va aún más lejos en el sentido de introducir el concepto de autoaprendizaje y de las actividades académicas dirigidas. En este sentido, este proyecto ha pretendido que el alumno tenga a su disposición un conjunto de recursos que favorezcan la autoformación, tratando de facilitar su trabajo personal. Los objetivos específicos de la experiencia han sido: 1. Desarrollo de nuevo material didáctico en relación a: problemas propuestos, cuestiones de autoevaluación y sistema de autoaprendizaje y entrenamiento en la resolución de problemas. 2. Inclusión de problemas con resolución por ordenador. 3. Incorporación del material desarrollado a la página Web de la asignatura. 4. Evaluación y modificación de la página Web de la asignatura.

3 2 Metodología La metodología seguida en el desarrollo de este proyecto ha incluido por un lado la elaboración de material didáctico nuevo y por otro la incorporación del mismo a la página Web. Los diferentes aspectos desarrollados, directamente vinculados con los objetivos planteados se han enmarcado en las tareas que enumeramos a continuación: 1. Desarrollo de nuevo material docente: problemas propuestos con soluciones de los mismos, cuestiones de autoevaluación y resolución de problemas de entrenamiento y autoaprendizaje. 2. Inclusión de problemas con resolución por ordenador: desarrollo de los problemas planteados, análisis del fenómeno físico implicado y su aplicación al problema planteado, desarrollo de las gráficas representativas del mismo y los resultados numéricos obtenidos empleando una hoja de cálculo. 3. Incorporación del nuevo material didáctico a la página web de la asignatura, mejora, actualización y mantenimiento de la misma. 4. Evaluación y modificación de la página web de la asignatura: presentación de la página web de la asignatura a los alumnos, utilización en clase del material incorporado en la página web, diseño y realización de encuestas a los alumnos para evaluar el grado de utilización y efectividad conseguidos. Para el desarrollo de estas tareas, la metodología de trabajo que hemos seguido ha sido similar a la que empleamos en proyectos anteriores, ya que los resultados han demostrado su efectividad. Así pues, ésta ha consistido en: Reuniones periódicas de todos los integrantes del grupo. El objetivo de estas reuniones ha sido doble: reparto de tareas y puesta en común y discusión del material elaborado individualmente o por parejas. Trabajo personal o por parejas de elaboración de material. Precirculación por correo electrónico del material elaborado. Puesta en común y discusión en la reuniones quincenales o mensuales. En el desarrollo de la Tarea 3, el haber contado con un becario asociado al proyecto ha resultado fundamental en la proyección del trabajo desarrollado por los profesores hacia los alumnos, que son en definitiva los destinatarios del mismo. 3 Resultados obtenidos El trabajo realizado en el desarrollo del proyecto se expone a continuación en relación a los objetivos planteados. 3.1 Desarrollo de nuevo material didáctico Problemas propuestos. Los listados proporcionados anteriormente para cada capítulo, a pesar de consistir en un considerable número de problemas, resultaban insuficientes, sobre todo en algunos temas (como el dedicado a la dinámica del sólido rígido, por poner un ejemplo) que requieren cubrir múltiples aspectos desde el punto de vista de la resolución práctica. Así pues, hemos duplicado el número de problemas propuesto

4 de forma que cada tema cuenta ahora con una relación de 20 problemas propuestos. En cada relación los problemas están clasificados y ordenados por grado de dificultad, que en orden creciente hemos clasificado con el indicativo GD: *, GD: ** ó GD: ***. Además se aportan las soluciones de cada uno, para que el alumno pueda comprobar los resultados obtenidos. Cuestiones de autoevaluación. Al igual que en el caso de los problemas, éstas resultaban insuficientes. Hemos detectado aspectos del temario que no estaban cubiertos y consideramos que es esencial para los alumnos poder recurrir a estas cuestiones cuyas respuestas pueden ser contrastadas y en caso de ser erróneas, dirigirse hacia los contenidos que se le marcan y que debe reforzar, ya que en cada cuestión se indica el epígrafe del tema con el que la cuestión está fundamentalmente relacionada. De esta forma los alumnos pueden verificar su grado de asimilación tras el estudio de la materia. De acuerdo con esto, se han completado las cuestiones de forma que se dispone para cada tema de un cuestionario con 10 cuestiones de autoevaluación de respuesta única entre cuatro respuestas opcionales y de otro con 10 cuestiones de autoevaluación de respuesta múltiple entre cuatro opciones. Al final de cada cuestionario el alumno puede ver el número de cuestiones respondidas correctamente así como las respuestas verdaderas. Sistema de autoaprendizaje y entrenamiento en la resolución de problemas. Este es uno de los puntos clave del proyecto que teníamos interés en completar. Se trata de aportar problemas resueltos de forma detallada, estructurada e interactiva, secuenciada en fases y con acceso independiente a cada uno de los siguientes subapartados: Análisis e interpretación del enunciado, fenómenos físicos, leyes físicas, ecuaciones, aplicación de las leyes y ecuaciones, desarrollo, resolución por pasos, interpretación de resultados, y soluciones. Inicialmente habíamos desarrollado de esta forma la resolución de dos problemas tipo para los bloques 1. Mecánica y 3. Campos y uno para los bloques 2. Termología y 4. Ondas. Este aspecto, que resulta esencial en la ayuda que se pretende proporcionar al alumno, es el que requería mayor aportación para conseguir cubrir de forma completa el programa de la asignatura. Así pues hemos trabajado para conseguir desarrollar un problema de entrenamiento para cada uno de los 12 temas del programa de la asignatura. 3.2 Inclusión de problemas con resolución por ordenador Se ha implementado un nuevo apartado en la página Web de la asignatura, en la que se han incluido problemas cuya resolución requiere el uso de ordenador. Se trata de que los alumnos utilicen herramientas de trabajo simples (como la hoja de cálculo de EXCEL), para llevar a cabo el tratamiento de los datos mediante análisis estadístico básico y la representación gráfica de los mismos. Esto permite investigar dependencias entre variables y descubrir las leyes físicas subyacentes a un conjunto de datos. Cuando desarrollamos el primero de los proyectos mencionados en la introducción, la representación gráfica e interpretación de datos se reveló como una carencia muy acusada de los alumnos que cursan esta asignatura y con la inclusión de este objetivo, hemos pretendido proporcionar los medios para paliar esta deficiencia

5 en su formación. Se han desarrollado cinco problemas de ordenador que hemos designado con los epígrafes: péndulo, dilatación, capacidad calorífica, circuito desfasador, y ondas. En cada uno se aporta no sólo la solución sino un desarrollo por pasos donde se analiza el fenómeno físico implicado y su aplicación al problema planteado, las gráficas representativas del mismo y los resultados numéricos obtenidos empleando una hoja de cálculo. 3.3 Incorporación del material desarrollado a la página Web de la asignatura y evaluación y modificación de la misma Para hacer accesible la página Web de la asignatura a todos los alumnos de Fundamentos de Física I de la Licenciatura en Física, solicitamos al Centro de Informática de la UGR la apertura de una cuenta de acceso a los Servicios de Informática, que nos fue concedida, sometida a la normativa de uso de los Recursos Informáticos y de Comunicaciones ( La cuenta de correo habilitada es: aulaff1@ugr.es, y la dirección de Internet es: Esta página Web se ha puesto a disposición de los alumnos matriculados en la asignatura y, al mismo tiempo, se ha hecho uso en clase de todo el material desarrollado, que ha ido estando disponible en el transcurso del año académico. Además, es conveniente recibir la correspondiente realimentación de sus sugerencias. Por ello se ha planteado realizar una evaluación de la utilidad efectiva de uso del citado material didáctico, en cuanto a grado de utilización y efectividad conseguidos. Para ello hemos diseñado una encuesta que se ha incluido en la propia página Web, en la que se pide una valoración graduada de 1 (= poco/mínimo) a 5 (= mucho/máximo) en preguntas relativas a la utilidad y dificultad de los objetivos, las cuestiones, la bibliografía, los enlaces, las relaciones de problemas, los problemas de entrenamiento, los problemas de ordenador, así como una valoración global. 4 Conclusiones En el esquema educativo del Espacio Europeo de Educación Superior se prevé una reducción de la enseñanza presencial y un aumento de las tareas dirigidas, en la que el alumno tiene que tener una actitud más activa en el proceso de aprendizaje. En este ámbito, estimamos valiosa la utilidad de la experiencia, ya que la disponibilidad de recursos didácticos como los generados en esta acción de innovación docente, se harán cada vez más demandados al tratarse de recursos que pueden ser empleados por los alumnos de forma individual e independiente estando directamente vinculados con la asignatura. Nos gustaría destacar que la utilidad de esta experiencia no se reduce sólo a los alumnos de la asignatura de Fundamentos de Física I. Por un lado, su utilidad puede ampliarse a los alumnos de las asignaturas más directamente afectadas: Fundamentos de Física II y Técnicas Experimentales Básicas, pertenecientes a la Licenciatura en Física, así como todas las asignaturas de Física o Fundamentos de Física de primer curso de titulaciones en Ciencias e Ingeniería. Además, esta experiencia ha tenido otra vertiente en cuanto a su utilidad para el profesorado, ya que

6 el trabajo desarrollado es en gran parte original y esto ha supuesto gran esfuerzo, pero al tiempo ha representado un enriquecimiento para el grupo de profesores que la ha llevado a cabo. Agradecimientos. Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el Vicerrectorado de Planificación, Calidad y Evaluación Docente de la UGR a través del proyecto de innovación docente titulado AULA VIRTUAL DE FUNDAMENTOS DE FÍSICA I. Referencias 1. Aula Virtual de Fundamentos de Física I (Referencia: ). Proyecto de Innovación Docente financiado por el Vicerrectorado de Planificación, Calidad y Evaluación Docente de la Universidad de Granada. 25/02/2005 a 24/02/2006. Número de investigadores participantes: 7. Investigador responsable: Yolanda Castro Díez. 2. Análisis comparativo de la enseñanza de la Física en el primer curso de la Licenciatura en Física (Referencia: ). Proyecto de Innovación Docente financiado por el Vicerrectorado de Planificación, Calidad y Evaluación Docente de la Universidad de Granada. 01/10/2002 a 30/09/2003. Número de investigadores participantes: 6. Investigador responsable: Ramón Román Roldán. 3. Desarrollo de material didáctico para el autoaprendizaje de Fundamentos de Física (1º Física (Referencia: ). Proyecto de Innovación Docente financiado por el Vicerrectorado de Planificación, Calidad y Evaluación Docente de la Universidad de Granada. 01/12/2003 a 30/11/2004. Número de investigadores participantes: 6. Investigador responsable: María del Carmen Carrión Pérez. 4. Román, R., D.P. Ruiz, F.J. Gómez, I. Foyo-Moreno, Y. Castro-Díez y M.C. Carrión, La enseñanza de la Física en Bachillerato vista desde la Universidad. En XXX Reunión Bienal Real Sociedad Española Física. Resúmenes de las Comunicaciones. E. Carballo (Ed.). Real Sociedad Española de Física, España, pp ISBN: Ruiz, D.P., R. Román, F.J. Gómez, I. Foyo-Moreno, Y. Castro-Díez y M.C. Carrión, Análisis de la enseñanza de los Fundamentos de Física en primer curso de la Universidad. En XXX Reunión Bienal Real Sociedad Española Física. Resúmenes de las Comunicaciones. E. Carballo (Ed.). Real Sociedad Española de Física, España, pp ISBN: Carrión, M.C., Y. Castro-Díez, I. Foyo-Moreno, F.J. Gómez, R. Román y D.P. Ruiz, Desarrollo de material didáctico el primer curso de la Licenciatura en Física. En XXX Reunión Bienal Real Sociedad Española Física. Resúmenes de las Comunicaciones. E. Carballo (Ed.). Real Sociedad Española de Física, España, pp ISBN: Castro-Díez, Y., D. Blanco, M.C. Carrión, I. Foyo-Moreno, F.J. Gómez, R. Román y D.P. Ruiz, Aula Virtual de Fundamentos de Física I. En XXXI Reunión Bienal Real Sociedad Española Física y 17º Encuentro Ibérico para la enseñanza Física. Comunicaciones científicas. M.C. Carrión Pérez, J.A. García García, J.F. Gómez Lopera, I. Sánchez García (Eds.). Real Sociedad Española de Física, España, pp ISBN: