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Estrategia didáctica para el uso del software GeoGebra en el aprendizaje del movimiento y la fuerza en los estudiantes de Bachillerato General Unificado
Didactic strategy for the use of GeoGebra software in learning movement and force in High School students
Estratégia didática para o uso do software GeoGebra na aprendizagem de movimento e força de estudantes do Ensino Médio
Educação Matemática Debate, vol. 7, núm. 13, pp. 1-24, 2023
Universidade Estadual de Montes Claros

Artigos


Recepción: 28 Marzo 2023

Aprobación: 17 Julio 2023

Publicación: 10 Septiembre 2023

DOI: https://doi.org/10.46551/emd.v7n13a10

Resumen: El currículo ecuatoriano promueve el uso de simulaciones para la enseñanza de Física. En esta investigación se diseña una estrategia didáctica para el uso de GeoGebra en el aprendizaje de los conceptos de movimiento y fuerza para los estudiantes de Bachillerato General Unificado. En este estudio cualitativo-exploratorio se aplicó un test y una encuesta a una muestra de estudiantes de este nivel, así como una entrevista al docente de Física para diagnosticar la disponibilidad de recursos y las dificultades en el aprendizaje de Física. Se encontró que los estudiantes perciben a la asignatura como difícil de aprender, poseen deficiencias en sus habilidades matemáticas, frecuentemente no dominan los contenidos previos y no comprenden la relación entre las variables implicadas en los fenómenos físicos. Posteriormente se desarrolló una estrategia didáctica que incluye simulaciones para que los estudiantes comprendan significativamente los fenómenos relacionados con estos contenidos.

Palabras clave: Dinámica, Simulación, Enseñanza-Aprendizaje, Recursos Educativos Digitales.

Abstract: The Ecuadorian curriculum promotes the use of simulations for the teaching of Physics. In this research, a didactic strategy is designed for the use of GeoGebra in the learning of the concepts of movement and force for the students at the High School. In this qualitative-exploratory study, a test and a survey were applied to a sample of students at this level, as well as an interview with the Physics teacher to diagnose the availability of resources and the difficulties in learning Physics. It was found that students perceive the subject as difficult to learn, have deficiencies in their mathematical skills, frequently do not master the previous contents and do not understand the relationship between the variables involved in physical phenomena. Subsequently, a didactic strategy was developed that includes simulations so that students significantly understand the phenomena related to these contents.

Keywords: Dynamic, Simulation, Teaching-Learning, Digital Educational Resources.

Resumo: O currículo equatoriano promove o uso de simulações para o ensino de Física. Nesta pesquisa é desenhada uma estratégia didática para a utilização do GeoGebra na aprendizagem dos conceitos de movimento e força para os estudantes do Ensino Médio. Neste estudo qualitativo-exploratório foi aplicado um teste e um inquérito a uma amostra de estudantes deste nível, bem como uma entrevista ao professor de Física para diagnosticar a disponibilidade de recursos e as dificuldades na aprendizagem da Física. Constatou-se que os estudantes percebem o assunto como difícil de aprender, apresentam deficiências em suas habilidades matemáticas, frequentemente não dominam os conteúdos anteriores e não compreendem a relação entre as variáveis ​​envolvidas nos fenômenos físicos. Posteriormente, foi desenvolvida uma estratégia didática que inclui simulações para que os estudantes compreendam significativamente os fenômenos relacionados a esses conteúdos.

Palavras-chave: Dinâmico, Simulação, Ensino-aprendizagem, Recursos educacionais digitais.

1 Introducción

Según la Constitución de la República del Ecuador (Ecuador, 2008), la educación es un derecho inalienable de las personas a lo largo de su vida y una responsabilidad inexcusable e ineludible del Estado. Por ende, se garantiza el acceso universal, la permanencia, la movilidad y el egreso sin discriminación alguna, estableciendo la obligatoriedad hasta el nivel de Bachillerato o su equivalente. Paralelamente, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco, 2021a, 2021b) considera que la educación es un derecho humano para todos a lo largo de la vida, y que el acceso a esta debe ir acompañado de la calidad. Sin embargo, la pandemia causada por la Covid-19 ha tenido un impacto devastador en los sistemas educativos, lo cual ha resaltado la importancia de la educación digital para asegurar la continuidad del proceso de enseñanza-aprendizaje (Carvalho et al., 2021).

La enseñanza se concibe como una acción voluntaria llevada a cabo por los profesores, dirigida a facilitar el aprendizaje de los estudiantes (Trujillo, León y Ordóñez, 2018). Para lograr resultados efectivos en la transformación del aprendizaje, la enseñanza debe ser organizada y estructurada adecuadamente, fomentando la apropiación innovadora de nuevos contenidos por parte del estudiante (Guevara, Salazar y Dávalos, 2019). Por otro lado, el proceso de aprendizaje implica una serie de actividades realizadas por los alumnos con el propósito de obtener resultados destacados o cambios en su comportamiento intelectual, afectivo-volitivo y psicomotriz (Molina-García y García-Farfán, 2019). Sin embargo, es crucial entender el Proceso Enseñanza-Aprendizaje (PEA) como un proceso indivisible, en el que los sujetos educativos interactúan, de manera continua, considerando los aspectos bio-psico-físico-socioculturales que lo rodean con un enfoque sistémico y multidimensional (Gutiérrez y Ayala, 2021). En este sentido, el PEA se concibe como el espacio donde el alumno es el protagonista principal y el profesor asume el rol de facilitador de los procesos de aprendizaje (Abreu et al., 2018).

De acuerdo con Collazos y Castrillón (2019), en la actualidad, los estudiantes muestran menor interés en el aprendizaje a través de los métodos de enseñanza tradicionales, como los empleados en el estudio de la Física. Este enfoque suele centrarse en la resolución de problemas cuantitativos, dejando de lado los problemas cualitativos y actividades experimentales, lo que conlleva a fuertes debilidades en la comprensión de los conceptos de los fenómenos físicos. Esto, a pesar de que la conceptualización es fundamental para el desarrollo cognitivo (Navarro, Arrieta y Delgado, 2017). Asimismo, Mendoza, Alvarado e Inzunza (2018) sostienen que la mayoría de los estudiantes enfrentan dificultades en la representación de los fenómenos físicos y en la utilización de modelos de representación con las variables que interactúan en un sistema.

Históricamente, la Física ha sido clasificada en cinco ramas: Mecánica clásica; Termodinámica; Vibraciones y ondas; Electricidad y magnetismo; y, Física moderna. En Ecuador, esta asignatura se imparte a lo largo de tres niveles del Bachillerato General Unificado (BGU), con una duración de 10 meses cada uno. Para cubrir los temas de las cinco ramas mencionadas, el currículo se ha diseñado con la distribución de 6 bloques curriculares: movimiento y fuerza; energía, conservación y transferencia; ondas y radiación electromagnética, la Tierra y el universo, la Física hoy, y la Física en acción (Ecuador, 2019). Estos bloques se complementan con los conocimientos adquiridos en las Ciencias Naturales durante la Educación General Básica. En esta investigación, debido a la extensión del currículo de Física, solo se considerará el primer bloque (movimiento y fuerza).

El Bloque 1 del currículo profundiza en los contenidos del Bloque 3 de Educación General Básica, específicamente en Materia y Energía. Comienza analizando el desplazamiento, la velocidad y la aceleración para estudiar el movimiento con aceleración constante de un objeto en línea recta. Luego, se aborda el movimiento en dos dimensiones, fundamental para comprender conceptos como la Cinemática y la Dinámica, así como el movimiento circular y las fuerzas centrípeta y tangencial. Además, se estudia la aplicación de las leyes de Newton a un sistema de fuerzas y se aborda la fuerza elástica y el movimiento armónico simple.

El Ministerio de Educación — MinEduc (Ecuador, 2019) destaca que, ante el crecimiento exponencial de la Ciencia y la Tecnología, es necesario replantear la forma de aprender y enseñar, proponiendo la modernización de los métodos de enseñanza-aprendizaje, especialmente en áreas experimentales como la Física. En este sentido, se recomienda el uso de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) en la asignatura de Física, ya que facilitan el desarrollo de habilidades de debate, explicación y exposición de ideas en los estudiantes.

Diversos estudios, como los de Capote, Robaina y Capote (2021) y Jiménez y Jiménez (2017), han demostrado que la inclusión de las TIC en diferentes asignaturas mejora la calidad del aprendizaje de los estudiantes y ayuda a los profesores en su enseñanza, fortaleciendo tanto el pensamiento matemático de los estudiantes como las habilidades tecnológicas de los profesores. Incorporar las TIC en el proceso educativo potencia la transmisión, creación, difusión y consolidación del conocimiento, promoviendo el aprendizaje cognitivo, procedimental y actitudinal (Guachún y Espadero, 2021). Sin embargo, es importante tener en cuenta que no se deben desplazar completamente los materiales didácticos convencionales, y se sugiere combinar los materiales digitales con los tradicionales durante la enseñanza presencial (Hernández, Arteaga y Del Sol, 2021).

En el ámbito de la Física, el uso de tecnologías digitales, como simuladores y videojuegos, permite vincular de manera efectiva los hechos e ideas relacionadas con fenómenos físicos, enlazándolos con marcos teóricos sólidos (Rubio, Prieto y Ortiz, 2016). Es así como el currículo ecuatoriano promueve el uso de simulaciones como una estrategia para emplear la tecnología digital en la enseñanza de la Física (Ecuador, 2019). Las simulaciones resultan especialmente útiles en la representación de fenómenos dinámicos y representan una herramienta valiosa para situaciones en las que los experimentos prácticos resultan costosos o peligrosos para los estudiantes (Chagas, Antunes y Alves, 2021).

En el contexto educativo, GeoGebra es ampliamente recomendado como una plataforma versátil y poderosa. Concebida por Markus Hohenwarter en su trabajo de tesis de Maestría en 2002, esta herramienta combina de forma dinámica Geometría, Álgebra, Estadística, Probabilidad y Cálculo (Arteaga, Medina y Del Sol, 2019; Guachún y Espadero, 2021). GeoGebra se destaca por ser de libre distribución y fácil de usar gracias a su interfaz intuitiva. Además, cuenta con una comunidad experta que comparte información y conocimiento, lo que contribuye a su enriquecimiento continuo (Carvalho, Vieira y Fernández, 2020). Otra ventaja es que es compatible con computadoras, tabletas y celulares, e incluso puede utilizarse sin conexión a Internet (Chagas, Antunes y Alves, 2021).

Mediante GeoGebra, es posible desarrollar simulaciones auténticas, adaptables y ajustables, utilizando herramientas de construcción y medición, así como opciones dinámicas como puntos, vectores, circunferencias, deslizadores, segmentos, rectas, secciones cónicas o funciones gráficas en dos o tres dimensiones (Dias y Chulek, 2020; Rubio, Prieto y Ortiz, 2016). Investigaciones, como la realizada por Prieto, Castillo y Márquez (2020), destacan que la elaboración de simuladores con GeoGebra fortalece las formas de colaboración humana entre profesores y estudiantes, fomentando la responsabilidad, el compromiso y el cuidado mutuo.

Diversos estudios, como el de Mthethwa et al. (2020), han demostrado que incluso en entornos con recursos tecnológicos limitados, como zonas rurales, el uso efectivo de GeoGebra puede afectar positivamente el aprendizaje de los estudiantes, desarrollando un pensamiento más analítico y de orden superior.

El uso de GeoGebra como herramienta didáctica ha demostrado ser muy efectivo en la modelación de fenómenos físicos, permitiendo representarlos mediante la construcción de escenarios adecuados que facilitan la comprensión de conceptos (Guachún y Espadero, 2021). Numerosas experiencias en clases de temas de movimiento y fuerza han mostrado que su uso eleva la calidad del aprendizaje y motiva a los estudiantes. Se han abordado diferentes temas, tales como vectores, distintos tipos de movimiento (uniforme, oscilatorio, parabólico, armónico simple, entre otros), equilibrio de cuerpos rígidos, carga eléctrica, campo eléctrico, ley de Coulomb, ondas electromagnéticas, entre otros (Chagas, Antunes y Alves, 2021; Collazos y Castrillón, 2019; Ferreira y Ribeiro, 2015; Gutiérrez y Castillo, 2020; Meggiolaro, Dos Santos y De Andrade, 2021; Meggiolaro y De Andrade, 2020; Sánchez y Sánchez, 2020; Tenório y Borges, 2019).

En resumen, el software GeoGebra posee grandes potencialidades para mejorar el proceso de aprendizaje de la Física. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar una estrategia didáctica que incorpore el uso de GeoGebra en el aprendizaje del movimiento y fuerza para los estudiantes de Bachillerato General Unificado.

2 Diagnóstico de la situación inicial

La Unidad Educativa Fiscal Monserrate Álava de González, situada en la ciudad de Calceta, cantón Bolívar, provincia de Manabí, Ecuador, fue seleccionada como estudio de caso. Esta institución educativa es de carácter público, mixto y en la actualidad cuenta con una matrícula de 1418 estudiantes. Su funcionamiento fue autorizado inicialmente como colegio particular por el MinEduc en el año 1985, con la apertura del primer curso, que actualmente corresponde al Octavo Año de Educación General Básica. Posteriormente, entre los años 1989 y 1991, se implementaron los tres niveles de Bachillerato. En la actualidad, ofrece los servicios educativos de Educación Inicial I y II, Preparatoria; Básica Elemental, Media y Superior; y Bachillerato.

Para llevar a cabo el diagnóstico de la disponibilidad de recursos tecnológicos, el estado de la conexión a Internet y los intereses de los estudiantes de BGU en relación con las TIC, se aplicó una encuesta a una muestra de 84 estudiantes (18,30% de la población total de estudiantes de BGU). Esta muestra incluye a 35 estudiantes de segundo año BGU-Ciencias, 22 de primer año BGU-Ciencias y 27 de primer año BGU-Técnico.

Además, se llevó a cabo un test de percepción dirigido a evaluar las principales dificultades en el aprendizaje de la Física. Para el desarrollo de este test, se siguieron las recomendaciones de Matas (2018). El test constó de 17 enunciados, los cuales se presentan en la Tabla 1. Se intercalaron enunciados favorables y desfavorables, y las opciones de respuesta para cada enunciado fueron las siguientes, según la escala Likert: “totalmente en desacuerdo”, “en desacuerdo”, “ni de acuerdo ni en desacuerdo”, “de acuerdo” y “totalmente de acuerdo”.

Para el tratamiento de los datos, se aplicó la metodología empleada por Collazos y Castrillón (2019). Cada enunciado del test de percepción recibió una valoración numérica del 1 al 5, donde el valor 1 representó “totalmente en desacuerdo” y el valor 5 “totalmente de acuerdo” para los ítems favorables, mientras que se utilizó una escala inversa para los ítems desfavorables.

Para calcular el valor promedio de cada enunciado, se multiplicó la valoración asignada a cada alternativa de respuesta por su frecuencia de elección. Luego, se sumaron los productos obtenidos y este resultado se dividió por el tamaño de la muestra, que en este caso es 84 estudiantes.

Tabla 1: Enunciados del test aplicado a los estudiantes

Tabla 1
Enunciados del test aplicado a los estudiantes

Datos de la investigación

Los enunciados que obtuvieron un valor promedio inferior a 3 indican que los estudiantes poseen debilidades en el aspecto analizado, mientras que los enunciados con un valor promedio igual o superior a 3 sugieren que los estudiantes tienen una percepción más favorable en esa área. Los resultados de los valores promedios obtenidos para cada enunciado se muestran en la Figura 1.


Figura 1
Promedio obtenido por los enunciados del test. a) Enunciados con promedios inferiores a 3, b) Enunciados con promedios iguales o superiores a 3
Datos de la investigación

El enunciado 1 fue el que tuvo el promedio más elevado (3,95); la mayoría de los estudiantes encuestados consideran que la enseñanza de la Física es importante para su formación académica. En contraparte, el enunciado 6 tuvo el promedio más bajo (2,40), ya que gran parte de los estudiantes consideraron que se les dificulta realizar ejercicios de Física debido a las deficiencias en sus habilidades matemáticas (Elizondo, 2013). Por otro lado, se halló que se percibe a la asignatura de Física como difícil de aprender y dominar; esto es concordante con los estudios realizados por Jiménez y Jiménez (2017) y Trujillo, León y Ordóñez (2018).

Otro factor que dificulta considerablemente el aprendizaje de la Física es el dominio de los contenidos previos necesarios para entender un nuevo tema, por lo que el docente de la asignatura refuerza estos temas en caso de ser necesario y realiza trabajos en clases para verificar el progreso de los estudiantes; asimismo, mencionó que este problema se ha visto mayoritariamente en este periodo académico post-pandemia, por lo que aproximadamente el 30% de los estudiantes no alcanza a dominar los aprendizajes requeridos durante el periodo ordinario de clases y necesitan el supletorio para nivelarse.

Por otra parte, el diagnóstico reveló que frecuentemente los estudiantes no comprenden la relación entre las variables que intervienen en los fenómenos físicos y se les dificulta interpretar adecuadamente los enunciados en los ejercicios e interpretar y construir las gráficas. Estos problemas han sido identificados en estudios previos; es así que Mendoza, Alvarado e Inzunza (2018) y Tenório y Borges (2019) indican que en el estudio de los distintos tipos de movimiento y de las causas que lo originan, los estudiantes suelen presentar insuficiencia en las competencias de comprender la relación algebraica entre las variables que interactúan en un sistema y construir y analizar gráficos, lo cual indica un déficit en la comprensión de conceptos del fenómeno físico.

En este contexto, se recomienda considerar las potencialidades de los simuladores para incrementar el interés de los estudiantes y facilitar la comprensión de los conceptos (Mendoza, Alvarado y Inzunza, 2018; Sánchez y Sánchez, 2020). Se ha demostrado que el uso de GeoGebra permite aprender mejor y con mayor rapidez los conceptos, los estudiantes se sienten motivados al trabajar y participan de forma activa en el proceso de aprendizaje; esto debido a que la enseñanza con este software está centrada en el estudiante (Guachún y Espadero, 2021; Silva y Araujo, 2020).

Aunque en el análisis realizado se han considerado principalmente a los enunciados con promedios inferiores a tres, cabe destacar que los demás enunciados, a excepción del 11 y del 1, se encuentran entre 3 y 3,5; por lo que también se les debe prestar especial atención y fomentar los aspectos analizados en los mismos.

Por otro lado, los resultados de las encuestas se sintetizan en orden decreciente en la Tabla 2. Entre los datos favorables se destaca que: el 96,43% de los estudiantes posee wifi en su domicilio, el 72,62% no posee problemas de conectividad, el 94,05% posee acceso a algún dispositivo tecnológico, el 76,19% emplean el internet para la educación y aprendizaje y más de la mitad de los estudiantes están conectados a Internet más de 4h al día; lo que evidencia que incluir los dispositivos tecnológicos para el aprendizaje de la Física podría ser factible. No obstante, hay un 1,19% de los estudiantes que no accede a Internet, un 5,95% que no tiene acceso a un dispositivo tecnológico y un 17,86% que poseen Internet inestable; por lo cual se recomienda emplear los recursos tecnológicos disponibles en la unidad educativa, emplear herramientas no sincrónicas, y/o recursos impresos y digitales variados de acuerdo con lo propuesto por Hernández, Arteaga y Del Sol (2021).

Tabla 2
Recursos tecnológicos y conectividad de los estudiantes de Bachillerato General Unificado

Datos de la investigación

En el estudio realizado, se llevó a cabo una entrevista abierta con un docente de la asignatura de Física, seleccionado debido a su experiencia en el BGU y a su formación académica. Esta entrevista tuvo el propósito de complementar las respuestas proporcionadas por los estudiantes y obtener información adicional sobre la disponibilidad de recursos en la Unidad Educativa.

Según lo mencionado por el docente, la institución cuenta con un laboratorio de Computación equipado con 20 computadoras y un proyector. Esto sugiere una oportunidad para emplear recursos tecnológicos y herramientas digitales en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la Física.

El docente considera que sería apropiado incrementar el número de horas semanales destinadas a la Física de 2 a 4 horas, como se impartía en años pasados. Esta extensión permitiría evaluar y asesorar de manera más efectiva el aprendizaje de los estudiantes, especialmente considerando que gran parte de ellos no refuerza los conocimientos en casa.

Respecto al contenido de los libros de texto del MinEduc, el docente considera que está bien establecido y estructurado. Sin embargo, también menciona que, aunque se ha intentado modernizar la educación mediante el uso de las TIC, aún existe una falta de inversión en recursos tecnológicos y un asesoramiento adecuado a los estudiantes y profesores para aprovechar de manera óptima estos recursos.

3 Desarrollo de simulaciones con GeoGebra

El desarrollo de las simulaciones con GeoGebra sobre los temas de movimiento y fuerza se basó en diversos elementos, considerando antecedentes de estudios previos sobre dificultades en el aprendizaje de la Física, recomendaciones para el uso de recursos tecnológicos en la educación y las necesidades curriculares y didácticas de la asignatura.

Los contenidos teóricos para las simulaciones fueron seleccionados de acuerdo con los lineamientos curriculares para el Bachillerato ecuatoriano, y se extrajeron de los libros de texto integrado del MinEduc para los diferentes niveles del BGU. Los temas considerados fueron: Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), Movimiento parabólico (MP), Movimiento vertical (MV), Movimiento circular uniforme (MCU), Movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA), Leyes de Newton y Ley de Hooke. Las Tablas 3 y 4 presentan la simbología y las ecuaciones relacionadas con los temas mencionados.

Tabla 3
Significado de la simbología empleada en las ecuaciones de los movimientos

Autoelaboración *Solo para MCUA representa aceleración angular [rad/s]

En el desarrollo de las simulaciones con GeoGebra se adoptó el sistema de coordenadas (0, 0) del plano en la vista gráfica como sistema de referencia. Además, para simplificar el estudio del movimiento y facilitar el desarrollo de las simulaciones, se decidió emplear cuerpos móviles puntuales. Esta simplificaión permite visualizar de manera más clara y sencilla las variables (desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerzas, entre otras) que actúan sobre los objetos en movimento.

Además, GeoGebra ofrece la flexibilidad de utilizar puntos móviles y herramientas de animación para representar el desplazamiento de estos cuerpos a lo largo del tiempo, lo que enriquece la experiencia de aprendizaje de los estudiantes al observar de manera gráfica y dinámica los conceptos físicos.

Tabla 4
Ecuaciones teóricas y empleadas en el simulador

Autoelaboración

Es importante destacar que el diseño de las simulaciones se llevó a cabo con el objetivo de ser coherentes con los contenidos teóricos y curriculares establecidos en el currículo de Física ecuatoriano. Además, se buscó utilizar un enfoque didáctico que facilite la comprensión y el aprendizaje de los conceptos de movimiento y fuerza por parte de los estudiantes. En la Tabla 5 se presentan los algoritmos con los que se desarrollaron las simulaciones de movimiento y fuerza.

Al adoptar estas decisiones metodológicas en el diseño de las simulaciones, se busca facilitar la comprensión de los conceptos de movimiento y fuerza por parte de los estudiantes de manera más efectiva y dinámica, al tiempo que se promueve un enfoque más práctico y visual para el estudio de la Física.

Tabla 5
Algoritmos empleados para el desarrollo de las simulaciones de movimiento y fuerza

Autoelaboración

Fuente: Autoelaboración

4 Descripción de la estrategia didáctica

De acuerdo con Duarte, Niño y Fernández (2022) y Palma y Molina (2022), una estrategia didáctica se define como el sistema de acciones que integra procedimientos, métodos, técnicas y actividades mediante las cuales el docente planifica el proceso de enseñanza-aprendizaje. La Figura 2 muestra el esquema de la estrategia didáctica propuesta para el presente estudio, la cual consta de varias etapas interrelacionadas.


Figura 2
Esquematización de la estrategia didáctica propuesta
Autoelaboración

Es importante diagnosticar el nivel de conocimiento de los estudiantes sobre el tema y las competencias que deben desarrollar. Para ello, se sugiere plantear preguntas clave relacionadas con la vida cotidiana, lo que permitirá que los estudiantes reflexionen (Collazos y Castrillón, 2019). También se puede proponer resolver situaciones problemáticas cualitativas breves en pequeños grupos o individualmente (Navarro, Arrieta y Delgado, 2017). Es fundamental contrastar las respuestas dadas por los estudiantes mediante una retroalimentación (Matos, Tejera y Terry, 2018).

Antes de utilizar el simulador, es recomendable proporcionar una orientación sobre los conceptos básicos del tema que se va a desarrollar (Gutiérrez y Castillo, 2020). En esta etapa, se pueden abordar ejemplos que ilustren cuándo un objeto se somete a un determinado movimiento o fuerza, las magnitudes involucradas y las diferencias con otros tipos de movimiento o fuerzas previamente estudiados.

Posteriormente, se refuerzan los conceptos analizados mediante el uso de simuladores, que permiten a los estudiantes experimentar al variar los valores de los deslizadores para determinar la relación entre las variables involucradas en el fenómeno de estudio. La Tabla 5 muestra los códigos para generar una simulación básica; no obstante, es recomendable considerar las siguientes recomendaciones para hacer la simulación más atractiva:

— Añadir un paisaje de fondo, para lo cual hay que dirigirse a la barra de herramientas ubicada en la parte superior de la ventana de GeoGebra, seleccionar el símbolo , escoger la imagen previamente guardada en el equipo local y luego ajustar su tamaño a la vista gráfica. Finalmente, hacer clic derecho en la imagen, seleccionar Propiedades > Imagen de fondo.

Cambiar el cuerpo móvil puntual por un objeto como una pelota, un carro, una flecha, un misil, un barco, etc., para lo cual se aplica el mismo procedimiento para añadir al paisaje de fondo. No obstante, la imagen del objeto debe ajustarse al cuerpo móvil puntual, para lo cual hay que añadir un punto adicional siguiendo el siguiente procedimiento: si el cuerpo móvil está representado por C = (p,0), añadir un punto D = (p + 3,0), donde el 3 representa el tamaño del objeto. Luego hacer clic derecho en el objeto insertado, seleccionar Propiedades > Posición y en “Esquina 1” agregar C y en “Esquina 2” agregar D.

Modificar la velocidad, incremento, y/o forma de repetición (creciente, decreciente u oscilante) de los deslizadores de acuerdo con el criterio personal, para lo cual se hace clic derecho en el deslizador, se selecciona Propiedades > Deslizador y se escogen las opciones que se consideren necesarias.

Modificar el formato de forma creativa. GeoGebra es de uso intuitivo, por lo que, accediendo a las propiedades de cualquier elemento, puede modificar cualquiera de sus características. Es así como se pueden ocultar elementos de la vista gráfica o diferenciarlos por color, grosor, opacidad, mostrar rastro, etiqueta visible y demás.

En la Figura 3 se visualiza el aspecto de los simuladores de MRUA y MP considerando solo el algoritmo de la Tabla 5 y luego de considerar las recomendaciones realizadas anteriormente. Se puede apreciar la diferencia haciendo pequeños cambios de formato.


Figura 3
Aspecto de los simuladores de MRUA y MP antes y después de realizar cambios de formato
Autoelaboración

Se propone el método constructivista para fomentar la interacción dinámica de los estudiantes con el simulador. Al permitir que los estudiantes sean los constructores activos de su conocimiento, se fomenta un aprendizaje significativo y evita que el proceso se reduzca a la simple memorización (Tapia y Glavam, 2020). A continuación, se recomienda que el docente guíe esta interacción mediante el uso de tablas de registro para las mediciones realizadas, como se muestra en las Tablas 6 y 7 para MRU y Ley de Hooke, respectivamente.

Una vez que los estudiantes hayan obtenido los datos, es importante que exploren la relación entre las variables involucradas en el fenómeno de estudio. La socialización de los resultados con sus compañeros les permitirá construir conocimiento de manera compartida, mientras el docente plantea preguntas generadoras que fomenten la reflexión y el cuestionamiento sobre los aprendizajes adquiridos (Obando-Arias, 2021). Esta práctica es valiosa para inferir y profundizar en la comprensión de conceptos claves y en la relación entre las variables en el contexto físico estudiado, tal como se sugiere en la Tabla 8.

Es fundamental destacar que, durante esta etapa, el docente debe proporcionar retroalimentación basada en las respuestas de los estudiantes. Esto permitirá despejar dudas y reforzar el aprendizaje al aprender de los errores. De esta manera, se fomenta un ambiente de aprendizaje interactivo y enriquecedor para los estudiantes.

Tabla 6
Instrumento para la recolección de datos de MRU

Autoelaboración

Tabla 7
Instrumento para la recolección de datos de MV

Autoelaboración

Tabla 8
Sugerencias de preguntas generadoras

Autoelaboración

Es fundamental que, al finalizar el proceso de aprendizaje y práctica con el simulador, se realice una evaluación del desarrollo de la competencia en los estudiantes. La evaluación permitirá determinar si los objetivos de aprendizaje han sido alcanzados y si los estudiantes han adquirido las habilidades y conocimientos deseados. Si un estudiante no logra alcanzar el nivel deseado en la competencia, es importante que se tomen medidas pertinentes para brindarle el apoyo y la ayuda necesaria. Estas medidas pueden incluir:

  1. ▪ Identificar las áreas específicas en las que el estudiante está teniendo dificultades y proporcionar retroalimentación específica para abordar esas debilidades.

    ▪ Ofrecer sesiones de refuerzo o tutorías adicionales para que el estudiante pueda repasar los conceptos y prácticas necesarios.

    ▪ Proporcionar material de apoyo adicional, como lecturas complementarias, ejercicios prácticos o recursos en línea que puedan ayudar al estudiante a mejorar su comprensión y desempeño.

    ▪ Fomentar la participación activa del estudiante en actividades de aprendizaje colaborativo, donde pueda interactuar y aprender de sus compañeros.

    ▪ Establecer metas claras y realistas para que el estudiante pueda medir su progreso y tener un sentido de logro.

    ▪ Mantener una comunicación cercana con el estudiante y estar dispuesto a escuchar sus inquietudes y necesidades para adaptar las estrategias de apoyo según sea necesario.

Es importante recordar que cada estudiante es único y puede tener diferentes ritmos de aprendizaje y estilos de comprensión. Por lo tanto, es fundamental ser flexible en el enfoque de enseñanza y estar dispuesto a adaptarse para satisfacer las necesidades individuales de cada estudiante.

5 Conclusiones

La utilización de simulaciones basadas en los contenidos de movimiento y fuerza del Bachillerato General Unificado del Ecuador representa una estrategia didáctica intuitiva y eficaz. Su objetivo principal es fomentar la interacción activa de los estudiantes con el simulador, permitiéndoles realizar conjeturas y experimentar para verificar las relaciones existentes entre las variables que influyen en los fenómenos de la Dinámica.

La elección del software GeoGebra como herramienta para desarrollar estas simulaciones es acertada, ya que este recurso didáctico ofrece innumerables ventajas. GeoGebra combina características de Geometría, Álgebra, Cálculo y otras áreas matemáticas, lo que lo convierte en una herramienta versátil y poderosa para el aprendizaje de diversas disciplinas, incluida la Física.

La estrategia didáctica propuesta busca integrar de manera efectiva el uso de las simulaciones con GeoGebra en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física. Se espera mejorar la comprensión de los conceptos de movimiento y fuerza por parte de los estudiantes, fomentar su interés en la Física y promover un aprendizaje significativo y enriquecedor.

Es importante destacar que esta estrategia didáctica puede ser ajustada y adaptada según las necesidades y características específicas de cada contexto educativo, lo que permite una mayor flexibilidad en su implementación y potencia su impacto en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

Se espera que la estrategia didáctica propuesta en esta investigación motive tanto a profesores como a estudiantes de Física en diferentes niveles educativos a explorar las potencialidades del software GeoGebra. Al adoptar esta estrategia, se puede enriquecer el proceso de enseñanza-aprendizaje, modernizando los métodos tradicionales y adaptándolos a las necesidades y el contexto actual, donde el uso de las Tecnologías de la Información y Comunicación es esencial en el ámbito educativo.

El enfoque interactivo y experimental que brinda el uso de simulaciones y tecnologías como GeoGebra puede aumentar la comprensión de conceptos de Física y motivar un aprendizaje más significativo. Además, al incorporar estas herramientas en el aula, se fomenta el desarrollo de habilidades prácticas y cognitivas en los estudiantes, lo que contribuye a una formación más integral y adaptada a los desafíos actuales.

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