Agentes Tutores Inteligentes Aplicados para la Enseñanza

Transcripción

Instituto Politécnico Nacional
Secretaria de Investigación y Posgrado
Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y
Tecnología Avanzada Unidad Legaria
TESIS
Agentes Tutores Inteligentes Aplicados para la Enseñanza del
Concepto de Sistemas de Referencia en Estudiantes de Nivel
Bachillerato
Que para obtener el grado de:
Maestro en Ciencias en Física Educativa
Presenta:
Fís. Isidoro Hernández Gutiérrez
Directores:
Dr. Daniel Sánchez Guzmán
Dr. Mario Humberto Ramírez Díaz
Julio, 2013
Agradezco a los integrantes de la sociedad mexicana que pagan sus impuestos, ya que
gracias a ello, existen instituciones educativas públicas donde es posible la preparación científica de
muchos alumnos como yo.
Agradezco personalmente, al Centro de Investigación en Ciencias Aplicada y Tecnología
Avanzada, Unidad Legaría, Instituto Politécnico Nacional, México Distrito Federal, por permitirme
cursar la Maestría en su modalidad a Distancia.
Agradezco al personal de la maestría en Física Educativa por su ayuda para que yo, logrará
este trabajo de investigación. En especial al personal docente por sus sugerencias y guía. De forma
especial a los profesores Dr. César Mora Ley y al Dr. Ricardo García Salcedo por su apoyo y
acompañamiento durante la maestría, y por su intervención para que mi desempeño personal y
profesional mejorará.
Agradezco por su dirección, sugerencias, apoyo, guía y acompañamiento al Dr. Daniel
Sánchez Guzmán y al Dr. Mario Humberto Ramírez Díaz. Puesto que, las intervenciones de ambos
fueron muy oportunas para mi crecimiento personal, profesional, e intelectual.
Agradezco a mi familia por su amor y comprensión por haberlos privado de mi presencia en
muchos momentos felices, Altagracia, Daniel, Xóchitl Adriana y Magdalena Valentina.
2
Índice
página
Resumen
5
Capítulo 1.
Introducción
7
1.1 Pregunta de investigación e hipótesis
8
1.2 Objetivo de investigación
9
1.3 Planteamiento del problema
9
1.4 Justificación
9
1.5 Antecedentes
10
1.6 Metodología
13
Capítulo 2.
Marco teórico de la investigación
17
Capítulo 3.
Diseño e implementación de instrucciones con agentes tutores inteligentes.
26
3.1 Metodología para realizar el estudio
26
3.1.1
26
Descripción de la aplicación del concepto en el pre-examen y post-
examen
3.2 Descripción de los grupos de trabajo
27
3.3
27
Descripción de la secuencia didáctica para aprender Sistemas de
Referencia
3.4 Descripción de la construcción del concepto Sistemas de Referencia en el
39
Tutor Inteligente CTAT
3.5
Descripción del Tutor Inteligente CTAT para que los alumnos puedan
3
40
usarlo
3.6
Descripción de la rúbrica para el comportamiento del alumno y
41
debilidades en el experimento
Capítulo 4.
Resultados
44
4.1 Relación de trabajo
45
4.2 Construcción del ambiente de aprendizaje y áreas de oportunidad
45
4.3 Datos sobre el nivel de conocimientos del sistema de referencia
54
4.4 Análisis de datos del experimento aprendizaje
60
4.5 Comportamiento y actitud
63
Capítulo 5.
Conclusiones
83
5.1 Lo que permite ver la naturaleza del aprendizaje mediante los agentes
83
tutores inteligentes
5.2 Posibilidades de nuevas investigaciones
Anexo A. Bloque Temático III. Teoría del Universo Físico
88
Anexo B. Examen
93
Referencias
98
4
Resumen
En este trabajo se presenta, el impacto de introducir lo que se conoce como agentes
tutores inteligentes para aprender el concepto “Sistemas de Referencia”, en los estudiantes
del Colegio de Bachilleres.
Se plantea una investigación cuantitativa tomando un grupo de control “A” que aprende bajo
la modalidad didáctica tradicional del Colegio de Bachilleres y un grupo experimental “B” que
aprende con la estrategia de Cognitive Tutor Authoring Tools, CTAT, (Herramientas de
Autoría para Tutores Cognitivos), esto permite comparar ambos tipos de enseñanza y determinar si
hay diferencia entre ambos, así como saber sí hay un impacto en el proceso de aprendizaje con el
uso de estas herramientas.
Para conocer en parte la eficiencia de la herramienta utilizada se evaluó la ganancia
conceptual (factor de Hake) que se obtiene al introducir los tutores CTAT para el aprendizaje de los
Sistemas de Referencia en
estudiantes del Colegio de Bachilleres en comparación con la
enseñanza tradicional.
Al no existir herramientas de orden cuantitativo-cualitativo se procedió a la creación de un
test específico para el tema de marcos de referencia el cuál siguió un proceso de revisión por parte
de diferentes profesores de contextos escolares y en diferentes lugares del país, empleándose como
pre-examen y post-examen para conocer el factor de Hake.
Palabras clave: Sistemas de Referencia, estrategia de aprendizaje CTAT, Factor de Hake,
Marco de Referencia.
5
Abstract
Present work shows the impact of use Intelligent Tutoring Systems (ITS) for the learning process with
high-school students of “Reference Systems” topic.
We propose a quantitative-qualitative research taking a control group "A" learning under the
traditional teaching method and an experimental group "B" learning with the strategy of Cognitive
Tutor Authoring Tools, CTAT, both groups are from the “Colegio de Bachilleres” school. This allows
us to compare the two types of education and determine if there is a significative difference between
them.
We also study the conceptual gain that was achieved by introducing CTAT tutors for learning the
Reference Systems topic in high school students compared with the traditional approach learning
process.
Reviewing the literature there is no validated and created test to measure the effectiveness of the
conceptual knowledge in the reference systems topic, based on this a test was designed and
validated in basic way with the help of other colleagues applying it in different context and with
different students and applied as pre-test and post-test for obtaining the Hake factor.
Keywords: Reference systems, learning strategy CTAT, Hake Factor, Framework.
6
Capítulo 1
Introducción
El concepto marco de referencia es fundamental para el análisis de los fenómenos físicos
desde los puntos de vista teóricos y experimentales.
En México de manera reciente y de acuerdo al informe de la Secretaria de Educación
Pública, el nivel de primaria y secundaria opera bajo el modelo de enseñanza por “Competencias”
según afirman Quiroz (2003) y la Subsecretaria de Educación Básica (2008), sin embargo, desde la
experiencia cotidiana con alumnos de primer ingreso del Colegio de Bachilleres, ellos reclaman la
forma tradicional de impartir clase.
La enseñanza tradicional de la Física dentro del Colegio de Bachilleres es una clase
presencial del tipo expositiva presentada en tres momentos; fase de apertura constituida por el orden
del día, objetivo de la sesión, revisión del conocimiento previo; la fase de desarrollo que comprende
presentar la problematización que se desarrolla mediante actividad de enseñanza expositiva; fase de
cierre con técnica de plenaria en la cual se hace una recapitulación y se deja actividad extra clase.
Esta enseñanza se aplica, en grupos, cuando los alumnos por construcción (repetición aprenderán
cada uno de los conceptos de la disciplina y se supone que ellos formarán la estructura conceptual
de la Física. En esta técnica educativa la clase generalmente es deductiva, con el profesor
irradiando conocimientos, mientras que el alumno debe recibirlos y asimilarlos, en una actitud
esencialmente receptiva y prácticamente pasiva. Paosawatyanyong y Wattanakasiwich (2010) en
Asia mencionan, que en investigaciones recientes de la enseñanza de la Física sugieren que la
enseñanza tradicional difícilmente mejora el aprendizaje del estudiante y su apreciación por la
Física.
Los esfuerzos por atender los problemas de la enseñanza y aprendizaje de las ciencias son
múltiples, algunos investigadores en educación afirman que el problema de enseñanza y aprendizaje
de la Física no es particular de una zona geográfica, sino más bien de orden mundial. Así, Benegas
(2007) dice: “la realidad de los sistemas educativo de España y de diferentes países
7
latinoamericanos, sus estudiantes que ingresan en la universidad tienen un nivel bajo en ciencias
tanto en Matemáticas como en Física”.
En el sistema educativo mexicano en el Nivel Medio Superior, muchas instituciones tienen
algún modelo educativo, en nuestro caso particular, en el Colegio de Bachilleres (CB) desde 1992 a
la fecha usa el constructivismo, y desde 2009 en adelante esta institución suma un modelo educativo
más “Desarrollo en Competencias” como se establece en el Acuerdo 442 del Diario Oficial (2008),
sin embargo, el personal docente puede usar cualquier modelo educativo apoyándose en el
concepto de “Libertad de Cátedra”. Por esta razón, en las aulas la mayoría de la enseñanza sigue
siendo tradicional o alguna de sus modificaciones de clase presencial: clase magistral, exposición
conductual en el caso de procesos, “copiar y pegar” para el de las Tecnologías de la Información y
Comunicación (TIC) y en algunas disciplinas, exposición conceptual por parte del alumno, aun
cuando estas metodologías han sido probadas como deficientes para producir aprendizajes
significativos.
Cuando se recibe a los alumnos para la asignatura de Física los estudiantes presentan
problemas de bajo rendimiento, mostrando poca comprensión de leyes y conceptos básicos de la
disciplina, dificultades en la resolución de problemas, y poca motivación hacia la asignatura. Sin
embargo, después de cada curso al final del proceso de enseñanza-aprendizaje en Física se tiene
un problema grave: los alumnos terminan sin lograr una compresión adecuada y uso de los
principios y conceptos básicos de la disciplina.
Con el ánimo de iniciar un cambio en la actividad docente a favor del aprendizaje de los
alumnos, y como respuesta particular, al problema complejo de enseñanza-aprendizaje y el ánimo
de que el profesor logre crear un ambiente nuevo para su clase de física, se desarrolló el presente
trabajo de investigación.
1.1 Preguntas de investigación e hipótesis
Apoyándose en los párrafos anteriores se presentan las siguientes preguntas de investigación que
servirán para poder identificar y contextualizar el proceso de enseñanza – aprendizaje, de igual
manera se presentará la tesis asociada con cada pregunta de investigación.
I. ¿Cuál es el impacto de introducir los tutores inteligentes CTAT para aprender el tema
“Sistemas de Referencia” en los estudiantes del colegio de Bachilleres?
8
De la pregunta a investigación se desprende la hipótesis de trabajo:
Se tiene un impacto positivo, dado que las TIC aportan un beneficio real y están cambiando la
manera de hacer el proceso didáctico entonces los tutores inteligentes CTAT también.
II. ¿Cuál es la ganancia conceptual que se logra al introducir los tutores inteligentes
CTAT para el aprendizaje del Principio de la Relatividad Especial en estudiantes
del Colegio de Bachilleres en comparación con la enseñanza transmisión
recepción?
Esta propuesta permitirá desarrollar la siguiente hipótesis de trabajo:
Se tiene una ganancia conceptual mayor en el grupo experimental que en el grupo de
control.
Debido a que en el grupo A, mediante la enseñanza transmisión-recepción, el estudiante
recibe y asimila el conocimiento en una actitud receptiva pero pasiva.
1.2 Objetivos de la investigación.
Crear un ambiente adecuado para el
aprendizaje, mediante la teoría ACT-R, en
comparación con la actividad docente aplicada en el Nivel de Educación Media Superior del Colegio
de Bachilleres de la Ciudad de México Distrito Federal, para el proceso didáctico Sistemas de
Referencia.
1.3 Planteamiento del problema
El motivo principal tiene que ver con la situación actual del Colegio de Bachilleres, sus
egresados cada vez son más, sin embargo, cada vez son menos los que llegan a nivel superior y
mucho menos los que ingresan a Universidades reconocidas nacional y mundialmente, por esta
razón, el sistema Tutor Inteligente CTAT se usa como instrumento didáctico para potencializar la
adquisición de conocimientos dentro de esa institución y en lo posible del territorio nacional. Este
trabajo se realiza mediante la propuesta del modelo ACT-R, propuesto por John Anderson y
colaboradores (2008), se espera que dicho software se pueda adaptar al ambiente educativo de
México.
9
1.4 Justificación
Lo primero que surge es aclarar los términos teóricos, así surge la cuestión ¿Qué es el
aprendizaje? Viene del latín, “APREHENDER, que significa adquirir, coger, apoderarse de algo”,
como afirmó Mallart Cap. 1 (1997). Es decir, se puede ver como el resultado de la enseñanza.
Aprender es el proceso mediante el cual se inicia o se adquiere un conocimiento de una
forma más o menos permanente. La persona que aprende hace suyos los contenidos que se
enseñan en el acto didáctico.
En esta época, no existe una teoría ni un modelo, aceptado mundialmente, que explique la
manera en la que se forman las preconcepciones ni los conceptos científicos como lo dicen Flores
(2004), Mora y Herrera (2009). Es más, no se cuenta con un modelo que explique la manera en la
que las respuestas simples son aprendidas, mucho menos la forma en la que los conocimientos son
adquiridos. Por esta razón se buscan soluciones prácticas al problema de la enseñanza de Física,
actualmente para este problema se usan estrategias y metodologías de aprendizaje.
El ambiente de aprendizaje, ha ido evolucionando a lo largo del tiempo, lo que ha redefinido
la acción del docente, este nuevo papel le permite al profesor ser el administrador del conocimiento,
el facilitador del aprendizaje, el motivador que trabaja constantemente sobre las expectativas de los
alumnos, el guía que indica el camino hacia el conocimiento, el tutor que sin dar una respuesta
completa facilita posibilidades para el aprendizaje personalizado y a la vez autónomo.
En particular la enseñanza de la Física como parte de la ciencia debe apegarse a los
métodos científicos, de forma que cualquier estrategia de enseñanza-aprendizaje que se pretenda
aplicar para enseñar esta disciplina debe ser medida para evaluar su ganancia o pérdida en el
aprendizaje.
En este trabajo se propone, hacer una evaluación cuantitativa antes y después del curso,
comparar con un grupo de control “A”, que aprende bajo las secuencia didáctica del Colegio de
Bachilleres, de manera que se tengan datos para ayudar a determinar si la nueva estrategia del
grupo “B” que aprende bajo la secuencia didáctica de los Tutores Inteligentes usando CTAT, no sólo
parece ser “mejor” que la enseñanza “A” de Nivel Medio Superior del Colegio de Bachilleres sino que
se tenga la seguridad de ello o bien de que no hay diferencia.
10
1.5 Antecedentes
En el proceso enseñanza-aprendizaje de Nivel Medio Superior de la ciencia Física, “siempre
es difícil hacer que los estudiantes se interesen en el tema, o de realizar conexiones entre la física y
los fenómenos de la vida de todos los días” como expresan Paosawatyanyong y Wattanakasiwich
(2010). Los estudios de investigadores de diferentes partes del mundo señalan que existe un nivel
bajo en el aprendizaje de esta disciplina, en los estudiantes que ingresan a nivel universitario. Las
investigaciones educativas de la Física, se realizan de forma que toman como punto de referencia el
sistema educativo presencial con clases del tipo magistral. Los resultados de tales investigaciones
señalan que la educación tradicional no mejora la comprensión de los estudiantes en los temas de
física, excepto para alumnos que son aptos para tal disciplina, como lo señala Arons (1990).
A nivel mundial las nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación, TIC, están
cambiando nuestra cultura en diferentes ámbitos de la sociedad, como son: la salud, empresas, ocio,
bellas artes, educación y muchos otros campos del conocimiento como dice Cabero (1998).
La transformación de nuestra cultura por el paradigma tecnológico que traen las tecnologías
de la información y la comunicación, se establecen algunas características que las definen, se
establecen algunas de las posibilidades que las TIC aportan a la enseñanza tanto en cursos a
distancia como presenciales.
En México en algunas instituciones educativas muy recientemente la actividad del profesor
en el salón de clase, poco a poco se va desarrollando con la interacción de computadoras
personales, en esta relación es deseable que los alumnos pronto puedan interaccionar cuando sea
necesario con una computadora durante la clase.
Las Tecnologías de la Información y la Comunicación, y como una parte de ellas se han
desarrollado los Sistemas Tutoriales Inteligentes, cuyas características principales son: Promover
una respuesta activa en el alumno, informar el desempeño, permitir un aprendizaje autónomo. Los
Sistemas Tutores Inteligentes al igual que el profesor guían al estudiante sobre un tema en
particular, retroalimentan información y evalúan las habilidades adquiridas por el educando.
De acuerdo con el problema a estudiar y como una estrategia de enseñanza-aprendizaje, se
plantea si en nuestra sociedad usar un Sistema Tutorial Inteligente para el aprendizaje de la Física,
la puede mejorar, para el concepto “Sistemas de Referencia”. Si la mejoría es grande de cuanto es
y si no a que se debe tal situación.
11
Existen diferentes Sistemas Tutores Inteligentes, sin embargo, en este trabajo se investiga el
Sistema Tutor Inteligente CTAT aplicado en la educación, para el estudio de los marcos de
referencia inerciales.
En este estudio se desarrollará una aplicación de un agente inteligente dentro del marco de
los tutores inteligentes el Software CTAT. Que configurado, programado y usado adecuadamente,
guía al usuario sobre el tema particular, retroalimenta la información y evalúa las habilidades
adquiridas por el estudiante como indica Sánchez (2009).
Por otro lado, en 1905 Albert Einstein publicó diferentes artículos que cambiaron la física.
Uno de ellos, la teoría especial de la relatividad cambió los conceptos de espacio y el tiempo que se
tenían en los tiempos de Newton. El postulado que nos interesa desarrollar en este problema es “El
principio de la relatividad”, es decir Einstein se preguntaba, las leyes de la electrodinámica y la óptica
serán válidas para todos los sistemas de coordenadas, como expone Otero (2005).
Un poco después se considera que la relatividad especial es la piedra angular de la física
moderna. La enseñanza de la relatividad especial, sigue su desarrolló histórico, se trata de
convencer al público de que la enseñanza de la física newtoniana es natural y la relatividad especial
es incorrecta. Lo más natural es la descripción del espacio-tiempo real que nos rodea y es verdad
para todos los propósitos prácticos. Esta última circunstancia constituye un profundo misterio de la
física moderna más conocida como el problema de la constante cosmológica como dice Silagadze
(2007,2008).
Aquí se propone averiguar el proceso de aprendizaje para el tema “Las Leyes de la Física
son las mismas en diferentes Marcos de Referencia Inercial”, se tiene la perspectiva de elevar la
calidad del proceso del aprendizaje mediante la teoría del conocimiento ACT-R, mediante la
implementación del Tutor Inteligente CTAT para dicho concepto.
Los materiales y métodos necesarios para iniciar el estudio pertenecen al universo de la
física y están relacionados con el concepto “Sistemas de Referencia”. Los conceptos centrales que
los alumnos deben aprender significativamente son: espacio, tiempo y sus nociones asociadas;
observador, medición, invariancia de las leyes de la física, sistema de referencia inercial, movimiento
relativo, a través de experimentos. Es decir, el marco de referencia que el observador elige como
punto de partida para el análisis teórico o experimental de los fenómenos naturales. Dicho de otra
12
manera, “Las leyes de la física son las mismas para cualquier observador inercial” como se señala
en El Significado de la Relatividad (1999), T2. De lo cual se desprende que:
 Mismo fenómeno diferentes observadores
 No se puede distinguir entre reposo y movimiento
 No hay un sistema de referencia único
 Todas las leyes de la física, mecánica, física moderna, física cuántica,…
Para lograr esto generalmente el profesor: diseña, construye, implementa y evalúa una
secuencia didáctica de su clase para un concepto específico como lo dicen Arriassecq (2007) y Greca
(2009).
El diseño de la propuesta didáctica, en este estudio, se estructura mediante una modalidad
del proceso de aprendizaje de la ciencia. En particular, este estudio se realizará mediante el enfoque
pedagógico “Tutores Inteligentes mediante la teoría ACT-R”. Está modalidad didáctica consiste
en un proceso de aprendizaje y formación personalizada. Su base de diseño son tres componentes:
 Conocimientos de los contenidos,
 Conocimiento del alumno,
 Conocimientos de estrategias o metodologías de aprendizaje.
Es natural que a través del proceso enseñanza el alumno deba lograr el aprendizaje del
concepto clave “Sistemas de Referencia” y de los conceptos relacionados con él.
La pregunta de trabajo a resolver tiene un punto intermedio que es ¿cómo desarrollar la
comprensión del concepto, “Las leyes de la física son las mismas para cualquier observador
inercial”? como se menciona en El Significado de la Relatividad, T2, esto puede tener un impacto en
el aprendizaje de los alumnos de nivel bachillerato.
1.6 Metodología
En este proceso antes de realizar la primera actividad se deberán conocer los conceptos
previos que el alumno tiene acerca del concepto a estudiar como lo sugieren Solbes (2009), Mora y
Herrera (2009). Mediante un pre-test, el alumno deberá dibujar o describir cómo comprende el
concepto en estudio. Esto permite identificar los conceptos que usa correctamente y los que usa con
alguna concepción errónea del tema.
13
Este es el momento para modificar el plan de clase, para que el estudiante aplique los
conceptos en un contexto cada vez más científico, que puede ser: actividad adicional, lectura de
algún material, película, video, y concluir con la evaluación de su comprensión y explicación.
Los tutoriales inteligentes (TI), cuyas características principales son: promover una
respuesta activa en el alumno, informar el desempeño, permitir un aprendizaje autónomo, promover
su: validez y valor, evaluar habilidades cognitivas como lo dicen: Parra y Moreno (2003); Huapaya
(2004), Lizarralde (2005), Vivas y Arona (2007); De J. O´Farrill (2000). Un tutor inteligente es un
software, que con ayuda del hombre, se plantea ¿Cuál es la ganancia conceptual que se logra en la
clase con el uso de un tutorial inteligente para el aprendizaje de la Física?, específicamente en el
tema de “Las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales”.
Es importante señalar que los TI por si solos no pueden efectuar ninguna actividad, sin embargo
como herramienta sumada a una o varias disciplinas sus alcances son mayores.
Aquí los tutores inteligentes serán usados como herramienta para incrementar las
habilidades cognitivas del ser humano como el aprendizaje y el razonamiento autónomo del
estudiante Peña (2006).
La definición de un agente inteligente dentro de la disciplina computacional según Sánchez
Guzmán (2009) es: “un agente se puede visualizar como un algoritmo y/o programa que puede
hacer por sí mismo una serie de procesos y que no necesitan tener autonomía o pensamiento
particular, se encuentran dentro de un ambiente físico o virtual y es la unión de varios agentes lo que
logra el tener un sistema más robusto, complejo y sobre todo que lo dota de un cierto grado de
inteligencia”.
En este estudio usaremos la teoría ACT-R. Estos tutores inteligentes tienen como objetivo
principal apoyar a un estudiante en particular a adquirir habilidades o conocimientos particulares de
manera autónoma, donde el tutor inteligente es la guía a través de la cual el aprendiz obtiene un
aprendizaje significativo.
El tipo de investigación que se realizó es: una investigación educativa del tipo mixto,
cualitativo-cuantitativo. Este trabajo es una investigación experimental, del Nivel Medio Superior del
Colegio de Bachilleres en alumnos de cuarto semestre en la materia de Física III. En diferentes
grupos de alumnos de la Institución educativa se aplicó el proceso enseñanza aprendizaje para el
14
concepto “Sistemas de Referencia”. Por tal motivo, se formuló un examen para observar el resultado
del aprendizaje de los alumnos después de haber recibido la enseñanza por parte del profesor.
El pre-examen se usó para analizar los pre-conceptos que el alumno tiene antes de
presentar el tema y además que el alumno tenga una introducción sobre lo que deberá aprender.
Las acciones a realizar serán:
 Se elaborará un pre-examen.
 Proceso de aprobación del pre-examen.
 Se aplica el pre-examen.
 Resultados del pre-exámenes.
 Conclusiones del análisis del pre-exámenes.
 Según el punto anterior, adaptar o modifican los tipos de clase.
La muestra se determina en forma aleatoria, debido a: desde la Sección Escolar del Colegio
de Bachilleres plantel 5, cada semestre los alumnos al inscribirse son colocados aleatoriamente en
grupos diferentes al anterior, lo único que se repite es el número de grupo, este orden administrativo
hace difícil el seguimiento posterior.
Se usaron dos grupos elegidos al azar: grupo A, se le aplicó una clase mediante el proceso
enseñanza aprendizaje (PEA) mediante una secuencia didáctica para clase tradicional, al grupo B se
aplicará una secuencia didáctica para una clase con el software ACT-R, que implementa el uso de
CTAT para el tema “Sistemas de Referencia”
Una vez terminada la clase del tema sobre el “El principio de la relatividad” se aplicó el postexamen para adquirir los datos experimentales y se realizó el análisis de los datos obtenidos, como
a continuación se expone.
La evaluación de la función aprendizaje como resultado de la enseñanza fue medida
mediante la ganancia del aprendizaje (g), según Hake (1998) y Hake (1999) lo define: el promedio de
ganancia normalizada
para un curso como el cociente de la ganancia promedio real
ganancia promedio máxima posible
entre la
, es decir,
(1)
15
donde
es el resultado del examen final promedio de la clase post-test (post-examen)
es el resultado del examen inicial promedio de la clase pre-test (pre-examen)
La ganancia es alta, para los cursos en los que se obtiene una
> 0.7
La ganancia es media, para los cursos en los que el resultado es 0.7 >
La ganancia es baja, para los cursos en los que se obtiene una
≥ 0.3
< 0.3
Una vez que se tiene los exámenes pre-test y post-test evaluados la información se ordenó
en diferentes tablas para cada curso y la información de: método de examen, resultados
estadísticos, institución y grupo, tipo de estudiantes, actividades del estudiante y del docente,
método de enseñanza empleado en cada grupo.
Se construyó la gráfica porcentaje de la media de la ganancia como función de la media del
pre-examen, para la clase A y para la clase B, y se realizó el análisis.
Los datos obtenidos del experimento tuvieron un tratamiento estadístico, que se muestra en
tablas, este análisis refleja que el aprendizaje del grupo A es diferente al aprendizaje del grupo B.
16
Capítulo 2.
Marco teórico de la investigación.
La enseñanza es una actividad práctica que se realiza cotidianamente en las aulas, pero a la
vez es una ciencia práctica, ya que se busca combinar adecuadamente la teoría con la práctica es
decir hacer el acto didáctico. Así una característica científica de la didáctica se debe a que es una
ciencia práctica, de intervención y transformadora de la realidad.
La didáctica se ocupa de los principios generales y normas para dirigir el proceso de
enseñanza-aprendizaje hacia los objetivos educativos. Luego entonces, el objeto material de la
didáctica es el estudio del proceso de enseñanza-aprendizaje. Dentro del proceso de enseñanzaaprendizaje existen elementos relacionados como son: la relación docente-alumno mediante el
método o conjunto de estrategias, materia o contenido de aprendizaje.
Las posibilidades del acto didáctico son muy importantes porque existe aprendizaje, A, como
una causa de la enseñanza, E, pero existe también la posibilidad en donde no se produce
aprendizaje, A, aun cuando existe enseñanza, E, por ello es común escuchar a muchos profesores,
comentar: no tiene sentido la enseñanza si no provoca aprendizaje. Todos los casos son
importantes, pero en especial el último caso es más importante para la investigación educativa,
mediante está se busca mejor el aprendizaje optimizando el proceso de la enseñanza.
Etimológicamente desde el latín, discentes que significa aprendizaje en español simboliza
adquirir, coger, apoderarse de algo.
En el proceso didáctico existe una cantidad considerable de casos en los cuales habiendo
enseñanza no se produce el aprendizaje previsto. Las posibles explicaciones a este caso son muy
diversas, hay quien las atribuye a: los alumnos, los profesores, el ambiente, aquí todos estos casos
los denominaremos defectos de la enseñanza. Se ha pensado que estos defectos son regionales,
sin embargo, las investigaciones realizadas sugieren que traspasan frontera, culturas y continentes,
como lo dicen Paosawatyanyong y Wattanakasiwich (2010) y Benegas (2007).
17
La enseñanza tradicional en la física se aplica en una clase del tipo presencial, en los grupos
cuando los alumnos reciben la información teórica y práctica directamente del profesor, y los
alumnos por repetición del modelo de clase aprenderán cada uno de los conceptos de la disciplina y
formarán ellos la estructura conceptual de la física. En esta técnica educativa la clase generalmente
es deductiva, con el profesor irradiando conocimientos, mientras que el alumno recibe y asimila, el
tema una actitud esencialmente pasiva.
La evolución que está sufriendo nuestra cultura debido a las denominadas nuevas
tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en diferentes espacios sociales. Según Adell
(1997) las TIC son: “el conjunto de procesos y productos de las nuevas herramientas (hardware y
software), soportes de la información y canales de comunicación relacionados con el
almacenamiento, procesamiento y transmisión digital de los datos”. La primera posibilidad que
aportan a la enseñanza es el incremento de la información que está a disposición de los estudiantes
y profesores. Los nuevos canales de comunicación favorecen de forma independiente el aprendizaje
cooperativo y el auto-aprendizaje. Debido al dominio de las clases magistrales y que ahora la
información está libre en las nuevas TIC, el alumno repite la información presentada por el profesor
con confianza.
En la transformación de nuestra cultura por el paradigma tecnológico que traen las
tecnologías de la información y la comunicación, se establecen algunas características que las
definen, se establecen algunas de las posibilidades que las TIC aportan a la enseñanza tanto en
cursos a distancia como presenciales.
La facilidad de uso de las TIC y la información disponible en este sistema con carácter
abierto y flexible, son usadas por los profesores para su actividad didáctica en diferentes contextos y
situaciones de diseño de aprendizaje, como son:
a) la transmisión de información,
b) la simulación de fenómenos,
c) la tutoría del aprendizaje de un concepto específico,
d) la realización de ejercicios,
18
Las nuevas TIC nos ofrecen la posibilidad de crear entornos más flexibles y abiertos para el
aprendizaje, que facilitan que el alumno pueda ser constructor activo de la información y adquiera
aprendizaje significativo por sí mismo como lo dice Cabero (1998).
La actividad diaria de los alumnos en el salón de clases, en sociedades con uso cotidiano de
las TIC se les ha unido la interacción con máquinas inteligentes dentro del aula. En dichas escuelas
se han introducido los sistemas tutores inteligentes, cuyas características principales son:
a) promover una respuesta activa en el alumno,
b) informar el desempeño del estudiante,
c) permitir el avance del aprendizaje de manera autónomo,
d) promover la eficiencia y eficacia en el trabajo de aprendizaje.
Tutores Inteligentes
El uso de los Tutores Inteligentes, TI, en la clase es versátil ya que al profesor le es útil para
construir un plan de clase individual, o bien grupal como lo dicen Parra y Moreno (2007). Las
observaciones del comportamiento de los alumnos, son:
a) todos los alumnos interactuaron con el compañero asignado de manera activa,
b) disminuye el dominio de alumnos líderes por naturaleza,
c) alumnos con bajo rendimiento se convierten en líderes de su pequeño equipo,
d) algunos alumnos soliciten otros temas de física bajo la modalidad de sistemas tutores
inteligentes.
Los resultados:
a) existe un alto grado de motivación en los estudiantes cuando trabajan con tutores
inteligentes;
b) los alumnos se concentran más en el tema,
c) algunos alumnos líderes por naturaleza en los TI no se desenvolvieron como en una clase
tradicional,
d) el grado de satisfacción hacia la tarea hecha es elevado,
d) se incrementa el nivel de aprendizaje,
e) el uso de la tecnología diversifica el ambiente de aprendizaje,
f) permite un cambio de metodología de cómo aprender.
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Se han propuesto modificaciones de los modelos del instructor y del estudiante de un tutor
inteligente a fin de incorporar la evaluación del progreso del estudiante.
Para que el comportamiento de un TI sea realmente efectivo, éste debe poseer
componentes que permitan modelar, el conocimiento a enseñar (dominio), el seguimiento de la
actividad del estudiante (modelo del estudiante), el conocimiento sobre cómo enseñar los tópicos
(modelo pedagógico) y la interfaz de comunicación (tanto con el estudiante como con el profesor y
con el conocimiento a adquirir).
El modelo del estudiante es una descripción declarativa de las características de las
actividades de aprendizaje de los estudiantes como lo señala Sánchez (2009).
El modelo pedagógico o currículo es una estructura que relaciona el tema a enseñar en
términos de capacidades a adquirir por el estudiante, objetivos instruccionales, métodos didácticos
y recursos pedagógicos.
El modelo del instructor se debe adoptar diferentes métodos de enseñanza ya que los
estudiantes utilizan diferentes estilos de aprendizaje.
La actividad de enseñanza que diseña un instructor involucra tanto conocimiento sobre el
tema del dominio como sobre la pedagogía propia de esa área del conocimiento. Un curso puede
iniciar con las estructuras básicas de los modelos del dominio y el material instruccional asociado,
parámetros del plan instruccional.
En el sistema de evaluación se debe clarificar cuales son los objetivos de aprendizaje a fin
de medir determinadas aptitudes de los estudiantes; en segundo lugar, decidir posibles pruebas para
medir el logro; y finalmente, diseñar las tareas específicas ya sean preguntas en una prueba o
actividades de una tarea que armonicen con los objetivos de aprendizaje como lo dicen Huapaya
(2005), Lizarralde (2000), Vivas y Arona (2007). Estos objetivos consisten en sentencias sobre
acciones y habilidades observables específicas que deben alcanzar los estudiantes.
El objetivo de la valoración diagnóstica es establecer, antes de la instrucción, las fortalezas,
debilidades, conocimiento y destrezas de cada estudiante. El conocimiento del perfil del estudiante
permite al instructor o el TI guiar al alumno cuando se inicia el aprendizaje según sus necesidades.
La valoración formativa es el monitoreo del progreso del estudiante durante la enseñanza y
aprendizaje, no son juicios finales, debe transcurrir regularmente durante el proceso instruccional.
20
Los sistemas tutores inteligentes se construyen para hacer una tarea específica o para
estudiar un concepto de la física, estos sistemas no dan una completa movilidad al usuario de los
ambientes virtuales de aprendizaje, limitando el auto- aprendizaje que los alumnos pueden
aprovechar, recientemente Sánchez (2009) describe un tutor genérico para poder tener un sistema
estándar de trabajo con el tutor inteligente y de características novedosas a nivel internacional.
Un tutor inteligente es un ente software que guía al usuario sobre un tema en particular,
retroalimenta información y evalúa las habilidades adquiridas por el usuario para las que fue
programado.
El punto solicitado a la tecnología de TI es que el software educativo, así como el software
de desarrollo debe de ser multiplataforma, para que todos los usuarios puedan integrar las
herramientas y soluciones a sus respectivas comunidades de aprendizaje. Sin embargo, los
problemas más grandes en el desarrollo e implementación de agentes educativos es la dificultad por
su multiplicidad y complejidad que estos agentes de acuerdo con Oros (2006).
Según Maes (1995) los agentes son: "sistemas computacionales que habitan un medio
ambiente complejo y dinámico, perciben y actúan de manera autónoma en su medio ambiente y
aparte realizan una serie de actividades o procesos para los cuales fueron diseñados"
Existen diferentes Agentes Inteligentes Educativos y cada uno describe sus características
para las cuales fue construido, aquí se elige la descripción de Van Lehn, K. (2006) que dice: Los
Sistemas Tutores Inteligentes son sistemas que proporcionan aprendizaje y/o formación
personalizada.
El sistema se encarga de guiar a los estudiantes mientras estos resuelven problemas y
ejercicios.
La teoría de Control Adaptativo del Pensamiento - Racional, Adaptive Control of Thought —
Rational (ACT-R), esta teoría del conocimiento se divide en conocimiento declarativo y conocimiento
procedimental.
Esta teoría tiene las bases suficientes para poder estructurar sistemas tutores inteligentes
con una amplia estructura inteligente, enfocados principalmente a la instrucción académica para la
adquisición de habilidades en la resolución de problemas como dice Sánchez (2009). El sistema
ACT_R está compuesto por módulos integrados para formar un tutor inteligente y la arquitectura se
adapta a los procesos cognitivos.
21
Los bloques de información se colocan en buffers de memoria dónde pueden ser
seleccionados por un sistema de producción el cual responde a los patrones de información en los
buffers correspondientes.
ACT-R es una serie de módulos, cada uno destinado a realizar una actividad del proceso. El
Módulo Declarativo, encargado de recuperar la información de la memoria y por último el Módulo de
Objetivos, encargado de mantener presente los objetivos principales y las intenciones del agente
inteligente.
La interfaz de comunicación entre el tutor y el alumno se emplea el software Adobe Flash
Professional. Este botón permite que el tutor identifique el término de una actividad y envíe los
mensajes de terminación y cierre para que el software de ACT-R concluya sus actividades y
retroalimentaciones con el usuario. Ellos son capturados a través de ACT-R para poder realizar
posteriormente el análisis del proceso enseñanza-aprendizaje.
El tema, “Sistemas de Referencia”, que se desarrolla en esta tesis es una respuesta de
acercamiento de esta herramienta a la comunidad con problemas de aprendizaje como lo es el Nivel
Medio Superior del Colegio de Bachilleres. El proceso enseñanza aprendizaje sobre el principio de la
relatividad especial es analizado para poder adaptarlo a la tecnología ACT-R y proponerlo para su
tratamiento en los ambientes de aprendizaje.
Aprender significativamente: espacio, tiempo, sistema de referencia, observador,
simultaneidad y medición, necesarias para la comprensión relativista del espacio-tiempo; en alumnos
con el proceso enseñanza-aprendizaje de nivel secundaria.
Desde un análisis epistemológico de la Teoría Especial de la Relatividad, TER, y mediante la
elaboración y posterior implementación de la secuencia didáctica de enseñanza y aprendizaje; del
análisis de las dificultades de los alumnos para aprender la TER, cuando se aprende de forma
tradicional como dicen Arriassecq y Greca. Los conceptos principales de la TER son presentados en
diferentes partes de la propuesta de la enseñanza, usando diferentes representaciones, algebraicas y
gráficas, y de diversas actividades de situaciones-problema en donde los obstáculos se muestran. Las
actividades requieren el uso de diferentes herramientas por parte de los alumnos: expresión oral y
escrita, mapas conceptuales, representaciones gráficas, cálculos, diseño de historietas.
22
La parte conceptual de toda disciplina es una parte muy importante, tanto que se piensa que
una materia de estudio puede ser construida teóricamente mediante ellos. Los conceptos de los
principios de la relatividad especial, según el Colegio de Bachilleres (febrero 2011), son:
a.
Experimento de Michelson-Morley
b.
Deducción e interpretación de las transformaciones galileanas
c.
Segundo postulado de la relatividad especial
d.
Transformaciones de Lorentz
e.
Dilatación del tiempo y el concepto de simultaneidad
f.
Contracción de la longuitud y relatividad de la masa
g.
Primer postulado de la relatividad especial
h.
Invariancia de las leyes de la Física
i.
Marcos de referencia inerciales
j.
Imposibilidad del movimiento absoluto, el movimiento es relativo
k.
Marcos de referencia no inerciales
l.
Paradoja de los gemelos
Una reproducido del programa de Física III “Teorías del Universo Físico” para el Bloque Temático III,
Correspondiente a la “Teoría Especial de la Relatividad” se encuentra en el Anexo A.
La relatividad especial es cimiento de la física moderna. En cuanto a la enseñanza de la
relatividad especial, sigue su desarrolló histórico, se trata de convencer al público de que la
enseñanza de la física newtoniana es natural y la relatividad especial es incorrecta. Silagadze (2008)
está a favor de la lógica en lugar de la tendencia histórica en la enseñanza de la relatividad especial
y esta no es ni paradójica ni hay nada que corregir, pero la más natural es la descripción del
espacio-tiempo real que nos rodea y es verdadera para todos los propósitos prácticos. Esta última
circunstancia constituye un profundo misterio de la física moderna más conocida como el problema
de la constante cosmológica.
A partir de tratar de explicar a personas que se interesaban, de algunos conceptos de la
teoría especial de la relatividad, de la constancia de la velocidad de la luz, el significado del paso del
tiempo, la relación entre los diferentes sistemas de referencia; el autor pudo identificar que sus
23
explicaciones no era satisfactorias. Pienso que cuando uno no puede explicar algo es quizás porque
algo de lo que intenta explicar no lo entiende o no es claro de hecho para el interlocutor.
La teoría de la relatividad que se asigna a Albert Einstein, está vinculada con los temas de la
bomba atómica, la energía nuclear y con la idea de que no hay absolutos, sino todo es relativo.
Digamos que lo referente a la energía nuclear es ante todo un subproducto de los trabajos de
Einstein como dicen Illana (2011) y Yvorra (2007).
La enseñanza de elementos de la teoría de la relatividad es un reto importante y difícil para
el profesorado de los bachilleratos. En la metodología de enseñanza de las ciencias como
investigación se presenta una herramienta didáctica que es útil para contribuir a que los estudiantes
se apropien de conceptos básicos de esta teoría: el uso adecuado de diagramas gráficos posicióntiempo relativistas como dice Alonso (1999).
Se presentan los alcances del primer postulado de la teoría especial de la relatividad sin
considerar el postulado de la constancia de la velocidad de la luz. Con base en el teorema de adición
de velocidades encontrado por N. David Merman donde describiendo dos experimentos ideales,
usando únicamente el postulado de la relatividad, aparece una constante universal k, que no cambia
los resultados fundamentales de la cinemática relativista. En éste caso básicamente se estudia los
alcances del Sistemas de Referencia, sin usar el segundo, en la dinámica relativista como señalan:
Steffanell, Molina y Ruz (2006).
La relatividad es una parte importante de la física moderna. En este trabajo Pérez, y Solbes
(2003) analizan la enseñanza-aprendizaje de la relatividad en la enseñanza secundaria y muestran
sus principales dificultades. El artículo argumenta razonadamente las prácticas tradicionales en la
enseñanza de la relatividad y finalmente apunta una nueva aproximación a su enseñanza
constructivista.
Bergson intenta «determinar el significado filosófico de las teorías de Einstein». Acabará
enfrentándose a la esencia misma de dicha teoría. Con el propósito de entrar en los detalles de la
argumentación bergsoniana expone de manera resumida, algunas nociones fundamentales de la
teoría de la relatividad según escribe Saint-Ours.
24
De las referencias que han arrojado las diferentes indagaciones se puede ver que en su
mayoría son apuntes de clase, y se puede observar que son bocetos para clases presenciales del
tipo exposición magistral; los artículos de enseñanza uno es epistemológico nacido de la enseñanza
tradicional con herramientas de habilidades de comunicación oral y escrita, curso aplicado a nivel
secundaria; otro usa la enseñanza como investigación para el tema que aquí se desarrolla en el
Nivel Bachillerato; existe otra investigación sobre la relatividad con la aproximación didáctica del
constructivismo comparada con la enseñanza tradicional, pero la investigación de aprendizaje del
Sistemas de Referencia bajo tutores inteligentes nada, parece que este tema actualmente es un
faltante y no se ha desarrollado.
25
Capítulo 3.
Diseño e implementación de instrucciones con agentes
tutores inteligentes
3.1 Metodología para realizar el estudio
Aquí se presenta la metodología utilizada para realizar la secuencia didáctica, para realizar
una clase tradicional en el grupo de control “A” y la usada para aprender mediante los tutores
inteligentes para el grupo de estudio “B”. Primero, se describe el contexto social de los grupos. A
continuación se describe el instrumento de evaluación usado en el Pre-examen y Post-examen. Así
mismo, se describe la secuencia de enseñanza y su aplicación en ambos grupos. Por último, se
describe la forma en que se trabajó con el grupo de experimental al hacer uso del tutor, por parte de
los alumnos. También se presenta un examen en una tabla con formato de rubrica, para explorar el
comportamiento generado por el contexto educativo.
Esta investigación muestra la aplicación de tutores inteligentes que se construyó en la
plataforma Windows con los software Adobe Flash CS5 Professional y el software CTAT (Cognitive
Tutor Authoring Tools), para aprender en el concepto “Sistemas de Referencia” en conexiones
mixtas a un grupo de Física III del Nivel Bachillerato.
3.1.1 Descripción de la aplicación del concepto en el Pre-examen y Post-examen
Para el presente trabajo de investigación se tuvo que diseñar un instrumento que permitió
evaluar los conocimientos adquiridos en el estudiante, el instrumento fue revisado y retroalimentado
por cinco profesores especializados en física de diferentes instituciones, como son: Universidad
Politécnica del Golfo, Universidad Autónoma de Coahuila, Escuela Superior de Computo del IPN y
de CICATA del IPN. La versión aplicada del pre-examen se encuentra en el Anexo B.
El orden en que se desarrollaron las actividades fue el siguiente: primero se aplicó un Preexamen con un total de 4 preguntas, el contenido del Pre-examen incluye preguntas relacionadas
26
con el “Sistemas de Referencia”, en la primera pregunta trata la velocidad vista en dos macos de
referencia inerciales diferentes, el concepto de movimiento relativo, las leyes de la física son las
mismas en marcos de referencia inerciales. La segunda pregunta trata sobre la velocidad vista en
dos marcos de referencia inerciales y como la velocidad es una magnitud física que se suma
vectorialmente. La tercer pregunta solicita analizar la propuesta de Newton sobre “las estrellas fijas
constituyen un marco de referencia absoluto” considerando la reflexión desde dos marcos de
referencia uno geocéntrico y el otro heliocéntrico. Por último la pregunta cuatro trata sobre el análisis
de si en un marco de referencia aislado es posible realizar experimentos que determinen si esté
marco de referencia se encuentra en: reposo, moviéndose con velocidad uniforme en línea recta, o
está moviéndose con aceleración constante. Si se comparan estos problemas con los que aparecen
en la literatura recomendada para el nivel educativo, parecen ser de nivel un poco más básico. El
examen se aplicó al grupo 464 que se denominó grupo “A” y al grupo 474 llamado grupo “B”, el
tiempo que se le dio a cada grupo para la resolución del pre-examen fue de 40 minutos,
posteriormente se procedió a realizar el análisis de las respuestas de los alumnos.
Después del Pre-examen se impartieron las clases en los dos grupos, al grupo “A” clase
magistral 100% expositiva, el contenido de la clase fue “Sistemas de Referencia”. Al terminar los
temas mencionados se aplicó el Post-examen al grupo “A”, procediéndose al análisis de las
respuestas de los alumnos.
3.2 Descripción de los grupos de trabajo
Ambos grupos a los que se les aplico el pre-examen, post-examen, para la secuencia
didáctica sobre Sistemas de Referencia y el examen para conocer el ambiente escolar y
comportamiento del alumno, son grupos del cuarto semestre del curso regular de Física III en el
semestre escolar, 2013 A; del Colegio de Bachilleres Plantel 5 “Satélite” del Nivel de Educación
Media Superior Federal. El Plantel tiene su domicilio en Prol. Ezquiel A. Chávez s/n. Circuito
Museos, Col. Bellavista, Cd. Satélite, Tlalnepantla, Edo. De Méx., CP 54080.
El grupo “A” y “B”, son grupos integrados por hombres y mujeres cuyas edades fluctúan en
el intervalo de 17 años a 23 años.
3.3 Descripción de la secuencia didáctica para aprender Sistemas de Referencia.
27
Antes de hacer los Tutores Inteligente se construyó la secuencia didáctica que aparece en
la Tabla 1. Dicho material didáctico sufrió diferentes revisiones durante su construcción hasta tomar
su fisonomía actual, un proceso de retroalimentación entre el grupo de trabajo y el encargo que
tanto la secuencia didáctica los exámenes y la evaluación deberían estar en la misma línea para
provocar aprendizaje, y si este es de manera significativa mejor.
Cada actividad de enseñanza está dividida en fases para que mediante las actividades de
aprendizaje el alumno pueda modificar su estado mental cada vez más hacia un estado de mayor
conocimiento sobre el tema. Se determinaron los tiempos aproximados para que los alumnos
pudieran completar sus actividades de aprendizaje. El orden de presentación y el objetivo que cada
actividad deberá alcanzar el estudiante, de forma que se pueda medir si se logró el objetivo o en
qué medida se alcanzó dicho objetivo.
Tabla 1. Programa para iniciar el estudio del Sistemas de Referencia, Colegio de Bachilleres, (2011,
Febrero).
Introducción:
Objetivo
Tiempo para la ac-ap-I. 45 minutos.
1.- Pre- examen del principio de la relatividad.
Determinar el punto inicial del
Tarea
aprendizaje.
2.- Vocabulario, se le comunicará que en la
Usar los términos técnicos adecuados y
plataforma existe esta sección.
aceptados para su aprendizaje.
3.- Recibe contraseña y usuario vía correo
Obtener y entrar al curso e iniciar
electrónico
4.- Directores de tesis y “especialistas” que reciben
Revisar que cumpla con el proceso
el material (pre-examen, vocabulario)
enseñanza-aprendizaje, dan asesoría
para la construcción del material
didáctico, validar el material, evaluar el
28
proceso.
Primera fase.
Tiempo para la ac-ap-II. 60 minutos.
Realiza la lectura del documento para aprender un
Determinar las características de las
poco de teoría necesaria para el tema de Sistemas
realidades físicas, localizar las
de Referencia.
definiciones, conocer la primera ley de la
relatividad especial, la ley de la inercia y
el concepto invariancia de la física.
Realiza la lectura y trata de contestar la siguiente
preguntas
1) ¿Cómo se hace el análisis del movimiento de
un objeto, para describirlo?
Determinar las características del
movimiento de un cuerpo, como son:
marco de referencia (punto de
observación), desplazamiento del
cuerpo, conocer la trayectoria, predecir
la posición en un determinado tiempo.
2) ¿Qué significa el movimiento es relativo?
Determinar las características del
concepto relativo o definirlo.
Definir o dar sus características para
determinar los parámetros del
movimiento.
3) ¿Qué es un marco de referencia?
Conocer la primera ley de la relatividad
especial.
4) ¿Qué dice el principio de la relatividad del
movimiento?
Verificar si ha comprendido el concepto
de marco de referencia.
29
5) ¿En que difieren el reposo y el movimiento
rectilíneo y uniforme?
6) ¿Qué tipo de marcos de referencia inerciales
se acostumbra a usar?
Identificar las características de un
marco de referencia inercial.
Identificar las características del reposo
cumple con ser relativo.
Usar el concepto de inercia
adecuadamente.
7) ¿Por qué se dice que el reposo es relativo?
Saber aplicar la ley de la inercia.
8) ¿Qué dice la ley de la inercia?
Definir el concepto invariancia
9) ¿Cuál es el estado natural de movimiento de
Revisar que el material cumpla con el
los cuerpos?
proceso enseñanza-aprendizaje, que el
material es del Nivel Medio Superior,
que el documento tiene características
10) ¿Qué es la invariancia?
para que todos los alumnos aprendan.
Directores de tesis y “especialistas” que reciben el
material ( documento de lectura)
Segunda fase
Tiempo para la ac-ap-III. 50 minutos.
Proyección de película mediante la plataforma o en
línea.
Academic Film Archive of North America (1960).
Conocer la realidad de los marcos de
30
Producer Leacock, R. Frames of Reference.
referencia en actividades
[Película] disponible en:
experimentales en el laboratorio y
http://archive.org/details/frames_of_reference
determinara que lo hemos observado en
la vida diaria
Los alumnos participan después de la película con
una dialogo entre iguales, sobre:
a) ¿Qué experimentos, desde tu punto de vista, son
los más interesantes?
b) ¿Explica por qué?
c) ¿En qué actividades o juegos de tu vida, haz
observado que la realidad se comporta como algún
experimento de la película?
Tercera fase CTAT
Tiempo para la ac-ap-IV. 20 minutos.
La clase con el profesor CTAT
Debes leer con mucho cuidado y realiza las
actividades que el profesor CTAT, propone
Una chica se encuentra en práctica de relajamiento
de su cuerpo, como se muestra en la fotografía. Para
esta realidad natural, el profesor de física, te hace la
siguiente pregunta ¿La chica se mueve? Explica tu
respuesta siguiendo las sugerencias que CTAT
propone, al final coloca como respuesta tu
conclusión.
Hint (sugerencia):
1. El observador (el que hace el experimento) es
muy importante y está relacionado con el
experimento. Si tienes dudas sobre observador
31
Determinar la necesidad de un marco de
referencia para estudiar la realidad
física.
puedes encontrar información en:
http://www.iac.es/cosmoeduca/gravedad/temas/g
1observador.htm
2. Debes describir la realidad desde el punto de
vista geocéntrico, se puede encontrar información en:
http://www.wordreference.com/definicion/geoc%C
3%A9ntrico
3. Para describir una realidad física, se hace desde
otros objetos o desde el punto donde se encuentra el
observador.
Si tienes dudas puedes consultar primera ley de
Newton en:
http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fis1/pmme/inform
e/si4_vf.pdf
4. Describe la realidad desde un observador
heliocéntrico, si tienes dudas puedes encontrar
información en:
http://www.wordreference.com/definicion/helioc%
C3%A9ntrico
5. Elige el punto de observación y desde ahí
describe lo que verías. Ahora solamente deberás
concluir de acuerdo a la realidad de la física actual.
32
Si
Tu análisis puede tener los puntos:
Ella está sobre el colchón, el colchón esta sobre el
piso, el piso es parte de la tierra, la tierra se mueve
respecto al centro del sol, además la tierra gira
alrededor de su eje.
Al elegir un marco de referencia respecto a las
estrellas lejanas en el universo, podemos concluir
que todo se mueve.
Tiempo para la ac-ap-V. 20 minutos.
En un juego de tenis, la pelota viaja en un instante a
una velocidad v, por ejemplo a: 251
en dirección
al jugador, tal como se muestra en la fotografía.
Características de la relatividad: del
movimiento y del reposo; respecto a
diferentes marcos de referencia
a) ¿Desde dónde se deberá interpretar dicha
afirmación para que corresponda con el
juego?
b) ¿Qué observador medirá que la pelota está
en reposo?
Realiza el análisis como se hace en la materia de
física, siguiendo la lista propuesta por CTAT.
Hint (sugerencia).
1. Se requieren elegir coordenadas para desde
ahí determinara la rapidez de la pelota.
http://jenypao18.blogspot.mx/2011/06/sistemade-coordenadas.html
33
2. Son necesarios otros objetos para medir el
movimiento del objeto de interés. Si tienes
dudas puedes consultar el fundamento
teórico “ley de la inercia” en:
e/si4_vf.pdf
3. Un observador que mida y ve la rapidez de la
pelota. Para mayor información ver
fundamento teórico “marcos de referencia”
en:
e/do5_vf.pdf
4. Elegir un marco de referencia adecuado.
El marco de referencia es: a) el piso de la cancha
b) montado en la pelota
La pelota tiene esa velocidad si se observa y mide su
movimiento desde el suelo.
La pelota está en reposo si el observador va montado
sobre la pelota.
34
Analizar que una misma realidad física
Tiempo para la ac-ap-VI. 20 minutos.
presenta resultados diferentes al
Una persona se encuentra practicando para estudiarlo desde diferentes marcos de
surfeador como se muestra en la fotografía, una vez referencia sin los marcos de referencia
que logra mantenerse en equilibrio sobre su tabla. Su no son inerciales
entrenador pregunta a sus asistentes:
a) ¿Qué nombre recibe el lugar desde donde se
observa y mide la velocidad del surfeador?
b) ¿Desde qué lugar un observador mide que la
velocidad del surfeador es v = 0?
c) ¿Qué observador medirá que la velocidad del
surfeador es v = u?
Encuentra la respuesta al hacer la lista de
indicaciones de CTAT
Hint (sugerencia).
1. El sistema de coordenadas en el espacio que
es el lugar desde donde se ve y mide las
variables experimentales, si tienes dudas
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/
sistrefinerciales/sistrefinerciales.html
2. Un objeto puede tener distinta rapidez en
relación con distintos puntos de observación.
Explica en que fundamenta la respuesta un
35
observador A que mide la velocidad de la ola
igual a u
3. Otro observador B diferente al anterior
observa y mide que la velocidad es v = 0 ,
en que basa su conclusión
4. Un tercer observador C mide que la velocidad
del surfeador es v
Por lo tanto la respuesta es:
a) marco de referencia, b) desde la tabla, c)
desde el piso del mar, d) ola
Diferentes marcos de referencia dan diferentes
resultados, para la misma realidad física.
Tiempo para la ac-ap-VII. 20 minutos.
Determinar las diferencias de un marco
de referencia inercial en reposo y de un
marco de referencia en movimiento
a) Vuelo en avión México – Monterrey
rectilíneo y uniforma
b) Una mamá mexicana enseñando a su familia
En la primera fotografía a) tenemos una sobrecargo
que da el servicio de comida y bebida al pasajero.
36
Recuerda que: una vez que el avión alcanza la altitud
de crucero, los sobrecargos ofrecen a los pasajeros
servicio.
En la fotografía b) se tiene una cocina de un hogar
Determinar que no existe un
mexicano, en donde una mamá enseña a su hija e
experimento para determinar si un
hijo la manera de hacer gorditas, para hornearlas
marco de referencia es inercial o no.
dentro de un horno artesanal.
I.
¿Qué tipo de marcos de referencia son, el
mostrado en a) y en b)?
II.
En cuanto al trabajo y estudio de física, ¿qué
diferencia existe en el marco de referencia a)
comparado con el de b)?
Aprende siguiendo la sucesión de pasos que CTAT,
propone:
Hint (sugerencia):
1. En la fotografía a), como se deberá
interpretar desde el punto de vista de la
física, el avión alcanza la altitud de crucero.
Si tienes alguna duda puedes leer en
http://www.interjet.com.mx/servicioabordo.aspx
2. En la fotografía a), según tu análisis anterior;
que tipo de marco de referencia es el avión
cuando las condiciones del crucero son
estables. Si existe alguna situación que
pueda causar duda, puede despejarla
leyendo en
37
3. En el ambiente de la fotografía a), de qué
manera se efectúan todas las actividades
físicas tales como, servir una bebida,
caminar en el pasillo, el movimiento del
péndulo de un reloj, la caída del café al
servirse, etc.
Si tienes dudas puedes revisar la lectura “El
movimiento es relativo” introducción del tema
Revisar que el material cumpa con el
4. En la fotografía b), que tipo de marco de
referencia permite que la mamá y sus hijos
realicen sus actividades. Si es difícil concluir
proceso enseñanza-aprendizaje, que el
documento tiene característica para que
todos los alumnos aprendan, evaluar el
material.
5. El contexto de la fotografía b), existe alguna
casusa que altere las actividades físicas
como: hacer las gorditas, moler la masa,
hornear las gorditas, etc
Por lo tanto la respuesta es: a) es un marco de
referencia con movimiento rectilíneo y uniforme,
b) es un marco de referencia en reposo, c)
ambos marcos de referencia no difieren en nada
según la física, d) ambos deberán adaptarse a
38
las condiciones de vuelo y de la cocina para
hacer sus actividades.
Directores de tesis y especialistas que reciben el
material ( documento de lectura)
Cuarta fase
Tiempo 60 min
Realiza el post-examen
Evaluar el conocimiento después del
proceso enseñanza aprendizaje.
3.4
Descripción de la implementación de “Sistemas de Referencia” en el Tutor
Inteligente CTAT
Para poder implementar los tutores se deberá tener instalado en su computadora el
software Adobe Flash Profesional CS6 y CTAT, deberá instalar los componentes de CTAT en
Adobe Flash Profesional CS6 para que ambos se comuniquen y para disponer del tutor inteligente.
Realice las siguientes acciones:
a) Se debe abrir Adobe Flash Profesional CS6 y una vez que está en pantallas, se
debe activar el software CTAT
b) En vista en pantalla de Adobe Flash Profesional CS6, se selecciona ActionScrip
2.0, el cual abre el área de trabajo en Adobe Flash Profesional CS6.
c) En la barra de herramientas se selecciona CommShell y se hace coincidir con el
área de trabajo. En esta área se creará las imágenes y el problema a resolver.
d) Con el icono de Herramienta de selección libre y dando clic sobre el rectángulo
de trabajo, aparecen los puntos que limitan el rectángulo que con el cursor se
pueden hacer el rectángulo de trabajo y el rectángulo blanco de la pantalla. Una
vez que coinciden se tiene el área de trabajo lista.
e) Arrastrando el botón CommTexInput a al área de trabajo se inserta la caja o se
insertan las cajas necesarias para introducir texto o su valor.
f) Se Arrastra el botón CommDoneButton a el área de trabajo, este botón indica al
programa que se terminó de introducir la respuesta que resuelve el problema.
39
g) El icono T, permite agregar texto dentro del área de trabajo.
h) Una vez que se colocan los diferentes elementos del problema a aprender y se
han distribuido adecuadamente. Solamente falta introducir las respuestas en cada
caja. Sí hacemos que la vista de Flash ocupe menos de la pantalla completa,
podemos ver detrás a CTAT y observar lo que hace.
i) En la barra de herramientas de Adobe Flash Profesional CS6 se selecciona
Control, y se abre el cuadro de herramientas de submenú, hacemos clic en
Probar Película y finalmente se selecciona en Flash Professional.
j) Se hace el enlace con CTAT para flash, es decir se crea, las cajas deberán estar
en Example-tracing tutor y en Set start state.
k) En el menú de CTAT, se selecciona Graph después Create Start State, pide que
se coloque el nombre del problema.
l) Coloca una pantalla con la película para probar, ahí en la caja se coloca el valor de
la respuesta del problema y se da clic a Done, de inmediato CTAT crea el
diagrama de flujo Done
m) Dando clic en el rectángulos1 CTAT permite editar las diferentes sugerencias, para
guiar al usuario rumbo a la respuesta.
n) Cada rectángulo representa una acción en el camino rumbo a la solución del
problema.
o) Una vez redactadas las sugerencias de aprendizaje, se da clic al botón done y
estará listo el Tutor Inteligente para esa actividad.
p) Guardar el nombre del tutor en Flash, será nombre.fla
q) Guardar el nombre dl tutor en CTAT, será nombre.brd
r) Probar el tutor
3.5 Descripción del Tutor Inteligente CTAT para que los alumno lo puedan usar
Para que el estudiante pueda hacer las actividades de aprendizaje dentro del curso está la actividad
de enseñanza, y que cada usuario se puede ver y hacer cada Tutor en CTAT deberá realizar:
a) En la página www.physics.education.org/moodle
b) Con su usuario y contraseña entre al espacio de los cursos,
40
c) Elige entrar al curso Introducción a los Marcos de Referencia,
d) Ya en este momento usted deberá haber realizado las actividades: Instrumento de
evaluación, ya realizó la lectura y contesto el cuestionario, actividad 1 y uso el vocabulario,
ya vio la película en http://archive.org/details/frames-of-reference,
e) Ahora está listo para entrenarse en el uso de los Tutores Inteligentes, para ello, active la
parte “Identificación de constantes en una ecuación de segundo grado”
f) Al dar clic a la actividad de aprendizaje anterior, aparecerá la película del Tutor Inteligente
con un ejemplo de aprendizaje,
g) Lee la pantalla con mucha atención, Hint significa sugerencia, si hace clic sobre Hint
aparecerá la sugerencia de aprendizaje, si usted hace las sugerencias aprenderá,
h) El rectángulo es para colocar la respuesta que puede ser un valor o una o barias palabras,
si es correcto el valor en la casilla será de color verde. Si usted se equivoca el valor se pone
de color rojo y el botón terminado también y coloca la sugerencia de continuar estudiando,
i) Cuando coloca usted los valores correctos en cada casilla el tutor pone todos los valores en
verde y también el botón de terminado,
j) Antes de pasar al siguiente tutor o la actividad de aprendizaje siguiente, realice un resumen
de lo que usted realizó. Esto sirve para aprender ¡Asombroso!
k) Puede usted continuar con la siguiente actividad.
3.6 Descripción de la rúbrica para el comportamiento del alumno y debilidades en el
experimento.
Este instrumento se realiza para explorar el comportamiento del alumno. Aquí se pretende tomar el
criterio del profesor como guía de estudio, es decir, el educador resuelve el examen rubrica y se
41
tomará sus respuestas como hipótesis para que después las respuestas de los alumnos confirmen
o no la hipótesis, para este ambiente escolar en particular.
El instrumento que se uso es:
Actitud/nivel
Participación
Negativa (baja)
No hablo,
Positiva (alta)
Uno o dos alumnos preguntan,
No pregunto,
Generalmente participo en clase
No hago tareas,
Cuando no entiendo pregunto
Es mejor que el profesor exponga la
clase
Si no entiendo, el profesor me ayuda a
entender
Es mejor que el profesor realice los
ejercicios
Alguno de mis compañeros me ayuda a
entender el tema
No me gusta leer
Cuando se comparto lo que se con mis
compañeros que no saben
No me gusta hacer ejercicios
Leo para aprender
Nunca hago tarea
Practico los ejercicios en casa para
seguir aprendiendo
Después de calificado mi examen o mi
trabajo lo corrijo para aprender
Practica mente nula, la mayoría de los
alumnos
Su actitud es pasiva y receptiva
Socialización
Los comentarios entre de los alumnos,
sobre la clase son:
No entendemos,
Cuando el profesor me pasa al piza,
resuelvo el problema y lo comparto con
el grupo
El profesor es muy exigente,
Platico con mis compañeros y amigos
sobre el tema de física, para encontrar
una solución o para aprender
El profesor sabe pero no sabe enseñar.
Mis compañeros y amigos me dan sus
puntos de vista sobre el tema de clase
Expongo un tema a mis amigos y
equipo
42
Expongo algún tema de física al grupo
entero
Cuando no se alguno de mis
compañeros o compañeras me dice
cómo hacerlo
Asistencia
Existe un numero grande de alumnos
que:
No asiste a clase física
Siempre asisto a la clase de física
Algunas veces asisto a clase de física
Algunas veces falte a clase de física
¿Por qué razón?
No faltó a la clase de física
Falto pero en el examen estudio uno o
dos días antes y paso
Aviso a mando avisar al profesor de
física cuando falto y por qué falto
¿Cuánto vale un examen de
recuperación de Física?
¿Si sacas 5 de calificación cuál es el
trámite?
Si tienes w de calificación en física.
¿Cuál es el trámite? Para regularizar la
materia
Actitud
Cuando el profesor le invita. Pase
usted a resolver el problema al
pizarrón. Tú respondes No
Por qué no quiere pasar
Si ni a mi papá le hago caso, menos a
usted
Siempre tengo disposición para
participar en el curso
Cuando el profesor pide una tarea ya
hecha, tú la entregas
Las tareas las hago y las entrego
Para que estudiar física si ni sirve, para
lo que yo quiero estudiar
Mi material de la escuela, usuario y
contraseña van con migo a la escuela
Deje mi cuaderno en casa donde tengo
apuntado mi usuario y contraseña
Me pongo en contra del profesor con
43
Estoy dispuesto para trabajar en clase,
todos los días
Cuando no se admito que no se pero
razón o sin razón, cuando el propone
trabajo de física
que me pondré a estudiar eso que no
se
Cuando no se lo admito, me quedo
callado, por qué no me gusta pasar por
un tonto
El curso del física en el salón de clase
es :
Muy buena
Regular
Mala
Tu usuario y contraseña no te dejaron
entrar más de una o dos veces al curso
La falla fue en la red del Colegio de
Bachilleres
La falla fue en la dirección del curso
La clase de física en la Macro Sala con
el uso de PC + Internet + cañón fue:
Muy buena
Regular
Mala
Tu usuario y contraseña no te dejaron
entrar de 3 a 5 veces
Bachilleres
La clase de física con el uso de las TIC
comparada con la clase en el salón de
física es
Muy buena
Regular
Mala
Tu trabajo y contraseña no te dejaron
entrar más de cinco veces
Bachilleres
¿Qué sugerencia le harías al profesor?
Prepare clases en el salo
Prepare clase con PC + Intenet + cañón
Prepare clase para TIC + tutores
Algún profesor te evaluó en el horario
de clase de Física.
¿De qué materia?
En el siguiente capítulo se presentan los resultados de los instrumento antes presentados.
44
Capítulo 4
Resultados
4.1 Relaciones de trabajo
Para efectuar el trabajo se solicitaron los permisos pertinentes para usar una sala de
cómputo, que dentro del platel se la llama sala de TIC, en un edificio denominado Macro Sala.
4.2 Construcción del ambiente de aprendizaje y áreas de oportunidad
En la última semana del mes de febrero. Primero se fue a hablar con el profesor de TIC
encargado de la instalación de Macro Sala, y se le comento a grandes rasgos el proyecto de
implementar una clase con Tutores Inteligentes para Física III, él comento que se debería de solicitar
el permiso con su jefe inmediato el Lic. Miguel Ángel Mercado jefe de la Unidad de Servicio de
Apoyo Académico, USAA, que además se deberían de tener las licencias de los Software a usar
para poderlos instalar en las PC de la sala y que la licencia debería decir en cuantas PC se podía
instalar.
Se realizó el contacto con el Licenciado Mercado y se le expuso la necesidad del curso de
física III: el comento que no existía ningún problema, solamente él lo debería de comentar en
Dirección General del Colegio de Bachilleres y que posiblemente, al día siguiente estaría el permiso
para usar una sala de TIC.
Como resultado, fue necesario solicitar un documento del IPN a CICATA Unidad Legaria,
solicitando el uso de una sala de cómputo, especificando que solamente se requerían las PCs
conectadas a internet y que el motivo principal era aplicar una secuencia didáctica usando el Tutor
Inteligente CTAT, que es un software de licencia libre.
45
El permiso fue otorgado mes y medio después de haber iniciado el trámite. Con una
autorización, de palabra, para usar una sala de TIC. Ya con el permiso, se inició con explorar si los
alumnos ya tenían la habilidad para usar una computadora conectada a Internet y si podían hacer
actividades de enseñanza y aprendizaje mediante dicha herramienta.
Se exploraron dos grupos que se tuvieron asignados en ese momento, ambos grupos tienen
como materias obligatorias disciplinas que tienen que ver con el uso de PC más Internet, desde el
primer semestre al cuarto semestre. De modo que a simple vista ambos grupos eran candidatos con
habilidades para el uso de las nuevas tecnologías. Sin embargo, la duda existía, sobre: si los
alumnos tenían las habilidades necesarias de las nuevas tecnologías de la información y
comunicación. Esto obligó a realizar clases presenciales con herramientas de las TIC para ambos
grupos. El tipo de clase implementado fue el mismo que se realizaba en el salón, es decir clase
tradicional, clase presencial, con explicación del profesor sobre los conceptos de la física y algunas
pequeñas sugerencias para hacer las actividades en el procesador de palabras, como fueron: dar
formato a su actividades realizadas en el procesador, usar el editor de ecuaciones del mismo,
insertar símbolos matemáticos o del alfabeto griego, hacer graficas en Excel, hacer búsquedas de
información adecuadas al tema y a nivel de clase.
De los dos grupos elegidos su comportamiento fue el siguiente:
El grupo 464 de 12 alumnos que asistían regularmente, en la siguiente semana se redujo
solamente a tres alumnos, en clases posteriores solamente un alumno o dos asistían pero cada
clase se presentaban alumnos diferentes. Las debilidades observadas en la exploración de este
grupo fueron: el alumno no están acostumbrados a leer material de clase en la pantalla de una
computadora, no saben hacer búsquedas de información, solo pueden hacer búsquedas en la parte
comercial de internet, no saben usar adecuadamente el procesador de palabras Word, no saben
hacer graficas en Excel ni a mano en su cuaderno. Localizando las anteriores debilidades se realizó
una clase en donde se decía como hacer las cosas, más sin embargo, los alumnos que no se
presentaban a clase cuando se presentaban tenían las actividades, pero no presentaban las
habilidades para hacer las nuevas actividades que tuvieran que ver con las actividades que
presentaban. Se intentó cambiar la manera de trabajar del grupo, sin embargo no fue posible lograr
su recuperación, el sentimiento personal fue que había perdido el grupo.
46
Para el grupo 474 el comportamiento fue totalmente diferente, en el asistían cuatro o cinco
alumnos de un total de 25, alumnos que ya no asistían a clase empezaron a regresar a clase y
mostraron interés en el desarrollo de los temas ahora con una clase tradicional pero a través de una
PC conectada a Internet, pero dejando libertad para algunas actividades y mostrando que sus
búsquedas de información son solo eso, búsquedas, más no investigaciones, los alumnos realizaban
búsquedas generales, que la información que ellos encontraban no tenía autor ni derechos de autor.
Se les indico que realizarán una búsqueda de un tema pero que al final del nombre del tema, a
buscar, colocaran PDF y muchos observaron que ahora obtenían paginas e información con
derechos de autor, en algunas páginas solamente autor, que dicha página se podía evaluar según
les indicaron en algún curso de TIC. El desarrollo de la clase, desde mi punto de vista, fue la misma
que la implementada en el grupo arriba descrito.
Los alumnos del grupo 474 están acostumbrados a una clase dirigida paso a paso, según
uno puede verificar en la metodología didáctica bajo la modalidad cambio de conducta.
Más sin embargo, ellos mostraron que tenían la habilidad para usar PC conectada a internet.
Este comportamiento determinó la elección de los grupos quedando como sigue: el grupo
464 sería el grupo de control llamado “A”, el grupo 474 sería el grupo que se desarrollaría como
grupo experimental “B”.
Dentro de la retroalimentación sobre la estrategia experimental, esta estaba causando
expectativa y ansiedad por saber que pasaría, tanto de los asesores como de las personas ajenas
al experimento: el jefe de Macro Sala, el jefe de USAA, los técnicos y profesores de TIC, etc., sin
embargo, en la primera clase se localizaron muchas debilidades.
Al grupo 464 se le informo que debería de tomar la clase en su salón que tenía asignado,
solamente estaba presente un alumno, en el camino de la macro sala al salón nos encontramos una
pareja de alumnos de tal manera que al salón llegaron tres alumnos, para tomar clase del Sistemas
de Referencia, ese día se realizó un recordatorio de los enunciados de las tres leyes de Newton
sobre el movimiento de los objetos y se informó que la siguiente clase tendrían examen.
En la sala 2 de la Macro Sala, se recibió al grupo 474, y se les indico iniciar con el curso del
proyecto denominado “Tutores Inteligente CTAT para aprender el Sistemas de Referencia” y que de
ahí en adelante los alumnos y el grupo eran responsables de su aprendizaje. Para iniciar tendrían
que enviar un correo a la dirección [email protected], para solicitar su usuario y su
contraseña, para poder entrar al curso en línea, que como respuesta recibirían en su correo con un
47
nombre de usuario y una contraseña. Una vez que recibieran los datos de usuario y contraseña las
usaran para ingresar al curso en la plataforma, en la dirección de acceso: http://www.physicseducation.org/moodle. Para entrar al curso debería colocar el nombre del usuario, en el cuadro
correspondiente, y la clave del usuario en la casilla destinada para ello, presionar la tecla entrar,
para ingresar y cambiar de inmediato tu contraseña. Ya dentro del curso, leer la página para
conocerla y proceder a contestar el pre-examen.
El administrador para subir el curso en la plataforma de Moodle fue el Dr. Daniel Sánchez
Guzmán, y él mismo colocó dicho material en la página de CICATA. El curso fue denominado
“Introducción a los Marcos de Referencia” para ser implementado en clase presencial. Antes de que
el curso estuviera en línea recibí la información necesaria para entrar al curso:
 Este es tu usuario y contraseña de physics-education.org
 Usuario: ihernandez
 Contraseña: Isidoro123#
 Dirección de acceso: http://www.physics-education.org/moodle
Por otro lado se construyó el tutor para entrenar a los alumnos en el uso de los Tutores
Inteligentes. Al tutor de entrenamiento se le denomino “Identificación de constantes en una ecuación
de segundo grado”
El problema es identificar los coeficientes: del término que se eleva al cuadrado, del término lineal y
del término constante. Lo antes posible se envió el tutor de entrenamiento para que se incluyera en
el curso.
Se recibe la lista de usuarios y contraseñas. Y se envía, por correo electrónico, a cada alumno su
usuario y contraseña.
El 28 de mayo del presente año, se intentó iniciar el curso “Introducción a los Marcos de
Referencia” con el pre-examen en línea pero no fue posible, debido a que:
 algunos alumnos no habían visto usuario y contraseña, en su correo,
 faltan PC para que trabajen todos los alumnos,
 se tienen usuarios que usan más de un alumno en TIC del Colegio de Bachilleres.
48
La situación en este momento fue: los alumnos cuentan con dos usuarios y dos contraseñas,
uno para tener acceso a internet por parte del Colegio de Bachilleres y otro para entrar al curso
“Introducción a los Marcos de Referencia”
Con ayuda de un proyector para PC y una pantalla, se les presento la dirección, el sitio de
Moodle. Fue necesario solicitar a los alumnos que visitaran constantemente su correo, ya que,
recibirán su usuario y contraseña por esta vía; una vez recibidos estos elementos cada alumno
deberán entrar al curso y cambiar su contraseña por seguridad. Además se explicó a los alumnos
como deberían colocar la dirección y después como deberían entrar al curso.
En esta visita al curso se observa que usa lenguaje que puede crear confusión o dudas por
ejemplo marcos de referencia inerciales y sistemas de referencia inerciales,.. (Marcos y sistemas no
son sinónimos, sugiero que se denominen marcos de referencia inerciales). Además se observan las
siguientes debilidades:
 Se ve una parte de la secuencia didáctica tradicional
 En qué lugar van a cargar sus actividades, los alumnos,
 El examen se contesta en línea y queda grabado ahí o donde se va a cargar
 Faltan algunas actividades.
Se hace la sugerencia de los cambios y mejoras, sin embargo, no se lograron hacer los cambios.
Este tipo de descuidos crea confusión y posiblemente una concepción alternativa para marcos de
referencia.
Del 28 de mayo al 11 junio se esperó que el Administrador de Moodle realizará las
correcciones en el curso “Introducción a los Marcos de Referencia”. Esto dio tiempo para guiar a los
alumnos. Para entrar al curso te debes de inscribir, introduciendo tus datos, por ejemplo:
 Usuario: tutor_1
 Tu contraseña es: Tutor123#
Una vez que ingresas tu nombre de usuario y contraseña das clic en entrar. Al ingresar al curso, de
inmediato te solicita que cambies tu contraseña, para ello, colocas tu contraseña actual en el cuadro,
después colocas tu nueva contraseña en el cuadro destinado para ello y después te solicita que
coloques nuevamente tu contraseña en el cuadro destinado para ello. Guarda los cambios y guarda
en un lugar seguro tu contraseña. Por último, verifica tu usuario y contraseña, para ello debes salir
del curso y luego entrar nuevamente con tu nueva contraseña.
49
El 30 de mayo formalmente se inició el curso, sin embargo no todos los alumnos fueron
capaces de entrar, algunos colocaban su usuario y contraseña y sin embargo no lograron entrar,
algunos agotaron sus posibilidades, reiniciaron de nuevo. A otros les solicite escribieran su usuario y
contraseña en el editor de texto y luego copiaran y pegaran la información en el lugar adecuado para
ello y tampoco lograron entrar, entre ellos el profesor invitado. Debido a tantas anomalías, intente
entrar al curso, con los datos de uno de los alumnos que presento falla, tampoco logre entrar.
Los alumnos guardaron sus respuestas en un documento del editor de texto, y en su
servidor y les solicite me enviaran sus respuestas a mi correo. La clase fue de 18 a 19 horas. Una
vez que llegue a casa 21: 30 horas intente entrar al curso, pero ahora con mis datos, entre al curso
“Introducción a los marcos de referencia”, observe que los alumnos que entraron tienen registradas
varias horas y que seguían conectados, no sé si esto es correcto o que está pasando. Los usuarios y
contraseña que repartí fueron del uno al diez, y la del invitado, el tiempo de uso fue menor de 50
minutos, sin embargo al observar que algunos están conectados horas, hasta donde es verdad esto,
sí solo están usando Moodle en la escuela. Las clases en la Macro Sala termino a las 19.00 horas.
Las fallas locales dentro del Colegio de Bachilleres Plantel 5, se resolvieron de la siguiente
manera:
 para los alumnos que tienen el mismo servidor y contraseña, me asignaron un usuario y
contraseña para poder usar más de una vez, así cuando se presente el problema, yo puedo
entrar y dejar lista la PC en internet, y luego el alumno pueda entrar al espacio de Moodle y
trabajar en el curso “Introducción a los Marcos de Referencia”,
 para que cada alumno use una PC nos asignaron un taller de TIC que puede atender “30
alumnos”,
 También el curso tradicional se ha iniciado y realizaron su pre-examen.
En Moodle he visto el curso en línea, sin embargo, no está colocada la liga de la película o la
misma película, está podría colocarse en el curso, sus datos son: Academic Film Archive of North
America (1960). Producer Leacock, R. Frames of Reference. [Película] disponible en:
Como no veo lugar para subir las actividades, les he indicado que, guarden sus actividades
en su servidor, espacio para guardad actividades de los alumnos en la Macro Sala del Colegio de
50
Bachilleres, y me envíen un correo con sus actividades, sin embargo sería mejor que las actividades
quedarán en el espacio del curso.
Para la clase del 30 de mayo, solamente dos alumnos lograron hacer su examen, todos los
demás no, solicito se nos permita continuar para que la mayoría logre las actividades. Sin embargo,
los comentarios de los alumnos y del invitado son como el siguiente:
“no pude entrar a las preguntas profe porque la maquina no me dio la contraseña, cerré y abrí
la página muchas veces y no lo pude hacer “
El viernes 31 de mayo se inició el curso tradicional.
El 4 de junio informe, el día de ayer verifique, porque no se puede entrar a internet, me
prestaron una conexión por cable dentro de la Macro Sala (salas de cómputo del Colegio) para mí
computadora, estaban en clase 6 grupos, la conexión tardo mucho y no fue posible la conexión. Me
parece que el problema es el ancho de banda. Es por eso que cuando está el grupo trabajando en la
Macro Sala unos pueden entrar y otros no, a Internet.
El día martes 4 de junio de año en curso, logramos tener una clase más sobre el Sistemas
de Referencia, desde mi punto de vista los alumnos lograron su pre-examen. Tome la decisión de
asignar ortos usuarios y contraseñas, a los alumnos que por alguna razón no podían entrar.
Solicito que los usuarios y contraseñas que presentan problemas se les de otros nombres y
contraseñas para usarlos con otros alumnos que se animen a regresar. Los tutores con problemas
son tutor 1 y tutor 6.
Se observa que el tutor para entrenamiento tiene errores, en el “Hint” dice: “para c es el
coeficiente del término al cuadrado”, debería decir Hint: para c es el valor de la constante del lado
izquierdo de la ecuación.
Para el 11 de junio en los grupos A y B se observaron cambios que no corresponden al
comportamiento habitual mostrado en cursos anteriores, dicho cambio es:
 Los alumnos que habían faltado mucho iniciaron su regresó y se integran al curso tanto en el
grupo A y en el grupo B.
Esto genero una cadena de hipótesis, como las siguientes:
 El tema junto con la modalidad de aprendizaje estaba logrando que los alumnos regresaran
al curso.
 El regreso de los alumnos al curso se debe a su etilo de aprendizaje.
51
 Es posible que la estrategia didáctica mediante los Tutores Inteligentes no funcionen para el
aprendizaje en el ambiente escolar del Colegio de Bachilleres.
La primera exploración de los alumnos del grupo B y grupo A, en el uso de las TIC, el grupo
B se mantuvo en cuanto número de alumnos y aparecen algunas características muy particulares en
el desarrollo de sus actividades:
 Algunas actividades de aprendizaje son copias (que algunos podrían interpretar como
socialización del aprendizaje)
 En clase los alumnos preguntan al profesor ¿cómo hacer determinada actividad de
aprendizaje? Es mediante la clase presencial, el espacio adecuado, para guiar el
aprendizaje.
 Los alumnos que van logrando la actividad, de inmediato pueden ayudar a sus compañeros
para que aprenda la actividad objeto de la clase, esta si es una socialización del
aprendizaje.
 Los alumnos aprenden en tiempos diferentes unos requieren una explicación, la gran
mayoría requiere ver mediante imágenes lo que se debe aprender, otros aprender hasta
que hacen algo práctico que tenga que ver con el objeto a aprender.
 Muchas veces el profesor es incompetente para transmitir el conocimiento, el aprendiz
requiere que alguien ponga a su nivel el conocimiento, esto lo hace por lo general otro
alumno que ya ha aprendido y guía a su compañero para que aprenda. Ahora los cambios
de lenguaje y escritura están en constante cambio y los alumnos no ven que la ciencia tiene
un lenguaje aceptado y que deberá aprender, de modo que insisten con el lenguaje
cotidiano o con el lenguaje propio de su círculo.
 En cuanto al grupo A, cuando fue explorado para usar PC con conexión a Internet, el
resultado fue catastrófico solamente asistían a clase uno o dos alumnos, en ese momento
pensé que esto obedece a su estilo de aprendizaje, es decir, ellos están acostumbrados a
una clase tradicional, es posible que este grupo tiene preferencia por la clase presencial
debido a su estado de confort en donde todo lo hace el profesor.
Para este momento no se tiene nada para poder determinar a qué se debe el
comportamiento de regreso de los alumnos tanto al grupo A como al grupo B. Para intentar explicar
dicha actuación de los alumnos y si la estrategia didáctica para “Sistemas de Referencia” estaba
52
funcionando o no, por sugerencia del Dr. Mario Humberto Ramírez Díaz, se construyó un examen
con formato de rubrica, que nos ayudará a documentar lo que estaba pasando.
El 11 de junio el administrador de la plataforma Moodle para el curso “Introducción a los
Marcos de Referencia” nos informa que:
 “Los alumnos a pesar de dar por reprobada la asignatura se conectan a internet para
interactuar con los tutores”,
 “Respecto al experimento creo que ya nos excedimos en tiempo para llevarlo a cabo ya que
tomando en cuenta esta semana y la anterior y la anterior a la anterior ya son tres semanas
de trabajo utilizando los tutores”,
 “Es importante que toda la experiencia sea reportada, sobre todo por qué no se tuvo un
impacto, que podemos considerar "tan positivo", como otras implementaciones en otros
escenarios.”
 “Respecto a la escritura de tesis, sólo es cuestión de presentar todo lo derivado del
experimento y los resultados obtenidos”,
Esta comunicación trajo una situación de estrés con malestar general pero se intentó una
descripción adecuada a la situación, en búsqueda de respuestas se encontró que:
 El curso llamó mucho la atención, de forma que el administrador de la red del Colegio de
Bachilleres observaba todas las actividades que el grupo realizaba por la red, como es claro,
desde su computadora.
 El bloqueo de algunos usuarios sigue, dos alumnos se molestaron y se retiraron, una de las
compañeras, Loa García Nancy Guadalupe, continuó intentando entrar al curso, al terminar
la clase su comentario fue “no pude ingresar a mi usuario de Tutores Inteligentes”
 Se realizó una solicitud al Dr. Daniel Sánchez, administrador de Moodle, para continuar con
el curso hasta terminar desde el 11 de junio al 21 de junio.
De forma que informamos, el grupo tiene tres horas a la semana física, los alumnos no usan
el curso en forma virtual debido a que no todos cuentan con PC conectada a internet, es claro que
solamente usan el curso en clase. Y además del experimento, se debe cumplir con el programa de
física III.
53
En el grupo A se inició el 31 de mayo y terminó el experimento el día 18 de junio y el grupo B
inicio el 28 de mayo y terminó el experimento el día 21 de junio.
El curso tradicional, en el grupo A, se diseñó para durar: la apertura 60 minutos, el desarrollo
90 minutos y el cierre 60 minutos, un total de 3 horas y media. Sin embargo la duración real fue de 8
horas totales, aproximadamente 2.5 veces el tiempo estimado para realizar el tema.
El curso experimental bajo la secuencia didáctica mediante los Tutores Inteligentes, en el
grupo B, se diseñó para la introducción- pre-examen- 45 minutos, la primera fase – cuestionario- 60
minutos, la segunda fase – película y cuestionario - 50 minutos, la tercera fase, en la Ac – ap IV -20
minutos, la Ac-ap V -20 minutos, la Ac-ap VI -20 minutos, la Ac-ap VII -20 minutos y la cuarta fasepost-examen 60 minutos, aproximadamente 5 horas. El tiempo de duración fue de 12 horas más un
tiempo no contabilizado- para recibir contraseña y usuario vía correo electrónico y el tiempo muerto
por debilidades. Podemos decir que el proceso duro aproximadamente 2.5 el tiempo en el que se
estimó se podía hacer.
4.3 Datos sobre el nivel de conocimientos del Sistema de Referencia
Aquí se presenta los resultados obtenidos del pre-examen y de post-examen aplicados al grupo de
control “A” y grupo experimental “B”. Los resultados para el grupo experimental, el curso se realizó
en la plataforma Moodle del Instituto Politécnico Nacional, en CICATA Unidad Legaría. En un curso
en línea, es excelente que las evaluaciones también se realicen en línea, sin embargo, por alguna
razón eso no fue posible en este curso, los instrumentos de calificación y de evaluación se realizaron
en papel, esto es una de las debilidades de este curso en especial. Los resultados se presentan en
tablas y gráficas.
Pre-examen grupo A
Tabla 1. Tabla de frecuencias de aciertos del pre-examen del grupo “A”
No
de
Acierto
total
pregunta
1
1/3
1/3
0
0
0
54
0
0
0.66
2
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
1
0
1
0
2
4
0
1
0
1/2
0
0
1/3
1.83
Se evalúan los parámetros estadísticos para el pre-examen y para el pos-examen como lo
recomiendan Box, Hunter y Hunter en “Estadística para Investigadores”:
La media
(2)
La desviación típica o desviación estándar
(3)
Error típico o error estándar de la media
(4)
Donde
es la raíz cuadrada del tamaño de la media.
Tabla 2. Parámetros estadísticos del pre-examen del grupo A
No alumnos No
7
Total
pregunta
aciertos
1
0.66
Promedio
Des. Tip
Bi1
s
0.09
0.16
55
Error tip.
0.52
7
2
0.00
7
3
2.00
0.29
0.49
0.91
7
4
1.83
0.26
0.38
0.75
Post-examen grupo A con aprendizaje tradicional en clase presencial para el tema Sistemas de
Referencia.
Tabla 3. Tabla de frecuencias de aciertos del post-examen del grupo “A”
No
de
Aciertos
total
pregunta
1
1/3
0
0
1/3
0
2/3
0
2/3
1/3
0
2.33
2
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
2
3
1
0
0
0
1
1/3
1
1
1/3
0
4.66
4
0
1
0
1/3
1
0
0
0
1/3
0
2.66
Se evalúan los parámetros estadísticos para los valores experimentales de la tabla 3.
Tabla 4. Parámetros estadísticos del post-examen del grupo A
No alumnos No
Total
Promedio
Des. Tip
Bj
s
Error tip.
pregunta
aciertos
10
1
2.31
0.23
0.27
0.57
10
2
2.00
0.20
0.42
0.94
10
3
4.66
0.47
0.48
0.70
10
4
2.66
0.27
0.41
0.79
56
Pre-examen grupo B
Tabla 5. Tabla de frecuencias de aciertos del pre-examen del grupo “B”
No
de
Aciertos
total
pregunta
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Se evalúan los parámetros estadísticos para pre-examen del grupo B.
Tabla 6. Parámetros estadísticos del pre-examen del grupo B.
No alumnos No
Total
pregunta
aciertos
10
1
1
10
2
0
10
3
0
10
4
0
Promedio
Des. Tip
Bi
s
0.10
0.32
Error tip.
1.00
Post-examen grupo B, con aprendizaje en línea mediante el Tutor Inteligente ACTR, para el tema
Sistemas de Referencia .
Tabla 7. Tabla de frecuencias de aciertos del post-examen del grupo “B”
57
No
de
Aciertos
total
pregunta
1
0
1
0
1
1/2
0
0
0
0
2.5
2
0
1
0
0
1
1
0
1
1
5
3
0
1
0
0
0
1/2
1
0
0
2.5
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Se evalúan los parámetros estadísticos para post-examen del grupo B.
Tabla 8. Parámetros estadísticos del post-examen del grupo B.
No alumnos No
Total
Promedio
Des. Tip
Bj
s
Error tip.
pregunta
aciertos
9
1
2.50
0.28
0.44
0.84
9
2
5.00
0.56
0.53
0.71
9
3
2.50
0.28
0.44
0.84
9
4
0.00
De los datos de las tablas anteriores se obtiene el resultado de la ganancia conceptual del
aprendizaje de los conceptos relacionados con la Teoría Especial de la Relatividad Especial son los
siguientes:
Tabla 9. Valores de los parámetros de evaluación del Pre-examen y Post -examen del grupos “A” del
Colegio de Bachilleres, Plantel 5 “Satélite”
No de pregunta
Media del porcentaje de respuestas correctas
Pre-examen
Post-examen
58
Eficiencia didáctica
1
9.42
23.33
15.36
2
0
20.00
20.00
3
28. 57
46.60
25.24
4
26.14
26.60
0.62
Tabla 10. Valores de los parámetros de evaluación del Pre-examen y Post -examen del grupos “B”
del Colegio de Bachilleres, Plantel 5 “Satélite”
No de pregunta
Media del porcentaje de respuestas correctas
Pre-examen
Eficiencia didáctica
Post-examen
1
10.00
33.33
25.92
2
0.00
55.55
55.55
3
0.00
33.33
33.33
4
0.00
0.00
0.00
Con los datos las tablas 9 y 10 se hace la gráfica del porcentaje de la ganancia conceptual como una
función del porcentaje del pre-examen para los grupos A y B. El resultado que se obtiene es:
59
Figura 1. El porcentaje del promedio de la ganancia conceptual como función de porcentaje del preexamen para el concepto: Sistemas de Referencia. Se presenta en color negro los resultados para el
grupo de control A y en color verde los resultados para el grupo experimental B.
4.4 Análisis de datos del experimento aprendizaje
Para facilitar el análisis se ordenaron los resultados en una tabla como las arriba mostradas, esto se
realizó como lo recomiendan Covián y Celemín (2008), Box, Hunter y Hunter en su Estadística para
Investigadores. Introducción al diseño de experimentos, análisis de datos y construcción de modelos.
¿Para qué fines se puede usar el pre-examen y el post-examen?
a. Se determinará el nivel de conocimientos con los exámenes en un momento determinado, es
decir, el porcentaje de respuestas correctas del mismo constituyen una medida valida de
ese nivel de conocimientos del tema y sus conceptos relacionados. Antes del aprendizaje
los resultados se presentan en la: tabla 1 para el grupo A y tabla 5 para el grupo B; después
de aplicar las secuencias didácticas: el conocimiento logrado por el curso tradicional se
encuentra en la tabla 3 y el conocimiento logrado por la secuencia didáctica experimental se
presenta en la tabla 7.
60
Sea 1, 2,…,n las preguntas del examen sobre el “ Sistemas de Referencia” y j el número de
respuestas correctas, entonces 1 j  n,
El nivel de conocimientos, Cj, para un alumno será
, entonces, el
intervalo de variación del nivel de conocimientos será [0%; 100%]
b. Se evaluará la eficiencia didáctica, del proceso enseñanza-aprendizaje del experimento para
el grupo de control y el grupo experimental, es la relación entre el porcentaje de respuestas
correctas antes y después del proceso formativo, el índice de respuestas correctas después
de haber concluido con la aplicación de la secuencia didáctica experimental, ellas
representan medidas de eficiencia.
Sea 1, 2,…, i,…, j,…n las preguntas del examen, con i las respuestas correctas en el preexamen, y j las respuestas correctas del pos-examen. De los resultados experimentales, la
situación más frecuente es que j ≥ i, el número de respuestas correctas del post-examen
son mayores o iguales que el número de respuestas del pre-examen. En nuestro caso
particular son mayores.
El nivel de conocimientos para el pre-examen será
Luego se tiene que
,
La eficiencia didáctica será
El intervalo de variación de la eficiencia didáctica será de [0; 1]
c. Determinar y clasificar pre-concepciones –concepciones alternativas- esto se logrará
analizando las respuestas a determinadas preguntas en comparación con la taxonomía de
preconceptos ya existentes. Desde mi punto de vista los preconceptos o concepciones
alternativas son creadas en el proceso aprendizaje cuando el alumno interacciona con el
concepto que deberá aprender, es muy probable que el profesor al interaccionar con el
alumno que aprende pueda crear las concepciones alternativas, si el instructor no es
cuidadosos en el lenguaje científico que usa, otra posibilidad para crear concepciones
alternativas es el material de aprendizaje con el que al alumno deberá interaccionar para
aprender, por ejemplo: el curso en línea “Introducción a los Marcos de Referencia”
61
¿Qué enseña la gráfica sobre la ganancia conceptual sobre el aprendizaje del tema Sistemas de
Referencia?
d. Primero para construir la gráfica de la figura 1 se encuentra la ganancia normalizada
promedio
y para un curso como la relación de la ganancia media real
y el máximo
posible de la ganancia media según recomienda Hake (1998 y 1999), usando la ecuación (1)
y determinado si la ganancia conceptual es baja, media y alta.
De la gráfica de la figura 1 se obtiene que el grupo de control A tenga como resultados de ganancia
conceptual tres puntos abajo de la primera línea puntada. La primera línea punteada, la más
cercana al eje horizontal, es la frontera entre ganancia baja y ganancia media. Por lo tanto el grupo
A tiene un resultado bajo en la ganancia conceptual de aprendizaje. Para el grupo B se obtiene dos
puntos en la región intermedia entre las dos líneas punteadas y un tercer punto experimental muy
cercano a la primera línea puntada. Indicando que el grupo B tiene una ganancia conceptual de
aprendizaje de nivel medio, puesto que, la región entre las líneas punteadas es de nivel intermedio.
La ganancia conceptual en el aprendizaje es aproximadamente del doble, como se ve en la tabla 11.
Tabla 11. Valores de ganancia conceptual para el aprendizaje de los grupos A y B.
No de pregunta
Ganancia
conceptual Ganancia
del grupo A
conceptual Razón de ganacias
del grupo B
1
15.36
25.92
1.7
2
20.00
55.55
2.8
3
25.24
33.33
1.3
4
0.62
0.00
0.0
4.5 Comportamiento y actitud
62
Grupos experimentales con el Tema “Sistemas de Referencia ”
Subraya las actitudes que mejor te identifican en la clase de Física, explica tu respuesta.
El Objetivo de llenar esta tabla es para ayudar a desarrollar clases adecuadas para los
alumnos.
Se toma como hipótesis las respuestas proporcionada por el profesor, el reporta la actitud
de los alumnos de la siguiente manera
Tabla 1. Respuestas del profesor
Participación
Positiva (alta)
1
Uno o dos alumnos preguntan,
1
Negativa (baja)
No hablo,
1
No pregunto,
0
Generalmente participo en clase
1
No hago tareas,
0
Cuando no entiendo pregunto
1
Es mejor que el profesor exponga
la clase
1
entender
1
Es mejor que el profesor realice
los ejercicios
0
entender el tema
1
No me gusta leer
0
compañeros que no saben
1
No me gusta hacer ejercicios
0
Leo para aprender
1
Nunca hago tarea
0
Practico los ejercicios en casa para seguir
aprendiendo
1
Practica mente nula, la mayoría de
los alumnos
Su actitud es pasiva y receptiva
0
trabajo lo corrijo para aprender
Socialización
Los comentarios entre de los
alumnos, sobre la clase son:
1
No entendemos,
0
Cuando el profesor me pasa al piza, resuelvo
63
el problema y lo comparto con el grupo
0
El profesor es muy exigente,
0
Platico con mis compañeros y amigos sobre
el tema de física, para encontrar una solución
o para aprender
0
El profesor sabe pero no sabe
enseñar.
0
puntos de vista sobre el tema de clase
0
Expongo un tema a mis amigos y equipo
0
Expongo algún tema de física al grupo entero
0
Cuando no se alguno de mis compañeros o
compañeras me dice cómo hacerlo
Asistencia
Existe un numero grande de
alumnos que:
1
No asiste a clase física
0
0
Algunas veces asisto a clase de
física
1
Algunas veces falte a clase de física ¿Por
qué razón?
1
0
Aviso a mando avisar al profesor de física
cuando falto y por qué falto
0
Falto pero en el examen estudio
uno o dos días antes y paso
0
recuperación de Física?
0
¿Si sacas 5 de calificación cuál es
el trámite?
0
Si tienes w de calificación en
física. ¿Cuál es el trámite? Para
regularizar la materia
1
Si ni a mi papá le hago caso,
Actitud
0
Siempre tengo disposición para participar en
el curso
64
menos a usted
0
Cuando el profesor pide una tarea
ya hecha, tú la entregas
0
1
Para que estudiar física si ni sirve,
para lo que yo quiero estudiar
0
contraseña van con migo a la escuela
0
Deje mi cuaderno en casa donde
tengo apuntado mi usuario y
contraseña
0
Estoy dispuesto para trabajar en clase, todos
los días
1
Me pongo en contra del profesor
con razón o sin razón, cuando el
propone trabajo de física
0
Cuando no se admito que no se pero que me
pondré a estudiar eso que no se
1
Cuando no se lo admito, me quedo
callado, por qué no me gusta
0
pasar por un tonto
0
0
1
0
1
0
1
0
El curso del física en el salón de clase es :
Muy buena
Regular
Mala
0
0
0
La clase de física en la Macro Sala con el
uso de PC + Internet + cañón fue:
Muy buena
Regular
Mala
Tu usuario y contraseña no te
dejaron entrar de 3 a 5 veces
La falla fue en la red del Colegio
de Bachilleres
La falla fue en la dirección del
curso
0
0
0
comparada con la clase en el salón de física
es
Muy buena
Regular
Mala
0
Prepare clases en el salo
Tu trabajo y contraseña no te
dejaron entrar más de cinco veces
de Bachilleres
curso
0
Prepare clase con PC + Intenet + cañón
0
Prepare clase para TIC + tutores
dejaron entrar más de una o dos
veces al curso
de Bachilleres
curso
65
1
Algún profesor te evaluó en el
horario de clase de Física.
¿De qué materia?
Las hipótesis que se pueden desprender de la rúbrica contestada por el profesor son:
1. Los alumnos del Colegio de Bachilleres Plantel 5 Satélite, en cuanto al aprendizaje,
solamente han recibido clase tradicional, así ellos solicitarán este tipo de enseñanza, ya que
no conocen otra.
2. La socialización del aprendizaje, dentro del salón, es muy difícil dentro de una clase
magistral, sin embargo se puede dar fuera del salón al terminar la clase.
3. Una asistencia baja se debe a:
 problemas personales que el alumno tiene,
 que la secuencia didáctica elegida por el profesor no es adecuada para el
aprendizaje del grupo,
 que están acostumbrados a no estudiar y no hacer trabajo extra clase,
4. La actitud equivocada, de algún alumno, en cuanto al aprendizaje fue creada en algún
momento de su vida como estudiante ya sea en su casa o en la escuela, tal actitud deberá
ser re-educada para recibir el aprendizaje.
Las respuestas proporcionadas por los alumnos del grupo “A”, fue aplicada a 11 alumnos, aquí se
registran la frecuencia de sus respuestas.
Participación
Positiva (alta)
4
Uno o dos alumnos preguntan l l l l
1
Negativa (baja)
No hablo, l
3
No pregunto, l l l
1
Generalmente participo en clase l
2
No hago tareas, l l
2
Cuando no entiendo pregunto l l
5
la clase l l l l l
2
entender l l
66
4
los ejercicios l l l l
4
entender el tema l l l l
1
No me gusta leer l
4
compañeros que no saben l l l l
1
No me gusta hacer ejercicios l
2
Leo para aprender l l
1
Nunca hago tarea. l
0
aprendiendo
2
Practica mente nula, la mayoría de 4
los alumnos su actitud es pasiva y
trabajo lo corrijo para aprender l l l l
receptiva l l
Socialización
4
No entendemos, l l l l
1
el problema y lo comparto con el grupo l
4
El profesor es muy exigente l l l l
2
o para aprender l l
3
enseñar l l l
6
puntos de vista sobre el tema de clase l l l l l
l
0
0
3
compañeras me dice cómo hacerlo, l l l
Asistencia
alumnos que:
8
No asiste a clase física l l l l l l l l
0
3
física l l l
8
qué razón? l l l l l l l l
0
1
67
cuando falto y por qué falto. l
0
4
recuperación de Física? l l l l
4
el trámite? l l l l
5
física ¿Cuál es el trámite? Para
regularizar la materia l l l l l
Actitud
3
el curso l l l
0
menos a usted
3
ya hecha, tú la entregas l l l
0
1
para lo que yo quiero estudiar l
5
contraseña van con migo a la escuela l l l l l
2
contraseña l l
6
los días l l l l l l
0
2
Cuando no se admito que no se pero que me
pondré a estudiar eso que no sé l l
3
Cuando no se lo, me quedo
pasar por un tonto l l l
veces al curso
2
7
1
Muy buena l l
Regular l l l l l l l
Mala, l
4
6
0
Muy buena l l l l
Regular l l l l l l
Mala
68
2
0
1
0
1
0
1
de Bachilleres l l
curso
de Bachilleres. l
curso
de Bachilleres. l
curso
4
4
1
es
Muy buena l l l l
Regular l l l l
Mala, l
5
Prepare clases en el salón l l l l l
6
Prepare clase con PC + Internet + cañón l l l
lll
1
Prepare clase para TIC + tutores. l
¿De qué materia? l
Los puntos de vista que los alumnos del grupo A escribieron en su rúbrica y comentaron
durante el curso o al término de la clase, fueron:
1. La clase expuesta por el profesor es mejor y así comprendemos más.
2. El profesor deberá mejorar la clase mediante las TIC, puesto que hay cosas que el alumno
no entiende.
3. Las clases se deberán realizar con una combinación de clase presencial y exposición con el
cañón.
4. La clase con PC más Internet más cañón es mejor, pero además deberían salir más
temprano.
5. Algunos alumnos piensan que no entienden porque tienen dudas y al mismo tiempo quieren
seguir aprendiendo.
69
6. Las faltas de asistencia son porque tienen problemas personales o algún problema de salud,
algunos afirman que la mayoría no entraba. Otros alumnos afirma que faltan porque no
aprenden.
7. El costo de un examen de recuperación es $ 12.00.
8. Si se saca 5 se pasa la materia en círculo de estudio y su costo es de $73.00.
9. Si se saca “w” (no asistió) se deberá hacer un curso llamado PAI que cuesta $ 435.00.
10. La clase en el salón es regular porque hay cosas que no entienden.
11. El alumno opina que la clase es didáctica cuando el profesor mediante el cañón va
explicando paso por paso o cuando en la actividad el profesor va diciendo paso por paso lo
que se deberá hacer. Punto de vista recogido en comentario abierto por diferentes alumnos
del grupo. Y la comparación de otras clases y la de física.
De los comentarios de los alumnos se ve que su responsabilidad como estudiantes es poca
o nula y que el profesor deberá hacer todo para que ellos comprendan. Solicitan clases con TIC
mediante presentaciones esto indica que son alumnos que aprende de forma visual. Sin embargo la
solicitud sigue en el camino de una clase presencial y expositiva. Es posible que estos alumnos
solamente hayan tenido como referente la clase tradicional, y así, solamente solicitan lo que
conocen. Además que puede ser un estado de confort en el cual el alumno está acostumbrado a no
trabajar, es decir, no estudia, no hace trabajo extra clase y para este tipo de alumno estudiar es ir a
clase.
Los alumnos quieren una clase presencial con exposición magistral más las modificaciones
que se puedan idear, con tinte de clase diferente a la clase tradicional pero que en el fondo sigue
siendo una clase presencial del tipo exposición-recepción.
Las respuestas proporcionadas por los alumnos del grupo “B” fueron proporcionadas por 11
alumnos, aquí se registran su frecuencia.
1
Negativa (baja)
No hablo, l
3
No pregunto, l l l
Participación
Positiva (alta)
2
Uno o dos alumnos preguntan, l l
2
Generalmente participo en clase l l
70
1
No hago tareas, l
3
Cuando no entiendo pregunto l l l
2
la clase l l
4
entender l l l l
2
los ejercicios l l
3
entender el tema l l l
2
No me gusta leer l l
3
compañeros que no saben l l l
1
No me gusta hacer ejercicios l
3
Leo para aprender l l l
0
Nunca hago tarea
3
aprendiendo l l l
1
Practica mente nula, la mayoría de 2
los alumnos su actitud es pasiva y
trabajo lo corrijo para aprender l l
receptiva l
Socialización
3
No entendemos, l l l
2
el problema y lo comparto con el grupo l l
5
El profesor es muy exigente, l l l l l
7
o para aprender l l l l l l l
4
enseñar l l l
2
puntos de vista sobre el tema de clase l l
0
0
5
compañeras me dice cómo hacerlo l l l l l
Asistencia
alumnos que:
8
No asiste a clase física l l l l l l l l
4
Siempre asisto a la clase de física l l l l
71
2
física l l
8
qué razón? l l l l l l l l
4
No faltó a la clase de física l l l l
2
cuando falto y por qué falto l l
0
1
recuperación de Física? l
1
el trámite? l
1
física. ¿Cuál es el trámite? Para
regularizar la materia l
1
menos a usted l
4
ya hecha, tú la entregas l l l l
6
Las tareas las hago y las entrego l l l l l l
0
para lo que yo quiero estudiar
5
contraseña van con migo a la escuela l l l l l
3
contraseña l l l
5
los días l l l l l
0
4
Cuando no se admito que no sé pero que me
pondré a estudiar eso que no se l l l l
1
Cuando no se lo admito, me quedo 1
9
pasar por un tonto l
0
Muy buena l
Regular l l l l l l l l l
Mala
Actitud
3
el curso l l l
72
0
3
1
3
2
1
11
veces al curso
de Bachilleres
curso l l l
de Bachilleres l
curso l l l
de Bachilleres l l
curso l
5
5
0
Muy buena l l l l l
Regular l l l l l
Mal
5
5
1
es
Muy buena l l l l l
Regular l l l l l
Mala l
2
Prepare clases en el salón l l
5
Prepare clase con PC + Internet + cañón l l l l
l
3
Prepare clase para TIC + tutores l l l
¿De qué materia? l l l l l l l l l l l
Los puntos de vista que los alumnos del grupo B externaron en la prueba de
comportamiento es:
1. Es mejor que el profesor realice los ejercicios, porque así entiendo mejor.
2. Las faltas se deben a problemas familiares o problemas personales y a eventos de la
materia Ingles.
3. Tratan de hacer la tarea y si no le entienden el profesor les ayuda.
4. La falla es en la dirección del curso, al inicio no podía entrar y después ya me dejo entrar y
pude contestar.
5. La socialización se da tanto en clase como fuera de clase cuando no se entiende el tema de
clase y se les pregunta a los compañeros de clase.
73
6. Algunos alumnos piensan que su aprendizaje depende de la explicación y de videos en
Internet.
7. Un alumno indica que la debilidad es matemática, porque cuando cambia la ecuación no
entiende y el profesor usa valores que él no conoce.
8. Un alumno indica que hace su tarea pero el profesor le dice que son trabajos de primaria. El
profesor deberá tener cuidado en sus comentarios para no dañar más a quien puede haber
recibido en el pasado mucha agresión, el profesor debe tener en cuenta que sus alumnos
son seres humanos y que ellos tienen problemas como todo individuo.
9. Los alumnos piensan que una enseñanza paso a paso es ideal para su aprendizaje.
10. La sugerencia para el profesor, según externa una alumna, que el profesor nos explicará que
era lo que realmente quería. Existen alumnos que después de haber participado en el curso
“Introducción a los Marcos de Referencia” no lograron entender de qué se trataba.
11. Los líderes sienten que su participación en el salón es buena y en el curso con el uso de TIC
no participan.
12. Para algunos alumnos es muy importante compartir su conocimiento para llegar a una
respuesta correcta, ya que de esta manera piensan que aprenden.
Algunas conclusiones que se pueden desprender de la entrevista escrita a los alumnos
Preparar un curso que pueda tener clase presencial para modelar el conocimiento que el
alumno no tiene, un curso a través de las TIC que permitan adquirir los conceptos aceptados en la
disciplina, y un curso con tutores inteligentes que le permita aprender los conceptos aceptados y
madurar los conceptos ya aprendidos o madurar y retroalimentar los métodos de solución de
problemas en físicos.
74
Figura 2. Grafica que muestra aspectos de participación para el aprendizaje según el profesor y el
caso experimental en el grupo A y en el grupo B.
A simple vista, de la gráfica, es difícil determinar qué aspectos son los que predominan, sin
embargo, se puede decir que todos los aspectos de la rúbrica están presentes.
Tabla 12. Media, desviación estándar y error típico de la media para el aspecto de participación del
aprendizaje de conceptos.
Grupo y aspecto
Media
Des estándar
Error tip. de la media
A-
20.20
13.47
3.00
A+
23.23
13.72
2.85
B-
13.13
8.02
2.21
B+
25.25
6.06
1.21
Con respecto a la media, para el grupo A, se tiene aspectos de participación muy parecidos tanto
los negativos como los positivos. El caso de los aspectos positivos es tan solo más grande en 3
unidades, qué es aproximadamente igual al error típico de la media. Es deseable que los aspectos
negativos cambiaran a Positivos.
En el caso del grupo B, predominan los aspectos positivos en casi 12 unidades más.
75
El profesor mediante secuencias didácticas apropiadas es quien puede hacer que los aspectos
negativos puedan cambiar a positivos. Es probable que el cambio a aspectos positivos ayude para
obtener mejores resultados en el grupo experimental
Figura 3. Grafica que muestra aspectos de socialización para el aprendizaje según el profesor y el
caso experimental en los grupos A y B.
En el caso de socialización para el aprendizaje no todos los aspectos se presentaron en ambos
grupos, por ejemplo:
 Expongo un tema a mis amigos y equipo (Exteamae+)
 Expongo algún tema de física al grupo entero (Exatfage+)
Estos dos aspectos son algo extremadamente importante para el proceso enseñanza aprendizaje
debido a que se tiene un curso en el cual todos interaccionan, y además los alumnos contestaron
afirmativamente que:
 Platico con mis compañeros y amigos sobre temas de física, para encontrar una solución o
para aprender (Pcyastfpesa +)
76
 Mis compañeros y amigos me dan sus puntos de vista sobre temas de física (Mcyamdspvitc
+)
Es probable que los alumnos no entendieran, el lenguaje de la rúbrica o no saben que significa
exponer y por ello no contestaron las preguntas.
Tabla 13. Media, desviación estándar y error típico de la media para el aspecto de socialización del
aprendizaje.
Grupo y aspecto
Media
Des estándar
A-
33.33
5.25
0.91
A+
18.18
20.73
4.86
B-
36.36
9.09
1.51
B+
24.24
25.50
5.18
En el caso de socialización del aprendizaje predominan los aspectos negativos para ambos grupos A
y B, es decir, en el caso del grupo A, los aspectos negativos son aproximadamente más grandes en
15 unidades que los aspectos positivos, esta es una diferencia considerable que no ayuda para el
aprendizaje.
En el grupo B, los aspectos negativos son aproximadamente 12 unidades más grandes que los
aspectos positivos.
El resultado anterior significa que ambos grupos A y B no son muy sociables en aspectos de
aprendizaje, posiblemente este comportamiento fue creado desde casa o en el ambiente en el que el
individuo se ha desarrollado, sin embargo ahora, el total de alumnos de los grupos A y B, requieren
ser reeducados en el aspecto social, para que puedan usar este aspecto en favor de su aprendizaje
y en su vida a futuro. La razón más grande es porque el trabajo actual, en nuestra sociedad, es en
pequeños grupos de trabajo.
Esta parte negativa es un área de oportunidad para el desarrollo de estrategias didácticas de física
que puedan cambiar la socialización negativa a positiva de forma que el resultado ayude a elevar el
aprendizaje de los estudiantes.
77
De la figura 4, se observan dos aspectos que aproximadamente tienen valores aproximados, ellos
son:
 No asiste a clase de física (Noacf -)
 Algunas veces falto a clase de física (Alvefcf +)
Ambos aspectos causan el mismo efecto de forma que no afectan el resultado.
Para el grupo A predominan los aspectos negativos, sin embargo, no son diferentes debido a que la
diferencia es aproximadamente de 4 unidades que es menor que el error típico de la media.
Figura 4. Grafica que muestra aspectos de asistir a clase para el aprendizaje según el profesor y el
caso experimental en los grupos A y B.
En el grupo B predominan los aspectos positivos y tiene una diferencia aproximada de 20 unidades,
este aspecto si es representativo para el resultado positivo para el aprendizaje, debido a que los
alumnos que asisten a clase reciben el conocimiento que después de evaluará y los que no asisten
siempre tienen faltantes de conocimiento.
78
Tabla 14. Media, desviación estándar y error típico de la media para el aspecto de asistir a clase
para el aprendizaje.
Grupo y aspecto
Media
Des estándar
A-
31.17
25.64
4.59
A+
27.27
39.63
7.59
B-
22.08
25.09
5.34
B+
42.42
27.77
4.26
En la figura 5, merece especial atención la que tiene una aceptación del 100 %, y es la que dice:
 Algún profesor te evaluó en el horario de clase de física. ¿De qué material?
Figura 5. Grafica que muestra aspectos de actitud para el aprendizaje según el profesor y el caso
experimental en el grupo A y en el grupo B.
79
Los alumnos del grupo B contestan esta pregunta de forma afirmativa y la materia que usó el
horario de física es la profesora de inglés para hacer actividades de su disciplina.
En el grupo A algún alumno fue evaluado en el horario de física y la profesora que lo realizo fue de
literatura. La actitud de algunas profesoras, que invaden horarios de otras materias, indica que se
han olvidado de la finalidad que tiene como profesores sobre promover el aprendizaje de las
competencias genéricas y disciplinares básicas establecidas en el perfil de egreso y orientar sus
acciones didácticas bajo un enfoque constructivista centrado en el aprendizaje, esto permite a los
profesores planear, operar y evaluar el curso de acuerdo con el Marco Curricular Común como se
establece en el Programa de Física Del Colegio de Bachilleres. Sin embargo, eso no les da derecho
a usar horarios de otras materias y afectar materias como física. La tolerancia, la amabilidad en
estos casos es muy necesaria para no explotar y cometer errores más graves.
Tabla 15. Media, desviación estándar y error típico de la media para el aspecto de actitud para
adquirir el aprendizaje.
Grupo y aspecto
Media
Des estándar
A-
12.99
11.57
3.21
A+
29.09
21.70
4.02
B-
25.97
35.38
6.94
B+
41.82
10.37
1.60
Para el grupo A predomina los aspectos positivos de actitud y son más grandes en
aproximadamente en 16 unidades, este aspecto da sus frutos en el aprendizaje, sin embargo, es
deseable cambiar más aspectos negativos a positivos.
En el grupo B los aspectos positivos de actitud son mayores que los aspectos negativos en
aproximadamente 16 unidades.
La situación puede mejorar si se crean las secuencias didácticas adecuadas para desarrollar
aprendizaje y a la vez actitudes positivas para la comprensión.
En la figura 5 se muestra el resultado de aspectos que son debilidades que no permiten el
aprendizaje y fortalezas que ayudan a que se obtenga aprendizaje.
80
A primera vista de la gráfica se observa que los aspectos que predominan son aspectos con cierta
debilidad, todas ellas son áreas de oportunidad para desarrollar trabajos a favor del aprendizaje en
este ambiente escolar.
En cuanto a las fallas para ingresar a internet y luego a la plataforma de Moodle donde se encuentra
el curso, según respuesta de los alumnos del grupo B, fueron creadas desde CICATA unidad
Legaria.
En cuanto a los cursos tradicionales en el salón de clase los alumnos del grupo A y B manifiestan
que son de nivel regular. En este caso, quienes hacen esta solicitud, son alumnos que han
encontrado un punto de confort para su aprendizaje y desean continuar con la enseñanza
aprendizaje que conocen.
En cuanto a que el profesor prepare cursos con uso de TIC, ambos grupos manifiestan que se
deberán efectuarse clases presenciales con uso de PC más internet más cañón. Esta posibilidad
que los alumnos solicitan va muy de acuerdo con el ambiente social actual, y de acuerdo a lo
observado en el curso, los alumnos de esta época usan el sentido de la vista primordialmente para
su aprendizaje y muchas otras actividades en su vida.
El índice de alumnos que solicitan clase con TIC más tutores inteligentes es pequeño, esto
posiblemente se debe a que una sola experiencia para aprender un solo concepto, no es suficiente
para que los alumnos se den cuenta de los beneficios que estas herramienta ofrece para su
aprendizaje. Pero si se observan los resultados experimentales para “Introducción a los Marcos de
Referencia” mediante el tutor inteligente CTAT, estos son buenos comparados con el aprendizaje
tradicional.
81
Figura 6. Esta gráfica muestra aspectos de debilidades y fortalezas que afectan el aprendizaje
según el profesor y el caso experimental en el grupo A y en el grupo B.
82
Capítulo 5
Conclusiones
5.1 Lo que permite ver la naturaleza del aprendizaje mediante los
agentes tutores inteligentes.
Los problemas de investigación educativa para resolver son:
i.
¿Cuál es el impacto de introducir los tutores inteligentes CTAT para aprender
el tema “Sistemas de Referencia” en los estudiantes del colegio de
Bachilleres?
Su hipótesis es:
Se tiene un impacto positivo, dado que las TIC aportan un beneficio real y están
cambiando la manera de hacer el proceso didáctico entonces los tutores inteligentes CTAT
también.
ii.
¿Cuál es la ganancia conceptual que se logra al introducir los tutores
inteligentes CTAT para el aprendizaje del Principio de la Relatividad Especial
en estudiantes del Colegio de Bachilleres en comparación con la enseñanza
transmisión recepción?
Y su respectiva hipótesis es
Se tiene una ganancia conceptual mayor en el grupo experimental que en el grupo de
control.
Ahora usando la figura 1
83
Figura 1. El porcentaje del promedio de la ganancia conceptual como función de porcentaje del preexamen para el concepto: Sistemas de Referencia. Se presenta en color negro los resultados para el
grupo de control A y en color verde los resultados para el grupo experimental B.
Para el grupo A se obtiene un resultado bajo en la ganacia del aprendizaje conceptual, para
el grupo B se obtiene resultados de ganacia media.
Ahora de la tabla 11, se puede describir lo siguiente:
Tabla 11. Valores de ganancia conceptual para el aprendizaje de los grupos A y B.
No de pregunta
Ganancia
conceptual Ganancia
del grupo A
conceptual Razón de ganacias
del grupo B
1
15.36
25.92
1.7
2
20.00
55.55
2.8
3
25.24
33.33
1.3
4
0.62
0.00
0.0
Se tiene una razon de ganacia aproximadamente de 2, luego se puede decir que:
84
Para la primera pregunta, si se obtiene un impacto positivo, se prueba la hipotesis
correspondiente a este problema. Para la segunda pregunta, la ganacia en el aprendizaje conceptual
del grupo B es mayor que la del grupo A. La ganacia en el aprendizaje conceptual es de un nivel de
aprendizaje.
Para todo curso de física, es muy importante construir un ambiente de trabajo adecuado a la
disciplina y a la secuencia didáctica que se implementará en el grupo, esto se puede hacer poco a
poco si se analizan las actividades de aprendizaje, el comportamiento y el estilo de aprendizaje
predominante en el grupo, el profesor deberá adaptar su actividad de enseñanza a dicho
comportamiento. Una vez construido el ambiente de trabajo el grupo trabajará y aprenderá casi por
sí solo, la gran mayoría de los escolares logran el paso de alumnos a estudiantes por que habrán
adquirido un procedimiento de estudio para aprender a aprender.
Cuando se va a subir un curso o una secuencia didáctica en alguna plataforma para ser
usado para la enseñanza, y se desea evitar algunas debilidades el profesor que diseña el curso
deberá colaborar con el administrador de la plataforma de Moodle, a la hora de subir el curso en
línea, con la finalidad de que el curso se suba a la red con la menor cantidad de errores y se puedan
hacer las correcciones antes de ser lanzado para su uso.
Por otro lado, es muy importante decirle al usuario que quiere utilizar un curso en Moodle
con Tutores Inteligente, que tipo de estructura deberá tener:
¿Cuántos alumnos, grupos pequeños de 10 a 20 alumnos?
¿Cuántas PC?
¿Qué tipo de PC, la más actual en este momento?
¿Qué ancho de banda deberá contratar para su red eficiente?
¿Qué tipo de red deberá instalar, suficiente para el número de PCs?
Es necesario que cuando este el curso en línea, el profesor que va a trabajar con los tutores
inteligentes frente a grupo, deberá haber comprobado varias veces antes el uso del tutor inteligente
para saber cómo resolver alguna pregunta de los alumnos o alguna falla que se pueda presentar,
también esto le permite saber cuándo deberá hablar para guiar el uso del tutor inteligente y cuando
no.
El día 4 de junio se verifica en cuanto al curso, se observó que el grupo va desarrollando
temas diferentes, no van igual todos, su ritmo de aprendizaje se da en tiempos diferente, la gran
85
mayoría de alumnos requiere ver imágenes para lo que se debe aprender, otros aprenden hasta que
hacen algo práctico que tenga que ver con el objeto a aprender.
Algunas veces el profesor es incompetente para transmitir la comprensión, la socialización
del tema de clase es una estrategia para que los alumnos que no han aprenden puedan aprender, la
disposición a dialogar y preguntar en un lenguaje común entre iguales hace posible la comprensión,
esto se cumple en equipos y en parejas de alumnos. El aspecto de socialización del aprendizaje se
da en el salón durante la clase, fueran del salón en tiempo extra clase.
Con este experimento se inicia una comparación de la secuencias didáctica bajo la teoría
ACT-R, que da mejor resultado en el aprendizaje comparado con la secuencia didáctica de una
clase magistral, para el tema “Sistemas de Referencia”. Sin embargo, para afirmar que este
resultado es correcto se requiere que otros realicen el trabajo de investigación para el experimento y
obtengan resultados semejantes o superiores para la teoría ACT-R.
De la rúbrica que contesto el profesor, el plasma su experiencia en ella, pero no se sabe de
qué tamaño es o al menos cuáles serán los aspectos de aprendizaje afectados positivamente o
negativamente. La experiencia no es suficiente para decir qué pasa en un curso determinado, y
puede ayudar muy poco a sus futuros alumnos para su aprendizaje.
Cuando el profesor califica una tarea, un trabajo, un examen con un nivel bajo o una
calificación reprobatoria, existen alumnos que reclaman, con conocimiento y sin conocimiento
piensan que su esfuerzo merece una nota aprobatoria, en este caso el profesor deberá tener
cuidado en sus comentarios para no dañar más a una persona que puede tener algún daño por
maltrato, ante esta situación el profesor debe ser amable y tolerante, corregir los errores para
promover el aprendizaje, de lo contrario lo puede perder.
El profesor mediante secuencias didácticas apropiadas es quien puede ayudar que los
aspectos negativos que frenan el aprendizaje de los alumnos, y mediante la enseñanza hace que la
resistencia al aprendizaje disminuya, así puede cambiar para impulsar la comprensión de los
conocimientos, es decir, construye el ambiente para que el aprendizaje se pueda dar.
Existen alumnos que después de haber participado, por ejemplo: del curso “Introducción a
los Marcos de Referencia”, no lograron entender de qué se trataba. Es probable que cuando alguien
no entiende, es que no sabe el lenguaje que se utiliza y ello frena su aprendizaje.
86
El Nivel de Secundaria en México sigue aplicando una metodología de enseñanza
tradicional en el proceso enseñanza-aprendizaje. Se puede demostrar de los resultados de la
encuesta.
5.2 Posibilidades de nuevas investigaciones
¿De qué manera se deberá hacer para lograr que las especialidades en educación tomen su lugar
que les corresponde en nuestra sociedad? Ya que existe una parte de la sociedad que ven esta área
sin ninguna importancia.
¿Cómo se hace una secuencia didáctica para los diferentes estilos de aprendizaje mediante Agentes
Tutores Inteligentes?
Construir un curso completo con Tutores Inteligentes y compararlo con algún otro curso que se sabe
crea un nivel de aprendizaje elevado.
Se puede potencializar el aprendizaje mediante aspectos positivos de participación, socialización,
asistencia a clase y actitud para el conocimiento si se integran en las secuencias didácticas para
Agentes Tutores Inteligentes.
87
Anexo A
COLEGIO DE BACHILLERES
SECRETARÍA GENERAL
DIRECCIÓN DE PLANEACIÓN ACADÉMICA
Física III
Teorías del Universo Físico
Cuarto Semestre
Febrero, 2011
HORAS: 3
CRÉDITOS: 5
CLAVE: 734
88
ÍNDICE
Presentación
PÁGINA
3
Ubicación de la asignatura
5
Intención de la materia y la asignatura
7
Enfoque
9
Bloque Temático I
10
Bloque Temático II
14
Bloque Temático III
19
Créditos y Directorio
24-25
89
BLOQUE TEMÁTICO III. La Teoría especial de la relatividad. 15 horas.
Propósito: Al final de este bloque el estudiante será capaz de fundamentar
opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana,
comunicar las conclusiones de sus investigaciones, explicar el funcionamiento de
dispositivos de uso común y diseñar dispositivos para demostrar conceptos físicos, a
partir de la construcción y aplicación de la Teoría especial de la relatividad.
Núcleo Temático
Teoría especial de la Relatividad.
Postulados: Primer postulado,
Segundo postulado. Conceptos:
Movimiento relativo, invariancia,
sistema de referencia inercial,
simultaneidad.
Problemática
Problema 1 Física y sentido común. ¿La
luz viaja instantáneamente?
Problema 2 Física y Sociedad. Teoría de
la Relatividad; ¿realidad o ficción?
Problema 3 Física y tecnología. La física
en otros lugares del universo.
Problema 4 Física y Expresión Artística.
Paradoja de los gemelos.
Problema 5 Física y Ambiente y Salud.
Viaje relativista.
Problema 6 Física y Filosofía. Los límites
de una teoría.
Proyecto de evaluación. Ensayo:
Nuestra cosmovisión.
Estrategias de aprendizaje, enseñanza y evaluación. Secuencias didácticas.
Introducción.
Problema 1 Física y sentido común. ¿La luz viaja instantáneamente? 2 horas.
Investigación 1. Describir el experimento de Michelson-Morley así como los objetivos
que perseguía; la comprobación de la existencia del éter. Plantear en términos
algebraicos la solución de la situación de dos personas que nadan a la misma
velocidad, que cruzan un río en forma perpendicular y paralela a la corriente de agua,
respectivamente, para facilitar la comprensión del experimento de Michelson-Morley.
Producto 1. Deducción e interpretación de las transformaciones galileanas. Evidencias
de aprendizaje: Producto 1.
Desarrollo experimental, conceptual y simbólico.
Problema 2 Física e Historia y Sociedad. Teoría de la Relatividad; ¿realidad o
ficción? 3 horas.
Investigación 2. Investigar en tres fuentes distintas el segundo postulado de la Teoría
de la relatividad especial. Mediante la ejemplificación con
90
situaciones hipotéticas deducir las transformaciones de Lorentz e interpretar las
consecuencias de la constancia en la velocidad de la luz; la dilatación del tiempo y el
concepto de simultaneidad, la contracción de la longitud y la relatividad de la masa y
Producto 2. Deducción e interpretación de las transformaciones de Lorentz.
Debate 1. Acerca del impacto de la teoría de la relatividad en el pensamiento de la
sociedad de principios de siglo XX y como ha evolucionado la aceptación de la teoría.
Iniciar una reflexión orientada al concepto de teoría; ¿Las teorías son reales o ficticias?
Consultar Carl Sagan viajes a través del espacio y el tiempo en http://www.youtube.com
por ejemplo: ver sitio: http://www.youtube.com/watch?v=6C9hy2Ujk40&feature=related
donde se plantean algunas consecuencias de viajar a la velocidad de la luz.
Experimento pensado 1. Realizar estimaciones de las consecuencias derivadas de la
constancia de la velocidad de la luz, tanto en situaciones hipotéticas como en el campo
de las partículas elementales.
Producto 3. Descripción argumentada de las situaciones hipotéticas para fundamentar
las estimaciones realizadas.
Evidencias de aprendizaje. Productos 2 y producto 3.
Problema 3 Física y Tecnología. La física en otros lugares del universo. 2 horas
Investigación 3. Investigar en tres fuentes distintas el primer postulado de la Teoría de
la relatividad especial. Mediante la ejemplificación con situaciones hipotéticas
interpretar la invariancia de las leyes físicas.
Experimento pensado 2. Realizar estimaciones para describir el estado de reposo y
movimiento con velocidad constante en un marco de referencia no inercial, con el fin de
concluir la imposibilidad del movimiento absoluto; el movimiento es relativo.
Producto 4. Interpretación de la validez de las relaciones físicas sólo en sistemas de
referencia inercial. Diferenciar este sistema con los sistemas de referencia no inerciales.
Debate 2. Acercad de la validez universal de las teorías y leyes físicas. ¿Ésta
universalidad es válida para otros sistemas físicos diferentes a los mecánicos?
Evidencias de aprendizaje. Producto 4.
Aplicación sistemática.
Problema 4 Física y Expresión Artística. Paradoja de los gemelos. 1 hora.
Investigación 4. Investigar el tópico conocido como paradoja de los gemelos. Revisar
alguna realización cinematográfica donde se efectúe un viaje relativista, por ejemplo “El
planeta de los simios”, con la finalidad de ilustrar y poner a prueba las posibles
consecuencias de un viaje de este tipo. Discutir si ¿Las teorías son reales o ficticias?
Producto 5. Interpretación argumentada de la película.
91
Problema 5 Física y Ambiente y Salud. Viaje relativista. 1 hora.
Debate 3. Interpretar la expresión de la contracción de la longitud y la contracción del
tiempo, para ilustrar la interpretación física de la teoría a partir de las deducciones
matemáticas en situaciones hipotéticas. Discutir como la física de los sistemas
biológicos esta explicada en términos de leyes físicas, por lo que la salud de un
individuo no se ve afectada por un viaje a una velocidad constante cercana a la
velocidad de la luz. Revisar la paradoja de los gemelos.
Producto 6. Estimación de la estatura y edad relativistas en comparación con la longitud
y tiempo propio. Interpretación de la física de los sistemas biológicos de una persona.
Problema 6 Física y Filosofía. Los límites de una teoría. 2 horas.
Debate 4. Deducir las transformaciones galileanas a partir de las transformaciones
de Lorentz para mostrar como las relaciones relativistas son equivalentes a las
clásicas, cuando el orden de magnitud de las velocidades de los objetos en estudio
son pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. Debatir acerca de la validez o
los límites de validez de la teoría clásica de la mecánica.
Producto 7. Ensayo de la interpretación de los límites de validez de una teoría
física, considerando los contextos de validez de las relaciones físicas clásicas y
el carácter generalizador de la teoría de la relatividad.
Evaluación del aprendizaje. 1 hora.
Proyecto de evaluación. Ensayo: Nuestra cosmovisión. 3 horas.
Elaboración de un ensayo donde se argumente acerca de papel de una teoría como
producto intelectual y cultural de la humanidad, que nos permite ampliar y profundizar la
forma en que interactuamos con nuestro entorno.
92
Anexo B - Examen
El pre-examen y post-examen para marcos de referencia inerciales. Este nace de las
ideas creadas por Hewitt, P.G. (2004), YouTube (2012) y Academic Film Archive of North America
(1960).
Instrucciones: Lee y concéntrate en la pregunta para que puedas contestar, explicar tu
respuesta, puedes hacer dibujos que te permitan una mejor explicación de la solución a cada
pregunta.
Por ejemplo:
a) El experimento. El movimiento rectilíneo y uniforme
Figura 1. Fotografía de un automóvil, serie de imágenes en tiempos iguales.
Juan elige el suelo como marco de referencia, coloca marcas iguales para desplazamientos positivos
de izquierda a derecha y mide el tiempo en que el automóvil recorre cada intervalo de
desplazamiento.
b) ¿Qué es la velocidad? El profesor hace una gráfica de distancia como función del tiempo, es
decir, hace una gráfica en el eje “y” coloca el desplazamiento y en el eje “x” el tiempo.
93
Determina la pendiente
de la curva y se da cuenta que m es la v, entonces
, donde d es el desplazamiento y t el tiempo medido entre cada marca.
c) La velocidad en este caso es el desplazamiento entre el tiempo
, y la dirección de
la velocidad es positiva (de izquierda a derecha), las unidades de velocidad son metros
sobre segundo.
De forma similar pero cualitativamente trata el problema 1.
1.- Con ayuda de la figura 2 ¿Cómo puedes comprobar que las leyes de la física son las mismas en
todos los marcos de referencia inerciales?
a. Redacta tu análisis
b. De acuerdo con la figura 2 ¿Qué entiendes por movimiento relativo?
c. De acuerdo con las observadoras A Y B de la figura 2. ¿Cómo se determina la velocidad del
hombre?
Figura 2. Experimento caminata como una situación cotidiana.
94
2.- De acuerdo a la figura 3, un observador A mira una lancha que se mueve frente a él a una
velocidad u, y determina que la velocidad de la lancha es v. Otro observador B, que está en reposo
en la orilla del rio observa el movimiento de la lancha, también mide la velocidad de la lancha. El
segundo observador determinará que la velocidad de la lancha es:
a) Mayor que v
b) Igual a v
c) Menor que v
d) Puede ser a o c dependiendo de si la lancha estaba acercándose o alejándose al primer
observador.
i.
Explica tu respuesta
Figura 3. Movimiento de una lancha en un rio.
95
3.- Con ayuda de la figura 4 y que en los Principia, Newton reflexionó que las estrellas “fijas”
constituyen un marco de referencia absoluto. Realice un análisis de esta afirmación. Tu respuesta
deberá incluir:
a. La Tierra como marco de referencia, construye un dibujo para analizar el problema.
b. ¿Qué pasa si cambias el marco de referencia, por ejemplo en el Sol?
Figura 4. Marco de referencia de las estrellas lejanas.
96
4.- Sin asomarse fuera del laboratorio, ¿es posible realizar dentro (del laboratorio) un experimento
para saber si estamos en reposo en relación con las estrellas? ¿Nos movemos a velocidad
constante? ¿Nos movemos a aceleración constante?
97
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Agentes Tutores Inteligentes Aplicados para la Enseñanza

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