Construcción del concepto de onda y de fenómenos ondulatorios, en estudiantes de educación media, utilizando un modelo virtual

Construcción del concepto de onda y de fenómenos ondulatorios, en estudiantes de educación media, utilizando un modelo virtual

Hernando Tamayo, Universidad Santiago de Cali, htamayo@usc.edu.co
Álvaro Perea, Ph.D., Universidad del Valle, alpes@univalle.edu.co
Wayner Rivera, M.Sc., Universidad del Cauca, wrivera@ucauca.edu.co
Santiago de Cali, Mayo de 2010

Abstract
One of the moststriking aspects is that, using traditional methods, teaching the concept of waves is limited to delivering lectures and performing experimental practices and demonstrations, which provide the student with learning that is rote, mechanical, based on memorizing and rather not significant, on account of its complexity. Teachers represent waves by means of diagrams on a blackboard, eliminating theirdynamic nature. When producing mechanical waves with a helicoidal spring or in a bucket with waves, the dynamic nature is demonstrated; however, the difficulty of obtaining precise measurements of the wave parameters such as amplitude, wavelength, periodicity, the calculation of its frequency and speed of propagation, is discovered. Research on the complexity of the construction of these conceptsleads us to design a didactic proposal to help the student in the scientific construction of the concept of waves. The proposal is designed using virtual wave models that permit visualizing the dynamic nature of waves, the measurement of their parameters and the interaction of the student with the phenomenon by showing a cause and effect relationship. For this purpose, two platforms (PhET andNewton Project) were selected, which reproduce the waves under an environment of digital micro-worlds and virtual models. The application of the didactic proposal with a group of students in middle school produced excellent results in the construction of the concept of waves and of undulatory phenomena. The simulations allow for the visualization and understanding of the physical models of naturalphenomena, favoring learning in the students’ cognitive processes.

Key words: Virtual model, Platform, PhET, Newton Project, Waves, Wave function, TICs.

Introducción
Usualmente, la enseñanza de la mayoría de los conceptos científicos y, en particular, en el campo de la Física, se encuentra limitado a clases magistrales, prácticas de laboratorio y demostraciones que no aportan al estudianteun aprendizaje significativo debido al comportamiento dinámico que subyace en estos conceptos. Dentro de estos conceptos nos referimos al de onda y los fenómenos ondulatorios propios de este tema. Los profesores representan las ondas en el tablero por medio de diagramas estáticos no permitiendo mostrar su carácter dinámico. Al tratar de hacerlo produciendo ondas mecánicas con un resortehelicoidal o en una cubeta de ondas, se muestra su carácter dinámico pero se descubre la dificultad de obtener medidas precisas de parámetros de onda como son: la amplitud, la longitud de onda, el periodo y del cálculo de su frecuencia y velocidad de propagación.
El objetivo del presente trabajo se encuentra centrado en que el estudiante esté en capacidad de identificar, representar y explicar lanaturaleza y características de una onda, los fenómenos ondulatorios y el movimiento del medio en que se propaga una onda, utilizando un modelo virtual complementario de la experiencia real.
Esta investigación utiliza las nuevas tecnologías de la información y la comunicación como una herramienta o mediación instrumental para resolver una actividad (construcción del concepto de onda y defenómenos ondulatorios), hecho que introduce cambios respecto a la motivación y a los procesos cognitivos de los estudiantes a quienes les agrada el manejo de la virtualidad y con quienes se puede llegar a construir otros conceptos utilizando modelos virtuales. Aquí las simulaciones, empleadas en los modelos virtuales, son consideradas instrumentos en el sentido atribuido por la psicología...