Uso didáctico de un laboratorio virtual para favorecer la progresión de los modelos mentales de los estudiantes sobre circuitos de corriente eléctrica

• Autores: Alfonso Pontes Pedrajas
• Localización: Bordón: Revista de pedagogía, ISSN-e 2340-6577, ISSN 0210-5934, Vol. 74, Nº 4, 2022 (Ejemplar dedicado a: Educación STEM: tecnologías emergentes para el aprendizaje científico), págs. 145-160
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Utilisation didactique d’un laboratoire virtuel pour améliorer la progression des modèles mentaux des étudiants sur les circuits de courant électrique
  • Didactic use of a virtual laboratory to promote the progression of students’ mental models about electric current circuits
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  • español

    INTRODUCCIÓN. Estamos desarrollando un proyecto de investigación sobre aprendizaje de conceptos físicos en la enseñanza universitaria, utilizando las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para mejorar la calidad educativa. En este estudio se describe una experiencia sobre el uso didáctico de un programa de simulación de circuitos eléctricos que permite al alumnado realizar tareas de indagación y modelización, trabajando en el entorno virtual Phet-DC. MÉTODO. En la experiencia han participado 59 estudiantes de primer curso de ingeniería, que han cumplimentado un cuestionario de preguntas abiertas sobre circuitos eléctricos básicos, en la fase previa y posterior al proceso de enseñanza. Mediante una rúbrica de análisis cualitativo se han categorizado las respuestas de los participantes, identificando los modelos mentales sobre la corriente eléctrica que subyacen en sus explicaciones. RESULTADOS. En el pretest aplicado antes de la enseñanza se aprecia la existencia predominante de ideas acientíficas y modelos mentales de carácter alternativo en las respuestas del alumnado. Durante la experiencia los estudiantes analizan el comportamiento de diferentes tipos de circuitos en el laboratorio virtual, plantean hipótesis sobre el funcionamiento de tales sistemas y contrastan sus hipótesis previas con los resultados observados en cada simulación. Tras el desarrollo de esta experiencia educativa los resultados del postest muestran una mejora significativa en la comprensión y aplicación del modelo científico de corriente eléctrica por parte de los participantes. DISCUSIÓN. Tras utilizar un laboratorio virtual como principal recurso educativo, en esta experiencia se ha observado una evolución bastante positiva de los modelos mentales de los estudiantes sobre el funcionamiento de los circuitos eléctricos. Por ello podemos considerar que el uso didáctico de programas de simulación supone una mejora importante de la calidad de la educación científica.

  • français

    INTRODUCTION. Nous développons un projet de recherche sur l’apprentissage des concepts phy-siques dans l’enseignement universitaire en utilisant les technologies de l’information et de la com-munication (TIC) pour améliorer la qualité de l’enseignement. Cette étude décrit une expérience sur l’utilisation didactique d’un programme de simulation de circuits électriques qui permet aux étu-diants d’effectuer des tâches de recherche et de modélisation en travaillant dans l’environnement virtuel Phet-DC. MÉTHODE. 59 étudiants en première année d’ingénierie ont participé à l’expérience en remplissant un questionnaire de questions ouvertes sur les circuits électriques de base avant et après le processus d’enseignement. Une grille d’analyse qualitative a été utilisée pour catégoriser les réponses des participants, en identifiant les modèles mentaux sur le courant électrique sous-jacent à leurs explications. RÉSULTATS. Dans le pré-test appliqué avant l’enseignement, nous pouvons apprécier l’existence prédominante d’idées non scientifiques et de modèles mentaux de nature alter-native dans les réponses des étudiants. Au cours de l’expérience, les étudiants analysent le compor-tement de différents types de circuits dans le laboratoire virtuel, ils émettent des hypothèses sur le fonctionnement de ces systèmes et ils confrontent leurs hypothèses aux résultats observés dans chaque simulation. Après le déroulement de cette expérience pédagogique, les résultats du post-test montrent dans les participants une amélioration significative de la compréhension et de l’application du modèle scientifique du courant électrique. DISCUSSION. Après avoir utilisé un laboratoire vir-tuel comme principale ressource pédagogique dans cette expérience, une évolution assez positive des modèles mentaux des étudiants sur le fonctionnement des circuits électriques a été observée. On peut donc considérer que l’utilisation pédagogique des programmes de simulation représente une amélioration significative de la qualité de l’enseignement des sciences.

  • English

    INTRODUCTION. We are developing a research project on learning physical concepts in university education, using Information and Communication Technologies (ICT) to improve educational qua-lity. This study describes an experience on the didactic use of an electrical circuit simulation pro-gram that allows students to perform inquiry and modeling tasks, working in the virtual environment Phet-DC. METHOD. 59 first-year engineering students participated in the experience, completing an open-ended questionnaire on basic electrical circuits, in the previous and later stage to the teac h -ing process. A qualitative analysis rubric was used to categorise the participants’ answers, identifying the mental models about electrical current that underlie their explanations. RESULTS. In the pretest applied before teaching, the predominant existence of unscientific ideas and alternative mental mo-dels in the students’ answers was observed. During the experience, students analyze the behavior of different types of circuits in the virtual laboratory, hypothesize about the functioning of such sys-tems and contrast their previous hypotheses with the results observed in each simulation. After the development of this educational experience, the results of the post-test show a significant improve-ment in the understanding and application of the scientific model of electric current by the partici-pants. DISCUSSION. After using a virtual laboratory as the main educational resource, a fairly po-sitive evolution of the students’ mental models about the functioning of electric circuits has been observed. Therefore, we can consider that the educational use of simulation programs represents a significant improvement in the quality of science education.