LA SIMULACIÓ, UNA BONA EINA PER A … · Hi ha programes que simulen laboratoris de Ciències com...
Transcript of LA SIMULACIÓ, UNA BONA EINA PER A … · Hi ha programes que simulen laboratoris de Ciències com...
LA SIMULACIÓ, UNA BONA EINA PER A
L’APRENENTATGE SIGNIFICATIU?
Alícia Serra i de Larrocha Curs 2005-2006
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
INDEX
2
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1 Introducció................................................................................ 3
1.1 Antecedents del tema objecte de l’estudi................................ 4
1.1.1 Els ordinadors i els softwares didàctics........................ 4
1.1.2 Idees actuals més rellevants en Didàctica..................... 6
1.1.3 L’ensenyament-aprenentatge de la Física..................... 13
1.1.4 Les simulacions......................................................... 17
1.2 Explicació del tema............................................................... 28
1.3 Objectius i resultats proposats...............................................
29
2 Treball dut a terme ................................................................. 30
2.1 Pla de treball....................................................................... 30
2.2 Metodologia emprada .......................................................... 30
2.2.1 Fase de documentació............................................... 30
2.2.2 Fase d’anàlisi i selecció de les simulacions d’IP 31
2.2.3 Fase de treball individual amb alumnes........................ 34
2.2.4 Fase d’elaboració de la unitat didàctica amb simulacions 36
2.2.5 Fase d’implementació de la unitat didàctica i
d’observacions ........................................................37
2.3 Descripció de l’estudi.......................................................... 39
2.3.1 Documentació per a conèixer l’estat de la qüestió.......... 39
2.3.2 Anàlisi i selecció de simulacions................................. 39
2.3.3 Treball individual amb alumnes................................... 40
2.3.4 Elaboració d’una unitat didàctica amb simulacions......... 54
2.3.5 Implementació de les simulacions............................... 62
2.4 Descripció dels recursos utilitzats........................................... 67
3 Resultats obtinguts.................................................................. 68
3.1 Idees claus sobre l’aprenentatge amb simulacions.................... 68
3.2 Estudi de les simulacions d’Interactive Physics......................... 69
3.2.1 Anàlisi de les simulacions d’IP per l’ESO....................... 69
3.2.2 Selecció de simulacions d’IP per l’ESO.......................... 72
3.3 Treball individual amb alumnes entorn a una seqüència de 76
3
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
simulacions.........................................................................
3.3.1 Anàlisi dels treballs individuals adreçats a construir
significativament el Principi d’inèrcia ...........................76
3.3.2 Resultat de les entrevistes.......................................... 82
3.4 La unitat didàctica amb simulacions....................................... 83
3.5 Algunes observacions fetes als instituts ................................. 83
3.5.1 Modificació de simulacions a partir de l’observació......... 83
3.5.2 Com evolucionen els models conceptuals dels alumnes
a partir d’una forma de treball amb simulacions?..........86
3.5.3 Com han canviat unes concepcions científiques d’uns
alumnes abans i després d’aplicar la unitat didàctica.....90
3.5.4 Observacions fetes a l’aula d’informàtica...................... 94
3.5.5 Altres observacions................................................... 94
4 Conclusions 96
5 Relació dels materials continguts en els annexos.................... 99
6 Bibliografia comentada............................................................ 100
Annex I
Una introducció al moviment amb simulacions........................ 1-38
Algunes simulacions de 4t d’ESO........................................... 39
Annex II
Entrevista.......................................................................... 1-85
Fotos de simulacions............................................................ 1-4
Transcripcions de les entrevistes........................................... 5-30
Anàlisi de les entrevistes...................................................... 31-73
Parts més destacades de l’anàlisi.......................................... 73-85
Anàlisi de les simulacions d’IP 86-118
Observacions...................................................................... 119
Materials diversos (Fotos, guies d’alumnes recollides a classe )131
1. INTRODUCCIÓ
4
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Amb l’arribada de les noves tecnologies als instituts i a les escoles s’ha obert
la possibilitat de alleugerar els problemes que té plantejats l’ensenyament en
general, i a l’ ESO en particular, com ara són: les dificultats per assimilar conceptes
i per desenvolupar les habilitats procedimentals;els diferents ritmes
d’aprenentatge, i el gran desinterès per a l’activitat acadèmica en general.
La majoria dels alumnes empren l’ordinador amb molta destresa i això fa
que la utilització d’aquesta eina els sigui engrescadora. Les simulacions assistides
per ordinador ofereixen als estudiants una oportunitat d’experimentar i explorar
una àmplia gamma de situacions, objectes, fenòmens i representacions de models
científics, dins de les aules i de les seves llars. Per aquest motiu introduir les
simulacions a les aules pot fer que l’aprenentatge resulti més atractiu i més
significatiu.
Les simulacions poden ser una eina molt potent per ajudar a l’estudi dels
fenòmens naturals i dels conceptes abstractes i per tant, és una bona alternativa a
l’estudi convencional de les Ciències. Ara bé, “aquestes tecnologies no milloren per
si mateixes de forma automàtica la manera d’educar els nostres estudiants, ni els
prepara millor per enfrontar-se al món actual. “Sense un enfocament pedagògic
adequat, aquestes mateixes tecnologies podrien tenir un efecte negatiu”1. En
conseqüència, cal conèixer sota quines condicions les simulacions poden ser eines
per un aprenentatge eficient.
A partir d’aquestes idees generals l’objectiu d’aquest treball ha estat
respondre a la pregunta següent; quines condicions afavoreixen que una simulació
sigui una bona eina d’aprenentatge adaptable a la diversitat d’alumnes d’una
classe?
Per respondre aquesta pregunta s’ha fet una recerca teòrica, basada en un
estudi bibliogràfic, per tal de conèixer l’estat de la qüestió sobre simulacions. La
part pràctica del treball s’ha limitat a l’ESO, a la disciplina de Física (cinemàtica i
dinàmica) i al programa Interactive Physics. Durant aquesta etapa s’han analitzat i
seleccionat simulacions adients de IP, s’han programat diverses simulacions amb
les respectives guies, s’ha elaborat una unitat de cinemàtica amb simulacions per
2n ESO i posteriorment s’ha implementat la unitat en dos centres de secundaria. Al
mateix temps s’han fet algunes observacions de com treballen els alumnes i les
alumnes les simulacions, tan col·lectiva com individualment. I conclou aquest
treball amb tres entrevistes a l’entorn d’una seqüència de simulacions , amb
alumnes de diferents ritmes d’aprenentatge, amb la finalitat de veure si les
simulacions poden ajudar a que l’aprenentatge d’un concepte sigui significatiu .
1 Gil, S. Nuevas tecnologias en la Enseñanza de la Física
5
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
La col·laboració d’ Àngel Fontanet en la programació d’alguns exercicis de
simulacions de Cinemàtica i els aclariments dels dubtes que anaven sorgint a
mesura que es programaven simulacions amb l’ Interactive Physics, ha complert,
en part, el treball en equip que es va anunciar en la presentació del projecte.
1.1 ANTECEDENTS DEL TEMA OBJECTE DE L’ESTUDI (L’ESTAT
DE LA QÜESTIÓ)
1.1.1 ELS ORDINADORS I ELS SOFTWARES DIDÀCTICS
1.1.1.1 Història de les simulacions informatitzades
La història de la utilització dels ordinadors a l’aula és relativament recent. No fa
menys de 25 anys que es va començar a explorar seriosament aquest camp dins
de la didàctica.2
Els físics han estat utilitzant computadores des de fa un quants anys . En els
anys seixanta calia perforar targetes i esperar hores i dies fins que a través del
programa Fortran s’aconseguia executar l’operació. A partir dels anys 80 les
supercomputadores han fet possible que la capacitat de processar informació s’ha
tornat més fàcil i accessible.
A finals dels anys 50 es comença a utilitzar simulacions a USA, òbviament
sense un suport informàtic. En els anys 60 es fan populars, però posteriorment el
seu us va declinant amb l’arribada de les proves d’habilitats bàsiques; però cap als
anys 80 es tornen a implantar.
Edwards F. Redish explica com al voltant de 1983 van arribar els primers softwares
de simulació de Física per a la docència a la Universitat de Maryland. Aquests
softwares tractaven els estudiants com si fossin professors de física. S’assumia que
comprenien les idees bàsiques i tractaven de trobar noves formes d’expressar el
que ja sabien.
En 1988 E.F. Redish, J.M. Wilson i M. Donald varen redactar el manifest
M.U.P.P.E.T. fruit de les seves experiències sobre la utilització de l’ordinador a l’aula
i al laboratori. Era un projecte de Física i Tecnologia educativa on s’explorava la
construcció d’entorns de programació modulars per a estudiants utilitzant fulls de
càlculs, simulacions i possibilitant la realització pels estudiants de projectes
d’investigació.
2 E.F. Redish. Prólogo a los Fislets. F.Esquembre i altres. Físlets.
6
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
En la conferència de Física Computacional per estudiants de Llicenciatura en
el Davidson College (1991), cada participant havia de portar un software i material
curricular per a compartir. Els assistents varen contribuir amb petits programes
fabricats per ells. Tot apuntava que la revolució educacional basada en el
computador havia arribat; però no va ésser així, la comunitat educativa va adoptar
molt poc del software d’aquesta conferència. Les possibles causes d’aquest fracàs
caldria apuntar-les, per una banda, en els editors, els quals no eren partidaris
d’integrar l’ús dels ordinadors en els principals textos educatius perquè es
quedaven obsolets, tot just, després de la seva publicació. El ràpid
desenvolupament dels hardwares i dels sistemes operatius dificultava als autors del
software la producció de material curricular. Per una altra banda, el professorat
fugia d’invertir temps i l’energia necessària per superar aquests obstacles i la
investigació sobre l’eficàcia de l’ensenyament basada en les simulacions era més
aviat escassa . Curiosament, la sèrie Berkeley de Física, anterior al congrés de
1991, s’utilitzava i s’utilitza tot i que la pedagogia és obsoleta.
1.1.1.2 Programes de simulació
A partir de 1993 apareix el projecte CUPS i la seva extensió CUPLE on es
creen entorns d’aprenentatge totalment modulars que actualment s’utilitzen en el
denominat Studio Physics. El mètode Fislets i el servidor Web Physics del Davidson
College són descendents directes d’aquests projectes. L’ús del llenguatge de
programació Java i de Java Script utilitzat en els Fislets fa que sigui fàcil d’adaptar
aquells que ja existeixen i de crear d’altres nous. Els Fislets simulen processos, es
poden fer tests i qüestionaris de tot tipus i permeten interactivitat.
Un altre programa interessant semblant als Fislets és “Interactive
Physics” (IP) el programa es desenvolupa a USA des de l’any 1989, i es d’àmplia
utilització en aquell país. És una eina fàcil d’utilitzar que permet dissenyar
simulacions amb gran rapidesa i modelitzar. Simula principalment fenòmens
mecànics i alguns electrostàtics i és interactiu com el Fislet. Té un llenguatge propi.
En el programa Modellus es poden generar les própies simulacions de
fenòmens físico-químics i permet utilitzar les matemàtiques.
Hi ha programes que simulen laboratoris de Ciències com el Cocodrile i
Chemlab.
El programa XYZET (a simulation program for physics teaching) ha estat
dissenyat com a suport de l’ensenyament de la física. Té la peculiaritat que és en
3D i pot estar controlat pel Java applets. Es pot tractar la mecànica i l’electricitat.
7
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
S’ha desenvolupat un complet curs de mecànica. Ha estat aplicat a classe i ha
resultat efectiu. I el programa Newtonlab en 3D molt útil en tecnologia.
1.1.1.3 Revistes, congressos i associacions
Actualment en els congressos que hi ha d’ensenyament solen haver diverses
ponències sobre multimèdia i concretament sobre simulacions. Les nombroses
revistes dedicades a la Didàctica de les Ciències sovint hi dediquen articles com
l’European Journal of Physics, International Journal of Science Education, Joournal
of Research in Science Teaching, Amercian Journal Physics , etc. En el nostre país
parlen sovint de simulacions: Enseñanza de las Ciencies, Alambique, La revista del
Crecim, etc. Fins i tot s’han creat revistes com el “Journal of Educational
multimedia”, Journal of computers in Science Education i associacions com
“Association for the advancement of computing in Educations “ dedicades
exclusivament a aquest tema.
Tot això posa de manifest el paper rellevant que tenen les simulacions en la
didàctica de la Ciència actualment.
Actualment un percentatge molt alt de les llars tenen ordinador i d’aquí a
poc, tots els infants l’hauran utilitzat . Això comporta una altra forma d’educar. El
professorat ha de comprendre les noves formes de pensar i els seus estils
d’aprenentatge.
L’activitat d’ensenyar física s’està convertint en l’activitat d’una comunitat
cada vegada més àmplia on tots aprenen dels altres, gràcies a la informació que es
manega i distribueix i també que actualment es disposa de tecnologies claus que
superen la prova del temps.
1.1.2 IDEES ACTUALS MÉS RELLEVANTS EN DIDÀCTICA
La frase de S.Gil serà l’eix vertebrador d’aquesta recerca. “ La utilització de les
simulacions no sempre produeix l’efecte desitjat si no hi ha un enfocament
pedagògic adequat”.
Com a conseqüència cal tenir present quin ha d’ésser aquest enfocament
per tal que la utilització de les simulacions doni com a fruit un aprenentatge
significatiu.
En aquest apartat es farà una síntesi dels aspectes didàctics més rellevants
de la didàctica actual i que cal tenir en compte a l’hora d’analitzar, seleccionar,
programar i implementar les simulacions.
8
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Part d’aquestes idees han estat extretes dels documents de N. Sanmartí 3,
on hi ha reflectides les idees més importants dels grans especialistes en didàctica i
les seves reflexions com a conseqüència de l’experimentació portada a terme.
1.1.2.1 Idees que cal tenir en compte
El constructivisme reconeix que cada alumne construeix el seu coneixement
en el procés d’ensenyament- aprenentatge.
En aquest procés d’ensenyament-aprenentatge juguen un paper molt
important les idees prèvies de l’alumnat (que és coneix també amb el nom
d’idees alternatives o preconceptes), les formes de raonament, les seves
vivències personals i la seva interacció amb el medi.
Els/les alumnes quan s'enfronten als nous continguts generalment ja tenen
un model teòric inicial que s’han construït en l’experiència escolar prèvia,
familiar, social, etc., per aquest motiu es parla de l’ensenyament com un
procés que permet l’evolució del pensament espontani o preconceptes. La
classe de Ciència ha de contribuir a superar aquestes idees alternatives
construint un coneixement més complex i elaborat tot respectant la cultura
inicial
El constructivisme dinàmic admet que existeix una membrana entre
l’interior i l’exterior al subjecte semblant a la que existeix entre ensenyar i
aprendre. Aquesta membrana és impossible de travessar, tot i que és
suficientment flexible per tal que el subjecte pugui aprendre des de les
seves interaccions amb el medi (Pozo, Scheuer 1999) i així regular el seu
aprenentatge.
Si es vol atendre a la diversitat s’ha d’adequar el procés didàctic als
progressos d’aprenentatge observats en els estudiants, és a dir cal
diferenciar l’ensenyament (Perrenoud 1991).
1.1.2.2 L’avaluació com a regulació
L’avaluació proporciona la informació de les necessitats de cada alumne, per poder
adequar les activitats d’ensenyament. Aquesta avaluació cal fer-la inicialment
(predictiva), durant (formativa) o finalment (sumativa). L’objectiu final és millorar
l’aprenentatge.
3 Documents
9
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
L’avaluació inicial o predictiva informa sobre les idees alternatives i el
procediments intuïtius i el hàbits dels estudiants.
L’avaluació formativa serveix per conèixer els problemes que tenen els alumnes i
així adaptar el procés didàctic. És reguladora
Segons Allal (1988) la regulació formativa pot ser: interactiva, retroactiva i
proactiva.
▪ Regulació interactiva : les interaccions de l’alumnat amb els continguts a
través del material didàctic, amb el professorat i amb els seus companys
donen les pautes de les activitats d’aprenentatge que cal seguir.
▪ Regulació retroactiva: es programen activitats de reforç després d’una
avaluació puntual al final de la seqüència per corregir els errors.
▪ Regulació proactiva : és la fase de consolidació i aprofundiment.
L’avaluació sumativa realitzada al final del procés i té com a finalitat veure si s’han
assolit els objectius i en quina mesura.
En resum com diu Neus Sanmartí cal “crear un marc teòric en el qual,
ensenyament, aprenentatge i avaluació siguin tres discursos coincidents”.
1.1.2.3 L’ autorregulació
Des de una perspectiva tradicional la regulació és essencialment de l’ ensenyant
això implica un alt cost pel professorat. Cal promoure estratègies complementaries
que facilitin l’autorregulació.
L’autorregulació per part de cada estudiant i la regulació a partir de les
interaccions entre l’alumnat són dos pilars fonamentals en què es sustenten la
regulació contínua. La regulació dels aprenentatges, de manera progressiva és
responsabilitat de l’alumne.
Aquesta regulació formadora (Bonniol 1981, Nunziati 1990) es fonamenta
en la teoria de l’activitat de l’aprenentatge basats en els treballs de l’escola
soviètica (Talizina 1988)
La autorregulació d’ ordre metacognitiu pretén bàsicament (Perrenoud
1991) formar els alumnes en la regulació dels seus propis processos de pensament
i aprenentatge.
1.1.2.4 El cicle de l’aprenentatge
10
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Proposat ja fa anys per Karplus i al. (1977) a partir d’idees basades en les teories
piagetianes, i amb algunes modificacions proposades per Jorba i Sanmartí (1994),
continua proporcionant un marc adequat per ajudar a concretar a l’aula el munt de
restriccions que una reflexió seriosa imposa sobre l’aprenentatge de les ciències
perquè sigui eficaç. El cicle sembla capaç d’integrar la idea d’activitat (procedent de
la teoria de l’activitat) amb la resta d’elements a tenir en compte a l’aula: objectius,
continguts, transposició didàctica dels continguts, models i representacions,
evolució d’aquests models, verbalització i escriptura d’actuacions, raonaments i
conclusions, valors a desenvolupar, etc.
Les activitats d’aprenentatge s’organitzen en seqüències relacionades entre elles.
Cada seqüència comprèn les següents fases:
Fase d’exploració
Cal partir d’una situació real, concreta i simple. Els estudiants se situen en la
temàtica objecte d’estudi. Identificant o reconeixent el problema plantejat,
formulant els seus propis punts de vista. En aquesta etapa l’alumne ha de conèixer
quin és l’objectiu de l’aprenentatge i també la seva utilitat. Al professor li servirà
per saber quines són les idees alternatives dels alumnes. Des del punt de vista de
l’atenció a la diversitat aquesta fase és molt important ja que serveix per la
diagnosi de les situacions de cada alumne i també del conjunt de la classe. El
professor pot conèixer el llenguatge que utilitzen, els raonaments que fan i l’actitud
que tenen respecte al tema.
Fase d’introducció de continguts i del conflicte sociocognitiu
Es proposen activitats orientades a la construcció o reconstrucció de nous
aprenentatges o punts de vista per part dels alumnes que són guiats pel professor.
Els models constructivistes creien que en aquesta fase havia de produir-se el canvi
conceptual o una reestructuració de les idees prèvies dels alumnes (Driver 1988).
Avui dia es considera que l’alumne/a identifiqui noves formes de mirar,
d’interpretar els fenòmens o de modelitzar-los (Arcá 1990) i que reconegui els
diferents punts de vista. En realitat el canvi conceptual es produeix molt poques
vegades i no sempre coincideix en el procés d’aprenentatge.
“Les activitats que es consideren en aquesta fase són aquelles que afavoreixen la
confrontació entre les diverses maneres de mirar els fenòmens i de pensar sobre
ells, l que possibiliten la reorganització de les experiències i de les explicacions
donades pels estudiants, que proporcionen instruments d’anàlisi de les experiències
i informacions, que promouen la identificació de noves analogies, que faciliten
11
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
verbalitzar les característiques que permeten decidir que un objecte o fenomen és
part d’un concepte o està relacionat amb ell, o les operacions que es deuen
efectuar per resoldre una tasca” (Sanmartí N.)
Cal partir de situacions concretes, analitzar per parts i utilitzar llenguatges
cada vegada més abstractes.
Fase d’estructuració del nou coneixement
En aquesta fase el professor hauria de reconèixer els "ajustaments " de
cada alumne/a en la construcció dels nous aprenentatges. Així l’alumne hauria d’
utilitzar els instruments i tècniques formals que habitualment utilitzen les diferents
disciplines. Aquests instruments han d’estar relacionats amb les preguntes o els
problemes que s’ han presentat al estudiant inicialment.
Fase d’aplicació del nou aprenentatge
Per tal que l’aprenentatge sigui significatiu cal que confronti les experiències
adquirides amb les noves situacions. Serà interessant que comparin els seus punts
de vista inicials amb els finals per tal que puguin reconèixer el seu progrés
d’aprenentatge.
En aquesta etapa el/la professor/a pot adaptar, canviar, suggerir i
replantejar els continguts conceptuals, procedimentals i actitudinals. Els alumnes
s'haurien de plantejar altres situacions on es posi de manifest la continuïtat de la
reflexió dels coneixements adquirits.
Des del punt de vista de l’atenció a la diversitat es pot diversificar:
▪ Les situacions o contextos en els quals s’apliquin els nous coneixements.
▪ El grau de complexitat de les situacions seleccionades. 4
En resum, es pot dir que en el procés d’ensenyament-aprenentatge, caldrà tenir
molt presents els aspectes següents:
▪ La seqüènciació del procés didàctic.
▪ L’avaluació continua, per poder veure en quin moment l’alumne/a no
segueix el tema i així poder actuar per tal que superi les dificultats.
4 S’han desdoblat algunes simulacions per convertir-les en dues de nivells diferents.
12
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1.1.2.5 Contextualització
“Podem dir que contextualitzar la ciència és relacionar-la amb la vida quotidiana
dels estudiants i fer-los veure l’interès que pot tenir en les seves vides en els
aspectes personals, professionals, i socials”.5
La contextualització està molt relacionada amb una nova manera d’ensenyar, que
consisteix a relacionar la ciència amb la tecnologia i la societat (CTS). Hi ha dues
maneres d’ enfocar-ho: bé partint dels conceptes per interpretar i explicar el
context o bé partir del context per introduir i desenvolupar els nous conceptes.
Aquest últim enfocament és el que s’està utilitzant en les reformes currículars de
molts països. S’aconsella utilitzar-lo perquè motiva més l’alumnat en general.
Els conceptes científics sorgeixen de situacions problemàtiques (Toulmin) i en
conseqüència Chamizo i Izquierdo proposa un ensenyament de les ciències basat
en el plantejament i resolució de problemes. La ciència racional és sempre una
ciència en context perquè així és com funciona la ment humana i també la de la
comunitat científica. És important el coneixement de l’entorn proper a l’alumnat, ja
que en ell es troba amb problemes que els interessa i es produeix una motivació
real.
Els alumnes han de ser capaços d’identificar problemes en el seu entorn. “Creiem
que el que pot garantir que la classe sigui l’àmbit en el qual es gestiona l’incipient
pensament científic dels alumnes és la presentació de problemes que l’alumnat pot
arribar a resoldre autònomament perquè parteixen de preguntes amb sentit per les
seves pròpies vides i interessos” (Guidoni 1985).
Aquest ensenyament és fonamentalment actiu, fruit del treball dels alumnes, que a
mesura que van actuant van construint el seu propi coneixement.
1.1.2.6 Modelització
El terme modelització té diferents significats segons el context utilitzat:
modelització científica, modelització interna, programa de modelització.
Modelització científica
La comunitat científica sempre ha intentat explicar els fenòmens de la naturalesa, i
això s’aconsegueix buscant lleis i normes que permeten explicar i predir fenòmens
específics. L’objectiu final és un model teòric conegut amb el nom de model
científic.
5 A. Caamaño. “Contextualitzar la Ciència” p.5
13
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Modelització interna
L’objectiu final en l’aprenentatge d’un concepte per part de l’alumnat és la
construcció d’un model intern. La modelització interna és el procés pel qual els
alumnes estructuren, de manera inconscient, el seu coneixement i integren els
nous conceptes i idees.
El model és vàlid si és capaç d’interpretar la realitat i és coherent amb
qualsevol altre model anterior.
La informació que reben no sempre s’assimila ràpidament. Així doncs,
l’aprenentatge no és un procés sobtat. Aquest procés de modelització interna
requereix més o menys temps depenent del model científic explicat, del
coneixement previ dels alumnes i de la pròpia dificultat del model.
El programari de modelització
És una aplicació informàtica que permet a l’usuari crear un model que
representi virtualment algun aspecte de la realitat.. Les aplicacions informàtiques
més importants són el programari Modellus, citat anteriorment , el Coach i el Vnr.
El model escolar, és a dir, els conceptes necessaris per a la interpretació de
fenòmens i les relacions entre els conceptes i els fenòmens, les fórmules i les
imatges utilitzades per representar el model ha de ser necessàriament progressiu.
R.Pintó (2006)6
Tasca del professoratAPRENENTATGE
Realitat
Procés de l’alumne
(modelitzacióinterna)
Modelsmen talsModels
men tals
Al llarg del procésd’aprenentatge
Models men tals ca da v egada més propers al s
mo dels cien tífics
Models men tals ca da v egada més propers al s
mo dels cien tífics
Procés delscientífics
(modelitzaciócientífica)
Modelscientí ficsModels
cientí fics
Al llarg de la història de la ciència
Models cie ntí ficsmés elab orats i
refinats
Models cie ntí ficsmés elab orats i
refinats
1.1.2.7 Quines avantatges té aplicar el model constructivista?
6 Conferència sobre simulacions per professors formadors.
14
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Genera un clima agradable, lliure de coaccions i autoritarisme a la classe.
▪ Afavoreix la creativitat dels alumnes i del professor.
▪ Facilita la planificació de les classes i els recursos d’aprenentatge.
▪ Respecta les diferències individuals dels alumnes i l’atenció a la diversitat.
▪ Fomenta el treball en equip, la discussió, l’argumentació i el protagonisme
dels/de les alumnes.
▪ Estimula estratègies d’avaluació.
.
1.1.3 L’ENSENYAMENT-APRENENTATGE DE LA FÍSICA
L’American Association of Physics Teachers* en una editorial a l’any de la Física es
lamentava que els avenços tan importants que s’han produït en el món de la Física
no s’han vist acompanyats per uns avenços en l’ensenyament - aprenentatge
d’aquesta disciplina; però també reconeix que per una altra banda s’han fet grans
esforços per part de la comunitat investigadora en Didàctica de la Física (PER) i per
nombrosos professors d’aquesta disciplina que han tingut com a repte implementar
el nous mètodes d’aprenentatge recercats amb èxit.
Diversos estudis han detectat una àmplia bretxa entre els objectius de molts
professors ancorats a les formes tradicionals d’ensenyar i els nivells de comprensió
conceptuals que assoleixen molts alumnes. És important establir connexions entre
el PER i la comunitat educativa tradicional i de fet s’estan començant a fer en molts
països aquestes connexions, concretament en el nostre país hi ha vincles, per
exemple, entre la UPC, el CRECIM i el CDECT, entre professors de determinats
instituts i aquests organismes. L’ associació de professors de Física i Química, la
branca de Ciències de l’ Institut d’Estudis Catalans i des del Departament
d’Ensenyament s’estan fent grans esforços perquè arribin a la comunitat educativa
les noves maneres d’enfocar l’ensenyament.
1.1.3.1 Didàctica de la Física
En el procés de formació d’un concepte cal una etapa on és fonamental diferenciar-
lo dels altres conceptes que tenen relació amb ell, és a dir “la diferenciació
progressiva. Entre el professorat és freqüent no realitzar aquesta diferenciació,
cosa que moltes vegades condueix a una formació ambigua i confosa dels
conceptes.
15
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
El professorat angoixat per l’amplitud dels programes no dedica suficient temps a
l’aclariment del significat de les idees bàsiques. Limitant-se en molts casos a la
memorització de fórmules i l’aplicació mecànica en diferents exercicis tipus.
Es dedica poc temps a activitats qualitatives d’anàlisis de diferents situacions. M.
Izquierdo (2006)7 indicava que l’alumne, davant d’un fenomen, hauria de
preguntar-se: què tenim? què fem? què passa? per què passa? què hauríem de fer
per tal que passés una altra cosa? 8
Com ja s’ha mencionat abans, en el procés d’ensenyament- aprenentatge tenen
una importància crucial les idees prèvies dels alumnes. Aquestes idees poden
interferir negativament en aquest procés. Cal conèixer quines són. Sobretot
aquelles que sovint es repeteixen.
1.1.3.2 Preconceptes de cinemàtica i dinàmica
En la recerca que es farà s’introduiran conceptes i procediments de cinemàtica i de
dinàmica. Per això cal buscar aquelles idees alternatives que poden tenir els
alumnes per tenir-les en compte a l’hora d’analitzar, seleccionar o programar
simulacions.
Estudis fets per Hierrezuelo- Montero (1989) i Driver (1989) posen de
manifest el grau de generalització de les concepcions alternatives. Es troben les
mateixes explicacions en cultures i edats molt diferents i fins i tot en alguns casos
entre les idees dels estudiants i les explicacions donades en altres moments de la
història.
A continuació es farà un resum de les idees que s’observen en els alumnes
en el tema de cinemàtica i dinàmica que són els temes escollits en aquesta
recerca9.
Preconceptes de cinemàtica:
▪ En cinemàtica hi ha confusió entre els conceptes posició, trajectòria,
desplaçament, espai o distància recorreguda.*
▪ En la interpretació de gràfiques confonen la representació de la dependència
posició-temps amb la forma de la trajectòria. *
▪ Obliden amb facilitat que la velocitat és funció de les variables posició i
temps. Fins que no tenen la capacitat de considerar simultàniament l’efecte de
7 Contextualitzar i Modelitzar. Conferència per a professors formadors.8 S’ha tingut en compte en el treball amb alumnes.9 Hierrezuelo, J. Montero A. La ciencia de los alumnos.* S’ha tingut en compte en seleccionar i programar simulacions.
16
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
les dues variables l’alumne no pot comprendre el concepte de velocitat. És
possible que en els primers anys de secundària confonen velocitat i posició.*
▪ Els costa acceptar el caràcter vectorial de la velocitat.
▪ En el llenguatge quotidià es confon l’acceleració amb anar de pressa, és a dir
el d’acceleració es confon amb velocitat. Això és degut que no diferencien
entre velocitat i variació de velocitat, i que no tenen en compte que
l’acceleració depèn de la variació de la velocitat i de l’interval de temps.*
▪ No és fàcil que tinguin en compte el caràcter vectorial de l’acceleració.
▪ Tenen dificultat a realitzar anàlisis qualitatius de les situacions físiques.
▪ Els costa interpretar el signe de l’acceleració.
▪ La composició de moviment és un altre aspecte problemàtic en els estudiants
de cinemàtica
▪ No assumeixen que un moviment és diferent segons sigui el sistema de
referència escollit. Pels alumnes existeix un sistema de referència privilegiat
que és aquell centrat en el propi observador, generalment en repòs respecte
la Terra i solidari amb aquesta. Tot i que l’alumne admet diferents sistemes de
referència, per ell, segueix existint un moviment vertader. 10
La cinemàtica s’enfoca moltes vegades més com un tema de matemàtiques
aplicades que com un tema de física. És freqüent que es dediqui molt poc temps a
la definició dels conceptes i la major part del temps s’utilitzi en la resolució
d’exercicis d’ aplicació de les fórmules del moviment. És fonamental establir
relacions entre les magnituds i el que representen.
Preconceptes de Dinàmica
▪ S’associa l’esforç físic amb la idea de força.
▪ Les forces depenen de la configuració del sistema.
▪ Confonen força amb energia
▪ Les forces no les consideren com la mesura d’una interacció sinó com alguna
cosa que resideix en l’interior dels cossos. Sovint apliquen les forces en el cos
que les fa no en el que la rep.
▪ Generalment només identifiquen una força de la parella que hi ha en tota
interacció.
▪ Si consideren la parella de forces (acció i reacció) les apliquen les dues en el
mateix cos.
10 S’ha tingut en compte en programar i seleccionar simulacions* “ “ “ “ “
17
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ De vegades consideren que la parella de forces tenen valors diferents.
▪ Relacionen força amb moviment.
▪ Creuen que totes les forces són de contacte.
▪ Associen els verbs llançar i empènyer amb força, però no el de sustentar.
▪ Sovint els/les alumnes no relacionen el pes amb la gravetat.
▪ Molts alumnes associen la gravetat amb l’aire.
▪ Consideren que la gravetat és selectiva.
▪ Alguns creuen que la gravetat augmenta amb l’alçada.
▪ El fregament sempre s’oposa al moviment.
▪ Consideren el fregament només en els sòlids.
▪ Creuen moltes vegades que el fregament és la força de reacció de la força de
tracció.
▪ La dinàmica és el tema en que s’han realitzat més investigacions sobre idees
prèvies. La idea que la situació natural d’un cos és estar en repòs i si està en
moviment ha d’existir alguna força és una idea universal.11 Correspon al
sentit comú. És el que es diu pensament natural. Hierrezuelo- Montero (1989)
diuen que: “Nosaltres hem comprovat com aquesta idea és difícil d’eradicar,
fins i tot quan s’utilitzen materials d’ensenyament dissenyats per aconseguir el
canvi conceptual”.
Una de les metodologies que podria ajudar en l’aprenentatge de la Física és la
utilització de simulacions. S’han fet recerques que posen de manifest els avantatges
d’utilitzar aquesta eina; però també hi ha veus crítiques sobre això. En els pròxims
apartats es parlarà de les simulacions, d’algunes recerques fetes i el que s’ha
d’analitzar en una simulació.
11 S’ha tingut en compte en el treball amb els alumnes (entrevista)
18
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1.1.4 LES SIMULACIONS
1.1.4.1 Què són?
Una simulació és una tècnica poderosa que ensenya un aspecte de la
realitat imitant-la. Són sempre idealitzacions ja que és impossible crear una
simulació que descrigui completament la realitat a causa de l’enorme complexitat
que això implica. Generalment permet modificar alguns paràmetres, posicions
relatives i processos.
En les simulacions assistides per ordinador es poden considerar tres aspectes: el
sistema, el model i el llenguatge. El sistema és el context en el qual es
desenvolupa la simulació. Els programadors creen els programes de simulacions a
partir d’un model científic establert per la comunitat científica. El llenguatge és el
mitjà pel qual es relaciona el sistema i el model. 12
Hi ha una diferència entre animacions i simulacions. Les simulacions són aplicacions
que permeten la interacció amb els alumnes, mentre les animacions únicament
poden ser visualitzades
En un programa de simulació hi ha dos tipus de configuració: l’ externa i la interna.
La configuració externa (output) permet que alguns paràmetres quedin fixats quan
es programa. El professor té la possibilitat d’adaptar la simulació a les seves
necessitats. La configuració interna (input) és aquella que permet a la/l’ estudiant
fer modificacions, mitjançant botons, dels valors de certes magnituds significatives.
Per aquesta recerca sobre simulacions el programa seleccionat ha estat Interactive
Physics. A continuació es comentarà els aspectes més interessants d’aquest
programa.
1.1.4.2 Un programa de simulació: Interactive Physics(IP)
Interactive Physics és un programa de simulació amb un llenguatge propi.
Serveix per:
▪ Dibuixar cossos i restriccions que es mouen sota les lleis de la mecànica
newtoniana.
▪ Representar trajectòries.
▪ Visualitzar empremtes
12 Victor Feliu. Conferència per professors formadors.
19
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Crear camps de força.
▪ Mesurar posicions, velocitats, acceleracions, forces, moments, energies.
▪ Visualitzar vectors: velocitat, força, acceleració.
▪ Modificar les condicions externes ( gravetat , de fregament amb l’aire...)
▪ Introduir fórmules
▪ Fer càlculs
▪ Representar gràficament la variació de les variables estudiades.
Els objectius que es poden assolir amb IP són:
▪ La interacció de l’alumne/a amb la simulació.
▪ Fer prediccions.
▪ Descriure fenòmens físics.
▪ Realitzar càlculs .
▪ Analitzar diferents situacions.
▪ Reflexionar sobre els resultats obtinguts.
▪ Introduir les mesures realitzades en temps real a través de
l’experimentació.
▪ Modificar algunes simulacions ja fetes i fer-ne de noves.
Un dels aspectes més interessants és la possibilitat de crear simulacions tan per
part del professor com de l’alumne, que poden ser senzilles o d’una gran
complexitat. Les simulacions d’IP es poden utilitzar en qualsevol moment del cicle
d’aprenentatge.
Amb IP és possible simular processos físics i les modelitzacions dels fenòmens tant
des d’un punt de vista qualitatiu com quantitatiu.
Hi ha un col·lecció de simulacions en la web del programa i un llibre que
desenvolupa guions de treball amb les simulacions Workbook de IP (Schwarz, C i
Ertel, J)
En resum és pot dir que utilitzar IP és compatible amb una metodologia
constructivista.
El fet que no sigui gratuït és un desavantatge respecte als applets.
20
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1.1.4.3 Les simulacions en la Didàctica
Recerques sobre simulacions
Les conclusions de les diferents recerques que s’han fet, sobre l’eficàcia d’utilitzar
les simulacions en les classes de ciències, no totes són coincidents. Algunes com la
que va fer R.Steinberg en 1999 on utilitzava una simulació sobre la resistència de
l’aire, no va trovar diferències significatives en les proves realitzades entre el grup
que la utilitzava amb el que no la utilitzava . En canvi la investigació portada a
terme per Joel K. Kiboss en Kenia en el 2002 basada en el concepte de la mesura
amb simulacions, utilitzant una metodologia quantitativa i qualitativa, conclou que
els resultats són significativament millors en els alumnes que han utilitzat els
mètodes computacionals . Tot i que reconeix que cal ser prudent a l’hora
d’interpretar els resultats.
James M.Monaghan i J.Clement en 1999 van fer tres entrevistes a alumnes que
interaccionaven amb una simulació de moviment relatiu. Havien de predir,
observar i explicar el que succeïa13. La mostra eren alumnes que tenien dificultats
qualitatives i quantitatives per resoldre problemes de moviment relatiu amb una
dimensió, tenien poca imaginació i eren incapaços de resoldre els mateixos
problemes en contextos diferents. La recerca consistia: a examinar les reaccions
dels estudiant quan treballaven, explorar el procés de raonament quan aplicaven
els seus coneixements, i descriure els canvis dels estudiants en l’habilitat
d’imaginar problemes de moviment relatiu després de treballar amb simulacions.
Les diferències entre les prediccions incorrectes i el que observaven accionant la
simulació, feia que s’iniciés la construcció de noves maneres de pensar sobre el
moviment relatiu.
A. Jomianys i V. Komis (2000) van comparar les diferències que hi havia en
l’aprenentatge de la física entre dos grups que s’utilitzaven metodologies
tradicionals però en un d’ells a més a més es feien servir simulacions. L’objectiu era
veure si les simulacions ajudaven en la comprensió dels conceptes velocitat i
acceleració. Van utilitzar representacions estroboscòpiques amb l’Interactive
Physics. Els alumnes que van treballar amb simulacions tenien notes
13 Aquesta manera de treballar la simulació s’ha tingut en compte en aquesta recerca.
21
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
significativament més altes que els que no ho van fer. Concloïen que era una bona
alternativa per ajudar els/les alumnes en la comprensió de la física.
Les investigacions portades a terme per Diane J. Grayson i Lillian C. McDermott en
1995 es basen en unes entrevistes on els alumnes han de predir l’efecte produït
per les condicions inicials i les gràfiques que es produiran sobre el moviment en una
màquina d’Atwood. Una vegada han accionat la simulació tracten de resoldre les
seves discrepàncies entre les prediccions i les seves observacions.
Conclouen que les entrevistes amb ordinador serveixen per recercar com pensen
els alumnes. Creuen que les simulacions són un pont entre els llibres de text i el
món real que és complicat.
Especialment interessant és l’informe que es va fer sobre simulacions i realitat
virtual en el 2003 14 encarregat pel NCAC15 del Departament de programas
d’educació especial. En aquest informe recullen 31 investigacions publicades en
revistes o bé exposades en conferències entre 1980 i 2002 on investiguen l’eficàcia
de les simulacions en la millora de l’aprenentatge. Les línies d’investigació més
importants han estat sobre el canvi conceptual, el desenvolupament de les
habilitats i en el camp del coneixement. A continuació es fa un breu comentari de
les conclusions d’aquestes recerques.
L’ eficàcia de les simulacions per generar el canvi conceptual.
En aquest informe citen les investigacions que s’han fet per veure si les
simulacions ajuden als/les alumnes a enfrotar-se amb les seves idees
(preconceptes) i corregir-les. La majoria de les recerques que citen corresponen al
camp de la Física de la part de Cinemàtica, (relació entre velocitat i distància)16 i de
Dinàmica, concretament 6, l’ última data de 1997. En totes elles indiquen el gran
potencial que representa pel ensenyament les simulacions assistides per ordinador.
L’ eficàcia de les simulacions per desenvolupar habilitats.
La majoria de les investigacions fetes, es recullen 12, en aquest sentit
corresponen al camp de les Ciències. En elles s’ha comparat l’eficàcia de les
simulacions amb un altre tipus d’eines, en totes elles ho han fet amb un grup de
14 N.Strangman. T, Hall. A, Meyer . Virtual Reality/Computer Simulacions and d’implications for UDL, implementation.15 National Center on Accessing the General curriculum16 Conceptes que s’han implementat en aquest treball.
22
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
control. Els resultats de 7 investigacions, citades en el informe, diuen que són bons
o més bons que amb altres eines utilitzades.
De totes maneres indiquen que els resultats són difícils d’analitzar per que han
incorporat a les simulacions suports com una seqüència de lliçons partículars o
elements d’instrucció i a més a més cada investigació tenen suports diferents. No
obstant això, reconeixen els autors de l’informe que hi ha alguns errors en els
dissenys d’algunes investigacions.
L’eficàcia de les simulacions en el desenvolupament dels coneixements.
Les investigacions fetes en aquest camp també van donar resultats positius i
més positius que els obtinguts utilitzant altres tècniques , només en dues
investigacions els resultats del test avaluador van ser inferiors que en el test del
grup amb ensenyament tradicional.
Què opinen els especialistes en didàctica sobre simulacions?
▪ Són un pont entre el món concret de la natura i el món abstracte dels
conceptes i models (Yair, Mintz, Litvak, 2001).
▪ Són una eina poderosa per poder aprendre ells mateixos.
▪ Ofereixen als professors la possibilitat de concretar conceptes abstractes.
▪ Aquestes eines ajuden a aproximar-se al model constructivista
d’ensenyament-aprenentatge. (Strangman, Hall, Mayer 2003)
▪ Els estudiants es motiven amb les simulacions i aprenen interactuant amb
elles. La utilitat de les simulacions està demostrada (Kofman 1997)
▪ La simulació ha de ser interactiva (elaborar activitats on hi hagin
preguntes, i per respondre hagin d’interaccionar amb la simulació) fàcil
d’utilitzar i intuïtiva ( X. Bohigas, X.Jaén i M. Novell, 2003 )
▪ Les simulacions proporcionen un pont entre el coneixement previ dels
alumnes i l’aprenentatge de nous conceptes físics, ajudant-los a comprendre
les ciències amb una reformulació activa de les seves concepcions prèvies.
▪ Ofereixen als estudiants l’ oportunitat de desenvolupar la seva comprensió
de fenòmens i lleis físiques mitjançant un procés quasi immediat de
generació i verificació d’hipòtesi.
▪ Permet aïllar i manipular variables de manera que hagin de reformular el
seu model intern, lo qual podria proporcionar una millor comprensió dels
conceptes i les variables del fenomen estudiat.
23
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Poden utilitzar una gran varietat de llenguatges i representacions, útils per
entendre els conceptes i les relacions. (R. Pintó i R. Gutierrez , 2004)17
▪ Les simulacions s’han d’utilitzar tenint en compte les idees claus de la
didàctica actual:
▫ Representar bé la pregunta o problema (els objectius)- que han
de ser rellevants i el procediment.
▫ Predir, és a dir, explicitar el que es pensa que succeirà i el
perquè.
▫ Comparar prediccions i resultats.
▫ Discutir amb els companys i el professorat diferents prediccions i
interpretacions.
▫ Escriure (sintetitzar, comunicar) les noves idees. (N. Sanmartí
2005)18
▪ Sobre les potencialitats didàctiques de les simulacions i de les Tic en general:
▫ De treballar en grups-classe a treballar en petits grups.
▫ De centrar les activitats a llegir i recitar la lliçó, a treballar
l’aplicació.
▫ D’ aconseguir motivar només a uns pocs, a millorar la motivació
de tots.
▫ D’atendre només els/les estudiants segons la mitjana a
atendre’ls a tots.
▫ D’avaluar només a base d’exàmens finals, a avaluar el progrés i
l’esforç.
▫ De promoure una estructura social competitiva, a promoure una
major cooperació.
▫ D’unes classes on tots els estudiants fan el mateix , a altres on
fan coses diferents.
▫ D’una classe on prima el pensament verbal, a altres on s’integra
el pensament visual I verbal. (N.Sanmartí)
Les simulacions faciliten desenvolupar la docència d’una manera més activa i amb
més recursos didàctics, i per tant poden ajudar en plantejaments constructivistes.
quan es vol treballar amb simulacions cal combinar els següents factors:
17 Congrés de GIREP
18 Congrés de Mallorca
24
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Els objectius d’aprenentatge.
Quan s’ha d’escollir una simulació cal preguntar-se: quin concepte, mètode,
propietat, etc. es vol que aprenguin els nostres alumnes, és a dir, quins són els
objectius que es volen assolir. S’ha de tenir en compte que la simulació no és el fi
sinó una eina per facilitar l’aprenentatge dels nostres alumnes.
Els problemes que tenen els estudiants.
Les orientacions que seguim per millorar l’ensenyament aprenentatge.
Elaborar les activitats de forma que es realitzin preguntes als alumnes i que per
respondre hagin d’interaccionar amb la simulació. L’animació permet simular un
fenomen físic i gràcies a la interacció l’estudiant pot manipular l’evolució del
sistema físic d’una manera controlada, així l’estudiant pot investigar la relació de
les magnituds que intervenen en un fenomen que reproduïm a l’ordenador. Cal
recalcar als alumnes que la simulació reprodueix la realitat de forma esquemàtica,
seguint els models físics que ha tingut en compte el programador. No és el mateix
que realitzar experiments a la realitat. El físic reprodueix un món més simplificat
que el de la realitat. Les simulacions tancades no afavoreixen el procés
d’aprenentatge.
1.1.4.4 En quins casos és més aconsellable utilitzar les simulacions?
▪ En la investigació de sistemes físics de forma controlada.
▪ En simulacions de sistemes físics difícilment reproduïbles al laboratori.
▪ En els ajuts a l’ aprenentatge de conceptes abstractes.
▪ Per reforçar l’ experiència feta al laboratori.
1.1.4.5 Classificació de les simulacions.
▪Segons les formes d’execució:
- Simulacions obertes (de diverses formes d’execució).
- Simulacions tancades (d’una sola forma d’execució).
En les obertes es poden generar les pròpies simulacions i les tancades no.
▪Segons si l’activitat comporta fer càlculs o no.
- Simulacions qualitatives.
- Simulacions quantitatives.
▪Segons el model didàctic que s’utilitza.
25
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
- Conductistes : es basa en la transmissió – recepció.
- Descobriment dirigit.
- Constructivista: es basa en el procés de regulació.
▪Segons el tipus de fenomen que simulen.
- Que es poden realitzar o no al laboratori.
- Que simulen experiències interessants des d’un punt de vista
històric.
1.1.4.6 Aspectes que cal tenir en compte a l’hora d’analitzar simulacions.
En una simulació hi trobem:
▪ Una imatge dinàmica que pot variar a partir de la interacció ordinador -
usuari, expressada mitjançant icones o textos
▪ Botons, lliscadors, camps numèrics, etc. que permeten modificar la imatge
dinàmica.
▪ Textos amb instruccions de funcionament o que proposen exercicis o
problemes a resoldre.
Quan s’han d’analitzar simulacions cal tenir en compte una sèrie d’aspectes:
Aspectes informàtics.
▪ Refresc de la pantalla: al modificar alguna cosa la simulació reacciona amb
rapidesa.
▪ Grau d’interactivitat
▪ Facilitat per entrar dades
▪ Facilitat de veure com funciona
▪ Velocitat adequada del fenomen que es mostra (adequat per poder-lo seguir
visualment)
▪ Automatismes en la presentació dels resultats (p.e. els eixos es canvien
d’escala, s’arrodoneixen xifres, etc.)
▪ La informació tècnica que es mostra sobre les accions que es poden fer es
clara.
▪ Facilitat de manipulació...
En els aspectes informàtics–tècnics l’interactive Physics s’ajusta als items
informàtics.
26
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Aspectes de Disseny
▪ Bonic.
▪ Vistós.
▪ Facilitat d’interpretar els fenòmens que s’hi mostra.
▪ Riquesa dels continguts científics de les imatges.
▪ Ocupació relativa de la pantalla: distribució de la informació a la pantalla.
▪ Utilització de codis de colors per descriure “iguals”.
▪ Adequació de la grandària de les lletres, tipus de lletra, color del text.
▪ Expressió clara dels resultats que apareixen després d’una manipulació.
▪ Adequació del símbol al contingut del missatge: imatges adequades a allò
que es vol representar.
▪ Claredat en la utilització simultània d’elements reals i abstractes.
▪ Informació explícita de les condicions de la idealització, de les hipòtesis del
model teòric que descriu.
▪ Proporció adequada de les imatges dels diferents objectes en pantalla.
Aspectes de qualitat científica
▪ La correcció científica del missatge. Millor les simulacions programades per
organismes de prestigi.
▪ La quantitat d’informació del resultat obtingut després de la manipulació.
▪ L’adequació de les xifres significatives dels resultats.
▪ La indicació clara del sistema de referència.
▪ La representació del fenomen de forma qualitativa o quantitativa.
▪ La indicació de les unitats de les magnituds.
▪ En la selecció d’imatges i continguts en general es tenen en compte aspectes
ètics.
▪ En la presentació de fenòmens reals juntament amb la representació del
model teòric físic que es fa servir.
Potencialitat
▪ És com una pel·lícula en què l’explicació l’ha de fer el professor.
▪ És com una transparència (es pot usar en lloc d’un dibuix o un esquema)
27
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ És útil únicament per visualitzar un fenomen. És a dir , és una animació.
▪ Serveix per fer o resoldre problemes.
▪ Permet millorar la eficiència del temps dedicat a interpretar el fenomen
Aspectes didàctics
Normalment els articles sobre simulacions tracten de donar explicacions i enumerar
avantatges, analitzar els aspectes més “estètics”, proporcionar elements genèrics
sobre el disseny de noves simulacions, sobre les potencialitats d’un nou enfocament
particular. “S’ha de donar més importància a l’enfocament didàctic de les
simulacions per utilitzar-les en les classes de ciències. El professorat han de ser
crítics, des d’un punt de vista didàctic, amb les simulacions”. (R. Pintó 2006)19
Els aspectes que caldria tenir en compte són:
▪ Si en la simulació hi ha algun text amb alguna pregunta o bé un
qüestionari. Cal rebutjar aquelles que l’alumne només ha d’obeir algunes
instruccions. Cal dona importància a les qüestions com a forma de trobar
una resposta, solucionar un problema, satisfer una curiositat i promocionar
així un interès per a l’aprenentatge.
▪ El rol assignat a la visualització.
▪ La visió epistemològica de la ciència que es dóna. S’ha d’aclarir la diferència
entre la descripció del fenomen i el model científic que permet explicar-ho.
També és important fer entendre com ha estat el procés de construcció de la
ciència.
▪ L’explotació de les potencialitats de les simulacions.
Les simulacions fan possible l’exploració de situacions virtuals, moltes d’elles
impossibles d’aconseguir al laboratori de l’escola. Els alumnes analitzen un
sistema específic o un fenomen particular en diferents circumstàncies,
examinen a fons les condicions que afecten el funcionament del sistema,
identifiquen les variables dependents i independents, analitzen què passaria
si es modifiqués algun dels paràmetres o variables del sistema, etc.
L’ús de simulacions a l’aula estimula les habilitats de recerca i promou la
creativitat dels/de les alumnes.
▪ L’enfocament qualitatiu / quantitatiu que es fa. Hi ha una llarga tradició en
pretendre ensenyar física posant èmfasi en l’adquisició d’habilitats per
resoldre problemes utilitzant fórmules algebraiques i obtenint un resultat
19 Conferència sobre simulacions per a professors formadors
28
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
numèric final. Hi ha moltes simulacions on l’únic objectiu és fer una sèrie de
càlculs que de vegades el fa el mateix ordinador. Cal utilitzar les simulacions
d’una forma més valuosa com analitzant els fenòmens físics des d’un punt
de vista qualitatiu.
▪ La importància que es dóna a les concepcions alternatives o preconceptes.
▪ El nombre de botons no ha de ser excesiu
▪ Una simulació hauria d’anar acompanyada per un programa guia que
contingui:
- Qüestions que es plantegin.
- Presentació teòrica que es consideri necessària.
- Seqüència d’activitats a realitzar pels alumnes.
1.1.4.7 Quins inconvenients poden sorgir en utilitzar simulacions?
No tot és positiu quan es fan servir ordinadors. De vegades tenen dificultats
derivades de la seva falta de familiaritat de vegades dediquen molt temps en
aprendre fer anar el software. Es pot evitar agafant programes que es puguin
manipular fàcilment. Per una altra banda si l’alumne treballa per compte seu a
l’ordinador no es produeix un treball conjunt .Se sap poc sobre les característiques
personals que fan que alguns subjectes es beneficiïn més que d’altres de les
simulacions. Una altra pega és que l’alumne de vegades explora alternatives que
tenen molt poc interès per a l’aprenentatge.
29
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1.2 EXPLICACIÓ DEL TEMA
La proposta d’aquest treball va sorgir després de la utilització de diverses
simulacions a l’aula (fislets i IP); on s’havia observat la motivació que despertava
en l’alumnat, no obstant això, els resultats sobre l’aprenentatge no eren els
esperats. S’intuïa una gran potencialitat però hi havia alguna cosa en la simulació,
o en la manera d’enfocar-ho que feia que la simulació no fos tan útil.
Per tot això es va despertar un interès per conèixer què ha de contenir una
simulació, com s’ha de presentar, enfocar, què cal preguntar per ajudar a construir
el pensament i així aconseguir un aprenentatge significatiu.
El treball que es va projectar tenia com objectiu central la resposta a la següent
pregunta: quines condicions afavoreixen que una simulació sigui una bona eina
d’aprenentatge adaptable a la diversitat d’alumnes d’una classe?
Per contestar a aquesta pregunta calia conèixer l’estat de la qüestió sobre la
didàctica de les simulacions,.
Des d’un bon començament es va projectar fer la recerca orientada a l’ESO en la
disciplina de ciències experimentals i concretament en la part de Física.
Últimament en el mercat hi ha diferents programes que contenen simulacions o bé
serveixen per a programar-les; un d’ells es l’interactive Physics que es troba en
els ordinadors dels nostres instituts, per aquest motiu va ésser el programa de
simulacions escollit per aquesta recerca.
A partir d’aquí es van formular noves preguntes:
a) Quines simulacions d’ Interactive Physics podrien complir amb els requisits per
tal que siguin eines útils per a l’aprenentatge significatiu ?
b) Ajuda a l’aprenentatge si treballen una seqüència de simulacions de dificultat
progressiva?
c) Com treballen els/les alumnes les simulacions a l’aula?
La hipòtesi del treball inicial ha estat la següent: Si l’activitat on intervé la
simulació o les simulacions està dissenyada de tal manera que compleix els
requisits que aconsellen els models constructivistes, l’aprenentatge serà
significatiu i servirà per atendre a la diversitat.
Ara bé, com la recerca és qualitativa, no es podrà arribar a una conclusió general.
30
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
En tot aquest treball s’ha volgut prendre com a premissa que els alumnes aprenen
de manera més significativa si són capaços de comprendre el que fan, d’anticipar
les accions que hauran d’emprendre i, per tant, d’autorregular-se.
1.3 OBJECTIUS I RESULTATS PROPOSATS
Per contestar a les preguntes plantejades s’ha de dur a terme els següents
objectius:
Objectiu 1 : Elaborar una síntesi de les aportacions més rellevants en la didàctica
de les Ciències en el camp de la simulació assistida per ordinador. Això permetrà
disposar de l’estat de la qüestió sobre la utilització de software de simulació per
l’ensenyament de les Ciències. Aquest objectiu servirà per conèixer en part les
condicions que ha de complir una simulació per tal que compleixi els requisits
constructivistes.
Objectiu 2 : Revisar i analitzar les simulacions que hi ha de IP que siguin de nivell
d’ESO, per identificar la diversitat de formes i enfocaments que s’hi troben.
Objectiu 3: Seleccionar les simulacions de IP que compleixen amb els requisits
establerts i si cal, crear noves simulacions.
Objectiu 4: Observar si una seqüència de simulacions escollides per introduir un
concepte seleccionat serveixen per aprendre significativament.
Objectiu 5: Elaborar una unitat didàctica amb simulacions, implementar-la i fer
algunes observacions.
Objectiu 6 : Comprovar que treballant amb simulacions permet atendre a la
diversitat.
31
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2. TREBALL DUT A TERME
2.1 PLA DE TREBALL
Aquesta recerca s’ha subdividit en diverses fases
:
■ Fase de documentació per conèixer l’estat de la qüestió.
■ Fase d’anàlisi i selecció de simulacions d’IP aplicables a l’ESO que compleixen els
requisits que indiquen els especialistes en didàctica de simulacions.
■ Fase de Treball individual amb alumnes a l’entorn d’una seqüència de
simulacions enfocades des d’un punt de vista constructivista, amb la finalitat de
veure si aquests alumnes aprenen un concepte significativament.
■ Fase d’elaboració d’ una unitat didàctica amb simulacions.
■ Fase d’implementació de la unitat didàctica elaborada en els centres escollits i, al
mateix temps, observació de com els alumnes treballen les simulacions.
2.2 METODOLOGIA EMPRADA
2.2.1 FASE DE DOCUMENTACIÓ
Per conèixer l’estat de la qüestió sobre Didàctica de les Simulacions i per tal
d’esbrinar quines condicions afavoreixen que una simulació sigui una bona eina
d’aprenentatge s’han seguit els següents passos:
▪ S’ha fet una consulta bibliogràfica relacionada principalment amb la
Didàctica en general , amb la Didàctica de la Ciència, concretament de la
Física, amb les simulacions i amb la Didàctica de les simulacions.
32
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ S’han fet lectures de la bibliografia seleccionada principalment d’articles
de revistes especialitzades en Didàctica de les simulacions , de llibres
sobre simulacions (d’IP i applets) i sobre recerca qualitativa i pàgines web
relacionades principalment amb simulacions i amb Didàctica de les
simulacions (veure Bibliografia a l’Annex)
▪ S’ha assistit a un Congrés i a Conferències impartides per gent experta
en Didàctica de les Ciències i també en Didàctica de les simulacions
assistides per ordinador.
▪ I finalment s’ha fet una síntesi que es troba indicada en la introducció
d’aquesta memòria.
2.2.2 FASE D’ANÀLISI I SELECCIÓ DE LES SIMULACIONS D’IP
Per analitzar les simulacions d’IP s’han tingut en compte els aspectes didàctics,
científics i de disseny més importants que s’han citat a la introducció d’aquesta
memòria, amb especial èmfasi en els didàctics. Els informàtics no s’han analitzat
perquè el programa d’Interactive Physics ja els compleix .
Per donar una puntuació a cadascuna de les simulacions analitzades s’han hagut
de seguir en alguns casos criteris objectius, com en el cas dels aspectes científics,
però en d’altres han hagut d’ ésser subjectius, com són sobre tot els aspectes de
disseny tal com el color de la pantalla, la grandària de les lletres, etc.
La posada en pràctica de l’anàlisi no ha estat gens fàcil. HI ha hagut diversos
intents d’anàlisi dels quals la puntuació donada no reflectia les qualitats científica,
didàctica i de disseny de les simulacions. Finalment s’ha optat per la següent
fórmula que, si bé no és perfecta, té en compte els requisits que han de complir les
simulacions perquè s’acostin als plantejaments constructivistes que recomanen els
experts en didàctica de simulacions.
S’ha desglossat cada aspecte (Científic, Disseny i Didàctic) en diversos items.
Aquest items s’han citat a la introducció d’aquesta memòria. Com el nombre
d’items indicats ha estat molt nombrós s’ha fet una selecció d’aquells que es
consideren més rellevants .
33
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
A cadascun dels items seleccionats se li assigna una puntuació màxima que
oscil·la entre 1 i 2 depenent d’una sèrie de condicionants. Hi ha items on la
valoració màxima ha estat un 1, que equival a dir si (1) o No (0). Altres, on s’ha
de matisar més , la puntuació màxima és un 2, que equival a dir: malament (0),
regular (1) i bé (2), excepte en el cas que no hi ha text o guia, on la puntuació
màxima per aquest concepte és un 3. En aquest cas, com que la puntuació real és
la mínima, la nota queda penalitzada amb 3 punts menys. (Vegeu annex a partir
de la pag. 86).
La fórmula general aplicada per seleccionar o no una simulació s’ha basat en el
criteri de comparar la puntuació màxima que podria tenir la simulació amb la
puntuació donada. Aquesta fórmula permet comparar les puntuacions de les
diferents simulacions. Tot i que s’ha tingut molt en compte que la simulació no
confongui i que el missatge científic sigui correcte.
També s’ ha donat molta importància a que la simulació vagi acompanyada d’un
text o d’una guia, on s’indiquin com a mínim :
▪ Les activitats a realitzar
▪ Una pregunta que els obligui a interaccionar amb la simulació per
contestar-la
▪ Recordatoris en cadascuna de les activitats a realitzar de que han de
predir, comparar i comunicar, preferentment per escrit, allò que han
observat.
Si a més a més a la guia hi ha una explicació teòrica, exercicis d’aplicació i un test
per autoavaluar-se, es pot considerar que la simulació és molt aprofitable.
A continuació s’exposa la plantilla que s’ha fet servir per analitzar les simulacions;
en ella s’indica la puntuació màxima que se li dóna a cada item.
34
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Aspectes que s’han tingut en compte per l’anàlisi de les Simulacions
Nom nº anàlisiProcedènciaNivell ESOConcepte
Què és pot variar?
Qualitativa Quantitativa p.màx
Aspectes
científics
Missatge científic correcte 2
Unitats de les magnituds (si s’escau) 1
Xifres significatives adequades 1
Aspectes de
Disseny
Atractiva (vistosa, bonica) 2
Utilització de codis de colors per descriure
“iguals”
1
Grandària de les lletres, color text, bona
distribució de la informació a la pantalla,
color pantalla.
2
Aspectes
Didàctics
Aclareix més que confon 1
Interactiva 2
Text Guia 1 (3)
Text o
Gu
ia
Indica les activitats a realitzar 1
Hi ha una pregunta 1
Hi ha la resposta a la pregunta 1
Hi ha presentació teòrica 1
Han de fer prediccions 1
Hi ha exercicis d’aplicació 1
Han d’escriure 1
Hi ha test per autoavaluar-se 1
Oberta o sigui de diverses formes d’execució 1
Fàcil d’utilitzar i fàcil d’observar 2
Té en compte els preconceptes 1
Contextualitzada amb un entorn proper 1
Total puntuació
Es pot modificar ?
Què es pot fer per
millorar-la ?De difícil
realització al
laboratori escolar
2.2.3 FASE DE TREBALL INDIVIDUAL AMB ALUMNES
Per recercar si aprenen significativament un concepte quan es treballa una
seqüència de simulacions s’ha seguit una metodologia qualitativa interpretativa
35
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
de caràcter idiogràfic, és a dir, estudiar allò partícular i individual sense
pretendre arribar a lleis generals.
Per fer el treball s’ha entrevistat a tres alumnes mentre observaven i
interaccionaven amb una sèrie de simulacions seleccionades o programades, de
dificultat progressiva, sobre un concepte de Física .
Per portar a terme aquest treball s’han seguit els següents passos:
Escollir el concepte a treballar
Els requisits que aquest havia de complir eren:
▪ Que estigués en el currículum de l’ESO
▪ Que l’alumne/a ho treballés a classe en algun moment a partir del
més de març.
▪ Que fos aplicable als tres centres.
▪ Que la seva comprensió fos d’una certa dificultat per a l’alumnat.
▪ Que l’alumnat tingués idees alternatives referent a això.
Programar el treball
Per dissenyar-lo s’ha tingut en compte:
▪ Els conceptes que necessitaria conèixer l’alumne/a per una òptima
comprensió del concepte a treballar.
▪ Les fases de l’aprenentatge: exploració, introducció, estructuració i
aplicació.
▪ La contextualització del treball, presentant un fet més o menys
proper a l’alumne/a relacionat amb el concepte a treballar.
Seleccionar simulacions d’I P per a l’entrevista
Per escollir- les s’han fet els següents passos:
▪ Buscar entre les simulacions seleccionades d’IP aquelles que tractin
algun aspecte relacionat amb el concepte que s’ha de treballar.
▪ Programar noves simulacions per a completar la seqüència de
simulacions que es consideren necessàries per a l’aprenentatge del
concepte.
Elaborar el guió de l’entrevista
Per fer el guió de l’entrevista s’ha tingut en compte :
▪ La presentació a l’alumne/a de l’estudi que es vol fer.
36
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Explicació del motiu de l’entrevista.
▪ Acceptació de l’entrevista.
▪ Autorització per fer-li una fotografia, gravar-lo, o bé filmar-lo.
▪ La duració de l’entrevista.
▪ El qüestionari orientatiu de l’entrevista, tenint en compte que
l’entrevista havia de ser flexible, variant lleugerament d’un/a
estudiant a un/a altre/a segons el ritme d’aprenentatge.
Escollir la mostra de l’institut, curs, grup, alumne/a
Els/les alumnes a entrevistar havien de complir una sèrie de requisits:
▪ Que fossin del curs on s’imparteix el concepte.
▪ Que no sàpiguen aplicar el concepte, bé perquè encara no l’han
treballat o bé perquè no l’han après significativament.
▪ Que siguin de diferents ritmes d’aprenentatge.
Calendari de l’execució
La data a escollir havia de ser preferentment una mica abans de començar
el concepte, però que ja estiguessin treballant el tema, i l’horari, a decidir
pel professor de Física i Química.
Recollida de dades
Per a la recollida de dades s’havia d’ utilitzar gravadora i després fer una
transcripció.
Anàlisi de la recollida de dades
Per analitzar les entrevistes s’havia de tenir en compte els preconceptes,
els conflictes i l’evolució del pensament cap al model científic.
37
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2.2.4 FASE D’ELABORACIÓ DE LA UNITAT DIDÀCTICA AMB
SIMULACIONS
Per l’elaboració de la unitat didàctica s’han seguit els següents passos:
Escollir la temàtica de la unitat
S’ha tingut en compte:
▪ Que la unitat s’imparteixi entre el mes de març i maig.
▪ Les programacions dels instituts.
▪ El grup d’alumnes al que va dirigit.
Programar la unitat
Per dissenyar la unitat s’han seguit els següents passos:
▪ S’ha partit del currículum de 2n d’ESO per veure els conceptes i
procediments que s’han d’impartir.
▪ S’han consultat els llibres de text
▪ S’han seqüenciat els continguts.
S eleccionar les simulacions i programar-ne de noves
Per elegir quines simulacions formarien part de la unitat s’han tingut que:
▪ Buscar simulacions, entre les seleccionades d’IP, que intervindran a
la unitat, que són aquelles que s’ajustaran als continguts de la unitat
i que compleixen els requisits o bé aquelles que modificant-ne algun
aspecte poden ser vàlides.
▪ Programar noves simulacions per completar la sèrie de simulacions.
Per programar-les s’han tingut en compte les instruccions
d’Interactive Physics, les directrius que es van donar en el curset de
simulacions, els aclariments d’Àngel Fontanet i de Julian Oró i els
requisits que aconsellen els especialistes en didàctica de les
simulacions.
També s’han encarregat algunes simulacions al professor i company
de Llicència, Àngel Fontanet.
▪ Elaborar els guions de les simulacions.
Per escriure’ls s’ha tingut en compte:
38
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▫ La seqüència d’activitats a realitzar pel alumnat. Una de les
activitats que havia d’estar present és la de predir el que
succeirà abans d’accionar la simulació, la d’ observar, la de
comparar i la d’escriure.
▫ Una pregunta que per contestar-la han de fer
observacions a través de la simulació.
▫ Una història que lligui la seqüència de les simulacions.
2.2.5 FASE D’ IMPLEMENTACIÓ DE LA UNITAT DIDÀCTICA I
D’OBSERVACIONS
Per implementar la unitat en algun centre i fer algunes observacions s’han seguit
els següents passos:
Escollir els centres, cursos i alumnes que treballaran les simulacions.
Els centres escollits han estat els seleccionats el curs anterior, dels quals hi
havia l’autorització dels Directors i el vist-i-plau de la Inspecció.
Els cursos elegits havien de ser exclusivament de 1r cicle de l’ESO,
concretament de 2n d’ESO però finalment això no ha estat possible en un dels
centres.
El tipus d’alumnes seleccionat ha estat de diferents ritmes d’aprenentatge.
Observacions fetes i Recollida de dades
El tipus d’observacions que s’han fet han estat les següents:
▪ Observacions individuals per tal de saber com treballen els alumnes
algunes de les simulacions seleccionades de la unitat i si són adients
per l’aprenentatge.
▪ Observacions d’una parella d’alumnes treballant a l’aula
d’informàtica
▪ Observacions de grups classe a l’aula d’informàtica.
Anàlisi de les dades i conclusions.
L’anàlisi de les observacions que s’han realitzat també han estat de tipus
qualitatiu. A continuació venen reflectides les observacions i entrevistes que
s’han programat:
39
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Institut Curs Nombre d’alumnes Tema MetodologiaJ.Mimó 2n 1 Cinemàtica Observació n. mitjà J. Mimó 4t 1 Cinemàtica Observació nivell
baixForat del
Vent
4t 1 Cinemàtica Observació nivell
mitjà altForat del
Vent
4t Grup-classe. Aula informàtica Cinemàtica Observació
Forat del
Vent
4t Parella i grup- classe. Aula
d’informàtica
Cinemàtica Observació
J. Mimó 2n Grup classe. Aula informàtica Cinemàtica ObservacióJ. Mimó 2n Canó grup classe Cinemàtica ObservacióJ. Mimó 4t 1 Dinàmica Entrevista n. baix
F. del Vent 4t 1 Dinàmica Entrevista n. mitjà
altJ. Mimó 4t 1 Dinàmica Entrevista n. mitjà
40
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2.3 DESCRIPCIÓ DE L’ESTUDI
2.3.1 DOCUMENTACIÓ PER CONÈIXER L’ESTAT DE LA QÜESTIÓ
El primer que es va plantejar va ser obtenir informació dels entorns més propers de
la UAB. El Departament de Didàctica de les Ciències de la UAB té especialistes de
suficient prestigi tant en el camp de la didàctica com en el camp de les simulacions
(Crecim) o en el camp de l’epistemologia de la Ciència per què la informació
obtinguda d’aquestes fonts fos suficientment seriosa per tenir-la molt present.
Es va assistir en el congrés de ESERA al setembre del 2005 a les ponències
relacionades amb les simulacions. Es van fer diverses consultes a la tutora
d’aquesta recerca, Dra. Roser Pintó, que va indicar els especialistes a nivell
internacional que caldria consultar. Es van cercar articles en les revistes de més
prestigi a nivell internacional , les quals són citades a la bibliografia i en la
introducció d’aquesta recerca. La contribució de les revistes del nostre entorn com
“Enseñanza de las Ciencias” i “Alambique” han aportat també una bona font
d’informació. Les webs de Neus Sanmartí, Josefina Guitart, Carmen Fernandez,
Carmen Palacios, i d’altres han estat consultades diverses vegades. El llibre d’
Esquembre – Martin- Christian- Belloni, les aportacions dels llibres de recerca
qualitativa també ha estat una referència a l’hora de planificar les entrevistes i les
observacions, i per suposat els llibres de IP. L’assistència a conferències
impartides, durant el curs 2005-06, per la Dra Roser Pintó el professor Victor Feliu ,
la Dra. Mercè Izquierdo i el professor Jaume Ametller han aportat idees per
aquesta recerca.
En aquesta etapa es va poder constatar que les reflexions que feien diversos
especialistes en didàctica sobre simulacions, fruit de la seva experiència, servien
per contestar en part la pregunta central d’aquesta recerca.
A la introducció s’han exposat les idees que hi ha sobre la utilització de les
simulacions en el camp d’ensenyament –aprenentatge.
2.3.2
41
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
ANÀLISI I SELECCIÓ DE SIMULACIONS
En un bon començament es va fer una triar ràpida d’aquelles simulacions
d’IP que per la seva temàtica i dificultat podrien utilitzar-se a l’ESO. En aquesta
primera tria es va poder constatar que la majoria de simulacions eren aplicables a
Batxillerat. Els temes escollits han estat de cinemàtica i de dinàmica, ja que són
aquests els seleccionats per aquesta recerca.
Una vegada feta aquesta primera selecció de 22 simulacions (veure l’annex pàgina
105) posteriorment s’ha passat a analitzar-les, seguint la metodologia que s’ha
explicat anteriorment, amb la finalitat de seleccionar aquelles que es podrien
adaptar a l’ESO.
Les simulacions analitzades procedeixen del programa d’IP 2000 i del software de
Workbook d’IP del 2004, i quatre simulacions d’IP que han estat programades per
Carme Fernández i Julian Oró.
S’han tingut en compte bàsicament els aspectes didàctics, científics i de
disseny ja que des del punt de vista informàtic el programa IP compleix bastant bé
els requisits citats en les pàgines inicials d’aquesta memòria.
En el punt 3 d’aquesta memòria hi ha un exemple d’un anàlisi d’una
simulació i la resta es troben a l’annex (a partir de la pàg. 105).
Les puntuacions no han estat gens fàcils, s’han assajat diverses formes que
no han resultat satisfactòries, finalment s’ha optat per la fórmula que es menciona
en l’apartat sobre metodologia.
S’han seleccionat aquelles simulacions que compleixen els requisits o bé
aquelles que modificant certs aspectes de la simulació o bé del text o de la guia
podrien ser vàlides. A la taula de selecció hi ha el nombre de l’anàlisi que
correspon a cada simulació i que pot veure’s a l’annex.
Una vegada seleccionades (en resultats obtinguts) es fan comentaris de les
seves característiques, però si es volen més detalls cal anar a l’annex on es poden
veure diferents aspectes d’aquestes simulacions.
2.3.3 TREBALL INDIVIDUAL AMB ALUMNES
Objectiu del treball: Veure si una seqüència de simulacions utilitzades en les
diferents etapes del procés d’aprenentatge (exploració, introducció, estructuració i
42
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
aplicació) ajuden l’alumna/e a regular-se i per tant, a que l’aprenentatge sigui
significatiu.
La mostra: treballar amb tres alumnes de diferents ritmes d’aprenentatge.
El concepte: “La primera llei de Newton o Principi d’Inèrcia” per les dificultats que
comporta la seva total comprensió i aplicació.
2.3.3.1 Programació
Una vegada escollit el tema va sorgir la següent pregunta: Quins conceptes
necessitaria l’alumna/e conèixer prèviament per una comprensió satisfactòria del
Principi d’inèrcia?
Principi d’inèrcia
Interacció entre cossos
Efecte de les forces
Força de fricció i d’altres
Acceleració
Velocitat
No hi ha
No hi ha
m.a
m.r.u
No hi ha
La
vol dir que
v =0 v=Kés
o és
Sí que hi ha
Si Nohi ha o
s’anul·len
No hi ha
43
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
En el mapa conceptual que hi ha a la següent pàgina s’exposa els conceptes que
s’han considerat que poden ser importants perquè l’aprenentatge d’aquest Principi
sigui significatiu.
Una vegada seleccionats els conceptes, s’ha de seqüenciar l’ordre en què s’aniran
treballant. També s’ha de tenir en compte les fases de l’aprenentatge de les quals
s’ha parlat a la introducció.
Per dur a terme aquest treball, amb un alumne, cal primer explorar si coneix el
Principi, si el sap aplicar-ho a casos concrets i en el cas que l’alumne no el domini
es pot seleccionar.
Es pot introduir “El Principi d’inèrcia” a partir de la interacció entre cossos i dels
efectes que produeix la interacció i en conseqüència el que succeeix davant de la
seva absència.
En algun moment ha de sortir la força de fricció ja que és la responsable de la
dificultat que tenen els alumnes de la comprensió d’aquest Principi. S’ha
d’estructurar el concepte i finalment aplicar-ho a casos concrets.
Des d’un començament es va pensar en plantejar un problema més o menys
proper a l’alumne/a que havia de servir per situar-se en el tema (contextualitzar).
Una part de la inspiració d’aquest treball es basa en l’article de J. Monaghan i
J.Clement en el International Journal of Science Education (1999) on feien una
recerca amb tres alumnes que presentaven dificultats amb el moviment relatiu. La
recerca consistia en examinar la reacció dels estudiants davant d’una situació
discrepant via simulació amb l’ordinador. Com a conseqüència d’aquest estudi es va
pensar en plantejar situacions ue posessin en conflicte a l’alumne entre les seves
idees prèvies i el que observaven amb la simulació a l’ordinador.
El desenvolupament de l’entrevista ha tingut les següents fases:
a)Fase d’exploració i selecció de l’ alumnat.
Presentació del problema
44
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Els objectes que hi ha als vehicles de vegades es mouen quan aquest accelera o
frena.
La pregunta que es fa
Per què es pot moure un objecte dins d’un vehicle quan aquest frena o accelera?
Què cal fer perquè això no passi?
L’alumne/a hauria de reflexionar sobre el problema, interpretar el que passa i
buscar solucions per tal que això no passi.
Si en la interpretació no aplica el Principi d’inèrcia l’alumne/a queda seleccionat per
aquest treball.
b) Fase d’introducció
En aquesta fase cal repassar l’efecte d’una força sobre el moviment d’un cos com a
conseqüència d’una interacció amb un altre cos. que està inicialment aturat o bé
que es troba en moviment.
En aquest cas la pregunta que es fa és :
Què creus que passa quan s’aplica una força sobre un bloc que està aturat? Quin
tipus de moviment tindrà?
La mateixa pregunta si es mou i no s’aplica cap força.
Cal tenir molt present les idees alternatives que tenen els alumnes referent a això.
Cal fer-ho des d’una situació molt simple i en conseqüència ideal on només
intervingui una força.
També es repassa els diferents tipus de moviment que es poden donar.
c) Fase d’estructuració
Es va pensar a parlar d’algun fet on intervingués la força de fricció i veure la
diferència en el moviment del cos en absència d’aquesta força .
El fet que es va escollir va ser el següent: un bloc, que es troba sobre una
plataforma, és accionat per una molla. El bloc s’acaba aturant al cap d’un temps.
L’alumne/a hauria de raonar quines són les causes per les que el bloc primer es
mou i després s’atura i pensar què succeiria una vegada eliminades les causes.
d) Fase d’aplicació
L’alumne hauria d’aplicar-ho en alguns casos concrets com és el cas de les
“capses” que més endavant es comentarà.
e) Concloure amb la interpretació del problema i solució.
45
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Finalment s’hauria de tornar a plantejar a l’alumne/a el problema inicial del
moviment dels objectes en un vehicle i veure si a través de les seves
interpretacions i solucions al problema plantejat ha après significativament.
2.3.3.2 Selecció de les simulacions aplicables a les diferents fases
d’aprenentatge.
Les simulacions que s’han utilitzat en aquesta entrevista es troben en el CD de la
memòria. Pertanyen totes al programa d’Interactive Physics i per visualitzar-les
cal primer cridar el programa IP.
La seqüència de simulacions és la següent:
A continuació hi ha el nom de les simulacions de les quals es pot veure una foto a
l’annex II a la pàgina 1-4. Algunes d’elles estan repetides perquè es treballen en
dues etapes. Es poden veure les simulacions utilitzades a la web:
http://www.xtec.cat/~aserra14
Simulació 1 “camió de mercaderies I”. Simulació 2 “bloc” Simulació 3 (a) “molla-
bloc” Simulació 3 (b) “molla-bloc” Simulació 4 “Fricció”. Simulació 5 “capses”.
Simulació 6 (1) “camió de mercaderies II”.
Simulació 1“Camió”
Simulació 2“Bloc”
Simulació 3“molla-bloc”
Simulació 4“ Fricció”
Simulació 5“Capses”
46
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
◊ Breu descripció de les simulacions utilitzades
Simulació 1 “camió de mercaderies”
Autor/a simulació : Julian Oró
Procedència: CEDECT
S’ha modificat aquesta simulació per adaptar-la a l’ESO. S’ha amagat d’entrada
el control de velocitat i el control de fricció per tal que la resposta sigui més
autèntica. S’ha afegit un text que indica: quin és el problema, què cal fer per
visualitzar-lo, i la pregunta que han de respondre.
Context: camió de mercaderies que, en accelerar o frenar, es belluga la
mercaderia fins arribar a caure. En augmentar el fregament entre la mercaderia i
el terra del camió es soluciona el problema.
Fase d’aprenentatge : La mateixa simulació s’aplica dues vegades: (1)
Inicialment per a l’exploració, i es torna a presentar en la fase d’aplicació (6) .
Objectiu d’aquesta simulació : Es pretén que l’alumne/a que en començar
l’entrevista no arriba a aplicar el Principi d’inèrcia per explicar el moviment de la
mercaderia, ho faci al final de l’entrevista, després de treballar una seqüència de
simulacions.
A continuació s’ utilitzen diverses simulacions on es treballen els diferents
conceptes necessaris per a la introducció de la primera llei. Les simulacions són
totes d’Interactive Physics.
Simulació 2 “bloc”
Autor/a de la simulació: Alícia Serra.
Context: Es produeix una interacció sobre un bloc. Tot i que no es veu l’objecte
amb el que interacciona, cal indicar a l’alumne/a que existeix la interacció. També
cal aclarir que podrien ser diverses interaccions, però que la resultant de totes les
forces coincidiria amb la força que apareix en la simulació. La força aplicada és, en
aquest cas, una força horitzontal i que es representa a través d’un vector FT .
47
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Aquesta força es pot aplicar en els dos sentits. La simulació permet observar els
canvis produïts en el moviment del cos quan s’aplica la força o bé quan no s’aplica
sobre el bloc.
Com és pot interaccionar amb la simulació?: Variant la velocitat inicial del bloc,
canviant la intensitat de la força i canviant el sentit de la força.
Fase d’aprenentatge : Introducció a la primera llei de Newton i estructuració dels
efectes de les forces i de la 2a llei de Newton a nivell qualitatiu.
Preconceptes que es tenen en compte. En programar aquesta simulació s’han
tingut en compte principalment els preconceptes següents:
• Relacionen tot moviment amb una força en la direcció i sentit
d’aquest moviment.
• Si la força és constant el moviment és uniforme.
Objectiu: A partir d’aquesta simulació l’alumne/a ha de:
• Conèixer l’efecte produït en el moviment del bloc quan la força
s’aplica sobre el bloc en repòs o bé en moviment, i el que succeeix
quan no s’aplica cap força, introduint així la primera llei de
Newton.
• Comprovar la relació qualitativa que hi ha entre la força i
l’acceleració.
• Entendre l’empremta que deixaria , segons el tipus de moviment.
Simulació 3 “molla-bloc”
Autora: Alícia Serra.
Context : La molla empeny un bloc fins que s’atura.
Es tracta d’un mecanisme, semblant al que hi ha en algunes màquines dels bars. En
aquest cas s’ha substituït la bola per un bloc, per tal que sigui de la mateixa forma
que la mercaderia que hi ha en el camió.
Com es pot interaccionar amb la simulació? Es pot variar el material del terra i la
compressió de la molla per tal d’aconseguir variar el temps d’aturada del bloc.
48
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
També és pot simular l’anul·lació de la gravetat, creant així unes condicions
impossibles d’aconseguir en el laboratori.
Fase d’aprenentage: S’estructuren el principi d’inèrcia, el fregament i la llei de
Hooke. Tot a nivell qualitatiu.
Objectiu: A partir d’aquestes observacions, l’alumne/a hauria de comprendre el
principi d’inèrcia.
Preconceptes que es tenen en compte:
• El bloc s’atura perquè perd força.
Simulació 4 “Fricció”
Autor/a: Cindy Schwarz i John Ertel.
Procedència: Winwork “winsim13” IP
Context : Un bloc es mou sobre una plataforma formada per dos tipus de material.
El primer material podria ser gel, es considera que no hi ha fricció. El segon
material es considera que pot ser més o menys rugós. Hi ha un control que permet
modificar el coeficient de fricció ( no ha estat possible canviar els números del
coeficient de fricció pels noms de materials, ja que no hi ha possibilitat de modificar
aquesta simulació, que només és de reproducció). Aquesta simulació és molt
semblant a l’anterior, però apareix la força de fricció representada i la velocitat.
Com es pot interaccionar amb la simulació? Variant la rugositat del segon material,
la velocitat inicial, la massa del bloc (tot i que aquests dos últims aspectes no s’han
modificat durant l’entrevista).
Fase d’aprenentatge. Estructuració del Principi d’inèrcia.
Objectiu : Estructurar la primera llei de Newton i veure el model científic
representat.
Preconceptes que es tenen en compte:
• No hi pot haver moviment sense la presència d’una força.
• S’atura perquè perd força, o no hi ha força.
49
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulació 5 “capses”
Procedència: CEDECT
Context: Un bloc petit reposa sobre un bloc més gran. Entre el bloc gran i el petit
no hi ha fricció. Els dos blocs es mouen a la mateixa velocitat. El bloc gran xoca
contra un altre bloc. Hi ha un text on es pregunta: què li passarà al bloc petit quan
xoqui el bloc que té a sota?
Objectiu: l’alumne/a ha de preveure el que passarà aplicant correctament el Principi
d’inèrcia.
Simulació 6 (1) “camió de mercaderies”
Aquesta simulació 6 és com s’ha mencionat abans la mateixa simulació 1.
L’alumne/a ha d’interpretar el que succeeix quan el camió accelera o frena, aplicant
el Principi d’inèrcia. Després d’interpretar el que passa i de donar solucions al
conflicte ha de clicar el Sol que hi ha a la simulació i apareixen els controls de
velocitat inicial del camió i el control de fricció on es pot modificar el tipus de sòl del
camió.
◊ Forma de presentar cada simulació i fer-ne l’entrevista:
Simulació1 “camió de mercaderies”
Guió-qüestionari
Se li presenta la simulació 1 del camió de mercaderia. Ha de llegir el text que hi ha
a la simulació. Se li explica com ha d’accionar la simulació i se li pregunta :
- Què passa quan accelera el camió?
- Què passa quan frena el camió?
- Per què creus que passa?
- Què és podria fer per tal que això no passi?
Si en l’ explicació no hi ha aplicació del Principi d’inèrcia, s’accepta a
l’entrevistat/da.
Se li diu que per entendre l’ explicació científica d’aquest fet, haurà de treballar
primer altres simulacions i finalment s’acabarà amb la mateixa simulació que s’ha
començat.
Es passa a la simulació 2.
50
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulació 2: “ Bloc”
Guió-qüestionari
Se li explica que en aquest cas es tracta d’un bloc. Sobre aquest cos hi ha aplicada
una força , com a conseqüència d’una o diverses interaccions: per tant, es tracta de
la força total que actua sobre el cos (L’alumnat entrevistat ha hagut de treballar la
idea de força, els seus efectes i la composició de les forces).
Es pot posar un exemple si té dificultats d’entendre el que se li diu.
- A través d’aquests controls que hi ha a la simulació podràs aplicar
diferents forces i variar la velocitat inicial, veure a través dels
mesuradors el valor de la velocitat i l’acceleració en diferents
instants.
- Abans d’arrencar la simulació has d’explicar el que preveus que
passarà, després acciones la simulació i comproves si el que has
dit correspon amb el que has observat.
Cas 1 : Al b loc inicialment aturat se li aplica una força horitzontal en sentit
positiu .
Predicció
- Què passaria al bloc si s’aplica una força positiva quan el bloc es
troba en repòs ?
- Cap a on es mourà?
- I com es mourà?
- Quin tipus de moviment creus que tindrà?
Comprovació
- Passa a comprovar el que dius. Arrenca.
- Cap a on es mou?
- Què és el que varia?
- Quin tipus de moviment té aquest bloc?
Repetició
51
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
- Reinicia i torna arrencar. Observa els vectors que apareixen per
representar la força i la velocitat. Observa com varien.
(Si cal se li diu què passaria si s’aplica una força negativa sobre el bloc
aturat i després que ho comprovi)
Cas 2: Bloc amb velocitat positiva i se li aplica una força positiva .
- Què creus que passaria si el bloc s’està movent en sentit positiu a
velocitat constant i se li aplica una força positiva?
Cas 3: Bloc amb velocitat positiva i força aplicada en sentit contrari .
- Què creus que passaria si el bloc s’està movent a velocitat
constant i se li aplica una força en sentit contrari al moviment?
( Es repeteix el guió del cas 1: Predicció, comprovació, repetició)
Cas 4: Bloc amb velocitat sense cap força .
- Què passaria si es mou el bloc i no s’aplica cap força?
(Es repeteix el guió del cas 1)
Simulació 3 “ Molla – bloc”
Guió-qüestionari
- Què tenim?
- Acciona la simulació i observa el que passa.
- Per què creus que passa?
- De què creus que depèn que el bloc s’aturi abans o després?
- Explica quines forces actuen sobre el bloc des que la molla
l’empeny fins que s’atura. Observa els puntets.
- Clica el quadret on tens uns controls que et permetran canviar la
compressió de la molla i també el material del terra.
- Què creus que passaria si comprimim més la molla?
52
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
- Ara passa a comprovar-ho.
- Reinicia. Torna a posar la molla sense comprimir. Ara modifica el
terra del suport. Si el terra fos de fang creus que el bloc aniria
més lluny?
- Comprova-ho.
- Què passaria si el terra fos de gel ( considerarem el gel com si fos
tan polit que no hi hagi fricció entre el terra i el bloc)
- Comprova-ho.
- Quan surt del suport, què li passa?
- Per què li passa?
- Què hauríem de fer perquè no passi?
- Una vegada la molla ha deixat el bloc en aquestes condicions
ideals actua alguna força?
- Quin tipus de moviment té ara el bloc? Observa el puntets.
- Després del que has vist podem dir que... (Enunciat de la primera
llei de Newton)
- Ara passarem a una altra simulació on pots veure la força de
fregament representada.
Simulació 4 “Fricció”
Guió-qüestionari
- Aquí hi ha dues superfícies diferents. A la primera, com que està
perfectament polida, no hi ha fricció entre el terra i el bloc. I a la
segona sí que n’hi ha. A més a més es pot modificar aquesta
fricció. També es pot modificar la velocitat inicial del bloc i la
massa. Imagina’t que la velocitat inicial que té és a conseqüència
del cop que li ha donat la molla .
- Posa una velocitat inicial de 5 m/s i un coeficient de fricció de 0,65
i la massa del bloc de 0,36 kg.
- Arrenca i després observa lentament, manipulant el cursor del
control de reproducció, el que passa i les forces que hi ha
representades.
53
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
- Què observes?
- Quantes forces apareixen?
- Què li passa al vector velocitat?
- Ara imagina’t que en la segona superfície tampoc no hi ha
fregament. Posarem el coeficient de fricció 0.
- Què creus que passarà?
- Arrenca i observa.
- Ara passarem a una altra simulació.
Simulació 5 “Capses
Guió-qüestionari
- Llegeix el text de la simulació i predigues el que passarà.
- A continuació arrenca la simulació i comprova si el que has dit és
cert.
Finalment es torna a la simulació del camió de mercaderies.
Simulació 1 (II) : “ Camió de mercaderies”
Guió-qüestionari
- Ara tornarem a la simulació del camió de mercaderies que has vist al
començament.
- Acciona la simulació i a continuació accelera el camió i després esborra la
memòria i torna a arrencar, però ara frenant.
- Per què creus que passa?
- Què es podria fer per tal que la mercaderia no es mogués?
- Clica el Sol.
- Tens uns controls on es pot variar el fregament del terra del camió i un
altre de velocitat. Juga amb ells fins aconseguir que, en accelerar, la
mercaderia no es mogui de lloc.
Hem arribat al final, gràcies per la teva col·laboració.
54
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2.3.3.3 Fase d’execució
Mostra: Tres alumnes de 4t d’ESO de diferents ritmes d’aprenentatge. El requisit
que s’ha de complir és que no sàpiguen aplicar el Principi d’inèrcia. Dues de les
entrevistes es van fer a l’IES Jaume Mimó i una a l’IES Forat del Vent.
Es van seleccionar 5 alumnes i 2 es van desestimar perquè aplicaven bé el Principi
d’inèrcia.
Per privacitat no s’indicaren ni el nom dels alumnes ni el centre on pertanyen.
Primera entrevista. Alumna A
Perfil : L’alumna A és de 4t d’ESO. És una de les alumnes que un mes abans se
l’havia observat com treballava les simulacions de Cinemàtica, per tant coneixia bé
el programa IP. Té un nivell acadèmic mitjà tirant a alt. Havia estudiat durant
aquell mes una introducció de les forces (efectes de les forces, mesura de les forces
i la tercera llei de Newton). A la mateixa hora que se l’ entrevistava, la professora
d’aquest curs introduïa als alumnes la primera llei de Newton.
Durada de l’entrevista: L’entrevista va durar aproximadament una hora i es van
gravar les 5/6 parts. L’ última part es va haver d’anotar per problemes amb la
gravadora. No es va seguir el guió-qüestionari rigorosament, es van afegir algunes
preguntes que en aquells moments van semblar interessants.
Segona entrevista. Alumne/a B
Perfil: L’ alumna B és de 4t d’ESO.
De ritme d’aprenentatge lent. El professor d’aquest curs havia comentat que a
l’alumna B li costava molt comprendre i assimilar la Física, que el que se li
explicava un dia, al dia següent ja no ho recordava, amb la qual cosa va semblar
que podia ser molt interessant com a cas d’atenció a la diversitat mitjançant
simulacions.
El professor ja havia explicat les lleis de Newton, però en explorar els seus
coneixements amb la primera simulació, aquesta alumna no va saber respondre.
Per tant, era apta per a l’entrevista.
En aquesta entrevista es va utilitzar una càmera digital, operant com a gravadora
i vídeo. Es van fer diverses preses. El guió de l’entrevista es va ajustar sempre que
va ser possible amb el guió de la programació.
55
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
En aquest treball sí que va ser possible tornar a contactar amb l’alumna al cap
d’uns 10 dies, i tornar-li a fer la pregunta inicial i central de l’entrevista.
Tercera entrevista. Alumne C
Perfil: L’ entrevistat és un alumne de 4t d’ESO. Ja havia vist les lleis de Newton,
però no va saber aplicar el principi d’inèrcia. El perfil de l’alumne era d’un
estudiant de nivell mitjà però molt poc implicat en els estudis, i que a classe estava
sovint absent, segons va comentar el professor.
En aquesta entrevista també es va utilitzar la càmera digital, es van fer diverses
preses; tot i que cap al final no hi havia memòria i es va haver d’interrompre per
treure l’entrevista anterior que ja estava transcrita, tot plegat va fer que durés
més d’una hora.
2.3.4. ELABORACIÓ D’UNA UNITAT DIDÀCTICA AMB SIMULACIONS
2.3.4.1 Elecció del tema
Quan es va fer el projecte es pensava aplicar-lo a 2n d’ESO, però en programar la
part pràctica es va veure que les diferents programacions dels centres no
permetien limitar-se a 2n d’ESO i calia ampliar-lo al 4t ESO. Mentre alguns ja
havien fet la cinemàtica i la dinàmica a 2n ESO, altres no la feien fins a 4t. Per tant,
es va programar segons les necessitats dels tres centres. Per això aquesta recerca
s’ha hagut de modificar en alguns moments i adaptar-la segons les circumstàncies.
Com s’ha dit, la idea inicial era veure com l’alumne/a, a través d’una seqüència de
simulacions, on es treballaven un mateix concepte anava regulant-se fins
aconseguir la comprensió i la correcta aplicació. La part de la Física més adient per
fer aquesta recerca era sens dubte la Dinàmica; però aquesta part no es veia fins
a final de curs cap al mes de maig, per la qual cosa, valia la pena, mentre tant,
programar o seleccionar una sèrie de simulacions de Cinemàtica. Aquest tema
l’havien de treballar durant els mesos de març i abril a l’IES Forat del Vent a 4t
d’ESO i al mes de maig a 2n d’ESO a l’IES Jaume Mimó.
56
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Per això es va pensar fer observacions de la implementació de les simulacions de
cinemàtica en les aules d’aquests instituts, i deixar pel final la part més interessant
de la recerca, les entrevistes amb simulacions de dinàmica.
2.3.4.2 Programació de la unitat didàctica “introducció al moviment amb
simulacions”
Dirigit a alumnes d’ESO que per primera vegada treballen el tema del moviment.
Freqüentment això succeeix a 2n d’ESO.A l’hora de seqüenciar els continguts tant
conceptuals com procedimentals s’ha tingut en compte el programa establert pel
Departament d’Educació.
Per introduir els conceptes més elementals es van consultar els diferents llibres de
text. Hi ha autors que ho simplifiquen molt, probablement a conseqüència de la
seva gran experiència saben que determinats conceptes cal passar-los per sobre, i
aborden la cinemàtica des de les seves experiències i llenguatges més propers a
l’alumne/a, per no fer l’assignatura carregosa, massa acadèmica i interminable.
Ara bé, com es tractava de fer una recerca per veure si les simulacions ajudaven a
l’aprenentatge, potser valia la pena introduir aquells conceptes de certa dificultat, i
més tradicionals, però imprescindibles per fer un estudi més profund
posteriorment.
Així, d’entrada ja va sorgir el dubte. Cal introduir el sistema de referència? posició?
desplaçament?, termes dels que parlen alguns llibres de text. O bé passar
directament a simplificar parlant de distància recorreguda com parlen altres? Cal
parlar de moviment relatiu? Cal parlar de velocitat mitjana i instantània? Consultant
la tutora, es va considerar interessant parlar de sistema de referència i de
moviment relatiu. Karplus havia treballat activament aquests conceptes amb
alumnes molt més joves que els nostres alumnes de l’ESO, amb resultats molt
positius.
La programació ha estat la següent:
◊ Continguts conceptuals:
Punt de referència
Semblava molt més senzill i intuïtiu parlar de punt de referència en lloc de sistema
de referència als estudiants d’aquests nivells. El tractament seria correcte tenint en
compte que només es treballaria el moviment rectilini en una sola dimensió.
57
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Posició
Es va intentar introduir el vector de posició. En un començament es va programar
citant-lo, però després de les primeres observacions pilots, es va desestimar per la
dificultat que comportava a aquests nivells i perquè per introduir-lo amb profunditat
calia consumir més temps del que es disposava. Es va optar perquè intuïssin la
seva importància sense definir-lo del tot.
Moviment
Es tractava que captessin el que volia dir moure’s. Tot i que semblava obvi, quan
se’ls preguntava el que significava no resultava tan evident . Amb les simulacions
era molt senzill d’observar i comprendre.
Desplaçament
Un altre concepte conflictiu. Desplaçament o distància recorreguda? Tot i que són
conceptes diferents, si es tracta en moviments rectilinis en un sol sentit, són
coincidents. En un començament es va decidir parlar de desplaçament i no
confondre a aquells alumnes que continuarien posteriorment estudis superiors.
Posteriorment veient que el llibre de text d’alguns instituts no contemplava la
paraula desplaçament, sinó distància recorreguda, es va optar per citar-los tots dos
indistintament. I caldria aclarir a aquells alumnes més avantatjats les diferències a
nivell científic entre desplaçament i distància recorreguda.
Velocitat
El concepte de velocitat es podria introduir qualitativament a través d’ unes
simulacions que havia programat el meu company d’equip Àngel Fontanet. Es
tractava que relacionessin la velocitat amb el desplaçament i el temps. Tot i que a
l’hora de fer-ho no va ser possible, per no disposar d’aula d’informàtica aquell dia,
es va optar per que ho introduís el professor i per utilitzar aquestes simulacions
per a l’avaluació.
Tipus de moviment
Es tractava que veiessin les diferències entre un moviment uniforme i un que no ho
era. Es va optar per començar per un uniforme.
Acceleració
58
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Aquest concepte és possiblement el més difícil per als alumnes d’aquest nivell. Tot i
que es va programar algunes simulacions, es van poder fer poques observacions..
En molts centres es deixa per cursos superiors.
◊ Continguts procedimentals:
Aplicació de fórmules
Aplicar la fórmula del desplaçament, velocitat i acceleració.
Construcció i interpretació de gràfics.
S’han programat simulacions on hi ha gràfics x-t i v-t tant de moviments
uniformes com de moviments uniformement accelerats.
2.3.4.3 Simulacions d’IP programades o seleccionades que formen part
d’aquesta unitat
Aquesta fase ha estat necessària perquè el nombre de simulacions que s’ajustaven
al nivell, a la temàtica i que complien els requisits era un nombre molt reduït.
S’ha programat una seqüència de simulacions sobre moviment on s’introdueixen els
conceptes més elementals. Aquestes simulacions estan pensades per a alumnes
que per primera vegada treballen el tema del moviment, siguin de 1r cicle o
de 2n cicle de l’ESO.
Inicialment es van programar 6 simulacions de cinemàtica i mentre s’aplicava a
l’IES Forat del Vent se’n van fer 6 més. Una vegada es va fer la prova pilot es van
fer modificacions d’aquestes simulacions. Les simulacions són senzilles, algunes el
mateix alumne les hagués pogut programar, però el temps no ho va permetre.
En programar-les s’han tingut en compte els aspectes de disseny, científics i
didàctics.
Aquí s’exposa les simulacions de cinemàtica que s’han fet, abans i després de la
prova pilot.
Les simulacions que hi ha en el CD són les simulacions que s’han programat o
seleccionat, tal com han quedat finalment.
Aquestes simulacions no són exactament iguals a les que es van utilitzar a la prova
pilot, han sofert petites variacions segons s’anaven fent les observacions. Els
guions també s’han anat modificant i el nom de l’arxiu tampoc no coincideix amb
l’inicial. Finalment la unitat ha quedat així:
59
cine11 Av
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
cine1r
cine2p
cine3mr (1 i 2)
cine4sp (1 i 2)
cine5v (1,2,3,4)
cine6exv
cine7grp
cine9a
cine10avf
cine0avi
cine8exgrp(1,2,3,,4)
60
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Totes les simulacions van acompanyades d’una guia-qüestionari. En aquestes guies
hi ha una història que les lliga i unes pautes de les activitats que han de fer.
Sempre que sigui possible han de fer prediccions, comparar les prediccions amb el
que observen a les simulacions i expressar-ho per escrit. En alguna simulació han
de fer càlculs o gràfiques.
Les guies es troben a l’annex.
En el CD lliurat es troben aquestes simulacions. Totes són d’IP.
També es poden compaginar amb les “d’aula net”. o els applets de R.Bernau
(vegeu bibliografia)
A l’annex es pot trobar les fotos d’aquestes simulacions en les pàgines 1-6 de
l’annex I i les guies a continuació o bé en la web: http://www.xtec.cat/~aserra14
es poden veure les simulacions.
◊ Breu comentari de les simulacions de la unitat
cine0avi
Procedència de la simulació: workbook IP (winsim4).
S’ha pensat treballar aquesta simulació (fig.1) en dos moments diferents: al
començament, a l’avaluació inicial, i a la prova final. D’aquesta manera el
professor/a es pot fer una idea del progrés que l’alumnat ha fet en el seu vocabulari
i en la utilització adequada de determinats conceptes relatius al moviment.
Inicialment es tracta de què l’alumne/a que encara no ha estudiat mai el moviment
expressi el que li suggereix aquesta cursa. D’aquesta manera el professor/a pot
detectar a través del seu vocabulari espontani els preconceptes que tindrà sobre
determinats aspectes del moviment.
El guió conté una història que enllaçarà la resta de les simulacions i unes preguntes
que han de respondre per escrit. A continuació s’indiquen quines són:
1. Imagina’t que ets un locutor o una locutora d’una cadena de televisió que està
descrivint aquesta cursa. Escriu breument el que diries.
61
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2. Compara el moviment d’aquests cotxes, indicant què tenen en comú i què tenen
de diferent.
El professor pot veure a través d’aquest escrit, el vocabulari que l’alumna/e té
referent al moviment i com l’utilitza.
Seguidament es comença el tema amb la imatge que correspon a l’arxiu :
cine1r
Ha estat programat per Alícia Serra.
El noi de la imatge (Fig.2) té espatllada la moto i comunica a la seva amiga el
problema que té a través del mòbil. L’alumne/a ha de pensar i comunicar el que
creu que necessita conèixer la noia per poder localitzar el seu amic.
cine2p
Programada per Alícia Serra.
La segona programació és una simulació pensada per reforçar el concepte de punt
de referència, per introduir els concepte de posició, moviment i desplaçament.
És interactiva i s’ha de treballar amb parella. Hi ha una guia amb les activitats que
s’han de realitzar (veure l’annex a partir de la pàgina 1). Des de la primera
programació a l’actual hi ha hagut canvis com a conseqüència de les observacions.
Es treballa en dues etapes. En la primera etapa han de situar el camió (fig 3) i en
la segona han de calcular el desplaçament del camió en diferents intervals de
temps ajudant-se del regle (fig. 4) que inicialment està ocult.
cine3mr1
Aquesta simulació pot servir per introduir el moviment relatiu. Una vegada
l’alumne/a ja domina el concepte de punt de referència i de moviment es pot
començar a parlar del que succeeix si el sistema de referència canvia.
En un començament era una única simulació. Després de les observacions s’ha
considerat convenient desdoblar-la en una simulació més senzilla “cine3mr1”
(fig.5), on només apareix un vehicle i utilitzar cine3mr2 (fig.6) pels alumnes més
avançats.
62
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
cine4sp1
S’aplica el concepte de moviment relatiu al sistema planetari. Aquesta simulació es
troba entre les simulacions que hi ha en el programa d’IP. També s’ha desdoblat
en dues, després de les observacions fetes amb els/les alumnes, una més senzilla
on només apareix el Sol i la Terra (cine4sp1), i un altre on també apareix Mercuri
(cine4sp2) (fig.7).
Aquestes dues últimes simulacions també és poden fer al final del tema o deixar-les
per cursos superiors.
cine5v
Per introduir el concepte de velocitat Àngel Fontanet va programar una sèrie de 4
simulacions on es treballava aquest concepte. (Fig 8 , hi ha una figura de les 4)
També es poden utilitzar com exercicis posteriors o com una pregunta d’ avaluació.
Hi ha un text en la mateixa simulació i una guia elaborada per la investigadora En
aquestes simulacions l’alumne/a ha de relacionar el desplaçament amb el temps.
cine6exv
Aquesta simulació (fig. 9) ha estat pensada amb la finalitat que l’alumne/a apliqui
el concepte de velocitat, al mateix temps que reforça els conceptes estudiats
anteriorment i l’aplicació de fórmules. El moviment que es representa és del tipus
m.r.u. Han de determinar la velocitat de la formiga de la simulació (es va pensar en
aquest insecte perquè la velocitat que sol portar fa que recorri en aproximadament
63
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
10 segons una distància aproximadament de les dimensions de la pantalla,
d’aquesta manera per començar a calcular velocitats resulta més senzill d’imaginar i
més real) . Estan indicades en la guia les activitats que han de fer en forma
seqüènciada (veure annex pàg. 18) Els diferents elements que intervenen (estris,
controladors ...) estàn inicialment ocults; a mesura que van contestant les
qüestions de la guia se’ls indica el que cal fer per l’aparició dels diferents elements.
cine7gr
És una simulació pensada per tal que l’alumne/a practiqui la construcció de gràfics
posició-temps, i associï determinades gràfiques amb el moviment uniforme.
En aquest cas es tracta d’un cargol el moviment del qual encara és molt més lent.
L’alumne ha d’observar el moviment i representar la gràfica posició-temps.
Inicialment la gràfica es troba oculta, una vegada l’ha construït l’alumne/a ha de
comparar-la amb la de la simulació (fig.10). A la guia (annex I pàg.22) se l’indica
tots els casos que ha de representar.
cine8exgr
Aquesta simulació (fig.11) ha es tat programada per Àngel Fontanet. Es tracta d’un
test perquè l’alumne s’autoavaluii.
cine9a
En aquesta simulació (fig.12) programada per Alícia Serra es pot introduir el
concepte d’acceleració. El concepte de velocitat instantània s’ha deixat perquè
l’expliqui el professor. Es pretén que l’alumne associí la variació de la velocitat amb
l’acceleració. Hi ha una guia (annex pàg.26)
cine10av=cine0av
Finalment es torna a la simulació inicial. És pot utilitzar per la prova d’avaluació. Es
poden fer als alumnes les mateixes preguntes que van ser enunciades a l’avaluació
inicial, d’aquesta manera es poden veure els progressos del seu aprenentatge. A
més a més poden resoldre problemes utilitzant les dades de la simulació i també
poden construir algun gràfic amb les dades de la cursa.
64
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Vegeu la fig1 pàg.55.
El resum de la programació de la unitat “moviment” es troba a (Vegeu l’annex I “ El
moviment amb simulacions” pàg 8)
Altres simulacions programades durant la Llicència
a)
A petició del professor de l’IES Puig i Cadafalc, Joan Aliberes, es va programar una
simulació de Dinàmica sobre la 2a llei de Newton. El guió va ser elaborat pel mateix
professor. És una simulació interactiva i quantitativa. L’alumnat ha de veure la
relació quantitativa que existeix entre la força i l’acceleració. Arxiu dina2
(Vegeu l’annex I pàgina 39)
b) Quan es va implementar la unitat per 4t d’ESO es van ampliar el nombre de
simulacions. Com aquesta de la caiguda lliure. arxiu caiguda lliure
(Vegeu l’annex I pàgina 40)
c)Gràfics posició-temps d’un m.r.u i d’un m.r.u.a arxiu cine10grp
(Vegeu l’annex I pàgina 39)
A la web es poden veure les simulacions.
2.3.5 IMPLEMENTACIÓ DE LES SIMULACIONS EN CENTRES DE
SECUNDÀRIA I ALGUNES OBSERVACIONS DE COM LES TREBALLEN
ELS ALUMNES
■ Consideracions
En aquesta fase s’ha hagut de modificar de vegades el pla de treball i adaptar-lo a
les circumstàncies del moment. El treball individual amb alumnes a través
d’entrevistes era la part de la recerca que despertava més expectatives, però per
imponderables no es podia fer fins a final de curs , mentrestant es va elaborar la
unitat de cinemàtica i es van fer les observacions.
Primer s’han fet unes observacions individuals que han servit de prova pilot per
veure si les simulacions escollides i programades servien per introduir els conceptes
65
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
i procediments de cinemàtica; però malauradament no totes les simulacions han
pogut ser observades, en una prova individual pilot, per manca d’hores de
l’alumnat dins de l’horari escolar.
Posteriorment s’han modificat algunes simulacions per les dificultats observades o
bé s’han fet més atractives. També s’han modificat certs aspectes de les guies.
A l’institut Gorgs només ha estat possible observar un alumne durant una hora.
Han sorgit dificultats a nivell d’horari que han fet incompatible la intervenció. Per
aquest motiu s’ha descartat la recerca a l’IES Gorgs. La col·laboració més important
ha quedat restringida a dos instituts: a l’IES Forat del Vent i a l’IES Jaume Mimó.
En aquests centres s’ha observat com treballaven els alumnes diverses simulacions
tant individualment com col·lectivament. També s’ha aplicat alguna simulació en
altres instituts com el Puig i Cadafalc de Mataró i el Margarida Xirgu de l’Hospitalet.
■ Objectiu: Veure si les simulacions programades, amb els seus respectius guions,
per a la unitat de cinemàtica podrien servir per aprendre significativament els
conceptes i procediments relacionats amb aquest tema i si calia modificar-les per
la possible aplicació posterior. Aquesta part no ha pogut portar-se a terme en la
seva totalitat perquè no s’ha recercat cap prova d’avaluació que demostri
l’aprenentatge significatiu de l’alumnat. Sí s’han pogut observar, en canvi, aspectes
concrets d’aquest aprenentatge en les observacions individuals.
2.3.5.1 Programació de les observacions
Guió de les observacions individuals
El guió de l’observació ha estat el següent:
- Entén les imatges?
- Comprèn el que se li pregunta?
- Cal ajudar-lo/la?
- Cal tornar endarrera si no és la primera simulació?
- Ha contestat correctament a les preguntes?
- S’ha deixa’t preguntes sense contestar? Quines?
- Cal fer una posada en comú per concloure?
Guió de l’observació d’una parella
El guió de l’observació ha estat el següent:
- Discuteixen entre ells/elles ?
66
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
- Treballen en equip?
- N’hi ha un que s’imposa a l’altre?
- Treballen tots dos?
- N’hi ha un que li explica a l’altre?
- Aprenen?
Guió de l’observació del grup classe a l’aula d’informàtica
El guió de l’observació ha estat el següent.
- Quants subgrups hi ha?
- Quants alumnes hi ha en cada subgrup?
- Què passa a la classe cada 10 minuts aproximadament?
o Quants subgrups estan treballant?
o Els que no treballen, què és el que fan?
- Incidències.
- Anotacions
A continuació hi ha un relació de totes les observacions que es van fer. Tot i que
només s’han analitzat algunes.
(Veure l’annex II en “Observacions”)
2.3.5.2 Execució de les observacions
■ Les observacions individuals
L’ observació ha consistit a veure com treballava la simulació cada alumne
observat i analitzar les respostes dels guions- qüestionaris de cadascuna de les
simulacions que treballaven. Durant l’observació alguna intervenció es va donar
per part de l’observador.
Es tractava que contestés el guió de determinades simulacions. Al mateix temps
s’observaven les dificultats que podia tenir.
Primera observació individual. Alumne D.
Es va observar un alumne de 2n ESO nivell mitjà baix de l’IES Jaume Mimó.
L’hora assignada per la cita va ser l’hora de tutoria.
Prèviament se li va fer una avaluació inicial amb una prova KPSI.
No havia fet cap estudi relacionat amb el moviment.
67
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Va treballar les simulacions, cine1pr, cine2p, cine3mr2, cine4sp i cine6exv,
contestant la guia-qüestionari. Les observacions es van fer durant 3 dies. El primer
dia cine1pr i cine2p , el segon dia cine3mr i cine4sp i el tercer dia cine6exv.
En aquell moment Àngel Fontanet no havia programat la simulació cine5v, en
conseqüència se li va donar un text per introduir el concepte de velocitat.
Aquestes simulacions han sofert canvis després de les observacions fetes.
Després van sorgir dificultats per observar-lo un altre dia.
2a Observació individual.Alumna E
Es va observar durant dos dies, una alumna de 4t d’ESO de l’IES Jaume Mimó, de
nivell mitjà baix. En aquells moments encara no havia treballat la cinemàtica.
Les simulacions observades van ser cine1pr,cine2p, cine3mr2, cine4sp.
L’hora assignada va ser la d’un crèdit variable.
3a Observació individual . Alumna A
Durant 3 dies es va observar una alumna de 4t ESO de nivell mitjà alt , l’
observació es feia mentre l’alumna treballava amb l’ordinador a l’aula d’informàtica
i al mateix temps que la seva professora introduïa a classe, amb canó informàtic,
el tema del moviment.
Les simulacions que va treballar van ser cine1pr, cine2p, cine3mr, cine5v,
cine6exv.
■ Les observacions del grup classe a l’aula d’informàtica
Es van fer diverses observacions col·lectives, però només es van recollir dades
d’unes poques.
Observació a l’IES Forat del Vent: es van recollir dades de tres observacions.
Eren 2 grups de 4t d’ESO. Un d’ells es va observar 2 dies.
De l’IES Margarida Xirgú es va observar 1 dia.
A l’IES Puig i Cadafalc es van observar dos grups amb pocs alumnes.
A l’IES Margarida Xirgú dues classes.
2.3.5.3 Implementació de la unitat didàctica de cinemàtica
Es va implementar en dos centres que els hi direm A i B.
■ En el centre A es va fer amb 2 grups de 4t d’ESO. Tot i que la programació de
la unitat havia estat pensada pel primer cicle de l’ESO, veien per una banda que en
68
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
aquest centre treballaven la cinemàtica per aquelles dates a 4t i per un altre banda
veien l’interès que tenia la professora titular, d’aquests grups, en utilitzar aquestes
tècniques es va optar per implementar-lo afegint més simulacions i així poder
completar la programació de 4t.
Com no sempre estava l’aula d’informàtica lliure es va optar per fer moltes classes
amb el canó. Aquestes classes les feia la professora titular i segons va explicar els
alumnes omplien el qüestionari després de l’observació. No es va observar cap
d’aquestes classes. Mentre tant la investigadora observava al mateix temps com
treballava un alumne la simulació en un aula diferent.
No es va fer amb simulacions la prova d’avaluació inicial. Es va treballar amb
simulacions a més a més de les programades inicialment les afegides ( la caiguda
lliure i les gràfiques de velocitat d’un moviment uniformement accelerat) “ A l’annex
hi ha un exemplar del guió qüestionari que va omplir un alumne a l’aula
d’informàtica.
La unitat es va impartir durant tres setmanes aproximadament (10 classes)
inclosa la prova final.
A l’aula d’informàtica van anar 3 dies.
El primer dia van treballar les simulacions cine6exv (arxiu que en aquells moments
tenia un altre nom) i cine7grp. Van estar tota l’hora. En aquells moments no hi
havia canó informàtic a aquesta aula d’informàtica.
El segon dia van treballar les simulacions cine10grp i cine11grv
El tercer dia van treballar la simulació de la caiguda lliure (a l’annex hi ha un
exemplar del guió qüestionari escrit per un dels alumnes ).
■ En el centre B es va implementar en els tres grups que hi ha de 2n d’ESO, era
cap a final de curs i només tenien 6 dies per fer la unitat. Aquests alumnes només
van poder anar a l’aula d’informàtica 1 dia perquè la resta dels dies estava
ocupada.
Les classes es van fer a un aula (no del grup) que tenia un canó informàtic. A
algunes d’ aquestes classes la investigadora va assistir-hi .
En aquest grup es va començar fent una avaluació inicial tal i com estava
programat.
A l’annex hi ha un escrit d’aquesta avaluació inicial i la comparació de les mateixes
preguntes amb l’avaluació final. La investigadora només va observar un dels grups.
Com en realitat va queda reduït a 3 hores perquè l’últim dia es va fer la prova i un
parell de dies el va utilitzar el professor per fer alguna explicació i exercicis , no es
va voler valorar quantitativament el resultat de les proves.
69
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
A l’apartat 3 (resultats obtinguts) es comenta les observacions fetes que es
consideren més importants en aquests centres.
Finalment a l’IES Margarida Xirgú es va anar l’ultim dia de classe a 2 grups de 2n
ESO. Es va aplicar les simulacions cine1r i cine2p només va ser una introducció del
que es farà en aquest curs.
Al final de l’annex II es poden veure algunes de les fotografies que es van fer
durant l’observació.
2.4 DESCRIPCIÓ DELS RECURSOS UTILITZATS.
En la primera entrevista es va utilitzar una gravadora. En les altres dues es va
utilitzar una càmera digital.
En les observacions s’han pres apunts del que s’observava. També s’han fet
fotografies i vídeo (que per privacitat no es mostrarà ) amb la càmera digital.
L’ordinador i internet ha estat una eina imprescindible.
S’han utilitzat com a programes IP, applets, Paint, Corel, Adobephotoshop.
70
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
3. RESULTATS OBTINGUTS
3.1 IDEES CLAUS SOBRE L’APRENENTATGE AMB SIMULACIONS
A continuació s’exposaran les idees claus que es desprenen de la documentació
de l’estat de la qüestió sobre simulacions, i que convé tenir presents a l’hora
d’utilitzar simulacions si pretenem fer-ne una eficient eina d’ensenyament-
aprenentatge. Responen a la pregunta plantejada inicialment: “quines condicions
afavoreixen que una simulació sigui una bona eina d’aprenentatge?”
La simulació ha de ser atractiva, no induir a confusions o errors
científics, fàcil d’utilitzar, interactiva.
Ha de tenir una pregunta o problema ( ve a través d’un text en la
mateixa simulació o a través d’una guia) que ha de respondre a
través de la simulació.
En molts casos s’ha d’indicar el procediment a seguir.
Quan un alumne/a es troba davant d’una simulació ha de predir el que
succeirà abans d’accionar la simulació. Una vegada l’ ha accionat ha
de comparar el que observa amb la seva predicció. Les diferències
entre les prediccions incorrectes i el que han observat fa que es
produeixin noves maneres de pensar.
Intercanviar idees amb els companys i les companyes i comunicar al
professor/a diferents prediccions i interpretacions.
Escriure comunicant l’alumne/a les seves prediccions, observacions i
les noves idees .
La síntesi de l’estat de la qüestió sobre simulacions es troba a la introducció
d’aquesta memòria.
71
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
3.2 ESTUDI DE LES SIMULACIONS D’ INTERACTIVE PHYSICS
3.2.1 ANÀLISI DE LES SIMULACIONS D’IP (NIVELL ESO)
El detall de l’estudi de les 22 simulacions està inclòs a l’Annex. Vegem a continuació
un exemple per mostrar com s’ha fet l’estudi. Descrivim una simulació d’IP del llibre
IP workbook (winsim02) en llengua anglesa dels autors Cindy Schwarz i John Ertel.
72
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Nom Winsim02 (anglès) nº anàlisi 12 Procedència Workbook “a car moving with constant acceleration” Nivell ESO 4t n. alt Concepte Gràfiques v-t; a-t m.r.u.a , m.u Què és pot variar? Acceleració, velocitat inicial. Qualitativa x Quantitativa x p.màx
Missatge científic correcte 2 2 Unitats de les magnituds (si s’escau) 1 1
Aspectes científics
Xifres significatives adequades 1 1 Atractiva 2 2
Utilització de codis de colors per descriure “iguals”
1 1
Aspectes de Disseny
Grandària de les lletres, color text, bona distribució de la informació a la pantalla
1 2
Aclareix més que confon 1 1 Interactiva 2 2 Text - Guia X 1 1
Indica les activitats a realitzar 1 1 Hi ha una pregunta 1 1 Hi ha la resposta a la pregunta 1 1 Hi ha presentació teòrica 1 1 Han de fer prediccions 1 1 Hi ha exercicis d’aplicació 1 1 Han d’escriure 1 1
Text o Guia
Hi ha test per autoavaluar-se 1 1 Té en compte els preconceptes
1 1 Oberta, o sigui, de diferents formes d’execució 1 1 Fàcil d’utilitzar i fàcil d’observar 2 2
Aspectes Didàctics
Contextualitzada amb un entorn proper 1 1 Total puntuació 25 26 Es pot modificar la simulació?
No
Què es pot fer per millorar-la ?
-
De difícil realització al laboratori escolar
Sí
Nota Activitat principal: Observar, fer gràfics (predir i comparar els gràfics)
Seleccionada : Sí
73
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Conclusions generals de l’anàlisi de Simulacions d’IP aplicables a l’ESO
S’han analitzat amb aquesta plantilla 22 simulacions de Cinemàtica i Dinàmica
aplicables a l’ESO.
De l’ anàlisi de les simulacions d’IP 2000 s’observa que :
• Hi ha molt poques simulacions per aplicar a la secundària
obligatòria.
• Són en general poc vistoses. S’ha d’afegir en totes elles un text o
guia.
• El color de fons predominant és el groc i blanc.
• Algunes no són gens fàcils d’observar i no són aclaridores.
• La versió castellana és pitjor que la versió anglesa, hi ha simulacions
de la versió castellana que estan sense acabar.
• Les simulacions d’IP 2000 tenen l’avantatge que es poden modificar
i millorar-les si cal.
De l’anàlisi de les simulacions del “Workbook IP 2004” s’observa que:
• Són en general més atractives que les del 2000.
• També hi ha poques simulacions aplicables a l’ESO i les que es
poden utilitzar són de 4t i per alumnes avançats.
• El color predominant és el turquesa i el blanc.
• Tenen guies on hi ha: una explicació científica, el funcionament de la
simulació, la seqüència d’activitats, exercicis i test per avaluar-se.
En la majoria es recomana que han de predir abans d’accionar la
simulació.
• Estan molt dirigides no proposant l’exploració lliure.
• Algunes intenten donar una perspectiva en 3 dimensions.
• Un inconvenient és que no es poden modificar, són només de
reproducció, però tampoc es veu la necessitat de modificar res.
74
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulacions procedents del CEDECT i de C. Fernàndez
De les 4 simulacions analitzades procedents del CEDECT i de C. Fernandez es pot
dir:
• Són fàcils d’utilitzar i d’observar. En totes elles hi ha un text a la
simulació o guia.
• També són de nivell de 4t.
• En algunes potser falta recomanar la predicció i l’escriptura del que
prediuen i observen.
• Són aclaridores.
3.2.2 SELECCIÓ DE SIMULACIONS D’IP (NIVELL ESO)
S’han seleccionat aquelles simulacions que millor compleixen els requisits
constructivistes, o bé aquelles que en modificar alguns aspectes, es podrien utilitzar
a l ‘ESO.
Com s’ha dit a l’apartat del treball dut a terme, el criteri utilitzat per seleccionar
una simulació ha estat:
• Si el missatge científic no és correcte i la simulació confon més que
aclareix queda automàticament eliminada.
• Si la diferència de puntuació entre la valoració màxima i la valoració de
la simulació és superior a 5 punts queda descartada, a no ser que els
aspectes negatius es puguin modificar fàcilment.
La selecció feta ha estat la següent:
75
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Selecció de simulacions diverses (català) que es podrien utilitzar a l’ESO.
Simulació nº
anàlisi
Nivell
ESO
Concepte o
Procediment que
es pot treballar
Què cal
modificar o
afegir
http://www.xtec.cat
/~cfernand/
“cotxet”
19 4t Representació
vectorial (F i v) en un
moviment accelerat
S’hauria
d’indicar que
prediguin el que
succeirà abans
d’accionar la
simulació. I
després
comparar-ho.
http://www.xtec.cat
/~cfernand/
“pilota home”
20 4t Representació
vectorial (Fi v) en la
caiguda dels cossos
S’hauria
d’indicar que
prediguin el que
succeirà abans
d’accionar la
simulació. I
després
comparar-hoCDECT
“Capses”
21 4t 1a llei de Newton -
CDECT
“camió de mercaderies”
22 4t↑ 1a llei de Newton -
76
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulació d’IP 2000 (Physics Experiments) que es podrien utilitzar a l’ESO
Simulació nº
anàlisi
Nivell
ESO
Concepte o
Procediment que es
pot treballar.
Què cal
modificar o
afegir CarJump 5 2n i 4t moviment relatiu Text amb
predicció.
LinearMotionofJet
9 4t m.r.u.a, gràfiques, 2a
llei de Newton.
Guia amb
prediccions,
activitats a
realitzar.
Effectoforientatio
n
1 4t i
2n↑
caiguda dels cossos.
Resistència de l’aire.
Indicar que cal
predir abans
d’observar la
simulació.Planetary motion 3 4t i 2n moviment relatiu Una pregunta i
escriureConstant linear
acceleration
8 4t Gràfica posició, velocitat
i acceleració d’un
m.r.u.a
Indicar que
han de predir
Afegir el valor
0 en
l’acceleració i
també es
podria posar
valors
negatius
Selecció de simulacions d’IP workbook 2004 que es podrien utilitzar a
l’ESO
77
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulació nº
anàlisi
Nivell
ESO
Concepte o
Procediment que es pot
treballar
Què cal
modificar o
afegirWinsim01
“A car moving
with constant
acceleration
(vectors)”
11 4t ↑
Desplaçament i distància,
velocitat, acceleració,
m.r.u, m.r.u.a. , vectors v
i a, moviment relatiu,
Guia que indiqui
clarament que
han de fer
prediccions.
Winsim02
“ A car moving
with constant
acceleration
(graphs)”
12 4t ↑
Velocitat, acceleració.
m.r.u.; m.r.u.a ; gràfics
v-t i a-t.-
winsim03
“ A car moving
with constant
acceleration
(graphs)”
13 4t ↑Gràfics m.r.u i m.r.u.a,
gràfics x-t i v-t.-
winsim04
“Three cars
raicing”
142n i
4t
Desplaçament, velocitat
mitjana, m.r.u; m.r.u,a,
gràfics
-
winsim38
“combination
motion”
16 4tFricció, combinació de
moviments
-
winsim13
“Horitzontal
motion with
fricció”
17 4tMoviment horitzontal amb
fricció
-
wisim12“
Three forces on
a puck”
18 4t Efecte de les forces
Recordar que
han de predir.
3.3 TREBALL INDIVIDUAL AMB ALUMNES ENTORN A UNA
SEQÜÈNCIA DE SIMULACIONS
78
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
3.3.1 ANÀLISI DELS TREBALLS INDIVIDUALS ADREÇATS, MITJANÇANT
UNA SEQÜÈNCIA DE SIMULACIONS, A CONSTRUIR SIGNIFICATIVAMENT EL
PRINCIPI D’INÈRCIA.
L’estudi del treball portat a terme amb els alumnes a través de qüestionaris en
forma d’entrevista es recullen a l’annex II.
En aquesta memòria només s’exposarà la part de l’entrevista més interessant que
es va fer amb l’alumna A. La resta de les entrevistes es troben en versió completa
(32) i reduïda (74).
Les fotografies de les simulacions també es troben a l’annex II.20 (pàg. 1)
ENTREVISTA A L’ALUMNA A DE L’IES A
Ritme d’aprenentatge ràpid.
Curs: 4t d’ESO. Data 7/06/06 Duració 1 h
Annex II :Transcripció pàg. 5; Anàlisi pàg. 32 ; Resum de l’analisí pàg 74;
Simulació 1 : camió de mercaderies
Fet: La capsa del camió es mou quan el camió accelera o frena.P. Per què creus que passa això? R. La mercaderia no pesa el suficient o
no està ben agafada.
Simulació 2 : Bloc a) Fet: El bloc està inicialment en repòs i se li aplica una força constant horitzontal en sentit positiu en el centre del bloc.
P. Què passaria en aquest cas? Predicció
P. Cap a on?
P. Quin tipus de moviment creus que tindrà ?
Acciona la simulació Observació i comparació.P. Quins canvis observes mentre es mou?
P. Varia l’acceleració?
R. Que és mourà.
R. Cap a la dreta.
R. Uniforme21.
R. La velocitat va augmentant. Accelerat?
R. La velocitat i el temps augmenta i l’acceleració és sempre la mateixa.
20 No s’han pogut posar les fotos de les simulacions perquè ocupaven molta memòria informàtica.
21 El color verd significa un preconcepte. El groc és científic.
79
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
. El moviment és?
Torna arrencar la simulació. Es fixa en els vectors.Torna arrencar i es fixa en les empremtes.
P. Conclusió: si la força és constant el moviment és?
R. uniformement accelerat.
R. Uniformement accelerat.
b) el bloc té velocitat i se li aplica una força en sentit contrari al moviment?
P. Què passarà en aquest cas? Predicció
Acciona la simulació Observació i comparació
P. Què ha passat?
P. Què ha passat?
P. Vols dir sentit en lloc de direcció?
P. Canvia la direcció?
Torna arrencar
P. Què ha passat?
Observa i ho descriu
Amb què està relacionada la força?
R. Anirà cap a endarrera amb més força, bé amb més força no, amb més velocitat i canviarà de direcció.
R. no canvia la direcció, va cap a la dreta
R. Frena no accelera, perquè les empremtes estan cada vegades més juntes.
R. Sí, Sí
R. No, i el sentit tampoc.
“Però no ho entenc. Perquè si l’objecte la cap la dreta amb una velocitat i a l’esquerra té algú que l’empeny cap a l’altre sentit hauria de canviar de sentit”.
R. L’acceleració és constant, no varia, i la velocitat comença sent positiva i després passa a ser negativa perquè va en sentit contrari.
R. Ja té una velocitat, llavors va frenant, i després quan canvia de sentit, comença a augmentar.
R. Amb l’acceleració (No ha vist encara la 2a llei)
80
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
c) Té velocitat i no s’aplica cap força. (Introducció del P. inèrcia)
P. Què passarà si té velocitat i no s’aplica cap força? Predicció.Acciona la simulació Observació i comparació.
P. Com és el moviment?
P. Per tant si no hi ha força i es mou el moviment és?
R. Què es pararia. (preconcepte)
R. És constant, uniforme.
R. Rectilini uniforme.
Simulació 3 “ Molla –bloc”
Fet: Una molla empeny un bloc en una superfície horitzontal. El bloc acaba aturant-se.
P. Què tenim?
Arrenca la simulació
P. Què passa?
P. Per què passa?
P. Has dit que la molla l’empeny l’objecte. I això vol dir que se li aplica …......?
P. Creus que aquesta força es manté en tot el recorregut?
P. I després que la molla l’empeny, què passa ?
P. Ha frenat o accelerat?
P. De què creus que depèn que el bloc vagi més o menys lluny?
P. Depèn d’alguna cosa més?
La fricció de l’aire és petita i no la tindrem en compte.
P. Perquè creus que s’atura?
R. Una molla, i un objecte que sembla que es mourà sobre una base plana.
R. La molla empeny l’objecte, però després acaba parant-se.
R. Perquè l’aire el frena, és a dir, hi ha un objecte que el frena.
R. Una força.
R. Crec que no, perquè si no, aniria cada vegada més de pressa i això no passa. Sinó que frena.
R. Després frena.
R. Al principi l’han accelerat perquè la molla l’empeny, però després ha frenat.
R. De la molla. De la força amb la que empeny el bloc.
R. De l’aire. De la força de fricció de l’aire.
R. Perquè perd la força. (Torna caure en el preconcepte)
R. . Perquè hi ha alguna cosa que el fa parar.
81
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
P. Quina cosa?
Clica el quadret
Apareixen uns controls (compressió de la molla i material del terra)
Fixa’t que tens aquest control que et permet canviar la superfície del suport.
P. Com es diu la força que aplica el terra sobre el bloc, quan el bloc es mou?
P. Ara la plataforma és de fusta. Què creus que passaria si fos de terra?Predicció.Observació
P. I si és de gel?
P. Ara imagina’t un cas ideal. Aquest gel està perfectament polit i el bloc és també de gel de tal manera que no hi ha fregament. Per tant no hi ha forces que actuïn sobre el bloc. No considerarem l’aire. Què passaria?
P. Què passaria amb la velocitat? (Predicció)
P. Què passaria si estigués en un lloc de l’espai on no hi hagi gravetat? Què passaria? (Predicció)
Treu la gravetat i arrenca.Observació i comparacióEnunciat del P. inèrcia.
Torna a explicar el que li passa al bloc.
P. Fins quan està aplicada aquesta força?
D’acord, segueix.
P. En quin sentit?
R. Es frena perquè no té acceleració. No hi ha acceleració i l’objecte es para. (Preconcepte)
Es podria canviar el terra.
R. . Ah sí, la força de fricció. (no fa massa que ho ha vist)
.R Doncs que es pararia abans.
R. Sí, passa això.
R. Aniria molt lluny, sortiria de la taula.
R. Doncs que .....no pararia
R. Doncs .... que seria la mateixa
R. Què no cauria.
R. Sí, no es para va sempre en línia recta.
R. El bloc està parat i la molla l’empeny. Com li aplica una força, accelera.
R. Fins que la molla deixa d’empènyer-la.
R. Com està en contacte amb el terra té una força de fricció.
R. Cap a l’esquerra i això fa que freni fins aturar-se.
82
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Simulació 4 “Fricció”
Fet: Bloc que es mou per una plataforma amb dos materials diferents. (Està representat el vector força i el vector velocitat.)
P. Què creus que passarà? (Predicció)
Arrenca.
Observa i compara.
P. Què observes? Fixa’t en els vectors.
R. Què en la primera part es pararà i en la segona part sí.
R. Passa el que he dit.
Simulació 5 “Capses”
Fet:Un bloc gran(verd) té a sobre un bloc petit (vermell), entre ells no hi ha fricció. Els dos blocs es mouen. Xoquen amb un altre bloc (blau).
P. Què li passarà al bloc vermell quan xoca el bloc verd amb el blau? (Predicció)
Observació i comparació.
P. Comprova-ho
R. . Doncs, si no hi ha fregament vol dir que no hi ha forces sobre el bloc vermell i per tant continuarà amb la mateixa velocitat que portava.
R. Sí, passa això. Simulació 6 “ Camió de mercaderies”
Fet: La capsa del camió es mou quan el camió accelera o frena.
P. Es movia el bloc abans d’accelerar?
P. Amb quina velocitat?
P. Podries explicar per què cauen les mercaderies quan acceleres?
.
A.B. P. Què es podria fer perquè no passés
això?C.
P. Per què?
Ara clica el Sol.
P. Tens dos controls: un de fregament i un altre de velocitat. Juga amb ells. Augmenta i disminueix el fregament amb
R. Sí
R. . La mateixa de la del camió.
R. Sí. Si ..... no hi ha força en el bloc perquè no hi ha fregament, quan accelera el camió el bloc segueix amb la mateixa velocitat que portava abans d’accelerar i com el camió anirà a més velocitat es mourà del seu lloc.
A. R. Canviar el terra.
P. Perquè hi hagi fregament.
83
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
el terra del camió i en cada cas accelera i frena.
P. Indica alguna situació en què no es mogui.
P. Quan el terra és una catifa no es mou.
Conclusió:
De l’anàlisi de l’entrevista feta a l’alumna A, amb rendiment acadèmic mitjà alt,
s’observa que l’alumna sembla que ha après significativament el Principi d’inèrcia
després d’haver utilitzat la seqüència de simulacions.
Per aconseguir que apliqui el pensament científic s’ha hagut de treballar diverses
simulacions. En cada simulació hi ha prediccions i comprovacions. Les observacions
i interpretacions es van succeint en cada simulació.
Tot i que sembla que al començament ho ha après significativament, en algun
moment de confusió torna aplicar la idea alternativa, fins que finalment assumeix el
Principi i l’aplica dos cops correctament en la simulació de les capses i també, al
finalitzar l’entrevista en el camió de mercaderies.
Cal tenir en compte que és la primera vegada que treballa aquest Principi.
No va ser possible revisar l’aprenentatge del Principi d’inèrcia al cap d’un temps .
El curs havia finalitzat.
ENTREVISTA A L’ALUMNA B DE L’IES B (Vegeu l’annex pàg.68 )
Ritme d’aprenentatge lent.
Curs 4t d’ESO
Data 8/06/06
Annex II Transcripció pàg. 15; Anàlisi pàg 46 ; Resum de l’anàlisi pàg 78
Conclusió
Aquesta alumna de baix rendiment acadèmic al principi semblava que no tenia ni
idea de cap concepte físic. El seu professor havia manifestat que: “S’oblida d’un dia
per l’altre de tot”. Curiosament, després d’utilitzar diferents simulacions, succeeix,
que en el cas que tenen més dificultats, que és imaginar-se el que passa quan un
cos, que es mou, se li aplica una força en sentit contrari, ella prediu el que passarà
sense grans dificultats i amb molta més facilitat que els companys entrevistats que
84
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
són de nivell acadèmic més alt. Al final aplica el Principi d’inèrcia amb la mateixa o
més facilitat que els altres companys entrevistats. També crida l’atenció que essent
una alumna que deien que tenia dificultat per retenir les coses, quan se li torna a
fer la pregunta 10 dies després, ho explica força correctament i amb seguretat.
ENTREVISTA A L’ALUMNE C DE L’ IES B (Vegeu l’annex pàg.93)
Ritme d’aprenentatge mitjà.
curs: 4t d’ ESO.
Data: 18/06/06
Transcripció pàg 25; Anàlisi pàg 63 ; Resum de l’anàlisi pàg 83.
Conclusió: De l’entrevista feta a l’alumne de nivell mitjà, però amb dificultats de
concentració, s’observa que l’alumne aprèn significativament; però es possible que
el fet de no haver treballat la simulació molla-bloc amb aquest alumne amb la
mateixa profunditat que en les altres entrevistes, sigui la causa que no veiés amb
la mateixa claredat la solució de l’última simulació, tot i que l’acaba resolent
satisfactòriament.
3. 3. 2 RESULTAT DE LES ENTREVISTES:
S’ha observat en els alumnes entrevistats que:
▪ El fet de treballar un concepte amb diverses simulacions ha ajudat a que
l’aprenentatge sigui significatiu i l’atenció a la diversitat ha estat possible.
▪ Pensar (predir) i després observar (comparar) ha ajudat a comprendre i a
estructurar amb més facilitat el pensament científic.
▪ Cada vegada que han predit i després han comparat han fet un petit exercici d’
autoavaluació que ajuda a l’autorregulació.
▪ Tornar a revisar una simulació quan tornen a aparèixer els preconceptes ha ajudat
a reforçar les noves idees.
85
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
3.4 LA UNITAT DIDÀCTICA
Vegeu descripció del treball apartat 2.3.4
3.5 ALGUNES OBSERVACIONS FETES ALS INSTITUTS QUAN ES
VA IMPLEMENTAR LA UNITAT DIDÀCTIC.
De les moltes observacions que s’han fet només es faran comentaris d’aquelles que
aporten dades per contestar a la pregunta plantejada o bé per justificar algunes de
les modificacions que s’han dut a terme en les simulacions programades.
3.5.1 MODIFICACIONS DE SIMULACIONS A PARTIR DE
L’OBSERVACIÓ DEL TREBALL D’ALUMNES
3.5.1.1 Aspectes que caldria modificar d’algunes simulacions a partir de
les observacions.
Vegeu Annex II en observacions.
Imatge Cine1r
Què caldria canviar?
Millorar la imatge, posar alguna referència, arbre,
poble.
Simulació Cine2p
Què caldria canviar?
Afegir un altre carretera, per tal que quedi més
clar el que vol dir direcció , es podria treure més
profit parlant de desplaçament.
hi ha qui confon el regle amb el punt de
referència . Hauria de sortir posteriorment a la
situació del camió
Simulació Cine3mr
86
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Què caldria canviar?
Per 2n Eso sembla complicat, es podria fer a 2
nivells. Un primer nivell que només hi hagi Pau i
el cicliste . I un altre amb 3 mòbils.
Simulació Cine4sp
Què caldria canviar?
Desdoblar-la en dues, una que sorti el Sol i la
Terra i una segona que surtin els tres astres.
A partir d’aquestes observacions es van modificar alguns aspectes de la imatge i de
les simulacions. Per exemple com ha variat la imatge de cine2p.
3.5.1.2 Resultats de les modificacions
Es va canviar alguns aspectes de la simulació cine1r, cine2p, es va desdoblar
cine3mr en cine3mr1 i cine3mr2, es va desdoblar cine 4sp en dues 4sp1 i 4sp2
(vegeu annex I)
A continuació hi ha un exemple de com va variar la simulació cine2p després de fer
les observacions individualment i amb una classe amb canó.
Abans
Després
(1a part)
87
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
2a part
3.5.2 COM EVOLUCIONEN ELS MODELS CONCEPTUALS DELS
ALUMNES A PARTIR D’UNA FORMA DE TREBALL AMB SIMULACIONS?
88
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
S’ha observat com treballen els alumnes i construeixen el concepte de sistema de
referència i moviment relatiu utilitzant simulacions en les quals se’ls demana que
l’observador estigui en diferents punts de la pantalla, corresponents a diferents
mòbils.
Sembla interessant analitzar el que va escriure un alumne de la simulació cine3mr
per veure com anava evolucionant la seva concepció de moviment relatiu a mesura
que anava canviant d’observador. Abans d’interaccionar amb l’ordinador havien de
fer una predicció del que creeien que passaria.
Aquesta simulació en realitat són tres, una per cada observador: ciclista, passatger
d’autobús i noi a la gespa.
3.5.2.1 Anàlisi d’unes respostes sobre moviment relatiu
Simulació cine3mr2. Alumne D. Nivell mitjà (Vegeu l’annex II pàg.119)
89
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Què diu del que observa el noi
(Pau) que està a la gespa?
Diu:
“Que l’autobús va més de pressa que la
bici. La bici va poc a poc i tarda més .
L’autobús està darrera de la moto i la
bici va en un altre sentit”
Compara les velocitats de la bici i
l’autobús, situa la moto respecte a
l’autobús i parla de sentit correctament.
Què diu del que observaria una
persona que està a l’autobús?
Predicció
Diu:
“Es veurà la moto per darrera i el
conductor també per darrera, es veurà
gent de l’autobús i el de la bici de perfil”
Fa una descripció del que veurà, però no
fa cap referència al moviment.
Què observa quan acciona la
simulació?
Diu: “Es veu que es mou la moto i
l’autobús i que la bici i el Pau es
queden parats i es veu com l’autobús i
la moto continuen per la carretera i
abans no”.
Curiosament agafa un altre punt de
referència. Veu l’autobús movent-se,
quan en la simulació no es veu.
Què diu del que observaria el
ciclista?
Predicció
Diu:
“que l’autobús i la moto es mouen cap a
l’altre sentit i en Pau també es mou cap
a l’altre sentit” “que els altres es mouen
en sentit contrari al ciclista”. Ara ja cita
en Pau com a mòbil.
Què veu des de la simulació si
l’observador és el ciclista?
Diu:
“La bici amb el recorregut que fa es veu
com la moto i l’autobús se’n van cap a
un sentit i en Pau també”
la moto i l’autobús i en Pau se’n van
90
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
cap a un sentit; el ciclista no diu que es
mogui; però parla del recorregut que fa
el ciclista.
Anàlisi:
Com es pot observar en passar de la 3a a la 4a pregunta, l’alumne ja veu les coses
d’una altra manera.
Alumne A nivell mitjà alt ( Vegeu l’annex pàg.125)
Què diu del que observa el noi
(Pau) que està a la gespa?
Diu:
“Tots els mitjans de transport es
mouen”
Què diu del que observaria una
persona que està a l’autobús?
Predicció
Diu:
“Si l’autobús va en la mateixa direcció i
velocitat que els altres transports no es
veurà moviment, però si va en una altra
direcció o sentit si que es veurà el
moviment.”
No té clara la diferència entre direcció i
sentit
Què observa quan acciona la
simulació?
Els transports que anaven en sentit
contrari es pot apreciar moviment, igual
als que anaven a més velocitat; però la
moto que anava en el mateix sentit i
mateixa direcció no s’apreciava
moviment. (No veu en Pau que es mou)
Què diu del que observaria el
ciclista?
Predicció
Diu:
Si els altres transports van en la
mateixa direcció i sentit no s’apreciarà
moviment, però si no és així si que
s’apreciarà moviment. No cita en Pau
Què veu des de la simulació si
Diu:
En el cotxe s’aprecia moviment perquè
té més velocitat que la bici. I l’autobús i
91
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
l’observador és el ciclista? la moto, no es mouen, no s’aprecia
perquè la bici va més ràpid. (no diu que
en Pau es mou)
Anàlisi:
Curiosament si s’analitza l’evolució del pensament en observar l’alumna A de ritme
d’aprenentatge ràpid es pot veure que les seves idees les manté pràcticament igual
en totes les observacions que fa. No veu que el noi que està en la gespa es mou
respecte a l’autobús o el ciclista.
Simulació cine3mr2 Alumne E nivell baix (vegeu l’annex II pàg.122)
Què diu del que observa el noi
(Pau) que està a la gespa?
Diu:
“En Pau veu com es desplaça l’autobús
i el motorista cap a un sentit i també el
cicliste cap a l’altre sentit”
Què diu del que observaria una
persona que està a l’autobús?
Predicció
Diu: Es mouen els dos, el ciclista i el
motorista canvien de posició o sea se
mueven i canvien el punt de referència.
(No menciona que es mogui en Pau)
S’acabava de reforçar el que vol dir
moure’s.
Què observa quan acciona la
simulació?
Veo que se mueve el Pau i el ciclista
porqué el autobús se mueve, veo como
se mueve la carretera. La moto no se
mueve. (Observa que es mou en Pau)
Què diu del que observaria el
ciclista?
Predicció
vere como el autobús se mueve y el
motorista tambén. Vere como se mueve
el Pau y tambien la carretera. (ja
s’imagina que es mou en Pau)
Lo que veo es que se mueve el autobús,
la moto, la carretera i el Pau pero ahora
92
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Què veu des de la simulació si
l’observador és el ciclista?
veo que se mueven al cantrario mio.
(Veu que es mou en Pau i no cita que el
ciclista es mou)
Anàlisi:
Com es pot veure, evoluciona la seva manera de pensar observant la simulació.
També és veu com en un moment donat torna amb la seva idea que l’autobús es
mou, agafa com a punt de referència la gespa; però finalment es pot veure que
observa des de punts de referència diferents.
3.5.2.2 Resultats de com evolucionen els models conceptuals
En els casos observats s’ha vist que:
El fet d’observar diverses vegades la simulació va canviant de manera de pensar
sobre tot l’ alumne de nivell mig i l’alumna de nivell baix, és a dir els dos alumnes
que tenen més dificultats en l’aprenentatge, no passa el mateix amb l’alumna de
nivell més alt.
3.5.3 COM HAN CANVIAT UNES CONCEPCIONS CIENTÍFIQUES D’UNS
ALUMNES ABANS I DESPRÉS D’APLICAR LA UNITAT DIDÀCTICA
DISSENYADA?
3.5.3.1 Anàlisi de les respostes abans i després de la unitat.
S’analitzen les respostes d’unes preguntes de l’avaluació inicial i les mateixes
preguntes en l’avaluació final. Cal tenir en compte que aquesta unitat la van fer en
molt pocs dies.
La simulació que es va fer servir per a la prova inicial i la final és cineAv. (cursa)
Vegeu la imatge (Fig. 1, pàg1, Annex I)
93
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
1. Resposta de l’alumne F
Nivell mitjà alt
Avaluació inicial Avaluació final
1. Què tenen en comú el cotxe vermell i el cotxe groc pel que fa al moviment?
Participen en la carrera i avancen quan
clica un botóQue tots dos tenen un moviment
uniforme
2. Què té de diferent el cotxe groc del cotxe vermell pel que fa al moviment?
El cotxe vermell avança més El cotxe vermell té més velocitat que el
groc.
3. En què es diferencia el moviment del cotxe vermell del moviment del cotxe
verd des del punt de vista del moviment?
El moviment del cotxe vermell és
constant, sempre avança el mateix, el
verd en canvi, no
El cotxe vermell té un moviment
uniforme i el verd accelerat.
Anàlisi:
Es pot veure en aquest cas que a la mateixa avaluació inicial evoluciona entre la
primera resposta i la tercera, el fet de fixar-se diverses vegades en la simulació va
veient més coses.
Aquest fet reforça el que s’ha dit a l’apartat anterior.
També es pot observar com ha evolucionat el seu vocabulari entre l’avaluació
inicial i la final.
94
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Resposta alumna G
Nivell mitjà
Avaluació inicial
Avaluació final1. Què tenen en comú el cotxe vermell i el cotxe groc pel que fa al moviment?
Que s’han anat “adelantant” l’un a l’altre
i més o menys al principi s’han
mantingut bastant a prop. Que sempre porten la mateixa velocitat
2. Què té de diferent el cotxe groc del cotxe vermell pel que fa al moviment?
Que al final el cotxe vermell ha avançat
molt, mentre que el groc, no.Que la velocitat del vermell és major
que la del groc.
3. En què es diferencia el moviment del cotxe vermell del moviment del cotxe verd
des del punt de vista del moviment?
Que al principi el cotxe verd no anava
tan ràpid, però després ha avançat molt
respecte al vermell
Que el vermell manté la mateixa
velocitat i el verd va accelerant.
Anàlisi:
Es pot veure que ha evolucionat, utilitza un vocabulari més científic tot i que no
menciona la paraula uniforme.
Resposta alumne H
95
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
Nivell baix
1. Què tenen en comú el cotxe vermell i el cotxe groc pel que fa al moviment?
Avaluació inicial Avaluació final
Que tots dos són mes lents que el verd Que tots dos tenen moviment uniforme
2. Què té de diferent el cotxe groc del cotxe vermell pel que fa al moviment?
Que el vermell és més ràpid Que el cotxe groc es mou a 1m/s i el
vermell a 3 m/s
3. En què es diferencia el moviment del cotxe vermell del moviment del cotxe verd
des del punt de vista del moviment?
Que el cotxe verd és molt més ràpid.
Que el verd no té moviment uniforme
En aquest cas es pot veure que ha après el moviment uniforme.
3.5.3.2 Resultats de les respostes d’abans i després de la unitat.
En conclusió: Es veu en aquests casos un canvi en el seu vocabulari i per tant en
les seves concepcions científiques. Evidentment aquests canvis en els seus
vocabularis no és exclusiu de les simulacions, pot produir-se amb un ensenyament
més tradicional; però en aquest cas s’ha utilitzat aquesta tècnica.
96
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
3.5.4 OBSERVACIONS FETES A L’AULA D’INFORMÀTICA
A l’annex II (pàg. 127) hi ha les anotacions de les observacions fetes a l’aula
d’informàtica, a les que la investigadora va assistir-hi com a observadora.
En totes les observacions del grup classe a l’aula d’informàtica hi havia una
característica comú: que l’alumne/a rendeix i està concentrat per terme mitjà entre
30 i 40 minuts.
Només en una observació feta a una aula d’informàtica on la professora era més
autoritària que les altres es va observar que els alumnes no parlaven mentre
estaven tota l’hora davant de l’ordinador (el que ja no se sap, és si estaven tots
realment concentrats).
En observar un alumne de ritme d’aprenentatge lent que es trobava sense company
a l’ordinador , es va constatar que anava al seu ritme i preguntava sovint al
professor, i se’l veia entusiasmat. Ara bé, mentre la majoria de grups van fer dues
simulacions, ell només va fer-ne una.
També s’ha pogut observar que un percentatge alt de la classe, quan treballen en
parella ( que és quasi sempre), en molts casos intercanvien opinions i s’ajuden
durant una part de la classe fins que es cansen i passen a parlar d’altres temes al
voltant de l’últim ¼ h, si poden.
3.5.5 ALTRES OBSERVACIONS
A través de les observacions, i parlant amb els professors que ho han
experimentat, s’ha arribat a la conclusió que treballant els alumnes i les alumnes
sols les simulacions, sense que després no hi hagi una posada en comú i un
concloure per part del professor, podria succeir que només es quedessin amb
l’anècdota i no aprenguessin significativament. Per això, quan s’han revisat els
guions-qüestionaris de la unitat s’hi ha posat un asterisc per indicar que el
professor hauria d’intervenir.
Per això és molt important que a l’aula d’informàtica hi hagi un canó. En els centres
que es va visitar no sempre n’hi havia. Es possible que en aquests moments ja n’hi
hagi.
97
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
També és interessant que el canó estigui a classe. Un recurs a mig camí entre
l’ideal (aula d’informàtica amb canó) i la classe sense simulacions és el canó a
l’aula del grup, que permet utilitzar la simulació per tota la classe. El professorat i
l’alumnat interaccionen, el professorat pot dir que prediguin abans d’accionar la
simulació i pot animar-los a escriure.
Com s’ha comentat anteriorment, és difícil que estiguin concentrats davant de la
pantalla durant tota la classe. Per aquest motiu no és aconsellable que treballin
durant tota l’hora les simulacions. Seria bo que la seqüència de simulacions, que
s’ha vist en aquesta recerca que pot ajudar a que l’aprenentatge d’un concepte
sigui significatiu, no es faci tota el mateix dia.
Es dóna per finalitzat aquest estudi sobre simulacions assistides per ordinador.
98
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
4. CONCLUSIONS
• S’ha observat en les 3 persones entrevistades i en les observades de
diferents ritmes d’aprenentatge que:
▪ Com diuen els experts en Didàctica de les simulacions cal predir el
que succeirà abans d’accionar una simulació, per després accionar-
la i observar-la, la qual cosa permet fer una comparació entre les
idees prèvies i el que s’ha observat. Això fa que es vagin produint
petites autoavaluacions que ajuden a l’autorregulació de
l’aprenentatge.
▪ En treballar un concepte amb diverses simulacions aplicades a
les diferents fases de l’aprenentatge (exploració, Introducció,
estructuració i aplicació ) s’ha aconseguit que l’aprenentatge sigui
significatiu.
▪ És molt important que escriguin les noves idees, això ajuda a
estructurar-les .
▪ El fet de veure una simulació diversos cops els ha ajudat a veure
les coses de diferent manera, captant el missatge.
▪ És bo agafar la seqüència de simulacions anant endavant i
endarrere repassant allò que s’ha vist.
▪ En els casos observats, s’ha comprovat que és bo pels alumnes
d’aprenentatge lent, o mig. Potser no és tan necessari pels
d’aprenentatge ràpid, però si és més motivador.
• Referent a allò observat en el grup classe quan treballen a l’aula
d’informàtica s’ha detectat que:
99
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Hi ha una variació en el seu rendiment, com era d’esperar, durant
l’hora de classe. Hi ha un percentatge alt d’alumnes que rendeix al
voltant de ½ h hora i després es cansa i es distreu. No és
recomanable, per tant, dedicar tota la classe al treball amb
simulacions i sí dedicar el que queda de classe a una posada en
comú d’allò que s’ha fet.
▪ Hauria d’haver-hi canó informàtic a totes les aules i, com a mínim,
a l’aula d’informàtica, perquè així el professor pot fer la classe amb
simulacions d’una manera més eficaç.
• No es poden oblidar els requisits que indiquen els experts en didàctica de
les simulacions: la simulació ha de ser atractiva, interactiva, fàcil
d’utilitzar, fàcil d’observar, científicament correcta, que no confongui i
que contingui un text o guia on hi hagi una pregunta que l’alumne/a hagi
de respondre interaccionant amb la simulació. Aquesta guia ha d’indicar,
a més, que l’alumne/a ha de predir abans d’accionar la simulació.
Amb aquestes conclusions ha quedat contestada la pregunta d’aquesta recerca:
quines condicions afavoreixen que una simulació sigui una bona eina
d’aprenentatge?
• De l’anàlisi de les simulacions d’IP ( que es van fer fa uns quants mesos)
es pot dir que:
▪ La majoria de les simulacions programades corresponen a nivells de
batxillerat, que algunes es podrien utilitzar a 4t d’ESO, havent-n’hi
molt poques per a 2n d’ESO.
▪ Les simulacions d’IP 2004 tenen una presentació molt més curada i
compleixen millor els requisits constructivistes que les programades
per IP 2000.
▪ La versió espanyola del 2000 és molt pitjor que l’original anglesa.
100
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
▪ Les simulacions d’IP que han programat professors relacionats amb
el CEDECT i el CRECIM són fàcils d’observar i s’acosten als
plantejaments constructivistes.
• Referent a la motivació que ha despertat en els centres on s’han
utilitzat simulacions tant per part del professorat com per part de
l’alumnat s’ha pogut observar que:
▪ El professorat ha col·laborat amb il·lusió i ha vist avantatges al fet
d’intercalar simulacions a les seves classes. Tenen ganes de tornar-
ho a fer.
▪ L’alumnat, tan el que s’ha observat individualment com els
observats a l’aula d’informàtica, ha tingut una actitud molt positiva i
de col·laboració i se’ls ha vist molt motivats per aquesta manera de
fer una classe.
101
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
5 RELACIÓ DE MATERIALS CONTINGUTS EN ELS ANNEXOS
ANNEX I
■ UNITAT DIDÀCTICA: UNA INTRODUCCIÓ AL MOVIMENT AMB
SIMULACIONS
□ Fotos de les simulacions de la unitat.
□ Programa de la unitat en forma de graella.
□ Guies de cada simulació (excepte aquelles que les activitats es troben a la
mateixa simulació)
■ ALTRES SIMULACIONS (NIVELL 4t ESO)
□ Simulació dina2: 2a llei de Newton.
□ Simulació caiguda lliure.
□ Simulació cine10grp (gràfica posició d’un m.r.u i m.r. u.a)
ANNEX II
■ ENTREVISTA
□ Fotos de les simulacions
□ Transcripció de les entrevistes.
□ Anàlisi de les entrevistes.
□ Parts més importants de l’anàlisi.
■ ANÀLISI DE SIMULACIONS D’IP
□ Fotos de les simulacions analitzades
□ anàlisi de 22 simulacions
■ ANOTACIONS D’OBSERVACIONS
□ Observacions en aules d’informàtica.
□ Observacions individuals.
□ observació d’una classe amb canó informàtic.
□ Fotos de les observacions.
□ Alguns guions- qüestionaris recollits en algunes classes.
102
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
6. Bibliografia
ALEJANDRO, C . (2004) Prácticas de Física General en Internet. Enseñanza de las
ciencias. 3 (2).
Material didàctico interactiu per la realització de pràctiques al laboratori de Física
General pels alumnes de carreres tecnològiques.
ALTHERR, S; WAGNER, A; BODO, E; I JODI, H.J.(2004). Multimedia material for
teaching physics (search, evaluation and examples) European Journal of Physics,
25 ,7-14.
Comença aquest article per una descripció de bases de dades sobre multimedia per
a l’ensenyament de la física, elabora una llista dels criteris d’avaluació i dels
problemes que han aparegut mentre elaboraven esquemes d’avaluació fins a
finalitzar amb un esquema d’avaluació estandaritzat.
BERNAU, R. http://www.xtec.cat/~r.bernau1/
Animacions per l’ESO.
FRANCO, A. www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/
Curs interactiu de Física amb ordinador programat per Angel Franco.
ANGULO, F. & GARCÍA, M.P.( 1997). Aprender a enseñar ciencias. una propuesta
basada en la autorregulación. Revista Electrónica Interuniversitaria de Formación
del Profesorado, 1(0), 1997.
Article en el qual es presenta una proposta de formació inicial de professors de
ciències per a l’ensenyament secundari basada en l’autorregulació.
BOHIGAS X; JAEN, X; NOVELL, M. (2003) Innovacions didàctiques. Applets en la
enseñanza de la Física. Enseñanza de las Ciencias 21 (3) 463-472.
En aquest article es presenten les característiques dels applets adaptads a
l’ensenyament de la física, coneguts como fislets (contracció de física i applets)
també es donen orientacions de com utilitzar-los i com presentar-los als alumnes i
com deurien estar programats per millorar l’aprenentatge.
Tot i que es treballa el programa IP en aquesta recerca, moltes de les
característiques dels applets són també aplicables a l’IP.
103
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
CAAMAÑO, Aureli.(2005). Presentación de la monografía: contextualizar la ciencia.
Una necesidad en el nuevo currículo de ciencias. Alambique nº. 46.
En aquest article s’introdueix el concepte “context” i es valora com a element
motivador per a l’alumnat, en connectar la ciència amb la seva vida quotidiana.
Reflexiona a continuació sobre l’aplicabilitat de la contextualització en totes les
àrees de les ciències i sobre l’avantatge que té una ciència en “context” de fer
aparèixer un concepte en diferents contextos i així poder-lo revisar i aprofundir.
CASELLES, T. http://www.fislab.net/
Hi ha applets, apunts, exercicis, enllaços.
CHAMIZO, J.A. i IZQUIERDO, M. Ciencia y contexto: una reflexión desde la filosofía.
Alambique nº. 46.
En aquest article s’advoca a que les classes no presentin una ciència tan dogmàtica
i tancada quan en realitat els conceptes científics sorgeixen de situacions
problemàtiques i per tant es veu la necessitat de construir un currículum de ciència
integrat al voltant de problemes reals.
CIÈNCIANET. http://ciencianet.com Permet consultar molta informació
CLEMENT, J.(2000). Model based learning as a key reasearch area for science
education. International Journal of Science Education, vol 22, no. 9, 1041-1053.
Article que presenta un marc per a pensar sobre factors cognitius implicats en un
model de construcció a la classe que pot ajudar-nos a organitzar problemes de
recerca en aquesta àrea.
COL·LEGI DE LLICENCIATS http://www.cdl.cat/_serveis/SCDCE/scdce.html
CRECIM. http://antalya.uab.es/crecim/revista_ciencies/revista/index.htm
Revista del Crecim
HARRISON, D. http://ticat.ua.es/David-Harrison/index_spa.html
Animacions de Física. Traducció autoritzada de la pàgina web del Prof. David
Harrison, de la Universidad de Toronto, Canadá. Versión catalana .
ESQUEMBRE, F., MARTIN, E., CHRISTIAN,W., BELLONI,M. (2004) Fislets.
Enseñanza de la Física con material interactivo . Ed. Pearson Prentice Hall.
És un llibre de Fislets, on hi ha una primera part que introdueix els Fislets, la
història de les simulacions i la didàctica de les simulacions i una segona part on hi
104
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
ha una introducció a la mecànica amb simulacions. De la lectura de la primera part
es fa un resum a la introducció d’aquesta memòria.
FELIU , Victor (2006). Conferència al Curs de Formació de formadors sobre
simulacions. UAB, 2006
FERNANDEZ, C. Treball de la LLicència. Generalitat de Catalunya
FERNANDEZ, C http://www.xtec.cat/~cfernand/
En aquesta web hi ha una de les simulacions d’IP que s’ha analitzat.
FERNANDEZ, C. ORÓ, J. PLANA, O. Materials de formació del Professorat.
Simulacions amb l’interactive Physics. Departament d’Educació de la Generalitat de
Catalunya.
GENERALITAT DE CATALUNYA. http://www.edu365.cat/
Portal educatiu de la Generalitat de Catalunya.
GIL , S. (1997) Nuevas tecnologias en la enseñanza de la Física . Opotunidades i
desafios .Memorias VI Conferencia Interamericana sobre educación en la Física, 13-
15.
GIL, D., CARRASCOSA, J., FURIÓ, C. y MARTÍNEZ-TORREGROSA,J. (1991). La
enseñanza de las ciencias en la educación secundaria. ICE horsori.
GOKHALE, ANU A.. Effectiveness of Computer Simulation for Enhancing Higher
State University Journal of Industrial Teacher Education, 33(4), 36-46.
GRAYSON, D.J. i McDERMOTT,L.(1995).Use of the computer for research on
student thinking in physics. American Journal Physics, 64 (5), May 1996.Order
Thinking.Illinois
GUITART, J http://www.xtec.cat/~jguitar3/
Hi ha molta informació de pàgines web de Física i Química. Indica els nivells.
HARPER B. Constructivist simulations: a new design paradigm, Journal of
Educational Multimedia and Hypermedia, Association for the Advancement of
Compunting in Education, 9(2), pp 115-130.
105
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
HERON P.R.L, MELTZER D. E. (2005) ”The future of physics education research”
Am.J.Phys.73(5),May.
HIERREZUELO J, MONTERO, A (1989) La Ciència de los alumnos. Editorial Laia.
Fan un recull de la informació que hi havia sobre les idees previes de Física i
Química dels alumnes fent una reflexió al professorat de la importància que tenen
en el procés d’ensenyament –aprenentatge.
INTERACTIVE PHYSICS. (2000) Manual de l’usuario. MSC. Software.
Donen les pautes per programar una simulació d’IP. Molt utilitzat en aquest treball.
IZQUIERDO, M. Conferència sobre “Contextualitzar i Modelitzar” per professors
formadors. (2006)
JIMOYIANNIS, A. i KOMIS, V. (2000). Computer simulations in physics teaching and
learning: a case study on students’ understanding of trajectory motion.
Computers & Education 36 (2001) 183 -204.
Per a determinar el paper de la simulació a l’ordinador s’estudien dos grups
d’estudiants de 15-16 anys, un de control i l’altre experimental. S’observa la seva
comprensió dels conceptes de velocitat i acceleració en el moviment de projectils.
Ambdós grups reben classe tradicional d’aquests temes; el grup experimental va
rebre també classe de simulació informàtica. Els resultats presentats demostren
que els estudiants que varen treballar amb simulacions varen tenir qualificacions
superiors, la qual cosa dóna suport a les simulacions com a eina alternativa
d’educació.
KAFAI, Y.B.(2005). Children’s Apprenticeship in Learning Science by Design.
Congrés Esera.
KIBOSS, Joel K.(2002) Impact of a Computer-Based Physics Instruction Program
on Pupil’s of measurament concepts and methods associated with School Science.
Journal of Science Education and Technology, vol. 11, no. 2, June.
Aquest autor va treballar en un curs de física sobre un mòdul basat en mètodes
informàtics que tractava el concepte de mesura. Tot utilitzant una metodologia
quantitativa i qualitativa, conclou que els resultats són significativament millors en
els alumnes que han utilitzat els mètodes informàtics.
106
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
LA BALDUFA http://baldufa.upc.es
Grup de la UPC . Fislets. Per aprendre i ensenyar Física.
MICROMAGNET. http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/index.html
Recull de simulacions de diferents temes principalment de Física.
LINN ,M.C. Nuevas prespectivas sobre la aprendizaje. ENSEÑANZA DE LAS
CIENCIAS, 2002, 20 (3), 347-355
Article traduït que conclou en la importància de compartir les experiències sobre les
noves tecnologies en congresos mundials per així beneficiar-se tothom.
McDERMOTT,L. i REDISH, E.(1999) Resource Letter: PER-1: Physics Education
Research. American Journal Physics, 67 (9), September.
Aquest article proporciona una llista de recursos sobre recerca d’educació en Física.
Aquests estan classificats en: referències generals (bibliogràfics, conferències,
articles), estudis empírics agrupats en les diferents especialitats d’aquesta matèria
(mecànica, electricitat i magnetisme, etc. ), perspectives teòriques, camps que hi
guarden relació com la ciència cognitiva o la psicologia, i materials dedicats a
l’ensenyament, com llibres de text, que incorporen resultats d’aquestes recerques.
És un ampli conjunt de ressenyes, de les quals n’hi ha diverses que estan
comentades.
MONAGHAN J, CLEMENT J (1999): Use of computer simulation to develop mental
simulations for understanding relative motion. International Journal of Science
Education, vol 21, no. 9, 921-944
Article important en la inspiració d’aquest treball. Presenta alguns exemples de les
dificultats dels estudiants amb moviments relatius d’una direcció. Examina les
reaccions de tres estudiants en descriure una situació discrepant envers una
simulació a l’ordinador. Explora els processos de raonament en el treball al mateix
temps que els estudiants apliquen el seu nou coneixement resolent els problemes a
l’ordinador. Descriu els canvis en les possibilitats dels estudiants en visualitzar
problemes de moviment relatiu després de treballar en la simulació d’ordinador.
NEWTON LAB http://www.newtonlab.com
Simulacions en 3D.
107
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
NOVAC J.D, GOWIN D.B (1988) Aprendiendo a aprender. Ed. Martínez Roca .
Per planificar l’ entrevista S’ha consultat el capítol 7 “ la entrevista como
instrumento de evaluación” on dóna les pautes per planificar-la, indica els
diferents tipus d’entrevistes i com s’ha de portar a terme.
ORÓ, J. Treball de la Llicència . Generalitat de Catalunya
PEI, X.S. (1998). Using interactive Physics in planetaryMotion. The Physics Teacher,
36, pp. 42-43
PALACIÓ, C http://perso.wanadoo.es/cpalacio/ingl.htm
adreces d’internet relacionades amb simulacions principalment de Física i
connexions amb les simulacions.
PÉREZ SERRANO (2004). Investigación cualitativa. Retos e interrogantes. Madrid.
La Muralla.
Consta de dos llibres. S’ha consultat principalment el II, on es donen les pautes per
fer una observació.
PINTÓ, R. Conferència sobre simulacions per professors formadors. (2006)
PINTÓ, R. GUTIERREZ, R (2004). Analysing Computer Scientific Simulations from a
Didactical Point of View. Congrés de la GIREP, Ostrava.
Tracta de les Avantatges de l’us de simulacions en l’aprenentatge de les Ciències i
de les característiques de les simulacions que cal tenir en compte a l’hora de
seleccionar una simulació. Article important per aquesta recerca.
PINTÓ, R. i GARCIA, P. (2005). Introducing simulation software in physics classes:
risks and opportunities. CRECIM. Congrés d’ESERA.
En aquest article s’analitza els diferents tipus de simulacions que hi ha i com
s’utilitza en els centres de secundària i explica quins són els aspectes més
importants que cal tenir en compte per tal que l’us de les simulacions sigui una
activitat eficaç. Article important per aquesta recerca.
SALA, R. http://www.sunion.net/professors/rsala/1rbatx.htm
Recursos de Física i (mecànica ,treball i energia, física nuclear i corrent elèctrica)
108
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
SANMARTÍ N. A través de la seva web en l’apartat “materials” s’ha pogut recollir
una informació de gran ajuda en aspectes didàctics com avaluació, regulació de
l’aprenentatge, autoregulació. http://antalya.uab.es/ice/sanmarti/neus/htm.
SANMARTI, N; JORBA J (1995) Autoregulación de los procesos de aprendizaje y
construcción del conocimiento, Alambique 4, 59-78.
SCHWARZ, C ; ERTEL, J. (2004) Interactive Physics. Workbook. Pearson Prentice
Hall.
Noves simulacions d’ IP amb guies- qüestionaris.
STRANGMAN, N., HALL,T. & MEYER,A. (2003) “Virtual reality/computer simulations
and the implications for the UDL implementation” National Center on Accessing the
General Curriculum. http:// www. cast.org/publications/ncac/index.html.
Es considera La realitat virtual i les simulacions com una eina important a
l’ensenyament. Concretament en les simulacions es parla de la seva eficàcia en el
canvi conceptual i per desenvolupar les habilitats i el coneixement.
STRANGER MATTER. http://www.strangematterexhibit.com
Proposa treballa diferents temes dins d’un context atractiu pels joves.
STEINBERG, R.N.(2000). Computers in teaching science: To simulate or not to
simulate? Phys. Educ. Res., Am. J. Phys. Suppl. 68 (7), July.
SWAAK, J. & de JONG, T.(2001). Discovery simulations and the assessment of
intuitive knowledge. Journal of Computer Assisted learning, 17, 284-294.
Investigació de la relació que hi ha entre les característiques de les simulacions
d’exploració i els resultats que s’obtenen quan s’utilitzen, i els mètodes que es fan
servir per mesurar aquests coneixements. Es descriuen cinc estudis experimentals
amb pre-test i post-test.
ZACHARIA, ZACHARIAS. (2003). Beliefs, attitudes and intentions of Science
teachers regarding the educational use of computer simulations and inquiry-based
experiments in Physics. Journal of Research in science teaching, 40 (8) 792-823.
Parla de com les creences dels professors afecten a les seves actituds i aquestes a
les seves intencions, basada en la investigació que es va fer durant un curs per
professors de Ciències. Al final de curs els professors tenien una actitud més
positiva d’incorporar les noves tecnologies a les seves futures classes.
109
La simulació, una bona eina per a l’aprenentatge significatiu?
110