universidad de los andes nÚcleo …bdigital.ula.ve/storage/pdf/41601.pdf · ii marco teÓrico 13...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”
COORDINACIÓN DE LA CARRERA DE EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
TRUJILLO ESTADO TRUJILLO
DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SOFTWARE EDUCATIVO PARA EL APRENDIZAJE DE LOS MODELOS ATOMICOS
Autor: Br. Willian Alberto Araujo. C.I. # 14.460.009 Tutor Académico: Dr. Manuel Villarreal
Trujillo, ABRIL de 2013
ii
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”
COORDINACIÓN DE LA CARRERA DE EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
TRUJILLO ESTADO TRUJILLO
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi carácter de tutor del Trabajo de Grado, presentado por el Bachiller
Willian Alberto Araujo., titular de la Cédula de Identidad N°: 14.460.009; para
optar al Título de Licenciado en Educación, Mención: Física y Matemáticas, y el
cual ha sido titulado: “DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SOFTWARE
EDUCATIVO PARA EL APRENDIZAJE DE LOS MODELOS ATOMICOS”,
cumplo con notificar que dicho trabajo ha finalizado y considero que el mismo
cumple con los requisitos mínimos para ser evaluado por el jurado que se designe
a tales efectos
En la ciudad de Trujillo, a los dieciocho (18) días del mes de Marzo del
2013.
Atentamente,
____________________
Dr. Manuel Villarreal
V-11.798.546
iii
RECONOCIMIENTO
Dejo constancia de mi agradecimiento a la ilustre Universidad de los Andes, específicamente al Núcleo Universitario “Rafael Rangel” de esa casa de estudios superiores, así como al Liceo Bolivariano “Rafael Rangel” y a las instituciones que en la misma funcionan, y por ultimo al Grupo de Investigaciones Científicas para la Enseñanza de la Física (GRINCEF), además de las personas que fueron solidarias con el desarrollo de este proyecto.
A todos mi agradecimiento.
El Autor
iv
INDICE GENERAL
Pág.
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ii
RECONOCIMIENTO iii
INDICE GENERAL iv
LISTA DE CUADROS viii
LISTA DE GRÁFICOS ix
LISTA DE FIGURAS x
RESUMEN xii
INTRODUCCIÓN 1
CAPÍTULOS:
I EL PROBLEMA 5
Planteamiento del Problema 5
Formulación del Problema 9
Sistematización del problema 9
Objetivos de la Investigación 10
Objetivo General 10
Objetivos Específicos 10
Justificación 11
Delimitación del Estudio 12
II MARCO TEÓRICO 13
Antecedentes Relacionados con la Investigación 13
Bases Teóricas 16
El Proceso de Aprendizaje 16
v
La Enseñanza de la Física en la Educación Venezolana 27
El Computador en la Enseñanza de la Física 36
Software Educativo 37
Lenguaje HTML y Java 48
Modelos Atómicos 50
Historia 50
Descubrimiento de partículas subatómicas 51
Características del electrón 52
Modelo Atómico de Dalton 54
Modelo Atómico de Thomson 55
Modelo Atómico de Rutherford 56
Modelo Atómico de Bohr 60
Modelo Atómico de Sommerfeld 62
Principio de Incertidumbre 63
Modelo Atómico actual 64
Estructura Atómica 65
Masa y carga de las partículas subatómicas 66
Nomenclatura Atómica 67
Isotopos 67
Configuración Electrónica 68
Tabla Periódica 69
Ionización 71
Definición de Términos Operacionales 71
III MARCO METODOLÓGICO 75
Tipo de Investigación 75
Diseño de Investigación 76
Fases de la Investigación 77
Población 79
Muestra 79
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos 80
vi
Validez y Confiabilidad 80
IV PROPUESTA 83
Presentación 83
Objetivos 84
Fundamentos de la Propuesta 85
Aspectos de los Software Educativos 86
Conceptos Fundamentales del Software Educativo 88
Programas utilizados para Elaborar el Software Educativo 89
Requisitos Mínimos para el Uso del Software 89
Páginas del Software: Los Modelos Atómicos 89
Presentación 90
Menú 91
Historia 92
Descubrimiento de partículas subatómicas 92
Características del electrón 93
Modelo Atómico de Dalton 93
Modelo Atómico de Thomson 94
Modelo Atómico de Rutherford 94
Modelo Atómico de Bohr 95
Modelo Atómico de Sommerfeld 95
Principio de Incertidumbre 96
Modelo Atómico actual 96
Estructura Atómica 97
Masa y carga de las partículas subatómicas 97
Nomenclatura Atómica 98
Isotopos 98
Configuración Electrónica 99
Tabla Periódica 99
Ionización 100
Videos 100
vii
Pasatiempos 101
Evaluación (Pantalla de Selección Múltiple) 102
V PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 103
Resultados del Diagnóstico entre los Estudiantes 103
Validación del Software por los Especialistas 110
Evaluación del Software pos los Estudiantes 122
VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 128
Conclusiones 128
Recomendaciones 130
BIBLIOGRAFÍA 132
ANEXOS 136
A Cuestionario Aplicado a los Estudiantes 137
B Escala de Estimación para los Expertos 140
C Escala de estimación para los Estudiantes 148
D Resultados de la Validación por los Expertos 152
E Resultados de la Validación por los Estudiantes 155
F Fotografías 157
viii
LISTA DE CUADROS
Pág.
CUADRO:
1 Uso del Computador 104
2 Uso del Internet 105
3 Estudio de la Física a través de Software Educativos 106
4 Conocimiento Acerca del tema de Los Modelos Atómicos 107
5 Estudio de Los Modelos Atómicos por Medio de un Software Educativo 108
6 Expectativas por el Estudio de Los Modelos Atómicos por Medio de Software Educativos 109
7 Aspectos Técnicos: Estética del Software Educativo 110
8 Aspectos Técnicos: Funcionamiento del Software 112
9 Aspectos Técnicos: Comunicación Usuario–Computador 114
10 Aspectos Pedagógicos: Didácticos 116
11 Aspectos Pedagógicos: Presentación del Contenido 118
12 Aspectos Pedagógicos: Desarrollo de los Aprendizajes 120
13 Percepción del Software Educativo por el Estudiante 122
14 Evaluación de los Aspectos Didácticos del Software 124
15 Evaluación de los Aspectos Técnicos del Software 126
ix
LISTA DE GRÁFICOS
Pág.
GRÁFICO:
1 Pasos para Resolver un Problema de Física 31
2 Características de los Software Educativos 46
3 Programas Didácticos según su Naturaleza Informativa 47
4 Funciones de los Software Educativos 48
5 Uso del Computador 104
6 Uso del Internet 105
7 Estudio de la Física a través de Software Educativos 106
8 Conocimiento Acerca del tema de Los Modelos Atómicos 107
9 Estudio de Los Modelos Atómicos por Medio de un Software Educativo 108
10 Expectativas por el Estudio de Los Modelos Atómicos por
Medio de Software Educativos 109
11 Aspectos Técnicos: Estética del Software Educativo 111
12 Aspectos Técnicos: Funcionamiento del Software 113
13 Aspectos Técnicos: Comunicación Usuario –Computador 115
14 Aspectos Pedagógicos: Didácticos 117
15 Aspectos Pedagógicos: Presentación del Contenido 119
16 Aspectos Pedagógicos: Desarrollo de los Aprendizajes 121
17 Percepción del Software Educativo por el Estudiante 123
18 Evaluación de los Aspectos Didácticos del Software 125
19 Evaluación de los Aspectos Técnicos del Software 127
x
LISTA DE FIGURAS
Pág.
FIGURA:
1 Experimento de la gota de aceite de Millikan 53
2 Imagen del átomo expuesto por Dalton 54
3 Modelo atómico de Thomson 56
4 Modelo atómico de Rutherford 57
5 Experimento de la lámina de oro 58
6 Átomo de Hidrógeno de acuerdo al modelo de Bohr 60
7 Modelo atómico de Sommerfeld 63
8 Estructura atómica 66
9 Masa y carga de las partículas subatómicas 66
10 Diferentes tipos de Isótopos 68
11 Configuración Electrónica 69
12 Tabla Periódica 70
13 Pantalla de Presentación 90
14 Pantalla de Opciones de Menú 91
15 Pantalla de Historia 92
16 Pantalla de Descubrimiento de las partículas subatómicas 92
17 Pantalla de Características del Electrón 93
18 Pantalla de Modelo atómico de Dalton 93
19 Pantalla de Modelo atómico de Thomson 94
20 Pantalla de Modelo atómico de Rutherford 94
21 Pantalla de Modelo atómico de Bohr 95
22 Pantalla de Modelo atómico de Sommerfeld 95
23 Pantalla de Principio de Incertidumbre 96
24 Pantalla de Modelo atómico Actual 96
25 Pantalla de Estructura Atómica 97
26 Pantalla de Masa y carga de las partículas subatómicas 97
27 Pantalla de Nomenclatura Atómica 98
xi
28 Pantalla de Isotopos 98
29 Pantalla de Configuración Electrónica 99
30 Pantalla de La Tabla Periódica 99
31 Pantalla de Ionización 100
32 Pantalla de Videos 100
33 Pantalla de Pasatiempos 101
34 Pantalla de Selección Múltiple 102
xii
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL” DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
TRUJILLO ESTADO TRUJILLO
DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SOFTWARE EDUCATIVO PARA
EL APRENDIZAJE DE LOS MODELOS ATÓMICOS”
Autor: Willian Alberto Araujo. C.I. # 14.460.009 Tutor Académico: Dr. Manuel Villarreal
RESUMEN
Esta investigación se orientó a proponer un software educativo para el aprendizaje de “Los Modelos Atómicos”, dirigido a los estudiantes y profesores del curso de Física 4to año sección “H” de educación media general del Liceo Bolivariano “Rafael Rangel”, de Valera edo. Trujillo. Adquiere importancia, por cuanto, es un aporte del investigador para mejorar la calidad educativa en el contexto educativo respecto al estudio de la Física. A este respecto, se partió de la premisa que si se facilita al estudiante la oportunidad de un aprendizaje más práctico y funcional de la Física, se estará formando estudiantes con una nueva visión y perspectiva de la enseñanza en esta asignatura, lo cual redundará en un mejoramiento de la calidad educativa en el Estado Trujillo y el país en general. Metodológicamente el trabajo corresponde a proyecto factible, diseñándose y elaborando el software educativo para el aprendizaje de “Los Modelos Atómicos”, el cual puede ser utilizado para el estudio de este contenido en el curso de 4to año sección “H” de educación media general del Liceo Bolivariano “Rafael Rangel”. En cuanto a su nivel, es un estudio descriptivo con diseño de campo. Los instrumentos aplicados fueron el cuestionario y dos escalas de estimación; en tanto que la población fue censal, integrada por los 18 estudiantes del curso de Física 4to año sección “H” de educación media general del Liceo Bolivariano “Rafael Rangel”. Se concluyó que entre los estudiantes existe la necesidad de diseñar y proponer el software educativo para facilitarles una herramienta digitalizada que le permita el estudio y aprendizaje de los Modelos Atómicos. De igual modo, el software educativo propuesto, titulado: “Los Modelos Atómicos”, satisface las necesidades y expectativas de los usuarios en cuanto a funcionalidad y pertinencia para el estudio del tema desarrollado.
Descriptores: Software educativo, modelos atómicos.
1
INTRODUCCIÓN
El hombre, en su constante afán de interpretar y transformar la
realidad de su entorno, ha creado nuevas tecnologías que le facilitan un
acceso más inmediato y actual al conocimiento científico. A este respecto,
uno de los ámbitos donde se han logrado mayores avances es el de la
informática o la computación, la cual se hace presente en todos los contextos
del quehacer humano, a tal punto, que es casi impensable la posibilidad de
existencia de un ámbito de actuación del hombre donde no se requiera la
computación como herramienta de apoyo para el registro y procesamiento de
información.
Específicamente en el plano educativo, el uso de la computadora
actualmente adquiere gran relevancia, ya que, por una parte facilita
sistematizar la información de tal manera que el sujeto cognoscente puede
acceder a ella sin mayor esfuerzo ni pérdida de tiempo; y por otra, facilita el
registro y manejo de gran cantidad de conceptos, enunciados, estadísticas,
modelos, que pueden ser útiles al momento de investigar o estudiar un tema
de interés particular o general.
Además, dada su versatilidad funcional y operativa, la computadora
permite la interacción con experiencias que pueden llegar a ser realmente
significativas, en el sentido que el estudiante puede acceder de manera
práctica a un entorno virtual, que le facilita la construcción del conocimiento
deseado según sus necesidades y expectativas. Concretamente en el ámbito
de educación media general, donde el conocimiento adquiere cierto nivel de
especialización, el uso del computador ofrece al estudiante la oportunidad de
reflexionar y reconstruir nuevos enunciados y conocimientos a partir de
modelos propuestos. De esta manera, se lograría un avance importante al
permitir que el estudiante mediante el software educativo propuesto a
manera de mediación, generen nuevas posibilidades de enfocar los temas
2
estudiados en función de las experiencias propias adquiridas y de sus
expectativas en relación con el mismo.
Enfatizando sobre lo dicho, cabe señalar que el uso del computador
como herramienta de apoyo didáctico en el ámbito educativo, brinda al
estudiante realmente la posibilidad de asumir su rol como investigador, que
se vería limitado solamente a documentarse en materiales bibliográficos que
muchas veces son obsoletos, sino ahora tendrá la oportunidad de trabajar
con información actualizada y enfocada desde diversas posturas teóricas,
comparando datos, cifras, enunciados, los cuales pueden transformar y
reconstruir de acuerdo con su propia percepción del hecho.
En relación con la enseñanza de algunas asignaturas de carácter
teórico práctico, como la Física, que tradicionalmente se ha visto como una
materia tediosa e inaccesible, debido al exceso de abstraccionismo con que
se ha enfocado en el aula de clases; el uso del computador ofrece la
oportunidad de ofrecer al estudiante experiencias de aprendizaje muy
dinámicas, a partir de formatos interactivos basados en los elementos
teóricos prácticos necesarios para una comprensión adecuada de los
aspectos inherentes al fenómeno físico objeto de estudio, lo cual, aparte de
propiciar un espacio más grato para el abordaje de la asignatura, permite al
estudiante poner en práctica su capacidad creadora.
Respecto al profesor, el uso del computador para facilitar las
experiencias de aprendizaje con base en modelos interactivos en la
asignatura Física, puede ayudarlo a cumplir una verdadera acción
mediadora entre el estudiante y el objeto de conocimiento, pues ya no estaría
apoyando su acción didáctica en estrategias que resultan poco interesantes
para el alumno al no satisfacer sus expectativas de conocimiento, sino les
estaría ofreciendo opciones para la construcción de un conocimiento
producto de su propia acción observadora, analítica, reflexiva y crítica;
estableciendo relaciones de comparación y semejanza con experiencias
adquiridas previamente en su entorno sociocultural y ambiental.
3
Partiendo de estas consideraciones, se desarrolló esta investigación,
orientada a proponer un software educativo para el aprendizaje de los
modelos atómicos, el cual está dirigido a los estudiantes y profesores del
Liceo Bolivariano Rafael Rangel.
Adquiere importancia la investigación, por cuanto, es un aporte del
investigador para mejorar la calidad educativa. A este respecto, se parte de
la premisa que si se facilita al estudiante la oportunidad de un aprendizaje
más práctico y funcional de la Física, se estará formando estudiantes con
una nueva visión y perspectiva de la enseñanza sobre el tema, lo cual
redundará en un mejoramiento de la calidad educativa en el Estado Trujillo y
el país en general.
Metodológicamente el trabajo se ubica dentro de la modalidad de
proyecto factible, por cuanto se procederá a diseñar y elaborar el software
educativo para el aprendizaje de los modelos atómicos, se define como un
estudio descriptivo con diseño de campo. Los instrumentos a aplicar serán el
cuestionario y una escala de estimación; en tanto que la población será
integrada por 18 estudiantes seleccionados al azar para aplicar el software
educativo.
En cuanto a la estructura que presentará, esta investigación se
organizará de la manera siguiente: Capitulo I: El Problema, contiene el
planteamiento del problema, su formulación, los objetivos del estudio, la
justificación y delimitación del mismo en tiempo y espacio. Capítulo II: Marco
teórico, hace referencia a los antecedentes de la investigación, así como las
bases teóricas que la sustentan y se definen, además, los términos básicos
utilizados en la redacción del trabajo. Capítulo III: Marco Metodológico, se
expone el tipo de investigación, la población censal, la técnica e instrumento
aplicado, la validez y confiabilidad, así como el diseño y validación del
software educativo para el aprendizaje de los modelos atómicos.
Posteriormente, el capítulo IV: Elaboración de la Propuesta, hace
referencia a cada una de la elaboración de la propuesta. El capitulo V:
4
Presentación y Análisis de los Resultados, destaca los resultados obtenidos
mediante la aplicación del instrumento metodológico; El capítulo VI:
Conclusiones y Recomendaciones de la investigación; y finalmente, los
Anexos que sirven de soporte al estudio realizado.
5
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
El hombre desde los inicios de la humanidad, ha demostrado una
extraordinaria capacidad creadora para transformar su entorno ambiental y
adecuarlo a sus propias necesidades de existencia. De esa manera,
apoyándose en materiales y recursos obtenidos de su hábitat cotidiano, y en
ocasiones, más allá del mismo; ha ido diseñando y poniendo en práctica
tecnologías que le permiten llevar un estilo de vida más civilizada,
desarrollando el conocimiento en los diversos contextos de su actuación
como ser pensante y racional.
En relación con lo expresado, uno de los recursos tecnológicos más
importantes con que cuenta el hombre actual es la tecnología informática,
que le permite usar el computador (procesador u ordenador) como elemento
de apoyo en muchos espacios de la vida cotidiana, y como herramienta para
la investigación y el desarrollo del conocimiento científico. A este respecto,
Witaker (2004: 58), argumenta:
Uno de los inventos más trascendentales en la civilización humana es la computadora. Es realmente amplio el rango de posibilidades de uso que tiene la tecnología informática para el beneficio de la humanidad, tanto así, que resulta sumamente difícil enunciar alguna actividad del hombre actual donde la presencia de la computadora no sea requerida como elemento de apoyo tecnológico.
En efecto, el uso de la computadora como recurso tecnológico ha causado gran impacto en la sociedad actual, donde su presencia se circunscribe a todos los ámbitos del quehacer humano. Por ejemplo, en las comunicaciones, la divulgación del conocimiento científico, en el mundo empresarial, en la educación, en fin; podría decirse que la computadora, de uno u otro modo, es determinante para el desarrollo de la sociedad en general.
6
Ahora bien, en el contexto educativo el uso de la computadora podría
ser la diferencia entre la adquisición de un aprendizaje debidamente
consolidado y un aprendizaje superficial. En ese sentido, aparte de las
expectativas y necesidades que un sujeto tenga para abordar determinado
objeto de estudio y configurarlo en su estructura de conocimiento, tal como lo
expresa Piaget (1983); la posibilidad de experiencias virtuales que le ofrece
una computadora a través de software interactivos, puede contribuir a un
abordaje de ese objeto de conocimiento en una forma más práctica, creativa
y funcional. Es decir, la computadora podría aperturar un nuevo espacio para
la enseñanza y el aprendizaje escolar, dejando que el estudiante sea el
constructor de sus propias experiencias de conocimiento.
Concurrentes con lo planteado anteriormente, investigadores de la
problemática educativa venezolana, entre los que se menciona a Brito
(2004), y Carrillo (2005), en el marco de la XI Jornada de Investigación
Educativa de la Universidad Central de Venezuela, emiten opinión acerca de
la necesidad de llevar la tecnología informática a la escuela venezolana, con
el propósito de “facilitar un conocimiento más actual y pertinente con la
nueva realidad de país en proceso de reconstrucción”.
Asimismo, la mayoría de las instituciones de Educación venezolanas y
latinoamericanas, ante el deterioro de la calidad educativa en este nivel,
motivado según Fuentes (2005: 7), a la “aplicación de modelos pedagógicos
obsoletos y desvinculados de la realidad latinoamericana en su contexto
sociocultural”, han reconocido la necesidad de incorporar innovaciones
educativas, basadas en nuevos paradigmas pedagógicos y en tecnologías de
la información y la comunicación, con el propósito de garantizar una mejor
formación de sus estudiantes, docentes e investigadores en correspondencia
con las demandas de la sociedad.
Cabe destacar que las tecnologías de la Información y la
comunicación son todas aquellas que facilitan la comunicación y compartir
información entre personas. Dentro de ese contexto tecnológico, el Internet
7
adquiere relevancia preponderante, por cuanto es un medio que permite
comunicarse e intercambiar información en tiempo real o en tiempo diferido.
En ese sentido, constituye un recurso valioso para el estudio de cualquier
materia, si se toma en cuenta que la navegación brinda la posibilidad de
información y datos inmediatos a lo largo y ancho del mundo.
De esa manera, las tecnologías informativas utilizadas con fines
pedagógicos, amplían más las posibilidades de éxito académico, ya que
son medios ideales para la elaboración de materiales didácticos orientados a
multiplicar los efectos de las actividades de formación en el individuo. Así
pueden motivar el afán de saber y de aprender; propiciando en el estudiante
el desarrollo de habilidades para su auto preparación.
Haciéndose eco de estos planteamientos, instituciones de Educación
como el Liceo Bolivariano Rafael Rangel, donde se ofrece al estudiantado
trujillano la oportunidad de cursar las etapas de educación media general;
han implementando nuevas tecnologías como soporte al proceso de
formación profesional del que es partícipe el estudiante en las diferentes
especialidades.
En ese sentido, el Liceo Bolivariano Rafael Rangel, institucionalmente
asume el reto que se le plantea en cuanto a ofrecer al estudiante una
formación más actual, con base en una nueva dimensión de su proceso de
aprendizaje como futuro profesional, por cuanto ahora tendría la oportunidad
de investigar en un contexto más amplio, como es el INTERNET, lo que le
facilitaría relacionar el conocimiento adquirido con la realidad de su contexto
local, regional, nacional e internacional. Dicho en otros términos, la
implementación de la tecnología informática mediante el uso de
computadoras en esta casa de estudios propicia la dinamización del proceso
de investigación que debe realizar el estudiante durante su formación.
A este respecto, es importan destacar, en la medida que la enseñanza
de la Física se apoye en el uso de recursos tecnológicos modernos, como la
computadora y el Internet, se podría quitar a la misma ese carácter tedioso e
8
inaccesible que el estudiante le percibe, a la vez sustituir el exceso de
abstraccionismo y teorización con que algunos docentes la plantean durante
la enseñanza en los liceos venezolanos por un modelo más dinámico y
actual, que permita al estudiante comprender adecuadamente el lenguaje
simbólico y la notación física como elementos representativos de su entorno
físico y ambiental, siendo el conocimiento de la Física (desde ese punto de
vista) útil para él como persona y como integrante de la sociedad en general.
Ahora bien, en relación con el uso y la aplicación de la tecnología
informática como medio de apoyo didáctico por parte del profesor y
estudiantes del Liceo Bolivariano Rafael Rangel de Valera edo. Trujillo; se
determinó con base en experiencias compartidas disposición favorable a su
uso para el trabajo con la asignatura. No obstante, existen algunos
contenidos o fenómenos físicos a los cuales se les sigue dando tratamiento
de manera tradicional, es decir, apoyándose en el pizarrón y la tiza donde se
ilustran ejercicios abstractos y descontextualizados de un entorno real; lo
cual desdibuja la posibilidad de propiciar en el estudiante un interés mayor
para su estudio y reflexión crítica, a fin de comprenderlo debidamente y
asociarlo en su contexto real.
Cabe mencionar, que a los estudiantes (según encuesta aplicada), les
motiva disponer de un software interactivo que les ayude a analizar de
manera más dinámica y creativa los modelos atómicos. A este respecto,
expresan su deseo de participar en experiencias de aprendizaje partiendo de
un modelo computarizado, donde tengan ocasión de expresar sus puntos de
vista acerca de cada elemento observado y, por supuesto, intervenir de
manera directa en la experiencia a partir de una interacción más consciente
con el modelo propuesto.
Desde ese punto de vista, se puede decir, que la creación del software
interactivo para el análisis y comprensión de los modelos atómicos en
formato electrónico es un reto importante a la capacidad creativa y productiva
de los docentes y estudiantes, por cuanto, unos y otros, partiendo de la
9
experiencia propuesta, tendrán ocasión de formular modelos alternativos,
mediante los cuales se vaya alcanzando una aproximación más científica del
fenómeno estudiado. Es decir, se trata de ofrecerle al estudiante la
oportunidad de actuar como un investigador crítico y reflexivo de los
fenómenos físicos, y en el presente caso, específicamente, de los modelos
atómicos. Por su parte el docente podría cumplir una acción mediadora
respondiente a las necesidades y expectativas de los estudiantes. Tomando
en cuenta lo expresado, se formula la siguiente interrogante:
Formulación del Problema
¿Cuáles elementos se deben tomar en cuenta para la formulación de
un software interactivo en lenguaje HTML y JAVA, formato electrónico, para
el estudio de los modelos atómicos, factible de ser aplicado en el Liceo
Bolivariano Rafael Rangel de Valera estado Trujillo?
Sistematización del Problema
-¿Cuáles son las características de las páginas Web y software
educativos publicados en relación con los modelos atómicos?
-¿Cuáles principios relativos a los modelos atómicos se deben
considerar para el diseño y elaboración del software interactivo educativo en
lenguaje HTML, JAVA y formato electrónico?
-¿Cuál es el grado de dificultad que debe poseer un software
interactivo para la enseñanza de los modelos atómicos en el Liceo
Bolivariano Rafael Rangel?
Para dar respuesta a estas interrogantes, la investigación se
desarrollará con base en los siguientes objetivos:
10
Objetivos de la Investigación Objetivo General:
Formular un software educativo en lenguaje HTML, JAVA y formato
electrónico, factible de ser aplicado como recurso didáctico para la
enseñanza de los modelos atómicos en el Liceo Bolivariano Rafael Rangel.
Objetivos Específicos:
-Describir las características generales de las páginas Web y software
educativos publicadas en Internet y software educativos comerciales
relacionados con los modelos atómicos.
-Identificar los modelos atómicos que se deben considerar para el
diseño y elaboración del software interactivo educativo en lenguaje HTML,
JAVA y formato electrónico.
-Determinar el grado de dificultad que debe poseer un software
interactivo para la enseñanza de los modelos atómicos en el Liceo
Bolivariano Rafael Rangel.
-Evaluar si el software interactivo diseñado cumple con un tratamiento
adecuado y bien estructurado de los modelos atómicos, de acuerdo con la
opinión de especialistas del área de Física del Liceo Bolivariano Rafael
Rangel.
Justificación
Esta investigación, en principio, se justifica en base a el nuevo
escenario propuesto para la educación en la República Bolivariana de
Venezuela, a la cual se le solicita la formación de estudiantes
consustanciados con su realidad cotidiana, y capaces de actuar como
11
agentes de cambio para adecuar esa realidad a las necesidades y
expectativas sociales cuando las circunstancias así lo ameriten.
En ese sentido, desde el punto de vista educativo la investigación se
orienta hacia el mejoramiento de la calidad educativa en el Liceo Bolivariano
Rafael Rangel; propiciando nuevos espacios más creativos y gratificadores
para el estudio de la Física; lo cual redundará en la formación del profesor,
ahora más comprometido profesionalmente como mediador de experiencias
de aprendizaje entre el estudiante y el objeto de conocimiento.
De esa manera, la elaboración del software interactivo para el estudio
de los modelos atómicos, es un aporte del investigador, que pretende servir
de apoyo para una mejor comprensión de los modelos atómicos, y a la vez,
facilitar al estudiante de Física la oportunidad de participar críticamente en la
construcción de sus propios aprendizajes en relación con el tema trabajado.
En ese sentido, se estaría atendiendo a una debilidad confrontada en el
curso Física de 4to año de los estudiantes del Liceo Bolivariano Rafael
Rangel, donde los mismos manifiestan el deseo de disponer de un software
educativo que les facilite una aproximación más dinámica y actual a los
elementos del tema en referencia.
Desde el punto de vista social la investigación adquiere relevancia, en
tanto ser un estudio que atiende a una situación confrontada en el ámbito
educativo, como es buscar maneras y formas idóneas de acercar el liceo al
contexto comunitario, por cuanto, en la medida que se ofrezca al estudiante
la oportunidad de analizar e interpretar adecuadamente los fenómenos
físicos ocurridos, o que pueden ocurrir en su entorno; adquirirá una mayor
conciencia de su papel como ciudadano y profesional (más adelante) a quien
compete la responsabilidad de colaborar para propiciar mejores condiciones
de beneficio colectivo y comunitario. En ese sentido, comprender desde un
punto de vista científico los diversos fenómenos suscitados en el contexto
ambiental y social, es adquirir fortalezas para una interacción más objetiva y
consciente en dichos contextos.
12
Desde el punto de vista práctico y funcional, los software educativos
son considerados herramientas o recursos didácticos que presentan juegos
interactivos, facilitan el desarrollo de contenidos de aprendizaje, vinculan
conocimientos con diversos contextos socioculturales y ambientales a través
de un conjunto de elementos propuestos. En ese sentido, esta herramienta
puede ayudar a que experiencias de aprendizaje en el aula sean más
pertinentes, entretenidas, activas, constructivas y contextualizadas, lo cual
redunda en beneficio del estudiante, la escuela y la comunidad.
Por último, los resultados de la evaluación realizada al software
interactivo propuesto para la enseñanza de los modelos atómicos en el liceo
Bolivariano Rafael Rangel, pueden servir de referente válido para generar
nuevas expectativas de investigación, en las cuales se perfeccionen las
ideas presentadas en este trabajo y se contribuya a una mejor comprensión
del tema objeto de estudio.
Delimitación del Estudio
Esta investigación está orientada a formular un software educativo en
lenguaje HTML, JAVA y formato electrónico, factible de ser aplicado como
recurso didáctico para la enseñanza de los modelos atómicos, en el liceo
Bolivariano Rafael Rangel. Para estos efectos se cumplirá durante el lapso
escolar 2012-2013, tomando como sujetos de estudio a los 18 estudiantes
del 4° año seleccionados al azar.
13
CAPITULO II
MARCO TEORICO
Toda investigación necesita del sustento teórico que describa lo
relacionado a los conceptos, principios, leyes y relaciones planteadas en el
estudio que se realiza; lo cual facilita comprender las ideas enunciadas en
función de las variables e indicadores desarrollados, con base en los
objetivos propuestos por el investigador. A este respecto, se enuncia en
primer término los antecedentes relacionados con la investigación.
Antecedentes de la Investigación
El uso de la computación como herramienta para apoyar el proceso
de aprendizaje escolar, es un tema que despierta el interés de estudiantes e
investigadores preocupados por la problemática educativa del país en cuanto
a la forma como se facilitan las experiencias de aprendizaje requeridas por el
estudiante. A este respecto, en relación con el diseño y aplicación de
software educativos para facilitar un aprendizaje más creativo y actual, se
pueden identificar algunos trabajos desarrollados por diversos autores, entre
los cuales se destacan los siguientes:
Rujano (2005), en la Universidad Valle del Momboy desarrolló un
trabajo titulado: “Software Educativo para Fortalecer el Aprendizaje
Significativo en el Pensamiento Lógico Matemático”. Esta investigación tuvo
como propósito evaluar el software educativo “Mulfra” para fortalecer el
trabajo significativo en el aprendizaje lógico -matemático en los alumnos de
la segunda etapa de Educación Básica que acuden al Centro Bolivariano de
Informática y Telemática, del Municipio Rivas Dávila, Estado Mérida. La
metodología del estudio se corresponde con una Investigación Acción
Participante, en la que se cumplieron las etapas de diagnóstico, planificación,
14
ejecución, evaluación y sistematización. Los resultados permitieron
determinar que la mayoría de los docentes no tienen habilidades para el uso
y manejo del computador, y unido a esto, pocos ofrecen recursos a los
alumnos que incentiven su motivación hacia el aprendizaje práctico y creativo
de la Matemática.
Este trabajo se considera importante para la presente investigación,
por cuanto su autor desarrolla enunciados relativos a lo que constituye un
software educativo y los elementos que se deben tomar en cuenta para su
elaboración en formato electrónico. En ese sentido, los planteamientos
formulados en el informe de la investigación sirven de referente teórico para
fundamentar las variables e indicadores que orientan el desarrollo del
presente estudio, en cuanto a que facilitan establecer relaciones de
comparación y semejanza entre las ideas expuestas, y así llegar a una
apreciación más objetiva del tema objeto de estudio.
En el mismo orden de ideas, Mavares y Ramírez (2003), de la
Universidad Valle del Momboy, desarrollaron un trabajo titulado: “Elaboración
de una Página Web de la Energía adecuada a los Contenidos del Cuarto
Grado de Educación Básica”, cuyo objetivo fue elaborar una página Web,
utilizando el lenguaje HTML, sobre el tema de la energía dirigida a los
alumnos de Cuarto Grado de Educación Básica. Este estudio en cuanto a su
tipo se ubicó en la modalidad de Investigación Proyectiva, es decir, proponer
un modelo como solución a un problema o necesidad de tipo práctico. Se
concluyó que el uso del computador como estrategia de aprendizaje
incentiva la motivación de los niños y niñas, a la vez, despierta su curiosidad
y deseo por explorar, investigar, conocer y reconstruir modelos sugeridos
durante el proceso de mediación docente.
La importancia de esta investigación radica en que sus autoras
configuran un marco conceptual acerca de los software educativos, el cual
facilita una comprensión clara y objetiva de los componentes a tomar en
cuenta para su diseño y aplicación; y aún cuando su propuesta está
15
orientada hacia la Educación Básica Venezolana, tiene pertinencia como
referente teórico práctico que posibilita desarrollar los enunciados requeridos
en el presente trabajo en función de los objetivos propuestos.
Fuenmayor (1994), en la Universidad de los Andes, desarrollo un
estudio denominado: “Aplicación del Computador en el Proceso de
Enseñanza-Aprendizaje”, el cual tuvo como finalidad analizar la aplicación
del computador en el proceso de enseñanza y aprendizaje, de acuerdo a lo
reglamentado al desarrollo de programas de innovación. La metodología
seguida fue documental, con un diseño bibliográfico, apoyándose en un
modelo de presentación de los temas en forma didáctica e interactiva; a
través de imágenes visuales del temario a estudiar. De allí se concluyó que
existen ventajas que el computador le ofrece al estudiante, donde se
encuentra el acceso al conocimiento en el momento que lo requiera y la
oportunidad de repetir el tema cuantas veces lo desee.
La relevancia de este trabajo se orienta hacia el aporte realizado por
su autor para destacar la importancia del computador en relación con el
proceso de aprendizaje escolar, lo cual es concurrente con los objetivos de
esta investigación, en el sentido de apoyarse en medios informáticos para
facilitar experiencias de aprendizaje al estudiante.
Finalmente, se destaca el aporte de García (1991), desarrollado en la
Universidad del País Vasco y cuyo título es: “Física con Ordenador”. Este
trabajo consiste en un curso de Física General, que trata desde conceptos
simples como el movimiento rectilíneo, hasta otros más complejos como es el
caso de las bandas de energía de los sólidos. Para ese propósito desarrolló
un software educativo, cuya interactividad se logra mediante los 586 applets
insertados en sus páginas web, que son simulaciones de sistemas físicos,
prácticas de laboratorio, experiencias de gran relevancia histórica, problemas
interactivos, problemas-juegos, todo lo cual tiene como objetivo enseñar la
Física de manera más práctica y accesible para el usuario que ingresa al
programa mediante el Internet.
16
Este trabajo también guarda estrecha relación con la investigación, en
el sentido que aporta información respecto a los modelos de ejercicios que
se pueden incluir para la elaboración del software educativo. Del mismo
modo suministra información acerca de los elementos que se incluyen en el
software y los procedimientos que debe aplicar el usuario para lograr la
correspondiente interactividad.
A continuación se procede a la fundamentación teórica de la
investigación con base en las fuentes referenciales y bibliográficas que
facilitan el desarrollo de las variables y los indicadores.
Bases Teóricas
La utilización de un software educativo para la enseñanza de la Física,
en este caso particular, los modelos atómicos; requiere de parte del
estudiante el desarrollo y maduración de ciertas capacidades y
potencialidades cognoscitivas, a partir de las cuales podrá, en primer
término, comprender los elementos informáticos requeridos para
operacionalizar el software y, en segundo término, asumir y descifrar la
información aportada mediante el mismo, para luego hacer la transferencia
hacia el objeto de conocimiento y alcanzar el aprendizaje esperado. Todo
esto es posible alcanzarlo a partir de la aplicación de lo que es conocido
como proceso cognitivo, en el cual intervienen una serie de factores tanto
internos del sujeto (factores psicológicos y biológicos), como externos, entre
los cuales se destaca la mediación docente en el ambiente escolar y el
mismo entorno sociocultural del estudiante. De allí que se haga importante
destacar algunos aspectos referidos al proceso de aprendizaje escolar.
El Proceso de Aprendizaje
El aprendizaje, en términos sencillos, se entiende como un proceso de
17
adquirir conocimiento, habilidades, actitudes o valores, a través del
estudio, la experiencia o la enseñanza, dicho proceso origina un cambio
persistente, medible y específico en el comportamiento de un individuo y,
según algunas teorías como el Cognitivismo (Piaget, 1983), y el
Constructivismo (Vigotsky, 1991); hace que él mismo formule una
construcción mental nueva, o revise una previa (conocimientos conceptuales
como actitudes o valores), lo cual es definido como adaptación o
reacomodación.
Desde el punto de vista de la Psicología educativa, el aprendizaje se
define técnicamente como un cambio relativamente estable en la conducta
del sujeto, producto de la experiencia y generado a través del
establecimiento de asociaciones entre estímulos y respuestas mediante la
práctica en un nivel elemental; supuesto que comparte la especie humana
con algunos otros seres vivos que han sufrido el mismo desarrollo evolutivo
en contraposición a la condición mayoritaria en el conjunto de las especies,
que se basa en la imprimación de la conducta frente al ambiente mediante
patrones genéticos.
En opinión de Góleman (1998: 67): “en el ser humano, la capacidad de
aprendizaje ha llegado a constituir un factor que sobrepasa a la habilidad
común en las mismas ramas evolutivas consistente en el cambio conductual
en función del entorno dado”. En efecto, a través de la continua adquisición
de conocimiento, la especie humana ha logrado hasta cierto punto el poder
de independizarse de su contexto ecológico e incluso de modificarlo según
sus necesidades.
Desde la perspectiva cognitivista, el aprendizaje conduce a cambios
de larga duración en el comportamiento potencial. Este concepto se refiere al
comportamiento posible (no necesariamente actual) de un individuo en una
situación dada para poder alcanzar una meta. Sin embargo, el solo potencial
no es suficiente: el aprendizaje necesita ser reforzado para que perdure. Los
cambios de corto plazo en el comportamiento potencial, como la fatiga, no
18
son aprendizajes. Así mismo, algunos cambios de largo plazo en el
comportamiento son resultado de la edad y el desarrollo, no del aprendizaje
como tal.
El proceso fundamental del aprendizaje es la imitación, es decir la
repetición de un proceso observado. La imitación toma tiempo (atención al
detalle), espacio (un sitio para aprender), habilidades (o práctica) y otros
recursos (por ejemplo, un área protegida). Al copiar, los infantes aprender a
cazar (dirigir la atención), alimentarse y realizar las tareas básicas necesarias
para la supervivencia
Finalmente, cabe destacar que las teorías de aprendizaje han estado
asociadas a la aplicación de los diversos enfoques pedagógicos en la
educación. A este respecto, el escenario en el que se lleva a cabo el proceso
educativo responde a determinada postura filosófica o epistemológica;
asimismo, es respondiente a los fines que el Estado se proponga en cuanto a
la Educación. En ese sentido, a continuación se enuncian algunos aspectos
referidos a las principales teorías educativas que fundamentan este estudio.
La Perspectiva Cognitivista: o enfoque cognoscitivo se fundamenta
en el análisis de los aspectos psicológicos existentes, de manera obligada,
en los procesos que conducen al conocimiento de la realidad objetiva, natural
y propia, del hombre. Sustentada en la teoría del conocimiento desde el
punto de vista filosófico, considera al mismo como el resultado y la
consecuencia de la búsqueda, consciente y consecuente, que unida a la
acción real del sujeto sobre su entorno le permiten su reflejo en lo interno.
Esta tendencia pedagógica contemporánea, en opinión de Castañeda
(2004), se plantea la concepción y desarrollo de modelos de aprendizaje
como formas de expresión de una relación concreta entre el sujeto cognitivo,
activo y el objeto cuyas esencialidades habrán de ser aprendidas y niega que
todo conocimiento humano consista o sea una mera construcción personal
19
por parte del sujeto, a punto de partida de la imprescindible información
sensorial.
En el desarrollo de la perspectiva cognoscitiva hay que distinguir dos
importantes momentos en lo que a su desarrollo cronológico se refiere: aquel
relacionado con el surgimiento de los modelos cognoscitivos
precomputacionales y el otro en correspondencia con la llamada Psicología
Cognoscitiva contemporánea, identificándose como criterio de separación
entre ambos a la aparición de las ciencias de la computación, sobre todo de
la cibernética y la inteligencia artificial, que permitieron, desde los primeros
momentos, introducir cambios, con un impacto significativo, en la
reformulación de los modelos de aprendizaje ya existentes, todo lo cual
mantiene una plena vigencia en la actualidad.
En la tendencia pedagógica cognoscitiva se presenta al ser humano
como un sistema dotado de medios que le permiten captar información
acerca de los cambios producidos en su entorno, dispositivos funcionales
capaces de actuar sobre la información de entrada, procesarla y
transformarla con estados intermedios y sucesivos donde se representan y
expresan los resultados de tales procesamientos, conjuntamente con
mecanismos de salida a través del individuo interactúa con su ambiente,
actuando sobre él y retroalimentándose para los ajustes adaptativos
necesarios.
Igualmente, en el contexto de la perspectiva cognoscitiva el
aprendizaje es la resultante de un conjunto de modificaciones sucesivas de
estructuras cognitivas que, en interacción con otras del sistema nervioso
central, determina la conducta del hombre. Se hace referencia, asimismo, a
la importancia que tiene el desplazamiento del estudio de los llamados
estados cognitivos como reflejos de momentos estables del conocimiento al
estudio de los procesos que le dan lugar y que son la causa, en definitiva, de
su futura modificación.
20
En resumen, la perspectiva cognoscitiva considera el proceso del
conocimiento como una consecuencia de la participación activa del hombre,
el cual es capaz de procesar y modificar la información captada en sus
órganos sensoriales, posibilitándole su anticipación a la realidad objetiva con
el propósito de transformarla y no sólo de adaptarse a ella. Aunque precisa
de un abordaje más amplio en cuanto a la naturaleza y esencia del
aprendizaje, más allá de las estructuras de conocimiento descrita que, en un
sentido de generalización metodológica, necesitan ser complementadas con
el aprendizaje de secuencias de eventos, que precisan de imágenes
episódicas con relaciones temporales ordenadas. No obstante ello, esta
tendencia representa un sólido paso de avance hacia el conocimiento de los
procesos sobre los cuales se sustentan el aprendizaje.
Desde la perspectiva cognitivista, la utilización de software educativos
para la enseñanza de la Física, en lo que respecta a los modelos atómicos
es muy importante para el estudiante, pues a la vez que representa la
oportunidad de desarrollar ciertas habilidades y destrezas en relación con
una actividad de aprendizaje concreta, va configurando esquemas evolutivos
cada vez más complejos, donde cada experiencia adquirida mediante la
práctica sugerida, se convierte en la pulsión (en primer término) y,
posteriormente refuerzo, para alcanzar mayores niveles de especialización.
Partiendo de la propuesta Piagetiana, se admite que el conocimiento
en sus orígenes nunca proviene exclusivamente del objeto ni del sujeto, sino
de las interacciones que tienen lugar entre uno y otro. En ese sentido, se
señala que el individuo construye el conocimiento en forma activa a medida
que va organizando la información proveniente del medio y la asocia con las
experiencias adquiridas previamente, por eso la propuesta del software
educativo debe ser muy significativa para los estudiantes del Liceo
Bolivariano Rafael Rangel.
Adicionalmente, de acuerdo con la Teoría Cognitiva, el conocimiento
no es adquirido solamente grabando la información que proviene del exterior,
21
sino que tiene su génesis en las interacciones entre el sujeto y los objetos,
esto implica dos (2) tipos de actividades que son independientes una de la
otra: a) Adquisición de conceptos; (b) Formación, de construcción y de
modificación de la estructura mental para obtener conocimiento.
En ese orden de ideas, la Teoría Cognitiva centra su interés en
investigar cómo el individuo puede conocer el mundo basado en la
manipulación de elementos y exploración de su contexto cotidiano y guiado
por la estructura mental o por las representaciones que tiene acerca del
funcionamiento de las cosas. En el mismo contexto plantea que el desarrollo
intelectual es concebido como un proceso continuo tanto de organización
como de reorganización de estructuras de forma tal que cada nueva etapa se
genera en las anteriores. Este proceso sigue una secuencia definitiva, pero el
ritmo conque cambia y los cambios que se originan permiten gran
variabilidad en el patrón de desarrollo intelectual del individuo.
En relación con este planteamiento, para la elaboración del software
educativo orientado a la enseñanza de los modelos atómicos, se debe tomar
en cuenta el nivel de maduración del estudiante. En ese sentido, los
elementos y actividades sugeridas deben ser suficientemente dinámicas,
capaces de dejarse atrapar por el estudiante, quien las debe asumir
plenamente y recrearlas en función de su propio provecho.
Teoría Constructivista: la concepción Constructivista del aprendizaje
escolar constituye la convergencia de diversas aproximaciones psicológicas
a problemas como:
-El desarrollo psicológico del individuo, particularmente en el plano
intelectual y en su intersección con los aprendizajes escolares.
-La identificación y atención a la diversidad de intereses, necesidades
y motivaciones de los alumnos en relación con el proceso de aprendizaje.
-El replanteamiento de los contenidos curriculares, orientados a que
los sujetos aprendan a aprender sobre contenidos significativos.
22
-El reconocimiento de la existencia de diversos tipos y modalidades
de aprendizaje escolar, dando una atención más integrada a los
componentes intelectuales, afectivos y sociales.
-La búsqueda de alternativas innovadoras para la selección,
organización y distribución del conocimiento escolar, asociadas al diseño y
promoción de estrategias de aprendizaje e instrucción cognitivas.
-La importancia de promover la interacción entre el docente y sus
alumnos, así como entre los alumnos mismos, a través del manejo del grupo
mediante el empleo de estrategias de aprendizaje cooperativo.
-La revalorización del papel del docente, no sólo en sus funciones de
trasmisor del conocimiento, guía o facilitador del aprendizaje, sino como
mediador del mismo, enfatizando el papel de la ayuda pedagógica al alumno.
De acuerdo con Díaz y Rojas (2005: 79), el Constructivismo se nutre
de diversas corrientes psicológicas asociadas, lo que le permite plantear el
proceso de aprendizaje desde una perspectiva global. Al respecto, expresan:
La postura Constructivista se alimenta de las aportaciones de diversas corrientes psicológicas asociadas genéricamente a la Psicología cognitiva: el enfoque psicogenético piagetiano, la teoría de los esquemas cognitivos, la teoría ausubeliana de la asimilación y el aprendizaje significativo, la Psicología sociocultural vygostkiana, así como algunas teorías instruccionales, entre otras.
Aún cuando los autores de estas teorías se sitúan en posturas teóricas
distintas, comparten el principio de la importancia de la actividad constructiva
de los estudiantes en la realización de los aprendizajes escolares, que es el
punto de partida de la evaluación cualitativa. De esa manera, los mismos
defienden un relativismo ontológico respecto al conocimiento, al proponer
solamente aproximaciones sucesivas que permiten enfocar la realidad
múltiple tal como existe en la mente del individuo, lo cual es propuesto por
Guba (2004: 19), como: “llegar a conocer la realidad constituida como
múltiple es atenerse a la interacción entre diferentes individuos”
23
Según este autor, la mente es el resultado de relaciones simultáneas
entre procesos biológicos y sociales así como la percepción es un proceso
de transformación y no de transmisión de lo observado. Entonces el
Constructivismo asume que los seres humanos interactúan con base al
consenso verbal y no verbal dentro de su contexto interpersonal para
construir la realidad.
Desde esta perspectiva, el proceso de aprendizaje, es el resultado de
plantear nuevas creencias basadas en experiencias anteriores, es decir,
plantea el aprendizaje como un acto global y vinculante. De igual modo,
cada elemento del proceso de aprendizaje se concibe como algo dinámico,
en constante revisión y; por tanto, más que centrar su atención en el
producto, considera el relativismo del proceso, el cual reconoce como algo
cambiante, pues a un nuevo aprendizaje, una nueva experiencia que, a su
vez, genera nuevos aprendizajes en un continuo permanente.
De modo que la posición relativista de este paradigma no le permite
ubicarse en un momento específico del proceso para precisar cuánto
conocimiento ha logrado obtener el alumno acerca de un tema específico,
sino valorar las competencias y habilidades que ha desarrollado para hacer
uso funcional de cada experiencia adquirida durante el proceso. Por otra
parte, el constructivismo reconoce el esfuerzo intelectual del estudiante para
construir llegar al conocimiento, por lo tanto se opone a la separación
estudiante contenido, propugnando más bien una simbiosis integral, donde
se conciba al estudiante como el artífice de su propia aventura cognitiva
auxiliado por los demás componentes de su contexto interactivo. De allí que
considera las diferencias individuales, pues cada estudiante, cada sujeto
tiene su propia expectativa de aprendizaje, por lo que construye su mapa
cognitivo según sus necesidades particulares.
A partir de lo planteado anteriormente, la Teoría Constructivista,
realiza diversos aportes que deben ser tomados en cuenta en el diseño y
dimensionamiento del software educativo para el estudio de los modelos
24
atómicos, dirigido a los estudiantes del Liceo Bolivariano Rafael Rangel. Por
una parte se considera el aprendizaje como producto de la integración de los
significados que provienen de la realidad virtual representada en dicho
software, y que son asimilados e interiorizados por el estudiante a partir de la
experiencia obtenida durante su relación con la misma. Por otra parte, de
acuerdo con esta teoría, el ambiente de aprendizaje está constituido por
personas y elementos (recursos humanos y materiales), donde se da la
práctica experiencial que facilita al estudiante obtener el conocimiento
requerido para el aprendizaje de acuerdo con sus necesidades y
expectativas.
Por ello, apoyarse en la utilización del software educativo para el
estudio de los modelos atómicos –desde la postura Constructivista- busca el
planteamiento de relaciones entre los diversos elementos propuestos en la
realidad virtual que dicho software representa, y promueve la vinculación de
las experiencias que aporta al estudiante con sus propias experiencias
previas, obtenidas de su entorno cotidiano.
Teoría del Aprendizaje Significativo: se refiere al proceso de
construcción de conocimiento como el elemento central del proceso de
aprendizaje. A este respecto, el sujeto aprende un contenido cualquiera; un
concepto, un procedimiento, un valor, cuando es capaz de atribuirle un
significado. De lo contrario no se puede hablar de un aprendizaje sino de una
memorización mecánica. Según Ausubel (1995: 28), el aprendizaje
significativo es el que tiene la posibilidad de perdurar en la memoria a largo
plazo por su vinculación no arbitraria y orgánica con la estructura cognitiva.
En ese sentido, expresa:
Un aprendizaje es significativo cuando los contenidos: Son relacionados de modo no arbitrario y sustancial (no al pie de la letra) con lo que el estudiante ya sabe. Por relación sustancial y no arbitraria se debe entender que las ideas se relacionan con algún aspecto existente
25
específicamente relevante de la estructura cognoscitiva del estudiante, como una imagen, un símbolo ya significativo, un concepto o una proposición.
Por otra parte, el aprendizaje verbal significativo es, para Ausubel
(1995), la modificación de la estructura cognitiva (trama de conceptos) que se
produce cuando se asimilan nuevos conceptos. El proceso de asimilación,
según este autor, se trata de la transformación que sufren los conceptos
nuevos cuando son comprendidos por conceptos preexistentes en la
estructura cognitiva del sujeto. También es válido a la inversa; es decir: la
transformación de las ideas preexistentes, por los conceptos nuevos. Del
mismo modo, postula dos posibilidades para llegar al aprendizaje
significativo:
1. La referida al modo en que se adquiere el conocimiento, que puede
ser por recepción y por descubrimiento. En el primer caso, el contenido se
presenta en forma final; el alumno debe internalizarlo en su estructura
cognitiva; no es sinónimo de memorización; es propio de etapas avanzadas
del desarrollo cognitivo en la forma de aprendizaje verbal hipotético sin
referentes concretos (pensamiento formal); es útil en campos establecidos
del conocimiento. En el segundo caso (descubrimiento), el contenido
principal a ser aprendido no se da, el alumno tiene que descubrir; es propio
de la formación de conceptos y solución de problemas; puede ser repetitivo o
significativo; es propio de las etapas iniciales del desarrollo cognitivo en el
aprendizaje de conceptos y proposiciones; es útil en los campos de
conocimientos donde no hay respuestas unívocas.
2. La relativa a la forma en que el conocimiento es subsecuentemente
incorporado en la estructura de conocimientos o estructura cognitiva del
estudiante, que puede ser por repetición y significativo. Es repetitivo porque:
Consta de asociaciones arbitrarias, al pie de la letra; el alumno manifiesta
una actitud de memorizar la información; el alumno no tiene conocimientos
previos pertenecientes o no los encuentra; se puede construir una plataforma
26
o base de conocimientos actúales; se establece una relación arbitraria con la
estructura cognitiva. Es significativo, en tanto: la información nueva se
relaciona con la que ya existe en la estructura cognitiva de forma sustantiva,
no arbitraria ni al pie de la letra; el estudiante debe tener una disposición o
actitud favorable para extraer el significado; el estudiante posee los
conocimientos previos o conceptos de anclajes pertinentes; se puede
construir un entramado o red conceptual; existen condiciones (material,
significado lógico; alumno, significado psicológico); pueden promoverse
mediante estrategias apropiadas (por ejemplo, los organizadores anticipados
o mapas conceptuales).
En relación con lo expresado, Richard (2001: 78), especifica que “la
significatividad del aprendizaje no es posición de todo o nada, sino más bien
de efectividad, que en la mayoría de los estudiantes es capaz de atribuir
únicamente significados parciales a lo que aprende”. Desde este punto de
vista, lo normal es que un contenido cualquiera no signifique lo mismo para el
profesor y el alumno. Lo que el proceso intenta lograr (según el autor citado)
es que los aprendizajes sean lo más significativo posible en la escolaridad.
Para lo cual la enseñanza debe actuar de forma que los estudiantes
profundicen y amplíen los conocimientos que construyen mediante su
participación en las actividades.
Ahora bien, según Márquez (1999), para que un aprendizaje sea
realmente significativo, debe cumplir ciertas condiciones, a saber:
-El contenido ha de poseer una cierta estructura interna, una cierta
lógica intrínseca, un significado en sí mismo, pues, difícilmente el estudiante
podrá construir significados si el contenido es vago, está poco estructurado o
es arbitrario, es decir, si no es potencialmente significativo desde el punto de
vista lógico.
-Es necesario que el estudiante pueda oponer el contenido a aprender
en relación con lo que ya conoce de forma arbitraria, para que pueda
insertarlo en las redes de significados ya construidos con anterioridad.
27
-El estudiante ha de tener una actitud favorable para aprender
significativamente, relacionando el nuevo material de aprendizaje con lo que
ya conoce. Todo ello va a depender en definitiva de su motivación para
aprender y de la habilidad del profesor para despertar e incrementar esta
motivación.
-El aprendizaje significativo implica la memorización compresiva, es
decir, su almacenamiento es una red más o menos ampliada de significados.
Así mismo, en la medida en que contribuye a ampliar y a extender dicha red
de significados, se incrementan nuevas relaciones, cuando enfrenta a
posteriores tareas o situaciones, por lo que un aprendizaje realizado en
forma significativa es, al mismo tiempo, un valor funcional, es decir, un
aprendizaje útil, un aprendizaje que pueda ser utilizado en relativa facilidad
para generar nuevos significados.
En síntesis, los postulados del Aprendizaje Significativo son
concurrentes con la finalidad que persigue la elaboración del software
educativo para la enseñanza de los modelos atómicos, traducida esta en
propiciar al estudiante del Liceo Bolivariano Rafael Rangel; la oportunidad de
interactuar con experiencias motivadoras y significativas, para que logren un
aprendizaje que sea igualmente significativo.
La Enseñanza de la Física en el Sistema Educativo Venezolano
Tradicionalmente, los cursos de Física en la escuela venezolana han
estado centrados en el conocimiento de hechos, teorías científicas y
aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, las nuevas tendencias pedagógicas
ponen el énfasis en la naturaleza, estructura y unidad de la ciencia, y en el
proceso de indagación científica. El problema que se presenta al docente
como mediador, es el de transmitir una concepción particular o estructura de
conocimiento científico a los estudiantes, de forma que se convierta en
componente permanente de su propia estructura cognoscitiva.
28
En opinión de Hudson (2004), la Física, desde el punto de vista
académico, es muy rica en matices didácticos, la labor del profesor es, una
vez conocida la amplia gama de posibilidades que se le ofrece, buscar los
tiempos y las formas de aplicación de cada una de ellas teniendo presente
los objetivos que se pretenden para el nivel de la asignatura y el tipo de
estudiantes. Los métodos didácticos están en función de los objetivos, y
dependen de diversos factores que cambian como son: los planes de
estudio, el número de estudiantes por aula, el número de horas (teóricas,
prácticas de problemas y de laboratorio), la disponibilidad de materiales
adecuados, entre otros.
En el contexto docente actual, los métodos de los que se disponen
son: las clases teóricas, las clases de problemas, las clases en el laboratorio,
las evaluaciones y algunas sesiones en donde se pueden emplear técnicas
audiovisuales modernas, como el vídeo. Finalmente, se comentará el uso del
ordenador como instrumento didáctico. En ese sentido, es conveniente que
cada tema, desde la introducción de conceptos, pasando por la resolución de
problemas, o el trabajo experimental en el laboratorio, se convierta en un
conjunto de actividades debidamente organizadas, a realizar por los
estudiantes bajo la dirección del profesor.
Las actividades deben de permitir a los estudiantes exponer sus ideas
previas, elaborar y afianzar conocimientos, explorar alternativas,
familiarizarse con la metodología científica, entre otros, superando la mera
asimilación de conocimientos ya elaborados. El propósito de las actividades
es evitar la tendencia espontánea a centrar el trabajo en el discurso
ordenado del profesor y en la asimilación de éste por los alumnos. Lo
esencial es primar la actividad de los estudiantes, sin la cual no se produce
un aprendizaje significativo.
En consecuencia, el éxito de las clases depende en gran parte de la
participación que se logre de los estudiantes. Sin embargo, el estudiante está
sometido a una presión intensa, de modo que su objetivo final no es de
29
aprender sino el de aprobar. Pero, para que los contenidos sean transmitidos
con eficacia, se necesitan de un ambiente y situaciones educativas propicias,
así como ser dirigidas a unos estudiantes emocionalmente serenos y que
están convenientemente motivados.
Partiendo de estas consideraciones se deben tomar en cuenta
algunos elementos, uno de ellos es entender que la separación de teoría,
problemas y prácticas es didácticamente poco aconsejable y bajo ningún
punto de vista viene impuesta por la estructura de la Física, que es un cuerpo
de conocimiento compacto en el que se conjugan aspectos teóricos y
prácticos. De ese modo, lo ideal será la unificación de los tres tipos de
clases en una sola. Sin embargo, aspectos organizativos separan
habitualmente la teoría y problemas de las prácticas de laboratorio. Esta
separación es normalmente discriminatoria para las prácticas, ya que su
peso relativo disminuye frente a la teoría y los problemas. Estos se
convierten, de este modo, en el factor determinante a la hora de evaluar el
rendimiento del estudiante.
Respecto a la teoría, se debe entender que un programa de Física es
una colección de temas que se pueden agrupar en unidades didácticas.
Cuando se comienza a explicar un tema es conveniente situarlo en la unidad
didáctica, relacionándolo con los temas anteriores y posteriores de dicha
unidad. Una breve introducción histórica al principio de la unidad o del tema
según se requiera, contribuye a romper la monotonía, a motivar a los
estudiantes, a hacerles conocer el origen y las repercusiones de las distintas
teorías y descubrimientos.
La teoría dividida en pequeñas porciones debe de ir seguida de
cuestiones y problemas, de modo que no existan horas de teoría, y horas de
problemas separados. Los problemas, deben de ir a continuación del
concepto explicado, del principio enunciado o de la consecuencia derivada.
En una misma clase se deben combinar momentos de teoría con momentos
de problemas. En general, se pondrán ejercicios para que los estudiantes
30
desarrollen habilidades para interpretar las representaciones gráficas,
esquemas, fórmulas, etc., y describan en detalle la relación existente entre
un concepto y el formalismo que se usa para representarlo.
En las clases de teoría, no se debe olvidar, cuando la ocasión lo
requiera, de presentar la Física como un cuerpo de conocimientos en
constante evolución, tratando de encontrar nuevas leyes, explicar nuevos
fenómenos y verificar la validez de las leyes existentes. Asimismo, se deberá
destacar la importancia de la Física en el desarrollo tecnológico, y en el
pensamiento a lo largo de los cuatro últimos siglos. Se discutirán los
beneficios de la ciencia y los inconvenientes del uso irresponsable de los
conocimientos científicos, dentro del marco de las interacciones entre la
ciencia, la técnica y la sociedad.
Ahora bien, para ayudar al estudiante a asimilar conceptos abstractos,
no es suficiente con una exposición oral, es necesario ponerlos a trabajar en
el uso de los conceptos en las más variados contextos. El aprendizaje de las
ideas abstractas es un proceso lento que requiere tiempo, y que se vuelvan a
usar periódicamente en otras situaciones. Los problemas, además de su
valor instrumental de contribuir al aprendizaje de los conceptos físicos y sus
relaciones, tienen un valor pedagógico intrínseco, ya que obligan a los
estudiantes a tomar la iniciativa, a realizar un análisis, a plantear una cierta
estrategia: analizar la situación, descomponiendo el sistema en partes,
estableciendo la relación entre las mismas; indagar qué principios, leyes o
consecuencias se deben aplicar a cada parte, escribir las ecuaciones, y
despejar las incógnitas. Por otra parte, los problemas deberán contribuir a
conocer el funcionamiento, y a explicar situaciones que se dan en la vida
diaria y en la naturaleza.
Es un hecho cierto que a muchos estudiantes se le presentan grandes
dificultades en la resolución de problemas de Física. En definitiva, muchos lo
intentan pero presentan limitación o debilidad de obtener la solución a partir
del enunciado. Según Solberg (2005), “muchos factores contribuyen a este
31
fracaso: lingüísticos o de comprensión verbal, falta de entrenamiento
suficiente en cursos previos”, entre otros. Los pasos para resolver un
problema de física se esquematizan en la figura siguiente:
Grafico 1: Pasos para resolver un problema de Física.
Haciendo referencia a cada uno de los pasos enunciados
previamente, se tiene:
Análisis inicial del problema: muchos estudiantes tratan
inmediatamente de resolverlo sin percibir la necesidad de analizarlo
cuidadosamente. Es necesario convencerlos de que el tiempo invertido en el
análisis inicial del problema se recompensa con el ahorro que supone no
equivocarse de camino. Tienen que acostumbrarse a leer el problema, a
extraer la información relevante, y a visualizar la situación.
Para hallar la solución deben saber dividir el problema en partes,
aplicar el principio adecuado a cada sistema y escribir la ecuación
correspondiente. Para ello, el estudiante debe de tener bien organizado el
conocimiento. Esta organización no debe consistir en un conjunto de
fórmulas que haya aprendido de memoria e intente encajarlas en la solución
del problema. Finalmente, se debe verificar la solución, es decir, si el
resultado tiene sentido.
Plantear
Verificar
Analizar
32
Para evitar que la resolución de problemas se convierta en un mero
ejercicio de memorizar soluciones y manipular ecuaciones, Leonard,
Dufresne y Mestre (2003), proponen que el estudiante realice una
descripción cualitativa que contenga los tres componentes principales
necesarios para resolver un problema: (a) ¿Qué principios o conceptos se
han de aplicar para resolver el problema?; (b) ¿Por qué se aplican, la
justificación?; (c) ¿Cómo se aplican, el procedimiento? Y afirman que,
separando la descripción de la solución se puede resaltar los conceptos y los
principios físicos empleados, en vez de las fórmulas o procedimientos para
hallar la solución.
Por otra parte, la falta de entrenamiento con las operaciones
matemáticas, hace que muchos estudiantes presenten cierta resistencia a
obtener de las ecuaciones una cantidad desconocida antes de su sustitución
por valores numéricos. Esta misma resistencia se presenta a la hora de
obtener resultados exactos operando con fracciones o números irracionales,
que tienden a sustituir por números decimales de distinta precisión.
Motivado a ello, los problemas propuestos para resolver en clase y
fuera del aula deberán de estar perfectamente ordenados por dificultad
creciente, primero los que corresponden a una aplicación inmediata de un
único concepto, después los que precisan de dos o más conceptos, y por
último, problemas adicionales de nivel elevado que normalmente, sólo serán
resueltos por un número pequeño de estudiantes.
Los problemas asignados para hacer en casa, y que son corregidos en
la clase siguiente son un buen punto de referencia para el estudiante, que le
permiten autoevaluar el grado de comprensión y conocimiento de lo que ya
se ha explicado, conocer sus puntos débiles y tratar de superarlos por medio
del estudio, las preguntas al profesor en la clase, o en las tutorías. El
profesor, al corregir los problemas, deberá resaltar el método o la forma en
que se resuelven, los conceptos físicos involucrados y sus relaciones, y las
distintas alternativas que existen para llegar a la solución correcta.
33
Respecto a la discusión de que si el enunciado de un problema debe
de contener información relevante e irrelevante, de modo que los estudiantes
sepan discriminar una de la otra del mismo modo que sucede en cualquier
actividad de la vida diaria, se ha de decir, que tiene sus ventajas, pero más
inconvenientes. Si los estudiantes no están entrenados, tienden a forzar la
inclusión de toda la información que proporciona el enunciado del problema
en la solución al mismo. Esta es ciertamente, una desventaja, y además,
muchos estudiantes piensan que los datos que no se precisan constituyen
una dificultad adicional que les pone el profesor en la resolución del
problema.
Los problemas constituyen por tanto, un elemento esencial del
aprendizaje de la Física, ya que hacen comprender los conceptos y permiten
establecer relaciones entre los mismos. Se deberá evitar, que los alumnos
perciban la Física como un conjunto de fórmulas y problemas que deben
resolverse por sustitución de valores numéricos en dichas fórmulas, lo cual
en realidad no le aporta nada en cuanto a la adquisición del conocimiento.
En cuanto al trabajo práctico en el laboratorio de Física, Solaz (2003),
lo considera el elemento más distintivo de la educación científica, por cuanto,
permite conocer al estudiante en su integridad: sus conocimientos, actitudes
y desenvolvimiento. Sin embargo, tal como se plantea en la realidad
contextual, las prácticas y demostraciones de laboratorio tienen poco peso
en el proceso de formación del estudiante. Para Hudson (2004) el trabajo
práctico de laboratorio sirve para:
-Motivar, mediante la estimulación del interés y la diversión.
-Enseñar las técnicas de laboratorio.
-Intensificar el aprendizaje de los conocimientos científicos.
-Proporcionar una idea sobre el método científico, y desarrollar
habilidad en su utilización.
34
-Desarrollar determinadas actitudes científicas, tales como la
consideración de las ideas y sugerencias de otras personas, la objetividad y
la buena disposición para no emitir juicios apresurados.
El equipamiento de laboratorio ha evolucionado mucho, se ha
superado el tiempo en el que había que pensar más en el aparato que en el
fenómeno físico que se estudiaba. Al profesor le lleva poco tiempo montar las
prácticas, los materiales son fiables, y los aparatos de medida son precisos.
La correspondencia entre los resultados de las medidas y la predicción de la
teoría son excelentes. Asimismo, existen equipos que transmiten los datos a
un ordenador a través del puerto serie. El ordenador mediante un programa
de tratamiento de datos se encarga de mostrar los resultados de forma
gráfica o numérica.
Cabe destacar que en el laboratorio el estudiante logra el máximo de
participación, el profesor se convierte en guía para el intercambio de las
experiencias de aprendizaje. De esa manera, la ayuda del profesor debe ser
la mínima necesaria para que eche a andar y vaya pensando en lo que
puede hacer y el significado de lo que hace en cada momento de la
experiencia. El estudiante debe de percibir la práctica como un trabajo de
investigación, por lo que una vez terminada elaborará un informe en el que
se especifique: (a) Título; (b) Autor o autores; Objetivos, o resumen de la
práctica; (c) Descripción; (d) Fundamentos físicos; (e) Medidas tomadas; (f)
Tratamiento de los datos y resultados; (g) Discusión y conclusiones.
Otro aspecto importante en la enseñanza de la Física, lo constituyen
las demostraciones, llamadas también experiencias de cátedra, definidas por
Vásquez (2004: 31), como “prácticas que lleva a cabo el profesor
intercaladas en la clase teórica. Normalmente, carecen de toma de datos y
de tratamiento de los mismos, ya que tratan de dar a conocer un fenómeno
físico, o ilustrar un aspecto de la teoría”. De esa manera, el profesor debe
exponer claramente lo que pretende, lo que hace y lo que pasa en todo
momento. Las operaciones deben de ser dramatizadas y realizadas con
35
suspenso. Los resultados inesperados deben resaltarse. Aunque estas
demostraciones no deben de sustituir en ningún caso las prácticas de
laboratorio.
Para Márquez (1996) son muchas las ventajas pedagógicas que se
derivan de las demostraciones de aula. Entre otras se tienen:
-Ponen de manifiesto el carácter experimental de las ciencias físicas.
-Ayudan a la comprensión de los conceptos científicos, para que sean
adquiridos, siempre que sea posible, por vía de la experimentación.
-Ilustran el método inductivo, ya que van desde el caso particular y
concreto al mundo de las leyes generales, desarrollando la intuición del
estudiante. Con ayuda de las demostraciones de aula los procesos
inductivos y deductivos quedan integrados en un único proceso de
enseñanza / aprendizaje.
-Ayudan a establecer conexiones entre el formalismo de la Física y los fenómenos del mundo real.
-Permiten mantener una conexión cronológica entre la teoría y la
experimentación, ya que las prácticas de laboratorio por dificultades de
organización no se suceden con los conceptos explicados en las clases
teóricas. Las demostraciones de aula se insertan en el momento oportuno,
en el que el nuevo concepto físico se introduce o se explica.
Finalmente, las demostraciones de aula tienen otras virtudes
pedagógicas intrínsecas además del apoyo que suponen a la teoría, ya que
motivan al estudiante, promoviendo la interacción estudiante-profesor,
enriqueciendo el ambiente participativo y de discusión entre el profesor y los
estudiantes, y de estos entre sí.
Ahora bien, el objetivo básico que se pretende mediante el trabajo con
el grupo de 4° año sección “H” del Liceo Bolivariano Rafael Rangel, es
desarrollar en el estudiante la habilidad de interpretar y usar el conocimiento
en situaciones no idénticas a aquellas en las que fue inicialmente adquirido.
Para alcanzar este objetivo es necesario que apliquen ideas, principios y
36
leyes, que, expliquen un amplio campo de fenómenos en el dominio de la
Física a nivel introductorio; aprendan técnicas y adquieran hábitos o modos
de pensar y razonar científicamente. Y en cuanto a las actitudes, se busca
que los estudiantes sean responsables de su propio proceso de aprendizaje;
tengan una actitud positiva hacia la ciencia y en particular, hacia la Física.
El Computador en la Enseñanza de la Física
Las computadoras (procesadores de datos u ordenadores), están
presentes en todos los ámbitos de la vida moderna. En el campo de la
educación, el ordenador presenta muchas ventajas derivadas no sólo de la
posibilidad de acceder a través del mismo a ingentes cantidades de
información guardadas en discos ópticos o en servidores conectados a la red
Internet. El CD-ROM, que actualmente tiene una capacidad que ronda los
700 Mb, es capaz de guardar el contenido del texto de una gran enciclopedia
junto a imágenes, sonidos y secuencias de vídeo, por eso resulta o
constituye un soporte valioso para la elaboración de software educativos, que
faciliten un intercambio de experiencias más dinámicas y actuales en el
estudio de algún fenómeno físico, e inclusive, para compilar conceptos
físicos, fórmulas, problemas, o cualquier otro dato de interés en el estudio de
los fenómenos físicos.
En ese sentido, se denomina Multimedia a la capacidad del ordenador
de integrar en un mismo soporte físico distintos tipos de información. Un libro
electrónico es mucho más atractivo que su equivalente en papel, ya que el
texto viene ilustrado no sólo con imágenes estáticas, sino también, con
animaciones, secuencias de vídeo y narraciones en viva voz. Pero la
propiedad que le distingue de un libro normal es la posibilidad de acceder a
cualquier parte del texto, de modo no lineal, mediante enlaces con otras
partes del texto, o mediante opciones de búsqueda.
37
Otro soporte importante en el contexto de la Informática es el Internet,
el cual ha abierto unas expectativas insospechadas para el campo educativo,
específicamente en el ámbito de la Física, donde es posible acceder a una
cantidad importante de información y datos, que enriquecen las posibilidades
de una formación más integral y actualizada para el estudiante de Física. A
este respecto, mediante un programa específico denominado Navegador se
puede traer información de todo tipo, almacenada en ordenadores remotos
denominados servidores. Esta información puede ser texto e imágenes,
algunas palabras vienen marcadas por códigos especiales que nos permiten
saltar fácilmente de una página a otra, o cargar un fichero guardado en
cualquier otro servidor.
Software Educativo
Definidos intuitivamente como programa de computadoras para
educación, pero que algunos investigadores entre los que se destaca
Hennera (2001), definen como: “creado con la finalidad específica de ser
usado como medio didáctico, es decir para facilitar los procesos de
enseñanza aprendizaje en sus modalidades tradicional, presencial y a
distancia”. Por las investigaciones efectuadas se sabe que pueden mejorar
el desempeño académico en forma sustancial y estos resultados pueden
variar según el tipo de software a utilizar y el tipo de metodología aplicada.
La historia de los software con fines didácticos, es relativamente
reciente, por cuanto, entre los años 50 y 60 se empezaron a construir los
primeros software con un enfoque lineal y entre los años 60 y 70 se
caracterizó por la forma de modelos abiertos, marcados por el uso de
computadoras para tareas de práctica y ejercitación, en los cuales las
computadoras deberían ayudar en los procesos de enseñanza aprendizaje
basados en algunos modelos mayormente matemáticos. Desde entonces
hasta la actualidad, se ha evolucionado notablemente permitiendo ampliar
38
una gama de posibilidades en su oferta educativa.
Haciendo referencia a los diversos tipos de software educativos
apoyados en Hooper y Hedi (2004), pueden destacarse los siguientes:
-Según los contenidos (temas, áreas curriculares...).
-Según los destinatarios (criterios basados en niveles educativos,
edad, conocimientos previos...).
-Según su estructura: tutorial (lineal, ramificado o abierto), base de
datos, simulador, constructor, herramienta.
-Según sus bases de datos: cerrado, abierto (bases de datos
modificables).
-Según los medios que integra: convencional, hipertexto, multimedia,
hipermedia, realidad virtual.
-Según su inteligencia: convencional, experto (o con inteligencia
artificial).
-Según los objetivos educativos que pretende facilitar: conceptuales,
procedimentales, actitudinales.
-Según las actividades cognitivas que activa: control psicomotriz,
observación, memorización, evocación, comprensión, interpretación,
comparación, relación (clasificación, ordenación), análisis, síntesis, cálculo,
razonamiento (deductivo, inductivo, crítico), pensamiento divergente,
imaginación, resolución de problemas, expresión (verbal, escrita, gráfica…),
creación, exploración, experimentación, reflexión metacognitiva, valoración...
-Según el tipo de interacción que propicia: recognitiva, reconstructiva,
intuitiva/global, constructiva.
-Según su función en el aprendizaje: instructivo, revelador, conjetural,
emancipador.
-Según su comportamiento: tutor, herramienta, aprendiz.
-Según el tratamiento de errores: tutorial (controla el trabajo del
estudiante y le corrige), no tutorial.
39
-Según sus bases psicopedagógicas sobre el aprendizaje: conductista,
cognitivista, constructivista.
-Según su función en la estrategia didáctica: entrenar, instruir,
informar, motivar, explorar, experimentar, expresar, comunicar, entretener,
evaluar, proveer recursos (calculadora, comunicación telemática).
Según su diseño: centrado en el aprendizaje, centrado en la
enseñanza, proveedor de recursos.
Características de los Programas Educativos Multimedia
Los buenos materiales multimedia formativos son eficaces, facilitan el
logro de sus objetivos, y ello es debido, supuesto un buen uso por parte de
los estudiantes y profesores, a una serie de características que atienden a
diversos aspectos funcionales, técnicos y pedagógicos, y que se comentan a
continuación:
1. Facilidad de uso e instalación: con el creciente reconocimiento de
las ventajas que posee una computadora por parte grandes sectores de la
población, para que los programas puedan ser realmente utilizados por la
mayoría de las personas es necesario que sean agradables, fáciles de usar y
auto explicativos, de manera que los usuarios puedan utilizarlos
inmediatamente sin tener que realizar una exhaustiva lectura de los
manuales ni largas tareas previas de configuración.
En cada momento el usuario debe conocer el lugar del programa
donde se encuentra y tener la posibilidad de moverse según sus
preferencias: retroceder, avanzar... Un sistema de ayuda on-line solucionará
las dudas que puedan surgir. Por supuesto la instalación del programa en el
ordenador también será sencilla, rápida y transparente. También será de
apreciar la existencia de una utilidad desinstaladora para cuando llegue el
momento de quitar el programa del ordenador.
40
2. Versatilidad (adaptación a diversos contextos): otra buena
característica de los programas, desde la perspectiva de su funcionalidad, es
que sean fácilmente integrables con otros medios didácticos en los diferentes
contextos formativos, pudiéndose adaptar a diversos:
-Entornos (aula de informática, clase con un único ordenador, uso
doméstico...).
-Estrategias didácticas (trabajo individual, grupo cooperativo).
-Usuarios (circunstancias culturales y necesidades formativas).
Para lograr esta versatilidad conviene que tengan unas características
que permitan su adaptación a los distintos contextos. Por ejemplo:
-Que sean programables, que permitan la modificación de algunos
parámetros: grado de dificultad, tiempo para las respuestas, número de
usuarios simultáneos, idioma, entre otros.
-Que sean abiertos, permitiendo la modificación de los contenidos de
las bases de datos.
-Que incluyan un sistema de evaluación y seguimiento (control) con
informes de las actividades realizadas por los estudiantes: temas, nivel de
dificultad, tiempo invertido, errores, itinerarios seguidos para resolver los
problemas).
-Que permitan continuar los trabajos empezados con anterioridad.
-Que promuevan el uso de otros materiales (fichas, diccionarios...) y la
realización de actividades complementarias (individuales y en grupo
cooperativo).
3. Calidad del entorno audiovisual: el atractivo de un programa
depende en gran manera de su entorno comunicativo. Algunos de los
aspectos que, en este sentido, deben cuidarse más son los siguientes:
-Diseño general claro y atractivo de las pantallas, sin exceso de texto y
que resalte a simple vista los hechos notables.
-Calidad técnica y estética en sus elementos:
41
-Títulos, menús, ventanas, iconos, botones, espacios de texto-imagen,
formularios, barras de navegación, barras de estado, elementos
hipertextuales, fondo.
-Elementos multimedia: gráficos, fotografías, animaciones, vídeos,
voz, música.
-Estilo y lenguaje, tipografía, composición, metáforas del entorno.
-Adecuada integración de medias, al servicio del aprendizaje, sin
sobrecargar la pantalla, bien distribuidas, con armonía.
4. La calidad en los contenidos (bases de datos): al margen de otras
consideraciones pedagógicas sobre la selección y estructuración de los
contenidos según las características de los usuarios, hay que tener en
cuenta las siguientes cuestiones:
-La información que se presenta es correcta y actual, se presenta bien
estructurada diferenciando adecuadamente: datos objetivos, opiniones y
elementos fantásticos.
-Los textos no tienen faltas de ortografía y la construcción de las
frases es correcta.
-No hay discriminaciones. Los contenidos y los mensajes no son
negativos ni tendenciosos y no hacen discriminaciones por razón de sexo,
clase social, raza, religión y creencias.
-La presentación y la documentación.
5. Navegación e interacción. Los sistemas de navegación y la forma
de gestionar las interacciones con los usuarios determinarán en gran medida
su facilidad de uso y amigabilidad. Conviene tener en cuenta los siguientes
aspectos:
-Mapa de navegación: buena estructuración del programa que permite
acceder bien a los contenidos, actividades, niveles y prestaciones en
general.
42
-Sistema de navegación: entorno transparente que permite que el
usuario tenga el control. Eficaz pero sin llamar la atención sobre sí mismo.
Puede ser: lineal, paralelo, ramificado.
-La velocidad entre el usuario y el programa (animaciones, lectura de
datos) resulta adecuada.
-El uso del teclado: los caracteres escritos se ven en la pantalla y
pueden corregirse errores.
-El análisis de respuestas: que sea avanzado y, por ejemplo, ignore
diferencias no significativas (espacios superfluos) entre lo tecleado por el
usuario y las respuestas esperadas.
-La gestión de preguntas, respuestas y acciones.
-Ejecución del programa: la ejecución del programa es fiable, no tiene
errores de funcionamiento y detecta la ausencia de los periféricos
necesarios.
6. Originalidad y uso de tecnología avanzada: resulta también
deseable que los programas presenten entornos originales, bien
diferenciados de otros materiales didácticos, y que utilicen las crecientes
potencialidades del ordenador y de las tecnologías multimedia e hipertexto
en general, yuxtaponiendo dos o más sistemas simbólicos, de manera que el
ordenador resulte intrínsecamente potenciador del proceso de aprendizaje,
favorezca la asociación de ideas y la creatividad, permita la práctica de
nuevas técnicas, la reducción del tiempo y del esfuerzo necesarios para
aprender y facilite aprendizajes más completos y significativos.
7. Capacidad de motivación: para que el aprendizaje se realice es
necesario que el contenido sea potencialmente significativo para el
estudiante y que éste tenga la voluntad de aprender significativamente,
relacionando los nuevos contenidos con el conocimiento almacenado en sus
esquemas mentales.
Así, para motivar al estudiante en este sentido, las actividades de los
programas deben despertar y mantener la curiosidad y el interés de los
43
usuarios hacia la temática de su contenido, sin provocar ansiedad y evitando
que los elementos lúdicos interfieren negativamente en los aprendizajes.
También conviene que atraigan a los profesores y les animen a utilizarlos.
8. Adecuación a los usuarios y a su ritmo de trabajo: los buenos
programas tienen en cuenta las características iniciales de los estudiantes a
los que van dirigidos (desarrollo cognitivo, capacidades, intereses,
necesidades) y los progresos que vayan realizando. Cada sujeto construye
sus conocimientos sobre los esquemas cognitivos que ya posee, y utilizando
determinadas técnicas. Esta adecuación se manifestará en tres ámbitos
principales:
-Contenidos: extensión, estructura y profundidad, vocabulario,
estructuras gramaticales, ejemplos, simulaciones y gráficos… Los contenidos
deben ser significativos para los estudiantes y estar relacionados con
situaciones y problemas de su interés.
-Actividades: tipo de interacción, duración, elementos motivacionales,
mensajes de corrección de errores y de ayuda, niveles de dificultad,
itinerarios, progresión y profundidad de los contenidos según los
aprendizajes realizados (algunos programas tienen un pre-test para
determinar los conocimientos iniciales de los usuarios).
-Entorno de comunicación: pantallas, sistema de navegación, mapa de
navegación.
9. Potencialidad de los recursos didácticos. Los buenos programas
multimedia utilizan potentes recursos didácticos para facilitar los aprendizajes
de sus usuarios. Entre estos recursos se pueden destacar:
-Proponer diversos tipos de actividades que permitan diversas formas
de utilización y de acercamiento al conocimiento.
-Utilizar organizadores previos al introducir los temas, síntesis,
resúmenes y esquemas.
-Emplear diversos códigos comunicativos: usar códigos verbales (su
construcción es convencional y requieren un gran esfuerzo de abstracción) y
44
códigos icónicos (que muestran representaciones más intuitivas y cercanas a
la realidad)
-Incluir preguntas para orientar la relación de los nuevos
conocimientos con los conocimientos anteriores de los estudiantes.
-Tutorización: las acciones de los estudiantes, orientando su actividad,
prestando ayuda cuando lo necesitan y suministrando refuerzos.
10. Fomento de la iniciativa y el autoaprendizaje: las actividades de los
programas educativos deben potenciar el desarrollo de la iniciativa y el
aprendizaje autónomo de los usuarios, proporcionando herramientas
cognitivas para que los estudiantes hagan el máximo uso de su potencial de
aprendizaje, puedan decidir las tareas a realizar, la forma de llevarlas a cabo,
el nivel de profundidad de los temas y puedan auto controlar su trabajo.
En este sentido, facilitarán el aprendizaje a partir de los errores
(empleo de estrategias de ensayo-error) tutorizando las acciones de los
estudiantes, explicando (y no sólo mostrando) los errores que van
cometiendo (o los resultados de sus acciones) y proporcionando las
oportunas ayudas y refuerzos.
Además estimularán el desarrollo de habilidades meta cognitivas y
estrategias de aprendizaje en los usuarios, que les permitirán planificar,
regular y evaluar su propia actividad de aprendizaje, provocando la reflexión
sobre su conocimiento y sobre los métodos que utilizan al pensar.
11. Enfoque pedagógico actual: el aprendizaje es un proceso activo en
el que el sujeto tiene que realizar una serie de actividades para asimilar los
contenidos informativos que recibe. Según repita, reproduzca o relacione los
conocimientos, realizará un aprendizaje repetitivo, reproductivo o
significativo.
Las actividades de los programas conviene que estén en consonancia
con las tendencias pedagógicas actuales, para que su uso en las aulas y
demás entornos educativos provoque un cambio metodológico en este
sentido. Por lo tanto los programas evitarán la simple memorización y
45
presentarán entornos heurísticos centrados en los estudiantes que tengan en
cuenta las teorías Constructivistas y los principios del Aprendizaje
Significativo donde además de comprender los contenidos puedan investigar
y buscar nuevas relaciones. Así el estudiante se sentirá constructor de sus
aprendizajes mediante la interacción con el entorno que le proporciona el
programa (mediador) y a través de la reorganización de sus esquemas de
conocimiento.
12. La documentación: aunque los programas sean fáciles de utilizar y
auto explicativos, conviene que tengan una información que informe
detalladamente de sus características, forma de uso y posibilidades
didácticas. Esta documentación (on-line o en papel) debe tener una
presentación agradable, con textos bien legibles y adecuados a sus
destinatarios, y resultar útil, clara y sencilla. Se pueden distinguir tres partes:
-Ficha resumen, con las características básicas del programa.
-El manual del usuario: presenta el programa, informa sobre su
instalación y explica sus objetivos, contenidos, destinatarios, modelo de
aprendizaje que propone..., así como sus opciones y funcionalidades.
También sugiere la realización de diversas actividades complementarias y el
uso de otros materiales.
-La guía didáctica con sugerencias didácticas y ejemplos de utilización
que propone estrategias de uso e indicaciones para su integración curricular.
Puede incluir fichas de actividades complementarias, test de evaluación y
bibliografía relativa del contenido.
13. Esfuerzo cognitivo: las actividades de los programas,
contextualizadas a partir de los conocimientos previos e intereses de los
estudiantes, deben facilitar aprendizajes significativos y transferibles a otras
situaciones mediante una continua actividad mental en consonancia con la
naturaleza de los aprendizajes que se pretenden.
A continuación, apoyados en Márquez (2000), se ilustran algunas
características de los softwares educativos:
46
Grafico 2: Características de los Software Educativos
47
En el gráfico siguiente se ilustran los diversos programas didácticos
según naturaleza formativa:
Grafico 3: Programas Didácticos según su Naturaleza Informativa.
48
Adicionalmente, el presente gráfico ilustra las diversas funciones que
puede cumplir un software educativo, según Márquez (2000).
Grafico 4: Funciones de los Software Educativos
El Lenguaje Html y Java
HTML es, un lenguaje muy sencillo y transparente para describir
hipertexto, entendiendo como tal, un texto presentado en forma estructurada,
con posibilidades de interconectarlo a través de links o enlaces, con otras
49
partes de documento, otros documentos o cualquier otra clase de archivo o
información de la red, independientemente de donde se encuentre ubicado el
servidor. Lo único que se requiere es la ruta de acceso o dirección exacta del
elemento que se desea hipervincular.
Según Santos y Sánchez (1997:5), “el HTML es un lenguaje creado
para especificar la organización lógica de un documento que posee grandes
facilidades de extensiones hipertexto”. Con respecto al lenguaje JavaScript o
java, es un tipo de lenguaje de programación que se interpreta y ejecuta por
parte del navegador. Para ello, las páginas web incluyen lo que se llama
scripts, es decir, las instrucciones que el ordenador cliente ejecutará a través
del programa navegador. Lo más habitual es que el código o script esté
dentro de la propia página web, aunque también puede estar vinculado a
ésta y estar contenido en un fichero con extensión js. Así se evita tener que
modificar todas las páginas si se quiere cambiar el script; bastará con
modificar el fichero al que todas estas están enlazadas.
En el mismo orden de ideas, Herbert Schildt (2002:23), considera que
“java es un lenguaje predominante en Internet”; pero es más que eso, pues
constituye una revolución de la programación, por cuanto cambio la forma de
contextualizar la estructura y función de un programa. Técnicamente, Java es
un lenguaje de programación orientado a objetos desarrollados por Sun
Microsystems a principios de 1990; y a diferencia de los lenguajes de
programación convencionales, que generalmente están diseñados para ser
compilados a código nativo, Java es compilado en un bytecode que es
interpretado (usando normalmente un compilador JIT), por una máquina
virtual Java.
El lenguaje en sí mismo toma mucha de su sintaxis de C y C++, pero
tiene un modelo de objetos mucho más simple y elimina herramientas de
bajo nivel como punteros. Java está sólo lejanamente emparentado con
JavaScript, aunque tengan nombres similares y compartan una sintaxis al
estilo de C algo parecida.
50
Tomando en cuenta que el proyecto se orienta a la elaboración de un
software educativo para estudiar los modelos atómicos, se hace necesario
definir claramente estos conceptos con base en los referentes bibliográficos
consultados para ese propósito. En ese sentido se tiene:
Modelos atómicos
Historia
Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la
materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto, que tales
partículas, fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de
que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos
(del griego átomos, indivisible).
En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría
sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía
dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los
elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a
Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de
moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en
proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía
considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son
indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La
primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador
Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nóbel de Física en 1906.
Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos
realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían
en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que
los planetas alrededor del Sol. Actualmente sabemos que la carga positiva
51
del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor
giran los electrones.
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en
la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre
los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de
partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las
probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas, se
dedujo la distribución de la carga eléctrica en el interior de los átomos.
Descubrimiento de partículas subatómicas
El verdadero desarrollo se alcanzo con el estudio de las descargas
eléctricas a través de los gases enrarecidos (a baja presión).
En 1964 Willian Crookes descubre una radiación luminosa que se
produce en un tubo de vidrio que contenía un gas a baja presión, después de
una descarga de bajo voltaje. Esta observación origino la curiosidad
necesaria para el descubrimiento de otros tipos de radiaciones, tales como
los rayos catódicos, los rayos canales, los rayos - X, y la radiactividad.
Los rayos catódicos son una radiación originada en el cátodo, después
de aplicada una descarga de alto voltaje. Viaja en línea recta hasta el ánodo,
es altamente energética, puede producir efectos mecánicos, y se desvían
hacia la placa positiva de un campo eléctrico, lo que demuestra su carga
negativa. Las partículas que componen esta radiación se originan en
cualquier gas, lo que demuestra que son componentes atómicos y se les
llamo electrones.
Los rayos canales son una luminosidad que viaja en línea recta en
dirección hacia el cátodo. Se desvía hacia la placa negativa del campo
eléctrico, lo que demuestra que son de Naturaleza positiva. Tiene un tamaño
mayor que el haz de los rayos catódicos. Se originan cuando el átomo pierde
52
electrones para dirigirse hacia el ánodo. Las partículas producidas en el gas
Hidrogeno, recibieron la denominación de protones.
Los rayos - X, descubiertos por Roentgen en 1895, se producen en
forma simultánea con los catódicos y los canales. Esta radiación impresiona
una placa fotográfica atravesando una cartulina negra, viaja en línea recta y
puede ionizar los gases; demuestra una naturaleza neutra desde el
punto de vista eléctrico, debido a que permanece inalterable frente a un
campo de naturaleza eléctrica.
Esta radiación ha sido ampliamente utilizada en la medicina y en el estudio
de la disposición de las partículas en los sólidos.
La Radiactividad es el alto contenido energético, capaz de ionizar un
gas, impresionar capaz fotográficas, destellos de luz al incidir en elementos
como el sulfuro de zinc (ZnS). A ser sometido a la acción de un campo
magnético se distinguen tres tipos de partículas: positivas, negativas y
neutras. A finales del siglo XIX se intensifico su estudio por Bequerel y los
esposos Curie.
Características del electrón
El conocimiento del electrón no pasó del obtenido con los rayos
catódicos. Es una partícula que se encuentra en los elementos químicos, que
su salida implica un contenido energético grande, con carga negativa.
Utilizando las bases acerca del campo eléctrico y magnético, Thomson logra
descubrir una característica cuantitativa del electrón: la carga especifica, es
decir la carga en una unidad de masa (e/m), el valor es 1,76. 1008 coul/g.
Hasta 1909 no se conoció la masa ni la carga de esta partícula, en ese
año, A. Millikan ideó un aparato bastante sencillo para la determinación de la
carga. Consiste en un envase de vidrio, con dos anillos mecánicos
dispuestos horizontalmente, que servirán de electrodos para generar campos
eléctricos entre ellos. En la parte superior se encuentra un gotero con aceite;
53
y en el orificio, una malla que se encargara de dividir la gota de aceite en
otras más pequeñas. Además, con el frotamiento, se cargaran
electrónicamente. La observación de la caída de las gotas se hará con un
lente que se coloca en la zona intermedia a los anillos. Mientras no se
conecte el campo eléctrico, la caída de las gotas la gobernara a la fuerza de
gravedad.
Sin embargo, al generar el campo eléctrico, las partículas que se
encuentren cargadas negativamente se sentirían atraídas por la placa
positiva, y esta carga eléctrica con sentido eléctrico a la gravedad, frenará la
caída, incluso al igualarse la gota permanecerá suspendida en el aire.
Igualando las dos fuerzas se pueden obtener las cargas de las micro
gotas de aceite. Se obtuvo el valor de 1.6x10-19 coulombios, o un múltiplo de
este número, lo que se explica con la adquisición de más de una carga
negativa.
Una vez conocida la carga del electrón, la masa resulto fácil de
calcular a partir del valor de la carga específica (e/m) logrado por Thomson.
Experimento de Millikan
Figura 1: Experimento de la gota de aceite de Millikan
54
Modelo Atómico de Dalton
Aproximadamente por el año 1808, Dalton define a los
átomos como la unidad constitutiva de los elementos
(retomando las ideas de los atomistas griegos). Las ideas
básicas de su teoría, publicadas en 1808 y 1810 pueden
resumirse en los siguientes puntos:
La materia está formada por partículas muy pequeñas para ser vistas,
llamadas átomos.
Los átomos de un elemento son idénticos en todas sus propiedades,
incluyendo el peso.
Diferentes elementos están formados por diferentes átomos.
Los compuestos químicos se forman de la combinación de átomos de dos
o más elementos, en un átomo compuesto; o lo que es lo mismo, un
compuesto químico es el resultado de la combinación de átomos de dos o
más elementos en una proporción numérica simple.
Los átomos son indivisibles y conservan sus características durante las
reacciones químicas.
En cualquier reacción química, los átomos se combinan en proporciones
numéricas simples.
La separación de átomos y la unión se realiza en las reacciones químicas.
En estas reacciones, ningún átomo se crea o destruye y ningún átomo de
un elemento se convierte en un átomo de otro elemento.
Figura 2: Imagen del átomo expuesto por Dalton
55
A pesar de que la teoría de Dalton era errónea en varios aspectos,
significó un avance cualitativo importante en el camino de la comprensión de
la estructura de la materia. Por supuesto que la aceptación del modelo de
Dalton no fue inmediata, muchos científicos se resistieron durante muchos
años a reconocer la existencia de dichas partículas.
Además de sus postulados Dalton empleó diferentes símbolos para
representar los átomos y los átomos compuestos, las moléculas.
Sin embargo, Dalton no elabora ninguna hipótesis acerca de la estructura
de los átomos y habría que esperar casi un siglo para que alguien expusiera
una teoría acerca de la misma.
Otras Leyes que concordaban con la teoría de Dalton:
Ley de la Conservación de la Masa: La Materia no se crea ni se
destruye, sólo se transforma.
Ley de las Proporciones Definidas: Un Compuesto Puro siempre
contiene los mismos elementos combinados en las mismas proporciones
en masa.
Ley de las Proporciones Múltiples: Cuando dos elementos A y B forman
más de un compuesto, las cantidades de A que se combinan en estos
compuestos, con una cantidad fija de B, están en relación de números
pequeños enteros.
Modelo Atómico de Thomson
Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en
cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897.
Su modelo era estático, pues suponía que los electrones
estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era
56
eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad
de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el
descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por
Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.
Figura 3: Modelo atómico de Thomson
Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la
presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó
un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las
pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El
número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga
positiva.
En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura
quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma,
explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las
otras radiaciones.
Modelo Atómico de Rutherford:
Basado en los resultados de su trabajo, que demostró la
existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la
totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo
central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones
giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una
masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del
57
núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo
sea eléctricamente neutro.
Figura 4: Modelo atómico de Rutherford
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el
movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por
lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose
finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el
modelo propuesto por su discípulo Niels Bohr, marcando el inicio del estudio
del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la
era nuclear.
Ernest Rutherford estudió los componentes de la radiación que ocurre
espontáneamente en la Naturaleza. En 1900 Rutherford, con la colaboración
de Geiger Marsden, soporta y verifica su teoría con el experimento, hoy muy
famoso, de la lámina de oro. El experimento era simple, bombardearon una
placa de oro muy delgada con partículas (ALFA) procedentes de una fuente
radioactiva. Colocaron una pantalla de Sulfuro de Zinc fluorescente por
detrás de la capa de oro para observar la dispersión de las partículas alfa en
ellas. Según se muestra en la siguiente figura:
58
Figura 5: Experimento de la lámina de oro
Lo anterior demostró, que la dispersión de partículas alfa con carga
positiva, era ocasionada por repulsión de centros con carga positiva en la
placa de oro, igualmente se cumplía con placas de metales distintos,
pudiéndose concluir que cada átomo contenía un centro de masa diminuto
con carga positiva que denomino núcleo atómico. La mayoría de las
partículas alfa atraviesan las placas metálicas sin desviarse, porque los
átomos están constituidos, en su mayoría, por espacios vacíos colonizados
tan sólo por electrones muy ligeros. Las pocas partículas que se desvían son
las que llegan a las cercanías de núcleos metálicos pesados con cargas
altas.
Gracias a estos desarrollos experimentales de Rutherford, éste pudo
determinar las magnitudes de las cargas positivas de los núcleos atómicos.
Los cálculos que se basan en los resultados del experimento indican que el
diámetro de la "porción desocupada" del átomo es de 10.000 a 100.000
veces mayor que el diámetro del núcleo.
Aspectos más importantes del Modelo atómico de Ernest Rutherford:
El átomo posee un núcleo central en el que su masa y su carga positiva.
59
El resto del átomo debe estar prácticamente vacío, con los electrones
formando una corona alrededor del núcleo.
La neutralidad del átomo se debe a que la carga positiva total presente en
el núcleo, es igualada por el número de electrones de la corona.
Cuando los electrones son obligados a salir, dejan a la estructura con
carga positiva (explica los diferentes rayos).
El átomo es estable, debido a que los electrones mantienen un giro
alrededor del núcleo, que genera una fuerza centrifuga que es igualada
por la fuerza eléctrica de atracción ejercida por el núcleo, y que permite
que se mantenga en su órbita.
El valor de la cantidad de energía contenida en un fotón depende del tipo
de radiación (de la longitud de onda). En la medida que la longitud de
onda se hace menor, la cantidad de energía que llevan es mayor.
Las regiones donde las frecuencias es mayor (longitud de onda es menor),
el contenido energético de los fotones, es grande en comparación con
otras zonas.
En el caso de la luz ultravioleta (U.V.) sus radiaciones no se perciben a
simple vista, pero conocemos su alto contenido energético al actuar como
catalizador en numerosos procesos químicos.
λ = Longitud de onda: Distancia entre dos crestas en una onda
(Longitud de un ciclo)
C = Velocidad de la luz (3 x 108cm/seg)
υ = Frecuencia: Número de ondas que pasan por un punto en
un segundo.
60
Modelo Atómico de Bohr
El físico danés Niels Bohr (Premio Nóbel de Física 1922),
postula que los electrones giran a grandes velocidades
alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en
diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes
niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior,
para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía
original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo
en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el
tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear. Este propuso una
Teoría para describir la estructura atómica del Hidrógeno, que explicaba el
espectro de líneas de este elemento.
Figura 6: Esquematización del átomo de Hidrógeno
de acuerdo al Modelo de Bohr.
El Átomo de Hidrógeno contiene un electrón y un núcleo que consiste de
un sólo protón. El electrón del átomo de Hidrógeno puede existir solamente
en ciertas órbitas esféricas las cuales se llaman niveles o capas de energía.
Estos niveles de energía se hallan dispuestos concéntricamente alrededor
del núcleo. Cada nivel se designa con una letra (K, L, M, N,...) o un valor de n
(1, 2, 3, 4,...).
61
El electrón posee una energía definida y característica de la órbita en la
cual se mueve. Un electrón de la capa K (más cercana al núcleo) posee la
energía más baja posible. Con el aumento de la distancia del núcleo, el
radio del nivel y la energía del electrón en el nivel aumentan. El electrón
no puede tener una energía que lo coloque entre los niveles permitidos.
Un electrón en la capa más cercana al núcleo (Capa K) tiene la energía
más baja o se encuentra en estado basal. Cuando los átomos se
calientan, absorben energía y pasan a niveles exteriores, los cuales son
estados energéticos superiores. Se dice entonces que los átomos están
excitados.
Cuando un electrón regresa a un Nivel inferior emite una cantidad definida
de energía a la forma de un cuanto de luz. El cuanto de luz tiene una
longitud de onda y una frecuencia características y produce una línea
espectral característica.
Para Bohr el átomo sólo puede existir en un cierto número de estados
estacionarios, cada uno con una energía determinada.
La energía sólo puede variar por saltos sucesivos, correspondiendo cada
salto a una transición de un estado a otro. En cada salto el átomo emite
luz de frecuencia bien definida dada por:
hv = | Ej - Ei | = ΔE
De esta manera se explican los espectros atómicos, que en el caso
del Hidrógeno los niveles de energía posibles están dados por la fórmula:
E = - (h/R)/n2 , ( n = 1, 2, 3, . . .
infinito)
h = 60625 x 10-34 Joule - s, Const.
de Plank
R = 1.10 x 107 m-1 , Const. de
Rydberg
62
El modelo de Bohr coincide con el propuesto por Rutherford, el cual
admite la presencia de un núcleo positivo que contiene prácticamente toda la
masa del átomo, donde se encuentran presentes los protones y los
neutrones.
Los electrones con carga negativa, se mueven alrededor del núcleo en
determinados niveles de energía, a los que determinó estados estacionarios,
y les asignó un número entero positivo. El nivel más cercano tiene el número
1 (capa K), le sigue el 2 (capa L), como se citó en la descripción del modelo
del átomo del Hidrogeno.
Siempre que el electrón se mantenga en la órbita que le corresponde,
ni gana ni pierde energía. Si un electrón salta de una órbita a otra capta o
libera energía en forma de fotones. La cantidad viene dada por la diferencia
de energía entre los dos (02) niveles.
La energía de cada nivel es mayor en la medida que se aleja del
núcleo; sin embargo, las diferencias entre los niveles va disminuyendo, lo
que permite que las transiciones electrónicas se produzcan con facilidad.
El número de electrones de cada elemento en su estado natural es
característico, puesto que depende de su número atómico. Estos electrones
estarán distribuidos en diferentes niveles energéticos que pueden funcionar
como estaciones de paso para aquellos que reciben suficiente energía para
saltar de un nivel a otro. Al devolverse, la luz que emite el espectro
característico.
Modelo Atómico de Sommerfeld
En 1915, Sommerfeld consiguió explicar en parte la
existencia de estos niveles, postulando la existencia de
órbitas elípticas y teniendo en cuenta la variación
relativista de la masa del electrón con la velocidad.
63
Un electrón en una órbita elíptica posee dos grados de libertad, que en
coordenadas polares son: r y .
Para explicar el desdoblamiento de las líneas espectrales, observado
al emplear espectroscopios de mejor calidad, Sommerfeld supone que las
orbitas del electrón pueden ser circulares y elípticas.
Sommerfeld postula que el núcleo del átomo no permanece inmóvil,
sino que tanto el núcleo como el electrón se mueven alrededor del centro de
masas del sistema que estará situado muy próximo al núcleo.
Figura 7: Modelo atómico de Sommerfeld
Introduce el número cuántico secundario o azimutal, en la actualidad
llamado l, que tiene los valores 0, 1, 2,...(n-1), e indica el momento angular
del electrón en la orbita en unidades de h/2π, determinando los subniveles
de energía en cada nivel cuántico y la excentricidad de la orbita.
Wilson y Sommerfeld demostraron que la cuantificación del momento
cinético formulado por Bohr, no es más que un caso particular de una
expresión más general:
p.dq = n.h (1)
donde: p, es el momento y q, la coordenada correspondiente.
64
Principio de incertidumbre
Para poder estudiar las propiedades de un átomo y de sus partículas
constituyentes, es necesario iluminarlo; es decir lograr la incidencia de luz
sobre él; esto trae un cambio en su contenido energético y, a su vez en la
posición. En otras palabras: el estudio del átomo lleva un error necesario que
nos impide hablar con certeza de la posición o contenido energético del
mismo.
Esto imposibilita presentar un átomo como hasta el momento se ha
hecho, puesto que se puede describir un espacio donde es muy probable
encontrar un electrón, pero no se puede excluir la posibilidad de que se
encuentre en otro lugar.
Según el principio de incertidumbre no se puede conocer con
exactitud la posición del electrón ni su contenido energético. Esto obliga a
usar un nuevo término "probabilidad", para la descripción del átomo.
Modelo Atómico actual
Entre los conocimientos actuales o no sobre el átomo, que han
mantenido su veracidad, se consideran los siguientes:
1. La presencia de un núcleo atómico con las partículas conocidas, la casi
totalidad de la masa atómica en un volumen muy pequeño.
2. Los estados estacionarios o niveles de energía fundamentales en los
cuales se distribuyen los electrones de acuerdo a su contenido energético.
3. La dualidad de la materia (carácter onda-partícula), aunque no tenga
consecuencias prácticas al tratarse de objetos de gran masa. En el caso de
partículas pequeñas (electrones) la longitud de onda tiene un valor
comparable con las dimensiones del átomo.
65
4. La probabilidad en un lugar de certeza, en cuanto a la posición, energía y
movimiento de un electrón, debido a la imprecisión de los estudios por el uso
de la luz de baja frecuencia.
Fue Erwin Schrödinger, quien ideó el modelo atómico actual, llamado
"Ecuación de Onda", una fórmula matemática que considera los aspectos
anteriores. La solución de esta ecuación, es la función de onda, y es una
medida de la probabilidad de encontrar al electrón en el espacio. En este
modelo, el área donde hay mayor probabilidad de encontrar al electrón se
denomina orbital. El valor de la función de onda asociada con una partícula
en movimiento esta relacionada con la probabilidad de encontrar a la
partícula en el punto (x,y,z) en el instante de tiempo t.
En general una onda puede tomar valores positivos y negativos. Una
onda puede representarse por medio de una cantidad compleja. Piense por
ejemplo en el campo eléctrico de una onda electromagnética. Una
probabilidad negativa, o compleja, es algo sin sentido. Esto significa que la
función de onda no es algo observable. Sin embargo el módulo (o cuadrado)
de la función de onda siempre es real y positivo. Por esto, a se le conoce
como la densidad de probabilidad.
La función de onda depende de los valores de tres (03) variables que
reciben la denominación de números cuánticos. Cada conjunto de números
cuánticos, definen una función específica para un electrón.
Estructura Atómica
• A propósitos de nuestro estudio utilizaremos el modelo atómico de
Bohr.
• El núcleo de cada átomo está formado a su vez por protones y
neutrones.
66
• Los electrones tienen carga negativa (-e), los protones tienen la misma
carga pero positiva (+e) y los neutrones no poseen carga. Los núcleos
por consiguiente son positivos.
• La fuerza fundamental que mantiene a los electrones unidos a su
respectivo núcleo es la eléctrica (aunque existan otras).
• Los átomos normalmente son eléctricamente neutros, pues el número
de electrones orbitales es igual al número de protones.
Figura 8: Estructura atómica
Masa y carga de las partículas subatómicas
Figura 9: Masa y carga de las partículas subatómicas
Partícula
Masa (g)
Carga (C)
electrón
9, 109 x 10 -28
-1, 602 x 10 -19
protón
1,673 x 10 -24
+1,602 x 10 -19
neutrón
1,675 x 10 -24
0
67
Nomenclatura Atómica
• Todos los átomos se pueden identificar por el número de protones y
neutrones que contienen.
• El número atómico, Z, es el número de protones en el núcleo del
átomo de un elemento.
• La identidad química de un átomo queda determinada por su número
atómico.
• El número másico, A, es el número total de protones y neutrones
presentes en el núcleo de un átomo de un elemento.
• El numero de neutrones (N) en un átomo, es igual a la diferencia: N =
A – Z
• Identificación de los elementos:
Isótopos
• No todos los átomos de un elemento determinado tienen la misma
masa.
• La mayoría de los elementos tienen dos o más isótopos (átomos que
tienen el mismo número atómico Z, pero diferente número másico A)
Ejemplo:
Isótopos del Hidrógeno: hidrógeno (un protón y ningún neutrón),
deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones).
XA
Z
68
Hidrógeno Deuterio Tritio
Figura 10: Diferentes tipos de Isótopos
Configuración Electrónica
En nuestro modelo (átomo de Bohr), los electrones se distribuyen en
capas u órbitas. Los electrones que tiene el mismo número cuántico n,
constituyen un grupo, capa, envoltura o nivel energético definido, que en
notación de rayos-X se designa por las letras K, L, M, N, O, P,… para valores
de n iguales a 1, 2, 3, 4, 5, 6,…
• La capa más cercana al núcleo es la capa K.
• El número máximo de electrones en cada capa viene dado por la
ecuación: 2(n)2
• Las capas se llenan comenzando por la capa K, seguida por la capa L
y, así en orden creciente.
• En la última capa no puede haber más de 8 electrones, mientras que,
en la penúltima el número máximo de electrones es de 18.
• El segundo número cuántico l corresponde al momento angular del
estado. A estos subniveles, por razones históricas, se les asigna una
letra, y hacen referencia al tipo de orbital (s, p, d, f).
• Las propiedades físicas y químicas de los elementos dependen casi
en su totalidad de la estructura electrónica de sus átomos, por lo que,
en consecuencia, esta estructura justifica totalmente el sistema
periódico de los elementos, a saber: la Tabla Periódica.
69
Figura 11: Configuración Electrónica
Valor de I Letra Máximo numero de
electrones
0 s 2
1 p 6
2 d 10
3 f 14
4 g 18
Z Símbolo K L M N O P Q
55 Cs 2 8 18 18 8 1
20 Ca 2 8 8 2
26 Fe 2 8 14 2
17 Cl 2 8 7
36 Kr 2 8 18 8
Tabla Periódica
En 1869, el químico ruso Dimitri Mendeleev y el químico alemán Lothar
Meyer propusieron de manera independiente un orden y agrupamiento de los
70
elementos químicos, basado en la repetición periódica y regular de sus
propiedades.
• En la tabla periódica los elementos se dividen en categorías: los
elementos representativos, los gases nobles, los elementos de
transición, los lantánidos y los actínidos.
• Los elementos que poseen el mismo número de electrones de
valencia (implicados en el enlace químico y que se encuentran en la
capa más externa) tienen propiedades o comportamientos químicos
semejantes.
Figura 12: Tabla Periódica
71
Ionización: formación de pares iónicos
La Ionización es la extracción de electrones de cualquier capa u órbita
alrededor del núcleo. El resultado de la ionización es la formación de dos
partículas cargadas eléctricamente que denominaremos pares iónicos.
Una de las partículas cargadas es el átomo con defecto de electrones
cargado positivamente (ión positivo); la otra partícula es el electrón cargado
negativamente (ión negativo).
Entonces, se define el ión como toda partícula cargada, bien sea por
exceso o defecto de electrones.
Las radiaciones ionizantes se denominan así justamente por su
capacidad para ionizar la materia y, en consecuencia, alterar la estructura
química de las moléculas.
Definición de Términos Operacionales A continuación se presenta un conjunto de términos referidos a
conceptos básicos manejados en la redacción del proyecto y en el software
educativo, los cuales se consideran de interés para darle mayor claridad
comprensiva al mismo.
Aprendizaje: se define como un conjunto de fenómenos dependiente
del contexto y debe ser descrito en términos de las relaciones internas entre
el individuo, la cultura y la situación en la que el individuo esta inmerso. Esta
relación se produce a través de los conocimientos que el sujeto va
adquiriendo y que influyen básicamente en los nuevos conocimientos que se
le ofrecen. (Cuaderno de Educación, 2002).
Creatividad: es el proceso de presentar un problema a la mente con
claridad (ya sea imaginándolo, visualizándolo, suponiéndolo, meditando,
72
contemplando, etc.) y luego originar o inventar una idea, concepto, noción o
esquema según líneas nuevas o no convencionales. Supone estudio y
reflexión más que acción. (Paredes, 2005)
Átomo: En química y física, átomo (del latín atomum, y éste del griego
τομον, indivisible)[] es la unidad más pequeña de un elemento químico que
mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante
procesos químicos. El concepto de átomo como bloque básico e indivisible
que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista
en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta
el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó
que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.
Enseñanza: es el arte de facilitar a otros experiencias que sirvan de
mediadoras para lograr determinado aprendizaje de acuerdo con sus
necesidades y expectativas (Paredes, 2005)
Estrategia: son procedimientos (conjunto de pasos operacionales o
habilidades) que un aprendiz emplea en forma consciente, controlada e
intencional como instrumentos flexibles para aprender significativamente y
solucionar problemas. (Díaz y Hernández, 2002)
Estrategia Instruccional: la forma como se organizan y llevan a cabo
las situaciones de enseñanza-aprendizaje. (Retamal, 2001).
Hardware: conjunto que incluye los dispositivos electrónicos y
electromecánicos, circuitos, cables, tarjetas, armarios o cajas, periféricos de
todo tipo y otros elementos físicos. (Wikipedia, enciclopedia libre, 2006)
73
Informática: conjunto de técnicas y conocimientos sobre el
tratamiento automático de la información mediante el uso de ordenadores.
(Diccionario de la Real Academia Española).
Informática Educativa: es una disciplina que estudia el uso, efectos y
consecuencias de las tecnologías de la información y el proceso educativo.
Esta disciplina intenta acercar al sujeto al conocimiento y manejo de
herramientas tecnológicas como el computador y de cómo el estudio de
estas tecnologías contribuyen a potenciar y expandir la mente, de manera
que los aprendizajes sean más significativos y creativos. (Sánchez, 1995)
Interactividad: contestan inmediatamente las acciones del usuario y
permiten un diálogo y un intercambio de informaciones entre el computador y
los usuarios. (Marqués, 2000).
Interfaz: entorno a través del cual los programas establecen el diálogo
con sus usuarios, y es la que posibilita la interactividad característica de
estos materiales. (Marqués, 2000)
Internet: conjunto de ordenadores repartidos por todo el planeta, que
se hallan interconectados entre sí -a modo de una inmensa Red, a través de
distintas líneas de intercambio de datos. (Wikipedia enciclopedia libre, 2006).
Lenguaje HTML: es un lenguaje creado para especificar la
organización lógica de un documento y que por otra parte, posee grandes
facilidades de extensiones hipertexto. (Santos y Sánchez, 1997)
Lenguaje JAVA: lenguaje predominante en Internet, pero es más que
eso, java es una revolución a la programación, cambio la forma de
contextualizar la estructura y función de un programa. (Herbert, 2002)
74
Multimedia: diversos tipos de medios (media) que se utilizan para
transportar información (texto, audio, gráficos, animación, video, e
interactividad). (Wikipedia, enciclopedia libre, 2006)
Ordenador: sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de
procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa.
La estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU),
memoria y dispositivos de entrada y salida, junto a los buses que permiten la
comunicación entre ellos. (Wikipedia, enciclopedia libre, 2006)
Software: Se denomina software (también programática,
equipamiento lógico o soporte lógico) a todos los componentes intangibles de
un ordenador o computadora, es decir, al conjunto de programas y
procedimientos necesarios para hacer posible la realización de una tarea
específica, en contraposición a los componentes físicos del sistema
(hardware). Esto incluye aplicaciones informáticas tales como un procesador
de textos, que permite al usuario realizar una tarea, y software de sistema
como un sistema operativo, que permite al resto de programas funcionar
adecuadamente, facilitando la interacción con los componentes físicos y el
resto de aplicaciones. (Wikipedia, enciclopedia libre, 2006)
Tecnología Educativa: es el uso de los nuevos instrumentos de la
tecnología, particularmente en telecomunicaciones, para el mejoramiento de
la educación. (Good, 1973).
75
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.1.- Tipo de Investigación
Los criterios que se utilizaron para el desarrollo de esta investigación
fueron los siguientes:
Según el propósito, este trabajo fue del tipo de investigación aplicada,
ya que se sometió a prueba el resultado o producto de la investigación, que
no es otro que el software educativo: LOS MODELOS ATOMICOS. Esto
queda corroborado por lo la definición siguiente: “La investigación es
aplicada cuando se buscan conocimientos con fines de aplicación inmediata
a la realidad, para modificarla. Su propósito es presentar solución a
problemas prácticos, más que formular teorías acerca de ellos” (Universidad
Nacional Abierta, UNA, 1989, p.24)
Según el nivel, la investigación realizada es de tipo descriptiva, ya que
con ella se buscó toda la información necesaria para diseñar y validar un
software educativo con las propiedades o elementos necesarios que
permiten considerarlo como estrategia o herramienta didáctica.
Para Dankhe (citado por Hernández y col. 2000), los estudios
descriptivos buscan evaluar, definir componentes o propiedades: “… buscan
especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o
cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis.” (p. 60)
Hernández y col., (2000), señala que los estudios descriptivos se
limitan a medir y no a relacionar variables. Esto es, ciertamente lo que se ha
logrado con esta investigación, la elaboración de un programa digital
interactivo evaluado y considerado por expertos, docentes y estudiantes,
como software educativo lo que permitió su validación conforme a un
76
conjunto de parámetros observables, relacionados con las variables de
estudio.
Finalmente, según la estrategia esta investigación es proyectiva, ya
que el objetivo principal ha sido el de producir una herramienta para el
mejoramiento y fortalecimiento de la enseñanza y el aprendizaje de la Física.
De acuerdo a Hurtado (2000):
.... La investigación proyectiva consiste en la elaboración de una propuesta o
modelo, como solución a un problema o necesidad de tipo práctico, ya sea de un
grupo social, o de una institución, en un área particular del conocimiento, a partir de
un diagnóstico preciso de las necesidades del momento, los procesos explicativos o
generadores involucrados y las tendencias futuras. (p. 35).
3.2.- Diseño de la Investigación
El diseño de esta investigación fue de carácter no experimental, cuyo
objetivo e intención es desarrollar un software educativo para la asignatura y
nivel en cuestión. “Observar lleva al investigador a verificar lo que se quiere
investigar; implica identificar las características y elementos del objeto de
conocimiento, al igual que conocer todas aquellas investigaciones realizada
hasta el momento.” (Méndez, 2001, p. 50).
El trabajo de investigación se concentró en el reconocimiento de las
características óptimas que condicionan el hecho de elaborar y validar el
Software, con la finalidad de registrar los acontecimientos, datos e integrar
elementos que sean necesarios para el nivel y la asignatura de Física, en
dicha institución de educación básica. Queda con ello pendiente probar el
impacto, significatividad y utilidad que se derivan de la aplicación del
producto en un conjunto de ensayos.
77
3.3.- Fases de la Investigación
Para llevar a cabo esta investigación se cumplieron las siguientes
fases, que incluyen un conjunto específico de actividades:
Revisión bibliográfica sobre los diferentes tópicos de los modelos
atómicos en particular, así como, de los avances de las nuevas tecnologías
de la información en la educación, particularmente en el área de Física.
Diagnóstico del proceso de enseñanza y aprendizaje para el nivel
educativo de 4° año objeto de estudio, para lo cual hubo que cumplir con lo
siguiente:
Se revisó el programa de modelos atómicos con el fin de confirmar los
objetivos, contenidos, estrategias y métodos, recursos o herramientas y
mecanismos de evaluación que se habían utilizado.
Se revisaron los programas establecidos por Ministerio de Educación,
para Educación Media General, para establecer los aspectos más relevantes
del contenido sobre los modelos atómicos, en los cuales se debe hacer
énfasis en un programa didáctico dirigido a los estudiantes de 4° año del
liceo Bolivariano Rafael Rangel, de Valera Estado Trujillo.
Se evaluaron los textos más utilizados para el estudio de los modelos
atómicos a nivel de educación media general.
Se entrevistaron a docentes y alumnos que hubiesen trabajado o
cursado el tema de la asignatura de Física “modelos atómicos”, con la
finalidad de revisar la calidad y eficacia de las estrategias utilizadas en el
proceso de enseñanza aprendizaje.
Diseño del software educativo tomando como referencia lo siguiente:
Contenido y calidad de las páginas publicadas en Internet y los
software educativos relacionados con los modelos atómicos, para considerar
las características generales de los mismos y seleccionar un conjunto de
78
recursos multimedia que, de acuerdo a las condiciones de uso señaladas por
los autores se aprovecharon para integrarlos a la propuesta didáctica.
Desarrollo y redacción de todos los contenidos temáticos y
elaboración mediante esquemas de la estructura del prototipo, para tratar
cada una de las unidades del programa de estudio.
Se analizó y seleccionó el software para la edición del contenido en
HTML y JAVA, así como para la construcción de los elementos multimedia
que se integraron tales como; imágenes, sonidos, videos, tablas,
presentaciones, applets de java, entre otros.
Tomando en consideración los resultados del diagnóstico y la
estructura diseñada se elaboraron varias versiones del software educativo,
desde la primera, la más elemental y con innumerables inconvenientes,
hasta la última que acompaña a este informe. En todos los casos, hubo que
tener en cuenta los siguientes detalles:
Establecer las rutas de contenidos y flujogramas en el lenguaje HTML
que permitan el desarrollo del programa.
Construir las páginas considerando el diseño establecido, incluyendo
todos los elementos necesarios (texto, tablas, gráficos, fotografías,
animaciones, música, audio, elementos tipo flash action script, applets de
java).
Establecer la red de hipervínculos para la navegación, procurando
garantizar la navegabilidad necesaria, pero evitando el exceso de rutas que
hacen del programa un instrumento inútil y pesado.
Hacer pruebas de funcionamiento rápido, las primeras pruebas del
prototipo, antes de ponerlo en ejecución.
79
Someter el prototipo al proceso de prueba y validación, mediante un
conjunto de instrumentos aplicados a una población y muestra que a
continuación se describe.
3.4.- Población y Muestra
La población es definida por Selltez (citado por Hernández y col.,
2000) como: “El conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie
de especificaciones”. Igualmente, Morles (citado por Arias, 2004) “La
población o universo se refiere al conjunto para el cual serán válidas las
conclusiones que se obtengan: a los elementos o unidades (personas,
instituciones o cosas) involucradas en la investigación.”
De tal manera que se pudiera deducir que la población, para la cual
los resultados y conclusiones de esta investigación son aplicables, son los
estudiantes del 4° año Liceo Bolivariano Rafael Rangel, de Valera Estado
Trujillo. Incluyendo también a los profesores del Área de Física que trabajan
con la asignatura y que, por tanto, son parte del proceso de
enseñanza/aprendizaje.
No obstante, desde un punto de vista más general, se puede ver la
población como un universo más amplio, integrado por todos los potenciales
usuarios de un software educativo como el que se elaboró.
Por otra parte la muestra es definida por Sudman (citado por
Hernández y col., 2000) como: “Un subgrupo de la población” y Hernández y
col., (2000) lo define como: “…un subconjunto de elementos que pertenecen
a ese conjunto definido en sus características al que llamamos población” (p.
207).
Dada las características de la investigación no se definió una muestra
estadísticamente significativa, ya que el producto no fue sometido a prueba
para medir su impacto o influencia en el aprendizaje. Esto ha quedado
planteado para una próxima investigación.
80
Para el proceso de validación se seleccionó al azar un grupo de dos
(2) especialistas en el uso o elaboración de herramientas relacionadas con
las Tecnologías de la Información y Comunicación aplicables a la educación,
un grupo de dos (2) profesores y un grupo de dieciocho (18) estudiantes
cursantes de la asignatura de Física del 4° año de educación media general
del Liceo Bolivariano Rafael Rangel.
3.5.- Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Arias (2004) señala “las técnicas de recolección de datos son las
distintas formas o maneras de obtener la información.” (p. 53).
En el proceso de validación y prueba se utilizó un instrumento tipo
cuestionario, debidamente validado para la evaluación de software educativo,
con preguntas abiertas y cerradas que permitieron medir las variables que
caracterizan a una herramienta didáctica digital.
Cada uno de los grupos de prueba recibió un prototipo del software los
modelos atómicos y se le pidió evaluarlo de acuerdo a los criterios
contenidos en el cuestionario. Los resultados se analizarán con detalle en el
Capítulo 5.
3.6.- Validez y Confiabilidad de las Técnicas e Instrumentos de
Recolección de Datos
3.6.1. Validez
La validez de un instrumento se refiere a “el grado en que un
instrumento realmente mide la variable que pretende medir.” (Hernández y
col., 1991, p. 236). “La validez es un concepto del cual pueden tenerse
diferentes tipos de evidencia: 1. Evidencia relacionada con el contenido, 2.
Evidencia relacionada con el criterio y 3. Evidencia relacionada con el
constructo.” Wiersma, 1986 (citado por Hernández y col., 1991).
81
La validez del cuestionario aplicado, se estableció a través de dos
formas: la primera es que instrumentos muy semejantes se han publicado en
Internet como parte de los procesos de evaluación de software educativo, y
la segunda a través de cuatro (4) expertos, quienes estudiaron y corrigieron
la expresión semántica y el poder discriminatorio de las proposiciones; dos
(2) expertos en el área de Física (profesores del Liceo Bolivariano “Rafael
Rangel) y dos (2) expertos en el área de las Nuevas Tecnologías(profesores
de Informática). De acuerdo con sus opiniones se reformularon los ítems.
3.7.- Procesamiento de las Técnicas e Instrumentos de la
Recolección de Datos
Los datos o la información obtenida serán sometidos a la
clasificación, al registro y a la tabulación para facilitar el estudio; a través del
análisis y su representación gráfica.
El instrumento procuró la evaluación de los siguientes aspectos:
Equipo requerido.
Facilidad de instalación.
Usabilidad.
Facilidad de aprendizaje de su utilización.
Flexibilidad.
Interacción y asesoramiento.
Velocidad.
Recursos de soporte y apoyo.
Calidad de los Contenidos
Exactitud y actualidad.
82
Adecuación al nivel de estudio y conocimientos previos.
Integración.
Valores.
Perspectiva sin imposición.
Ortografía.
Análisis, auto evaluación y coevaluación.
Comunicación.
Dirección y control de la interacción.
Estética y adecuación de recursos.
Innovación y originalidad
Motivación y espacios para la creatividad.
Metodología.
Estructura y secuencia.
Guía o manual.
Participación del docente.
Adaptabilidad de acuerdo a materiales y limitaciones.
Autoaprendizaje y desarrollo de nuevas habilidades
Enfoque pedagógico.
Esfuerzo cognitivo.
Desarrollo de nuevas capacidades y análisis mentales.