Enseñanza

Estudio de casos: conocimientos físicos de los estudiantes cuando terminan la escuela secundaria: una advertencia y algunas alternativas

J. Benegas^a, M. Pérez de Landazábal^b, J. Otero^c

^a Departamento de Física, Instituto de Matemática Aplicada San Luis, Universidad Nacional de San Luis, Argentina, e–mail: jbenegas@unsl.edu.ar

^b Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Departamento de Física, Universidad de Alcalá, 28871 Alcalá de Henares, Madrid, España.

^c Departamento de Física, Universidad de Alcalá, 28871 Alcalá de Henares, Madrid, España.

Recibido el 24 de marzo de 2008
Aceptado el 5 de mayo de 2010

Resumen

Los profesores de física universitaria consideran usualmente que el conocimiento inicial de algunos temas básicos de matemáticas y de física es un prerrequisito para lograr un aprendizaje exitoso. Este trabajo describe el conocimiento conceptual que sobre algunos temas centrales de física básica poseen los alumnos que ingresan en la carrera de Biología de la Universidad de Alcalá, España. Para tal efecto se ha construido un test de 13 preguntas de respuestas de opción múltiple, 8 de física y 5 de matemáticas, sobre temas del currículo normal de la escuela secundaria, y relevantes para la enseñanza de la física universitaria. Se constata que esta muestra mantiene fuertemente arraigados, aún después de la instrucción secundaria, los modelos alternativos, no científicos, más comunes. Se realiza una comparación con el aprendizaje obtenido en cursos de escuelas secundarias donde se utilizaron estrategias de enseñanza que favorecen el aprendizaje activo de la física. Se observa una diferencia sustancial en el aprendizaje, a favor de las metodologías de aprendizaje activo, las cuales muestran ser muy apropiadas para una reforma educativa exitosa. Se argumenta finalmente que este estudio puede considerarse complementario, en el campo de la física y con las restricciones de su limitada extensión, de los resultados recientemente publicados de la encuesta PISA 2006.

Descriptores: Conocimiento conceptual; física; concepciones alternativas; física secundaria; evaluación; aprendizaje activo.

Abstract

Initial knowledge of mathematics and physics is usually regarded by university physics instructors as a prerequisite for successful student learning. This article describes incoming university student's understanding of some basic laws of physics at the Universidad de Alcalá, Spain. A 13–item single response multiple choice test has been constructed and used to measure the conceptual knowledge of physics topics normally included in high school physics. It also contains 5 items on mathematics subjects thought to be of relevance for physics instruction. The results show that these student's sample still hold, after high school instruction, major misconceptions of the tested topics. A comparison is made between this measured understanding and the conceptual knowledge adquired by high school students enrolled in classes that followed active learning methods. The significant differences in learning gains between traditional and active learning instruction strongly indicate that traditional approaches to teaching physics in high schools should be replaced by field–tested, active learning methodologies. It is argue that this study can be considered, in the field of physics, complementary and reaffirmatory of the recently released results of the PISA 2006 survey.

Keywords: Conceptual knowledge; physics misconceptions; high school physics; evaluation; active learning.

PACS: 01.40.–d

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Referencias

1. D.E. Meltzer, Am. J. Phys. 70 (2002) 1259.        [ Links ]

2. J.M. Buick, Eur. J. Phys. 28 (2007) 1073.        [ Links ]

3. D.P. Ausubel, Educational Psychology: A cognitive view (New York: Holt Rinehart and Winston 1978).        [ Links ]

4. L.C. McDermott y E.F. Redish, Am. J. Phys. 67 (1999) 755.        [ Links ]

5. L. Bao y E.F. Redish Phys. Educ. Res., Am. J. Phys. Suppl. 69(2001) S45.        [ Links ]

6. D. Hestenes, M. Wells y G. Swackhamer, The Physics Teacher 30 (1992) 141.        [ Links ]

7. D. Hestenes, Evaluation Instruments ([On–line] 2005). Available: http://modeling.asu.edu/R&E/Research.html.        [ Links ]

8. P.V. Engelhardt y R.J. Beichner Am. J. Phys. 72 (2004) 98.        [ Links ]

9. D.P. Maloney, T.L. O'Kuma, C.J. Hieggelke y A. van Heuvelen Am. J. Phys.Suppl. 69(2001) S12.        [ Links ]

10. J. Bliss, I. Morrison y J. Ogborn, International Journal of Science Education 10 (1988) 99.        [ Links ]

11. J. Hierrezuelo y A. Montero, La ciencia de los alumnos. Su utilización en la didáctica de la física y la química. (Madrid: Laia/M.E.C. 1988).        [ Links ]

12. D. Watts y A. Zylbersztajn, Physics Education 16 (1981) 360.        [ Links ]

13. R.J. Osborne y P. Freyberg, Learning in Science. The implications of children's Science. (London: Heinemann, 1985); (El aprendizaje de las ciencias. Implicaciones de la ciencia de los alumnos, Madrid: Narcea, 1991).        [ Links ]

14. R. Beichner, Am. J. Phys. 62 (1994) p750.        [ Links ]

15. D.E. Trowbridge and L. McDermott, Am. J. of Phys. 49 (1981) 242.        [ Links ]

16. E. Redish, Teaching Physics with the Physics Suite, (Wiley 2004). Disponible también en: http://www.physics.umd.edu/perg/.        [ Links ]

17. L. Viennot, European Journal of Science Education 1 (1979) 3.        [ Links ]

18. I.A. Halloun y D. Hestenes, Am. J. of Phys. 53 (1985) 1056.        [ Links ]

19. J. Clement, Am J. of Phys. 56 (1982) 66.        [ Links ]

20. J.J. Dupin y S. Joshua, International Journal of Science Education 12 (1987) 79.        [ Links ]

21. C.F. Gauld, Learning in Science Project. (Working Paper 209. Hamilton, N.Z.: Waikato University, 1985).        [ Links ]

22. R.J. Osborne, New Zealand Science Teacher 29 (1981) 12.        [ Links ]

23. R.J. Osborne, Research in Science and Technological Education 1 (1983) 73.        [ Links ]

24. A.A. DiSessa, Toward an Epistemology of Physics. Cognition and Instruction 10 (1993) 105.        [ Links ]

25. M.C. Wang, G.D. Haertel y H.J. Walber G., Review of Educational Research 63 (1993) 249.        [ Links ]

26. L.C. McDermott, Am. J. Phys. 69 (2001) 1127.        [ Links ]

27. R. Hake, Am. J. Phys. 66 (1998) 64.        [ Links ]

28. J. Benegas y C.F. Gauna, Estudio de la evolución de las concepciones previas sobre mecánica newtoniana en estudiantes de 2^do año Polimodal, (Actas SIEF VII Corrientes, Argentina 2004).        [ Links ]

29. L.C. McDermott, P.S. Shaffer y PER, Tutorials in Introductory Physics, (Prentice Hall. Version en Español: Tutoriales en Física Introductoria 2001, Prentice Hall, Buenos Aires 1998).        [ Links ]

30. P. Heller y K. Heller "Cooperative Group Problem Solving in Physics", (University of Minnesota 1999).        [ Links ]

31. Polya, How to Solve it, 2^nd Edition, (Princeton Univ. Press 1957).        [ Links ]

32. J. Sirur Flores and J. Benegas Retención de los conceptos de circuitos eléctricos a un año de la instrucción: aprendizaje activo vs enseñanza tradicional, (Actas SIEF VIII, Entre Ríos, Argentina 2006).        [ Links ]

33. J. Sirur Flores y J. Benegas Rev. Ens. Ciencias 26 (2008) 245.        [ Links ]

34. D.S. Abbot, J.M. Saul, G.W. Parker y R.J. Beichner, Am. J. of Phys. 68 (2000) S60.        [ Links ]

35. Ch. Williams, M. Stanisstreet, K. Spall, E. Boyes y D. Dickson, Phys. Ed. 38 (2003) 324.        [ Links ]

36. R. Pintó, Science Education 1(2005) 1.        [ Links ]

37. L. Viennot, F. Chauvet, P. Colin y G. Rebmann Science Education 89 (2005) 13.        [ Links ]

38. OECD Programme for International Student Assessment (PISA), http://www.pisa.oecd.org, (Diciembre 26, 2007).        [ Links ]

39. M.C. Pérez–Landazábal et al., Deficiencias Recurrentes en la Enseñanza de la Física: Problemas de Comprensión en Alumnos que Acceden a Carreras de Ciencias en Universidades de España e Iberoamérica. (Actas XXXI Reunión Bienal de Física y 17° Encuentro Ibérico de Enseñanza de la Física, Granada, España, 2007).        [ Links ]