MEMORIA FINAL DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN DOCENTE CONVOCATORIA CURSO 2010/2012 DATOS DEL/DE LA SOLICITANTE Nombre María del Mar Apellidos Ramos Tejada D.N.I. 44254138 E E-mail mmramos@ujaen.es Centro EPS-Linares Teléfono 953648552 Departamento Física Categoría Profesor Contratado Doctor DATOS DEL PROYECTO Título CLASIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE LAS DEFICIENCIAS EN EL PROCESO EDUCATIVO DE LAS ASIGNATURAS DEL ÁREA DE FÍSICA APLICADA. DESARROLLO DE METODOLOGÍAS PARA SU CORRECCIÓN. Línea de actuación Proyectos para asignaturas Departamento/s implicados Física Asignatura/s implicada/s Física I Física II Física Fundamentos Físicos de la Ingeniería Titulación/Grado implicado/s Grado en Ingeniería Mecánica Grado en Ingeniería Eléctrica Grado en Ingeniería Química Industrial Grado en Ingeniería de Telecomunicaciones Grado en Ciencias Ambientales Curso/s implicado/s 1º Nº de alumnos afectados 470
MEMORIA DEL PROYECTO Justificación Existe cierta preocupación entre los/las docentes por la falta de motivación que muestra el alumnado hacia las asignaturas de Física impartidas en los primeros cursos de la mayoría de las titulaciones de carácter Científico y Tecnológico. Esta falta de motivación parece estar relacionada con el desarrollo del proceso educativo [1-5] y con los bajos resultados académicos que se obtienen, hecho particularmente importante en los cursos introductorios [2]. Las clases magistrales se muestran insuficientes para solventar estos problemas que se repiten, en la mayoría de las ocasiones, año tras año. La detección de las deficiencias más comunes en el aprendizaje se suele basar en apreciaciones generales por parte del profesorado sin la debida sistematización. Esto dificulta la elaboración y desarrollo de estrategias para su posible solución e impide una evaluación objetiva del éxito de las herramientas utilizadas. En este proyecto se ha trabajado en identificar aquellas deficiencias más comunes que tiene alumnado en el aprendizaje de la Física, realizando un estudio estadístico de los fallos más frecuentes que se comenten en los exámenes. Una vez identificados los fallos, se han puesto en marcha distintas herramientas docentes para intentar mejorar la calidad de la enseñanza. Por último, se ha evaluado la eficacia de algunas de las herramientas desarrolladas. Bibliografía [1] Chrobak, R. (1996). Un modelo científico de instrucción para enseñanza de física basado en una teoría comprensible del aprendizaje humano y en experiencias de clase. En III Escuela Latinoamericana sobre Investigación en la Enseñanza. [2] Ferreyra, A. & González, E. M. (2000). Reflexiones sobre la enseñanza de la Física. Enseñanza de las ciencias 18, 189-199. [3] Hestenes, D. (1987). Toward a modeling theory of physics instruction. Am. J. Phys. 55, 440-454. [4] Monk, M. (1994). Mathematics in physics education: a case of more haste less speed. Phys. Educ. 29, 209-211. [5] Muñoz-Chápuli, R. (1995). Escribir para aprender: ensayo de una alternativa para la enseñanza universitaria de las ciencias. Enseñanza de las ciencias 13, 273-278. Objetivos conseguidos
En este proyecto se marcaron los siguientes objetivos: 1. Identificar los errores más frecuentes que cometen los alumnos en los exámenes de física. 2. Clasificar dichos errores (conceptuales, matemáticos, ) 3. Elaborar estrategias específicas para cada tipo de fallo. 4. Valorar los resultados de las estrategias propuestas. Con respecto a los dos primeros objetivos, se ha realizado un seguimiento estadístico de los errores más frecuentes que cometen los estudiantes en los exámenes de las asignaturas de Física de primero de las distintas titulaciones implicadas en este proyecto. La identificación y clasificación de dichos errores aparece recogida en el apartado de Resultados obtenidos. Con respecto al tercer objetivo, se han desarrollado estrategias para trabajar sobre algunos aspectos concretos en los que se han detectado un elevado número de fallos. Estas estrategias han consistido en: 1. Elaboración de test específicos para cada fallo. 2. Creación de maquetas para visualización en 3D de vectores. 3. Experiencias de cátedra. Estas herramientas se comentarán con más detalle en los siguientes apartados. Con respecto al último objetivo, se ha evaluado la eficacia de una de las estrategias desarrolladas, los test, mediante diversos mecanismos. Se ha recogido la opinión de los alumnos/as sobre los mismos mediante encuestas y se ha testando su eficacia mediante la comparación de los resultados académicos antes y después de aplicarlos. Dicha evaluación aparece recogida en el apartado de Resultados obtenidos. Contenidos desarrollados
En este proyecto se han desarrollado contenidos pertenecientes a las asignaturas de primero de Física implicadas en el mismo. Estos contenidos pertenecen a alguno de los siguientes descriptores: mecánica, termodinámica, o electromagnetismo. Agrupados por descriptores, dichos contenidos estaban relacionados con: Mecánica: contenidos relacionados con el tiro horizontal o parabólico, la aceleración normal, aplicación de las leyes de Newton, conservación de la energía, conservación de la cantidad de movimiento, sistemas de partículas y sólido rígido. Electromagnetismo: contenidos relacionados con la ley de Gauss, campo eléctrico y potencial, condensadores, corriente continua, campo y fuerza magnética e inducción magnética. Termodinámica: contenidos relacionados con ciclos y máquinas térmicas, calorimetría y dilatación térmica. Los fallos encontrados se han clasificado en conceptuales o procedimentales. Dentro de los procedimentales se ha identificado si se debían a: Fallos en el planteamiento: dibujo y partida de las leyes fundamentales. Fallos en el desarrollo: matemáticos, uso de los vectores, unidades. Fallos en los resultados: problemas a la hora de identificar resultados físicamente erróneos. Tras dicho estudio se eligieron los siguientes contenidos para que los alumnos trabajaran sobre ellos con distintas herramientas docentes: 1. Realización de los diagramas de fuerzas en problemas de dinámica. 2. Aceleración normal. 3. Problemas a la hora de calcular presiones, volúmenes y temperaturas en dos estados relacionados entre sí por un proceso adiabático. 4. Identificación de las leyes implicadas en la variación total de energía interna y de entropía, el calor y el trabajo en un ciclo. 5. Determinación de las direcciones del campo magnético y la fuerza magnética. (Producto vectorial). 6. Uso de la ley de Lenz. 7. Ley de Gauss y propiedades de los conductores en equilibrio. Descripción global de la experiencia
En este proyecto innovación docente se han analizado los fallos más frecuentes cometidos en los exámenes de las asignaturas de primero de Física de los grados implicados en el mismo (Grado en Ingeniería Mecánica, Grado en Ingeniería Eléctrica, Grado en Ingeniería Química Industrial, Grado en Ingeniería de Telecomunicaciones, Grado en Ciencias Ambientales) de la Universidad de Jaén. Los contenidos analizados pertenecían fundamentalmente a los descriptores de MECÁNICA, TERMODINÁMICA y ELECTROMAGNETISMO. Identificados y clasificados dichos los fallos se han desarrollado distintas herramientas de aprendizaje (maquetas 3D, test en línea y experiencias de cátedra) para que el alumnado trabaje sobre algunos de los fallos que se presentan con más frecuencia y que, por su naturaleza, constituyen una seria dificultad para la resolución de problemas o para la comprensión de algunos conceptos o leyes físicas. En concreto, se ha trabajado sobre problemas relacionados con los siguientes conceptos o leyes físicas: aceleración normal, leyes de la termodinámica y variables de estado, ley de Lenz, ley de Gauss y propiedades de los conductores en equilibrio y con los siguientes problemas procedimentales: realización de los diagramas de fuerzas en problemas de dinámica, calculo de presiones, volúmenes y temperaturas en dos estados relacionados entre sí por un proceso adiabático, determinación de las direcciones del campo magnético y la fuerza magnética (problemas con el producto vectorial). Como parte final de este proyecto, ha evaluado la eficacia de una de las estrategias desarrolladas: los test en línea. Dichos test, diseñados para que el alumno trabaje dificultades de aprendizaje concretas, se han mostrado como una herramienta útil y que recibe muy buena valoración por parte del alumnado. Metodología empleada (sesiones de trabajo, actividades, recursos didácticos, cronograma, etc)
1. Recogida de datos y evaluación: Para conocer los fallos conceptuales y procedimentales más comunes y evaluar la bondad de las herramientas desarrolladas en este proyecto se elaboraron plantillas para la recogida de datos. Dichas plantillas se rellenaban a partir de la corrección de los exámenes de las distintas convocatorias facilitando y normalizando el seguimiento estadístico de los resultados. También se utilizaron encuestas para conocer la opinión del alumnado sobre esta experiencia. Recursos didácticos: Se eligieron tres herramientas didácticas para intentar mejorar los resultados obtenidos por el alumnado: 1. Realización de experiencias de cátedra: se les propuso a los alumnos/as de la asignatura de Física II correspondiente a los grados de la Rama Industrial que, como parte de la actividad experimental de la asignatura, desarrollaran una experiencia de cátedra en grupos de dos o tres personas y la expusieran a los compañeros/as. En principio, la única limitación que se les impuso fue que esta estuviera relacionada con los descriptores de la asignatura: electromagnetismo y termodinámica. Además, se les fijaron unos criterios de evaluación, en estos criterios se tenía en cuenta tanto el diseño de la experiencia, como la capacidad de explicarla de una manera correcta. 2. Realización de maquetas 3D de vectores: para intentar paliar los problemas de visión espacial que presentan algunos alumnos/as se les suministró material que les permitía crear maquetas 3D para visualizar el producto vectorial. 3. Creación de test: se crearon test en línea a través de la plataforma ILIAS para que el alumnado trabajara sobre aspectos concretos en los que se habían detectado un elevado número de fallos. Se recurrió a la repetición como técnica de aprendizaje: se preguntaba desde distintos puntos de vista sobre la misma cuestión. El alumnado tenía disponible sus resultados para fomentar el autoaprendizaje y la autoevaluación. Resultados obtenidos (los materiales o documentos que se hayan producido en la experiencia deben presentarse en forma de anexo)
RESULTADO 1: ESTUDIO DE LOS FALLOS MÁS FRECUENTES EN LOS EXÁMENES DE FÍSICA: Dentro de los errores conceptuales, en la rama de mecánica los problemas más frecuentes están relacionados con el concepto de aceleración normal (60%) y con el sólido rígido (56%). En la rama de electromagnetismo, el alumnado tiene una mayor dificultad (un porcentaje de fallos superior al 60%) con los temas de inducción magnética y magnetismo. En la rama de termodinámica, la calorimetría (49%) y los ciclos (42%) son los que mayor complejidad presentan. Dentro de los errores procedimentales destacan las deficiencias en los dibujos necesarios para plantear los problemas con un 35% de exámenes en los que se observa deficiencias en este aspecto. RESULTADO 2: MATERIAL DOCENTE Se han desarrollado distintas estrategias para mejorar dichos resultados obtenidos por el alumnado, fruto de dicho trabajo se ha elaborado el siguiente material docente: TEST: colgados en la plataforma ILIAS. VÍDEOS DE EXPERIENCIAS DE CÁTEDRÁ. RESULTADO 3: EVALUACIÓN DE LA HERRAMIENTA DE LOS TEST En general existe una mejora de los resultados globales obtenidos por el alumnado tras la aplicación de los test en todos los aspectos trabajados, ver la columna Total en la Tabla, antes (A) y después (D) de la aplicación de los test. Se observa un descenso en el número de fallos cometidos en muchos de los casos. Además, vemos que en todos los casos, salvo el 1, hay menos alumnos que dejan en blanco esa parte de los ejercicios, de lo que cabe deducir que los test son útiles como método para que se tome conciencia de la importancia de los aspectos estudiados. Dificultades Fallos En blanco Total A D A D A D 1. Diagrama de fuerzas 46% 23% 18% 23% 64% 46% 2. Cálculo p, V, T en procesos adiabáticos 43% 47% 24% 0% 67% 47% 3. ΔU,ΔS, Q y W en un ciclo 33% 20% 43% 27% 76% 47% 4. Sentido de B 28% 31% 17% 6% 44% 37% 5. Ley de Lenz 58% 15% 26% 18% 75% 32% En cuanto a la opinión de los estudiantes sobre los test es que son muy útiles un 50%, útiles un 19%, algo útiles 12%, poco útiles 19%, inútiles 0%. Proyección e Impacto (transferencia de los resultados y mejoras en el aprendizaje demostrables)
La realización de este proyecto ha dado lugar a las siguientes comunicaciones: María del Mar Ramos Tejada. EXPERIENCIAS DE CÁTEDRA COMO HERRAMIENTA CREATIVA PARA EL APRENDIZAJE AUTÓNOMO DEL ALUMNADO I Simposio Internacional de Docencia Universitaria y Creatividad. Granada, 2012 María del Mar Ramos Tejada LA HERRAMIENTA DE LOS TEST EN EL ENTORNO VIRTUAL COMO RECURSO EDUCATIVO DE APOYO AL APRENDIZAJE Y AUTOEVALUACION DEL ALUMNADO. I Jornadas Internacionales de Innovación Docente Universitaria en entornos de aprendizaje enriquecidos. Madrid, 2012. En cuanto a las mejoras en el aprendizaje, tal como hemos comentado en el apartado de resultados obtenidos, se ha conseguido unos resultados globales mejores en los aspectos trabajados tras la aplicación de las herramientas desarrolladas. Evaluación del proceso y Autoevaluación (instrumentos y recursos empleados) Para la evaluación y autoevaluación de este proyecto se han empleado los siguientes recursos: 1. Se ha realizado una comparación de los resultados de los exámenes de las convocatorias previas a la puesta en marcha de algunas de las iniciativas planteadas con los posteriores a dicha puesta en marcha. 2. Se ha llevado a cabo una encuesta para que el alumnado evalúe la utilidad de una de las herramientas docentes empleadas, los test. Otras consideraciones Queda pendiente la escritura de un artículo a conseguir una muestra estadística más significativa en las siguientes convocatorias de exámenes. Fungibles Gastos generados en el segundo año
Inventariables Viajes/Actividades 535 * Otros Justificación Presentación de resultados en jornadas de innovación docente
DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO Nombre Francisco Apellidos Arroyo Roldán D.N.I. 24238264J E-mail fjarroyo@ujaen.es Centro Facultad de Ciencias Experimentales Teléfono 953212831 Departamento Física Asignatura impartida Física (Grado de Ciencias Ambientales) Curso 1º Categoría Titular de Universidad Firma DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO Nombre José Juan Apellidos López García D.N.I. 26011533M E-mail jjgarcia@ujaen.es Centro Facultad de Ciencias Experimentales Teléfono 953212782 Departamento Física Asignatura impartida Física I (Grado en Ingeniería Industrial) Curso 1º Categoría Titular de Universidad Firma DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO Nombre Manuel Apellidos Quesada Pérez D.N.I. E-mail Centro EPS-Linares Teléfono 953648552 Departamento Física Asignatura impartida Física I y II (Grado de Ingeniería Industrial) Curso 1º Categoría Titular de Universidad Firma DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO
Nombre Apellidos D.N.I. UNIVERSIDAD DE JAÉN José Alberto Maroto Centeno E-mail Centro EPS-Linares Teléfono Departamento Física Asignatura impartida Curso 1º Categoría Titular de Universidad Firma Física I y II (Grado de Ingeniería Industrial) DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO Nombre María del Mar Apellidos Ramos Tejada D.N.I. 44254138E E-mail mmramos@ujaen.es Centro EPS-Linares Teléfono 953648552 Departamento Física Asignatura impartida Física I y II (Grado de Ingeniería Industrial) Curso 1º Categoría Contratado doctor Firma (Añadir tantas tablas como participantes en el Proyecto) VºBº de Coordinador/a Fdo.: María del Mar Ramos Tejada Jaén, a 31 de agosto de 2012 VICERRECTOR DE DOCENCIA Y PROFESORADO DE LA UNIVERSIDAD DE JAÉN