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GeoGebra como estrategia didctica para mejorar la enseanza-aprendizaje en la asignatura de Fsica
GeoGebra as a teaching strategy to improve teaching-learning in the subject of Physics
GeoGebra como estratgia de ensino para melhorar o ensino-aprendizagem na disciplina de Fsica
Correspondencia: felix.1.299@hotmail.com
Ciencias de la Educacin
Artculo de Investigacin
* Recibido: 01 de octubre de 2023 *Aceptado: 30 octubre de 2023 * Publicado: 10 de noviembre de 2023
I. Ingeniero en Computacin y Redes. Egresado de la maestra en Educacin con mencin en Pedagoga de Entornos Digitales de la Universidad Bolivariana del Ecuador, Docente de la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto de Salango, Manab, Ecuador.
II. Ingeniera en Auditoria. Egresada de la maestra en Educacin con mencin en Pedagoga de Entornos Digitales de la Universidad Bolivariana del Ecuador, Docente de la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto de Salango, Manab, Ecuador.
III. Profesora de Segunda Enseanza, especializacin Computacin, Licenciada en Ciencias de la Educacin, especializacin Computacin, Diplomado Superior en Diseo de Proyectos, Especialista en Liderazgo y Gerencia, Magster en Gerencia de Proyectos Educativos y Sociales, Magister en Educacin Informtica y Doctorado en Educacin (cursando sexto ciclo). Tutora de la Universidad Bolivariana del Ecuador, Duran, Guayaquil, Ecuador.
IV. Docente titular de la Universidad Bolivariana del Ecuador, Duran, Guayaquil, Ecuador.
Resumen
El objetivo de esta investigacin fue proponer una estrategia didctica basada en GeoGebra para mejorar la enseanza-aprendizaje en la asignatura de Fsica. Se utilizaron mtodos tericos como el anlisis-sntesis, trnsito de lo abstracto a lo concreto y revisin bibliogrfica, con un diseo cuasi experimental y estadstico. Por tiempo de estudio se utiliz la tcnica del muestreo no probabilstico donde se escogieron 14 estudiantes de la especialidad de informtica ms 2 docentes del rea de fsica de la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto en el ao lectivo 2023-2024. Para el diseo cuasi experimental se emplearon dos grupos de estudio, un grupo de control y un grupo experimental con temas de diferentes movimientos. Al grupo de control se les aplicaron las clases de manera tradicional tomando en cuenta 3 actividades con un pre-test al final, para determinar el nivel de comprensin y retentiva de los estudiantes, en la cual se obtuvieron notas que no alcanzaban los aprendizajes requeridos (7/10). Posteriormente se organiz el grupo experimental donde se le aplico la implementacin de la herramienta GeoGebra, tomando en cuenta las mismas 3 actividades dadas anteriormente con un post-test al culminar, donde se obtuvieron notas que superaban los aprendizajes requeridos (7/10), midiendo as la diferencia en aplicar una clase tradicional y una clase mediante la aplicacin de tecnologa. Los resultados obtenidos en este estudio se determin con una media general de 9.05 de todas las actividades del grupo experimental dando un resultado muy favorable en la implementacin de la herramienta interactiva GeoGebra.
Palabras Clave: TIC; TAC; GeoGebra; Enseanza-aprendizaje; Didctica; Fsica.
Abstract
The objective of this research was to propose a teaching strategy based on GeoGebra to improve teaching-learning in the subject of Physics. Theoretical methods such as analysis-synthesis, transition from the abstract to the concrete and bibliographic review were used, with a quasi-experimental and statistical design. For study time, the non-probabilistic sampling technique was used where 14 students from the computer science specialty plus 2 teachers from the physics area of the Fiscal Educational Unit Dos de Agosto were chosen in the 2023-2024 school year. For the quasi-experimental design, two study groups were used, a control group and an experimental group with themes of different movements. To the control group, the classes were applied in a traditional way, taking into account 3 activities with a pre-test at the end, to determine the level of understanding and retention of the students, in which grades were obtained that did not reach the required learning ( 7/10). Subsequently, the experimental group was organized where the implementation of the GeoGebra tool was applied, taking into account the same 3 activities given previously with a post-test at the end, where grades were obtained that exceeded the required learning (7/10), measuring Thus the difference in applying a traditional class and a class through the application of technology. The results obtained in this study were determined with a general average of 9.05 of all the activities of the experimental group, giving a very favorable result in the implementation of the interactive tool GeoGebra.
Keywords: TIC; CT; GeoGebra; Teaching-learning; Didactics; Physical.
Resumo
O objetivo desta pesquisa foi propor uma estratgia de ensino baseada no GeoGebra para melhorar o ensino-aprendizagem na disciplina de Fsica. Foram utilizados mtodos tericos como anlise-sntese, transio do resumo ao concreto e reviso bibliogrfica, com delineamento quase-experimental e estatstico. Para o tempo de estudo foi utilizada a tcnica de amostragem no probabilstica onde foram escolhidos 14 alunos da especialidade informtica mais 2 professores da rea de fsica da Unidade Educacional Fiscal Dos de Agosto no ano letivo 2023-2024. Para o desenho quase-experimental foram utilizados dois grupos de estudo, um grupo controle e um grupo experimental com temas de diferentes movimentos. Ao grupo controle, as aulas foram aplicadas de forma tradicional, levando em considerao 3 atividades com pr-teste ao final, para determinar o nvel de compreenso e reteno dos alunos, nas quais foram obtidas notas que no atingiram o aprendizagem necessria (7/10). Posteriormente foi organizado o grupo experimental onde foi aplicada a implementao da ferramenta GeoGebra, tendo em conta as mesmas 3 atividades dadas anteriormente com um ps-teste no final, onde foram obtidas notas que superaram a aprendizagem exigida (7/10), medindo assim a diferena na aplicao de uma aula tradicional e uma aula atravs da aplicao de tecnologia. Os resultados obtidos neste estudo foram determinados com uma mdia geral de 9,05 de todas as atividades do grupo experimental, dando um resultado muito favorvel na implementao da ferramenta interativa GeoGebra.
Palavras-chave: TIC; TC; GeoGebra; Ensino-aprendizagem; Didtica; Fsico.
Introduccin
Actualmente, el proceso de enseanza aprendizaje ha tenido cambios significativos, de las cuales se ha visto incorporacin de diversas metodologas para que este proceso sea ms beneficioso, el ms notable es la inclusin de las tecnologas de la informacin, utilizando herramientas digitales que nos ayudan a que los estudiantes capten los temas de forma llamativa y as perfeccionar su proceso de enseanza-aprendizaje adems de sus habilidades de autoaprendizaje, metacognitivas, afectivas y emocionales. Por tal motivo esta investigacin busca esclarecer los procesos de la enseanza-aprendizaje en la asignatura de fsica, para as poder mejorar con el uso efectivo de las tecnologas y herramientas digitales.
En el artculo publicado por los autores Jerez Escalona & Cervante Mendoza (2018) mencionan que el proceso de enseanza-aprendizaje se conciba de forma tal que el estudiante aprenda de forma independiente. Para ello, se debe propiciar el desarrollo de estrategias de aprendizaje (cognitivas, metacognitivas y autorreguladoras) que fomenten el autoaprendizaje, otorgndole gran importancia al aprender a aprender, lo que implica la adquisicin de habilidades de bsqueda, procesamiento y empleo de la informacin, habilidades para la resolucin de problemas tericos y experimentales, as como las habilidades comunicativas necesarias para socializar los conocimientos.
Por tal motivo para poder desarrollar el proceso de enseanza-aprendizaje de manera significativa se debe utilizar metodologas activas que pretendan fomentar una cultura de autoaprendizaje de los estudiantes, donde ellos se sientan capaces de buscar nuevas informaciones adems de aportar a el estudio de su pensamiento crtico para la resolucin de problemas cotidianos, por su parte la asignatura de fsica constituye un problema de mucha dificultad ya que, los docentes no contemplan estrategias didcticas para superar dichas dificultades, esto hace que los estudiantes se sientan desmotivados y presten poca atencin de la asignatura, esto a sus vez desarrolla la frustracin de partes de los mismos que no logran comprender la resolucin de problemas. Los docentes deben prepararse para conseguir que los alumnos aprendan, utilizando diversas estrategias didcticas, metodolgicas o pedaggicas para as lograr que el desarrollo de la clase sea ms amena, interesante y comprensible.
En el mbito ecuatoriano, la autora Cedeo Angulo, (2022) menciona que en el proceso de enseanza-aprendizaje de las ciencias exactas existen obstculos que impiden que este proceso se efecte correctamente, es decir, que el estudiante no logre un aprendizaje significativo, como principales causas se puede sealar: la falta de inters por la ciencia, ver a la Fsica como una materia abstracta y aburrida, abordar una gran cantidad de teora y conceptos que no pueden comprender, no tener conocimientos previos de Matemtica para resolver problemas de Fsica y el poco uso de recursos didcticos que los motive en su aprendizaje.
Por otra parte, el autor Cisneros Freire, (2019) hace referencia a que actualmente en el espacio econmico, social de las TICs ha influenciado en ellas de manera positiva, sin embargo, en el mbito educativo, en algunas circunstancias las instituciones educativas no tienen la oportunidad de seguir el mismo camino. Tienen que ajustarse a las propiedades particulares y las propias pretensiones de los alumnos para proveer una ms grande flexibilidad en las trayectorias acadmicas y hacer ms simple el avance de su capacidad.
Como se puede identificar al igual que en el mbito internacional, en el Ecuador se evidencia el problema que se genera en el modo tradicionalista de enseanza, ya que los estudiantes no captan de manera correcta los conceptos mencionados de la fsica tornndose aburrida y de poco inters, siendo la fsica una ciencia exacta se debe tener conocimientos previos en la matemtica que si no son desarrollados correctamente se vuelve difcil la comprensin de la asignatura, adems de la poca utilizacin de materiales y herramientas tecnolgicas, hablando de este ltimo surge una nueva problemtica en el mbito econmico, donde hay instituciones que no cuentan con dichas herramientas y estas podran proporcionar la implementacin de nuevas metodologas. Si bien las TICs facilitan en gran manera el proceso de enseanza-aprendizaje, no todas las instituciones pueden desarrollarse por esta va, teniendo que adecuarse con lo que el medio les ofrece.
En el mbito local, el problema de investigacin se basa en la poca o casi nula utilizacin de las herramientas didcticas, los docentes no utilizan ni ponen en prctica dichas metodologas para desarrollar una clase ms interactiva, a pesar de que poseen algo de conocimiento tecnolgico. A esto se suma que no hay un aula tecnolgica especializada para desarrollar as la asignatura de manera dinmica, llamativa y novedosa.
Por su parte las causas que afectan el proceso de enseanza-aprendizaje se determinan en la falta de capacitacin de los docentes en el uso de las TAC, la falta de recursos tecnolgicos y didcticos, y la falta de inters a la enseanza de la fsica. Esto puede incluir consecuencias como es un bajo rendimiento acadmico por parte de los estudiantes, una falta de competencias y habilidades en esta rea, adems de una desmotivacin hacia la ciencia y la tecnologa. Como tambin podra afectar la formacin y capacitacin de los mismos para futuros estudios y trabajos relacionados.
Segn lo expuesto en los prrafos anteriores vemos la necesidad del cambio de las metodologas de enseanza-aprendizaje en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto, para as obtener un rendimiento acadmico superior en la asignatura de fsica y a su vez transformar la educacin implementando herramientas didcticas y tecnolgicas que favorecen el desarrollo de habilidades metacognitivas, de autoaprendizaje, adems de que la clase se torne de manera efectiva, dinmica, creativa, interactiva e innovadora. Para tal efecto se ha planteado la siguiente interrogativa basado en el problema de investigacin: De qu manera la estrategia didctica basada en GeoGebra mejorara la enseanza-aprendizaje en la asignatura de Fsica en los estudiantes de 1 de bachillerato de la Unidad Educativa Dos de Agosto en el ao lectivo 2023-2024?
La importancia de dicha investigacin radica en mejorar la calidad de la educacin, ya que la utilizacin de las herramientas digitales ayuda a el fortalecimiento de la enseanza-aprendizaje, eso a su vez tendra un impacto positivo en los estudiantes y mejoraran su rendimiento acadmico. Los beneficiarios directos son los estudiantes, ya que si se logra mejorar el proceso de enseanza-aprendizaje podran tener una mejor comprensin de los conceptos y principios fsicos, lo que podra ayudarles a mejorar su rendimiento acadmico, a desarrollar habilidades y competencias en esta rea, adems de prepararlos para futuros estudios o trabajos en campos relacionados.
Para lograr alcanzar lo antes mencionado se ha planteado el siguiente objetivo general: Proponer una estrategia didctica basada en GeoGebra para mejorar la enseanza-aprendizaje en la asignatura de Fsica en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto en el ao lectivo 2023-2024. En consecucin se plantean los siguientes objetivos especficos: Determinar cules son los fundamentos tericos que sustentan el proceso de la enseanza-aprendizaje en la asignatura de Fsica; Caracterizar los actuales procesos de enseanza-aprendizaje de la asignatura de Fsica en el primer ao de bachillerato en el ao lectivo 2023-2024 en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto; Identificar los componentes, relaciones y elementos de funcionalidad que debe tener la estrategia didctica basada en GeoGebra para el fortalecimiento de la asignatura de Fsica en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto en el primer ao de bachillerato en el ao lectivo 2023-2024; Implementar y validar la funcionabilidad de desarrollar una estrategia didctica basada en GeoGebra para mejorar el proceso de la enseanza y aprendizaje en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto en el ao lectivo 2023-2024.
Para las bases tericas que fortalecern esta investigacin se utilizaron los trminos como: estrategias didcticas, tecnologas para el aprendizaje y el conocimiento (TAC), mtodos de enseanza, proceso de enseanza-aprendizaje, enseanza-aprendizaje de la fsica, GeoGebra como recurso digital educativo, mejoramiento de la enseanza-aprendizaje en la fsica con GeoGebra, donde se obtuvo informacin a nivel internacional, nacional y local, adems se observ como estos cambios pueden afectar en la sociedad actual.
El docente ha tenido un papel importante a lo largo del tiempo, donde se identifica por ser un tutor para los estudiantes, los gua a una enseanza ms acertada a la sociedad actual, sin embargo, el educador debe adaptarse a los cambios que con la tecnologa se presenta. Como lo describen los autores Reynosa Navarro, y otros, (2022) el docente le corresponde propiciar las oportunidades de aprendizaje al estudiantado a travs de la formacin de habilidades y destrezas en investigacin, condicin que se puede lograr a partir del uso adecuado de los mtodos didcticos para el diseo de las estrategias que permitan dinamizar el aprendizaje e integrar los conocimientos. En este espacio, se pretende que el alumno disfrute el aprendizaje y se comprometa con l de por vida.
Como es destacado la didctica forma parte del proceso de enseanza-aprendizaje que a su vez permite fortalecer al docente su forma de ensear y a los alumnos la manera de aprender.
Para poder hablar de Didctica, se debe conocer su significado, los autores Reynosa Navarro, y otros, (2022) mencionan que la didctica proviene del griego διδακτικός, y designa aquello que es perteneciente o relativo a la enseanza. Es una disciplina de la pedagoga, inscrita en las ciencias de la educacin, que se encarga del estudio y la intervencin en el proceso enseanza-aprendizaje con la finalidad de optimizar los mtodos, tcnicas y herramientas que estn involucrados en l.
Por su parte los autores, Moreira Vera & Pinargote Navarrete, (2022) indican que los procesos de enseanza-aprendizaje son procedimientos que se implementan en el campo educativo, fortalecen la enseanza en el proceso de formacin de los individuos, tomando las decisiones correctas, garantiza el aprendizaje del alumnado.
Los procesos de enseanza-aprendizaje son parte fundamental de la educacin ya que por estos procedimientos ayudan a la formacin del carcter de los estudiantes en la vida cotidiana y a futuro en su vida profesional, los docentes tienen que a su vez despertar el inters de los alumnos a aprender de manera significativa y que adquieran conocimientos, los autores Cueva Delgado, Garca Chvez, & Martnez Molina (2019) manifiestan que en el proceso de adquisicin del conocimiento el estudiante debe apropiarse de las herramientas intelectuales y de los medios que tiene a su disposicin para resolver las dificultades que se les presentan en el desarrollo de su vida, por lo que los docentes deben centrar el proceso de enseanza-aprendizaje en buscar cmo formar estudiantes con las habilidades necesarias para que mediante el empleo de las TIC y otros medios gestionen sus propios conocimientos, que les permitan la solucin de sus necesidades tanto cognitivas como afectiva motivacionales.
Partiendo de lo antes mencionado los autores Peraza Zamora, Gil Lpez, Pardo Garca, & Soler Cruz, (2017) expresan que los medios de enseanza son aquellos recursos materiales que facilitan la informacin entre el profesor y el estudiante. Basados en los medios que se relacionan con el proceso de enseanza-aprendizaje el ms acertado actualmente son las tecnologas como recursos, en este contexto los autores Cueva Delgado, Garca Chvez, & Martnez Molina, (2019) manifiestan que el desarrollo de las TIC impulsado por la era digital produce cambios crecientes en las sociedades, vari la forma de las personas relacionarse, de comunicarse, de realizar las gestiones, de comportarse y hasta de divertirse, estos cambios imperantes en el contexto de la sociedad actual, demandan de la educacin nuevos retos para enfrentar este fenmeno tecnolgico, debido a que los nios de hoy desde que nacen estn bajo la influencia directa de las enseanzas de los medios tecnolgicos.
Del mismo modo, los autores Zambrano Orellana, Moreira Ponce, Morales Zambrano, & Amaya Conforme (2021) indican que la institucin educativa que no se moderniza con herramientas tecnolgicas corre el riesgo de quedarse atrs enterrada en la oscuridad del desconocimiento y sus estudiantes no podrn afrontar las exigencias de la era moderna. No todas las instituciones educativas se encuentran preparadas para afrontar la era digital, pero reconocen que las TIC son una manera necesaria, aunque no absoluta de mejorar y ser ms efectivos en el aprendizaje del estudiantado. Los docentes deben asumir la responsabilidad de estar actualizados, no solo con la materia que imparten, as mismo con el uso de las TIC para entregar la informacin hacia los estudiantes de manera eficaz.
La educacin se ha visto transformada por la llegada de las TIC con el uso de dispositivos tecnolgicos, a su vez contribuyen con la aparicin de nuevas herramientas digitales como son las TAC, en este sentido los autores Barrionuevo Vidal & Tenutto Soldevilla, (2022) afirman que la enseanza con la colaboracin de herramientas y/o soportes digitales permite el pasaje afortunado a las TAC, es decir, tecnologas del aprendizaje y el conocimiento. Este trnsito necesario posiciona a estos recursos como tales, herramientas al servicio de la enseanza y de los aprendizajes despojadas de fines en s mismos.
Por ende, el autor Velasco Rodrguez, (2017) seala que en el contexto educativo las TAC (Tecnologas del Aprendizaje y el Conocimiento) tratan de reconducir las TIC (Tecnologas de la Informacin y Comunicacin) hacia un uso ms formativo y pedaggico. De este modo, las TAC van ms all de aprender a utilizar las TIC y nos permiten explorar estas herramientas tecnolgicas al servicio del aprendizaje y de la adquisicin de conocimiento.
A pesar que las TAC apoyan en gran medida el uso de las herramientas digitales en el aula de clases no se la puede desarrollar asertivamente por diversas situaciones que limitan su uso, siendo de esta manera la autora Mero Ponce, (2021) indica que en Ecuador, la educacin an se encuentra en la lucha de asociar una conectividad con herramientas digitales educativas que garanticen una formacin de calidad, aunque haya recursos de materiales didcticos en lnea, en pro de la enseanza-aprendizaje de los educandos del estado ecuatoriano, muchas familias no cuentan con un elemento electrnico para que sus representados que siguen una formacin acadmica realicen sus actividades a cabalidad.
Por otra parte, la asignatura de fsica siempre ha sido compleja en enseanza y a su vez en aprendizaje por los cuales se tratar de buscar diversas estrategias que ayudan a que este proceso sea con mejor desenvolvimiento, en este sentido el autor Guzmn Castro & Ortega Vergara, (2019) afirma que la asignatura de la fsica desde sus inicios ha venido presentando un alto nivel de complejidad que se evidencia en la dificultad de su enseanza-aprendizaje. La Fsica como disciplina de conocimiento en las instituciones educativas, se ha destacado como una de las asignaturas que presenta ms dificultades en la pertinencia de sus contenidos es por eso, que el docentes debe estar debidamente preparado para disear estrategias pedaggicas, metodolgicas y didcticas que permitan conseguir la motivacin de los estudiantes desmotivados y de esta forma mantener una atencin continuada, permitiendo que se integren con la asignatura y lograr que el desarrollo de las clases sean ms atractivas, comprensibles y de fcil aplicabilidad a problemas de la vida cotidiana lo que representa el reto pedaggico.
As mismo, para mejorar la enseanza-aprendizaje de la fsica los autores Castro Nevarez & Vega Intriago, (2021) presentan estrategias como: prcticas en el laboratorio que fomenta una enseanza ms significativa, participativa, impulsa el mtodo cientfico y el espritu crtico o tambin el uso de las TICs: permiten mejorar los procesos cognitivos de los estudiantes e incentivar a la creacin de nuevos conocimientos a travs de la innovacin y la creatividad.
Por lo cual, la enseanza de la asignatura de fsica conlleva un desafo para los docentes, que necesitan implementar estrategias pedaggicas, metodolgicas y didcticas que conlleva nuevas innovaciones tecnolgicas donde los estudiantes puedan entender y poner en prctica los temas en ambiente virtual, adems que experimentan con diferentes situaciones que aportan al desarrollo de habilidades esenciales que pueden utilizar en la vida cotidiana. En este sentido GeoGebra es una aplicacin didctica que podemos aplicar en la enseanza de la fsica, para los autores Guachn Lucero & Espadero Faicn, (2021) explican que el software didctico conocido como GeoGebra se ha ido expandiendo rpidamente pues inicialmente se utilizaba para el rea de Matemticas, actualmente se ha incorporado en la enseanza de la Fsica pues hay evidencia que el uso de este software como una herramienta didctica permite la modelacin de los fenmenos ya que posee la capacidad para representar funciones de todo tipo, lo que proporciona una excelente oportunidad para representarlos mediante la construccin de escenarios adecuados que facilitan la comprensin de conceptos, se ha observado que presenta grandes posibilidades para proponer actividades donde el estudiante cambia su rol de usuario a generador de nuevos modelos.
Para efectos de investigacin se ha seleccionado algunos estudios previamente relacionados y que pueden ayudar a determinar el camino a seguir en nuestra indagacin:
En el marco internacional en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia de Paula Santander de Brasil en el estudio titulado GeoGebra como herramienta mediadora de un fenmeno fsico, el autor hace mencin a que el uso del software de matemtica dinmica GeoGebra es una opcin viable para la experimentacin de fenmenos fsicos de manera simulada, el cual puede usarse como una herramienta mediadora en la obtencin de datos experimentales, as como la visualizacin y manipulacin dinmica de distintas representaciones de un fenmeno fsico, como lo son la representacin grfica, tabular, aritmtica y algebraica. (Villamizar Araque, 2020)
Por otra parte, en la Universidad de Cartagena de Colombia en una tesis de maestra titulada, GeoGebra 2D como recurso tecno-educativo para fortalecer las competencias fsico matemticas en las estudiantes de grado dcimo de la Institucin Educativa Mara Auxiliadora de Cartagena de Indias se realiza un estudio sobre la implementacin y desarrollo de una secuencia didctica, donde se trabaj en el saln de clases con un grado de participacin muy activo, y a veces en la sala de cmputo adems con el docente como gua que acompao en todo momento el proceso, principalmente en el uso del software GeoGebra. De esta manera, la solucin en un rea como la fsica toma elementos importantes de cmo es desarrollado el trabajo en situaciones similares a la matemtica, pero en un contexto aplicado al movimiento de los cuerpos donde todas las estudiantes pueden vivenciarlo por su realidad en contextos cotidianos. (Jimnez Argello & Castellanos Muoz, 2023)
En el mbito ecuatoriano, se realiz una investigacin en la Universidad Central del Ecuador titulado propuesta metodolgica para la enseanza del movimiento de los cuerpos, a travs de la utilizacin del software GeoGebra, dirigida a los estudiantes del tercer semestre de la Carrera de las Ciencias, Experimentales Matemticas y Fsica de la Universidad Central del Ecuador periodo 2022, la cual se enfoc en la elaboracin de una propuesta metodolgica basada en estrategias pedaggicas con el uso de tecnologas digitales, se investig y elaboro simuladores en el software libre GeoGebra para la enseanza del movimiento de los cuerpos en la asignatura de Cinemtica, donde el estudiante puede adquirir un aprendizaje significativo, relacionando sus conocimientos previos con la prctica. (Casa Sambachi, 2022)
En este mismo sentido se realiz un estudio por la Universidad Tcnica de Manab titulado Estrategia didctica para el uso del software GeoGebra en el aprendizaje del movimiento y la fuerza en los estudiantes de Bachillerato General Unificado, se indica que el uso de GeoGebra como herramienta didctica ha demostrado ser muy efectivo en la modelacin de fenmenos fsicos, permitiendo representarlos mediante la construccin de escenarios adecuados que facilitan la comprensin de conceptos. Se han abordado diferentes temas, tales como vectores, distintos tipos de movimiento (uniforme, oscilatorio, parablico, armnico simple, entre otros), equilibrio de cuerpos rgidos, carga elctrica, campo elctrico, ley de Coulomb, ondas electromagnticas, entre otros. (Cevallos Molina & Mestre Gmez, 2023)
Por otra parte, en otro estudio desarrollado por la Universidad Tcnica de Manab titulado Estrategia didctica para el uso del software GeoGebra en el aprendizaje del movimiento parablico los autores hacen mencin que el uso de GeoGebra favorece el aprendizaje del movimiento parablico, porque despierta la curiosidad y permite experimentar con diferentes variables. La estrategia didctica propuesta planea reforzar los saberes previos, as como fortalecer los conocimientos en el tema del Movimiento Parablico. Convirtiendo al alumno en el principal responsable de su formacin, desarrollando habilidades en el uso de la tecnologa de forma responsable, autnoma y honesta. (Alcvar Reyes & Arteaga Pita, 2023)
A lo largo de este recuento de estudios realizados por otros autores sealan que GeoGebra ayuda en gran medida el mejoramiento de los procesos de enseanza-aprendizaje, ya que los estudiantes ven de manera ms clara y concisa los conceptos fsicos propuestos por el currculo nacional como los movimientos de los cuerpos que son claros ejemplos aplicados a la vida cotidiana, con GeoGebra estos conceptos fsicos son realizados con diferentes tipos de visualizacin y simulacin para determinar cules son las afectaciones que se pueden dar en los diferentes movimientos partiendo de una clase dada. Para tal efecto se ha desarrollado la siguiente investigacin experimental en la parroquia Salango del Cantn Puerto Lpez, en la Unidad Educativa Fiscal Dos de Agosto.
Metodologa
La poblacin de este trabajo de investigacin est conformada por 36 estudiantes del primer ao de bachillerato tcnico de las especialidades de informtica y servicios hoteleros ms 12 docentes que imparten asignaturas en las diferentes reas.
Para determinar la muestra para este trabajo de investigacin se utiliz la tcnica del muestreo no probabilstico, por lo tanto, como muestra de estudio sern los 14 estudiantes pertenecientes al bachillerato tcnico en informtica ms 2 docentes especializados en el rea de fsica.
Entre los mtodos tericos, se utiliz el anlisis-sntesis: para descomponer conceptos especficos y luego unirlos en una conclusin. Mtodo de trnsito de lo abstracto a lo concreto: para analizar conceptos generales y luego desglosarlos en elementos ms especficos adems de concretos. Revisin bibliogrfica: donde se revisaron investigaciones previas para establecer las bases de este estudio.
Esta investigacin se da en un enfoque cuantitativo, los cuales se aplicaron los siguientes instrumentos de recoleccin de datos estadsticos:
Encuesta a Docentes: especializados en rea de la asignatura de fsica, donde se midi los conocimientos y estrategias que utilizan los docentes al impartir una clase. Al aplicar la encuesta se obtuvieron los siguientes resultados en anlisis general: a los estudiantes se les vuelve complicada la asignatura de fsica a pesar de que los docentes utilizan diversas metodologas y didcticas, para solventar dicho problema ellos mediante su respuesta afirman que ayudar la utilizacin de diversas herramientas tecnolgicas como GeoGebra con la cual mejorara la calidad de la enseanza-aprendizaje.
Encuesta a Estudiantes: del primer ao de bachillerato tcnico, especialidad informtica, para medir como los participantes receptan el aprendizaje de la asignatura de fsica y como mejoraran con herramientas didcticas. Al aplicar las encuestas se obtuvieron los siguientes resultados en anlisis general: los estudiantes aseguran a travs de su respuesta que la asignatura de fsica es algo desafiante, a su vez interesante de aprender; los docentes utilizan metodologas y didcticas que no son suficientes para que todos los conceptos lleguen a ser comprendidos, adems de aplicarlos en su vida cotidiana. Para solventar el problema aseguran que utilizando diversas herramientas tecnolgicas como GeoGebra mejorara el proceso de enseanza-aprendizaje y la comprensin de los temas enfocados a la fsica en general.
Basadas en las respuestas a las encuestas efectuadas, se realiz un diseo cuasi experimental donde se emplearon dos grupos de estudio, un grupo de control y un grupo experimental.
Procedimiento
Para el procedimiento al grupo de control se le aplico una clase tradicional y al culminar se realiz un pre-test para medir la retentiva de conocimientos del estudiante, por otra parte, al grupo experimental se le aplico la clase con la herramienta digital GeoGebra con un post-test al finalizar, para as comparar los datos obtenidos entre ambos grupos. El GeoGebra se destin como simulador de tres tipos de movimientos diferentes (Movimiento Rectilneo Uniforme MRU, Movimiento Rectilneo Uniformemente Variado MRUV y Cada libre), en el cual los estudiantes pudieron observar, medir y experimentar sobre los cambios que se afectan en cada uno de los movimientos, adems de cmo se aplica en la vida cotidiana.
Grupo de control - Actividad 1 (AC 1)
Objetivo: Describir los diferentes conceptos bsicos de fsica, adems de su aplicacin en el MRU, para que los estudiantes puedan analizar, observar y obtener conocimientos sobre el movimiento de los cuerpos en lnea recta con una velocidad constante en un espacio determinado y un tiempo establecido.
Para esta actividad los estudiantes revisaron conceptos sobre movimiento, posicin, desplazamiento, distancia recorrida y velocidad, en los cuales son principios bsicos para el MRU. Se establecieron lluvias de ideas sobre los conceptos dados por cada uno de los estudiantes. Se aplicaron ejercicios sobre el MRU en el pizarrn y en sus cuadernos, en los cuales al finalizar se comparaban los resultados de cada estudiante de acuerdo a esto se llegaba a una conclusin final de los ejercicios planteados.
Grupo experimental - Actividad 1 (AE 1)
Objetivo: Analizar los diferentes elementos que tiene el MRU para aplicar y simular en la herramienta digital GeoGebra, donde los estudiantes consigan estudiar sobre las afectaciones que se pueden dar con los cambios en el tiempo, posicin inicial, velocidad constante y su aplicacin en la vida cotidiana.
Esta actividad se realiz en el laboratorio de computacin, en lo cual cada estudiante tuvo un equipo de cmputo y lograron practicar, visualizar y experimentar con un simulador realizado en GeoGebra basado en el MRU, tal como se ilustra en la Figura 1. Se plantearon ejercicios en los cuales los estudiantes podan modificar los valores iniciales y su afectacin en el cambio de dichos valores, para ellos se determin enunciados de ejercicios basados en la vida cotidiana, de los cuales obtenan la respuesta a travs de la herramienta, experimentando con diversos cambios sobre la posicin inicial, el tiempo, la velocidad y la posicin final.
Figura 1. Simulador del MRU. - Elaborado por los investigadores.
Link al recurso de GeoGebra: https://www.geogebra.org/classic/p8r6ph3j
Grupo de control - Actividad 2 (AC 2)
Objetivo: Revisar conceptos fsicos para la aplicacin del MRUV donde los estudiantes puedan analizar, observar y obtener conocimientos sobre el movimiento de los cuerpos en lnea recta con un cambio de velocidad generada por la aceleracin, en un espacio determinado y un tiempo establecido.
En esta actividad se revisaron los conceptos bsicos sobre la aceleracin y como afecta en el cambio de la velocidad ya que estos son principios que se utilizan en el MRUV adems de tomar en cuenta los principios del MRU como tiempo y posicin. Para ello se realizaron mapas mentales sobre los diferentes conceptos. Se aplicaron ejercicios sobre el MRUV en el pizarrn y en sus cuadernos, en los cuales al finalizar se comparaban los resultados de cada estudiante de acuerdo a esto se llegaba a una conclusin final de los ejercicios planteados.
Grupo experimental - Actividad 2 (AE 2)
Objetivo: Identificar los diferentes elementos que tiene el MRUV para aplicar y simular en la herramienta digital GeoGebra, donde los estudiantes consigan estudiar sobre las afectaciones que se pueden dar en los cambios de velocidad inicial-final adquiridos a travs de la aceleracin constante, adems del tiempo, posicin inicial-final y su aplicacin en la vida cotidiana.
Esta actividad se realiz en el laboratorio de computacin donde los estudiantes lograron practicar, visualizar y experimentar con un simulador realizado en GeoGebra basado en el MRUV, tal como se ilustra en la Figura 2. Se plantearon ejercicios en los cuales los estudiantes podan modificar los valores iniciales y su afectacin en el cambio de dichos valores, para ellos se estableci enunciados de ejercicios basados en la vida cotidiana, de los cuales obtenan la respuesta a travs de la herramienta, experimentando con diversos cambios sobre la posicin inicial, el tiempo, la velocidad inicial, la aceleracin, la velocidad final y la posicin final.
Figura 2. Simulador del MRUV. - Elaborado por los investigadores.
Link al recurso de GeoGebra: https://www.geogebra.org/classic/qck5nwtj
Grupo de control - Actividad 3 (AC 3)
Objetivo: Establecer los diferentes conceptos bsicos de fsica para la aplicacin del movimiento en cada libre, para que los estudiantes puedan analizar, observar y obtener conocimientos sobre el movimiento vertical de los cuerpos en lnea recta, basado en una altura inicial, una cada por efecto de la gravedad con una velocidad creciente en un tiempo establecido.
En esta actividad se revisaron los conceptos bsicos sobre la altura y cada de los cuerpos por efecto de la gravedad, adems del cambio de la velocidad y el tiempo en su descenso, ya que estos son principios que se utilizan en el movimiento en cada libre. Para ello se realizaron debates sobre los diferentes conceptos. Se aplicaron ejercicios sobre el movimiento en cada libre en el pizarrn y en sus cuadernos, a su vez al finalizar se comparaban los resultados de cada estudiante, de acuerdo a esto se llegaba a una conclusin final de los ejercicios planteados.
Grupo experimental - Actividad 3 (AE 3)
Objetivo: Emplear los diferentes elementos que tiene el movimiento en cada libre para aplicar y simular en la herramienta digital GeoGebra, donde los estudiantes consigan estudiar sobre las afectaciones que se pueden dar en la cada de los cuerpos por efectos de la gravedad, los cambios de velocidad y tiempo en el descenso, adems de su altura y su aplicacin en la vida cotidiana.
Esta actividad se realiz en el laboratorio de computacin donde los estudiantes lograron practicar, visualizar y experimentar con un simulador realizado en GeoGebra basado en el movimiento en cada libre, tal como se ilustra en la Figura 3. Se plantearon ejercicios en los cuales los estudiantes podan modificar los valores iniciales y su afectacin en el cambio de dichos valores, para ellos se estableci enunciados de ejercicios basados en la vida cotidiana, de los cuales obtenan la respuesta a travs de la herramienta, experimentando con diversos cambios sobre la altura inicial, la velocidad inicial, el tiempo, la velocidad final y la altura final.
Figura 3. Simulador de cada libre. - Elaborado por los investigadores.
Link al recurso de GeoGebra: https://www.geogebra.org/classic/srgzpys3
En todas las actividades propuestas se enlazan unas con las otras, cada clase de control se relaciona con la clase experimental. En cuanto al grupo de control se les ense los ejercicios con una clase tradicional donde el docente explico los ejercicios como ejemplo y luego se los realizo como practica en el pizarrn y en el cuaderno de los estudiantes, culminando con un pre-test para medir la retentiva y comprensin de los estudiantes, con una calificacin ponderada de 0 a 10 puntos. Por otra parte, en el grupo experimental se expuso las frmulas, el docente enseo cada una de las opciones y comandos necesarios para la construccin de los simuladores en GeoGebra para su posterior aplicacin. Al finalizar la clase se aplic un post-test con ejercicios, donde los estudiantes obtenan la respuesta a travs del simulador, con una calificacin ponderada de 0 a 10 puntos.
Para el anlisis de los datos correspondientes se utiliza la herramienta para clculos estadsticos Jamovi, partiendo de esto se calcularon las medidas de tendencia central y de dispersin que nos ayuda a el anlisis descriptivo de los datos para su posterior comparacin y discusin entre resultados.
Resultados
A continuacin, expondremos los resultados obtenidos, adems de su anlisis y comparacin.
Estadstica descriptiva de los grupos de control (AC1) y experimental (AE1):
Tabla 1. Representacin de las medidas de tendencia central y de dispersin
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N |
Media |
Mediana |
Moda |
Varianza |
D.E. |
Mnimo |
Mximo |
|
AC1 |
14 |
5.36 |
6.00 |
7.00 |
10.9 |
3.30 |
0 |
10 |
|
AE1 |
14 |
9.64 |
10.00 |
10.00 |
0.863 |
0.929 |
7 |
10 |
Anlisis descriptivo de los grupos de control (AC1) y experimental (AE1), por medio de graficas de violn y de caja:
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Figura 4. Representacin grfica de la media y su dispersin
A partir del anlisis de la tabla 1, podemos observar que la media del grupo de control 1 (AC1) toma un valor de 5.36 que es ms bajo en comparacin con los valores obtenidos por el grupo experimental (AE1) que toma un valor de 9.64. En la figura 4, los datos estn ms dispersos en el AC1 tomando valores entre 0 y 10.00, mientras que en el AE1 los datos estn ms centrados tomando valores entre 9.00 y 10.00.
Basado en los resultados obtenidos se puede denotar que en la AC1 los estudiantes tienen un dficit en calificaciones y baja retentiva con la utilizacin de recursos tradicionales sobre el tema de MRU, a diferencia de la AE1 se obtiene una mejora significativa en los mismos parmetros dando a entender que comprenden el movimiento a travs de la utilizacin del recurso digital GeoGebra mejorando as el aprendizaje.
Estadstica descriptiva de los grupos de control (AC2) y experimental (AE2):
Tabla 2. Representacin de las medidas de tendencia central y de dispersin
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N |
Media |
Mediana |
Moda |
Varianza |
D.E. |
Mnimo |
Mximo |
|
AC2 |
14 |
4.86 |
5.50 |
7.00 |
9.36 |
3.06 |
0 |
10 |
|
AE2 |
14 |
8.79 |
9.00 |
9.00 |
0.80 |
0.89 |
7 |
10 |
Anlisis descriptivo de los grupos de control (AC2) y experimental (AE2), por medio de graficas de violn y de caja:
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Figura 5. Representacin grfica de la media y su dispersin
A partir del anlisis de la tabla 2, podemos observar que la media del grupo de control 2 (AC2) toma un valor de 4.86 que es ms bajo en comparacin con los valores obtenidos por el grupo experimental (AE2) que toma un valor de 8.79. En la figura 5, los datos estn ms dispersos en el AC2 tomando valores entre 0 y 10.00, mientras que en el AE2 los datos estn ms centrados tomando valores entre 7.00 y 10.00.
Basado en los resultados obtenidos se puede denotar que en la AC2 los estudiantes tienen un dficit en calificaciones y baja retentiva con la utilizacin de recursos tradicionales en el tema de MRUV, a diferencia de la AE2 se obtiene una mejora significativa en los mismos parmetros dando a entender que comprenden ms este movimiento a travs de la utilizacin del recurso digital GeoGebra mejorando as el aprendizaje.
Estadstica descriptiva de los grupos de control (AC3) y experimental (AE3):
Tabla 3. Representacin de las medidas de tendencia central y de dispersin
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N |
Media |
Mediana |
Moda |
Varianza |
D.E. |
Mnimo |
Mximo |
|
AC3 |
14 |
6.00 |
6.00 |
10.00 |
12.9 |
3.59 |
0 |
10 |
|
AE3 |
14 |
8.71 |
10.00 |
10.00 |
4.68 |
2.16 |
4 |
10 |
Anlisis descriptivo de los grupos de control (AC3) y experimental (AE3), por medio de graficas de violn y de caja:
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Figura 6. Representacin grfica de la media y su dispersin
A partir del anlisis de la tabla 3, podemos observar que la media del grupo de control 3 (AC3) toma un valor de 6.00 que es ms bajo en comparacin con los valores obtenidos por el grupo experimental (AE3) que toma un valor de 8.71. En la figura 6, los datos estn ms dispersos en el AC3 tomando valores entre 0 y 10.00, mientras que en el AE3 los datos estn ms centrados tomando valores entre 7.00 y 10.00.
Basado en los resultados obtenidos se puede denotar que en la AC3 los estudiantes tienen un dficit en calificaciones y baja retentiva con la utilizacin de recursos tradicionales en el tema de movimiento en cada libre, a diferencia de la AE3 se obtiene una mejora significativa en los mismos parmetros dando a entender que comprenden ms este movimiento a travs de la utilizacin del recurso digital GeoGebra mejorando as el aprendizaje.
En relacin a los resultados alcanzados en las 3 pruebas del post-test bajo el grupo experimental se alcanz una media general de 9.05 en promedio de las 3 actividades, adems las dispersiones conseguidas se encuentran ms centradas a la media, donde se logr analizar y determinar una mejora significativa por parte de los estudiantes al utilizar los simuladores planteados en GeoGebra sobre las temticas del MRU, MRUV y Cada libre, donde los mismo experimentaban los cambios que se pueden dar y afectar en cada movimiento.
Discusin
Se establecieron las bases de esta investigacin partiendo de la interrgate: De qu manera la estrategia didctica basada en GeoGebra mejorar la enseanza-aprendizaje en la asignatura de fsica en los estudiantes de 1 de bachillerato de la Unidad Educativa Dos de Agosto en el ao lectivo 2023-2024?, para evidenciar un problema latente encontrado en la comunidad educativa.
Dicho de esta manera se plante la estrategia didctica con simuladores realizados y especializados en la aplicacin de GeoGebra, para obtener resultados favorables basados en la implementacin de la misma, en este sentido la autora Casa Sambachi, (2022) menciona que el uso de software GeoGebra, en la enseanza del Movimiento de los cuerpos, aporta de una manera satisfactoria, mediante la recreacin de cada movimiento en los simuladores presentados, generando un ambiente dinmico, motivacional, captando la atencin del estudiante y proporcionando un aprendizaje significativo en el estudiante.
En los resultados obtenidos bajo la clase de control se evidencio que la mayora de los estudiantes que se consider para esta investigacin, no alcanzaban los aprendizajes requeridos (7/10) en conceptos generales de los temas abordados, de la misma manera Casa Sambachi, (2022) demostr en sus resultados de la clase de control que los estudiantes tuvieron un aprovechamiento medianamente bajo sobre los temas propuestos de la asignatura.
Por otra parte, al aplicar la clase experimental se evidenci una mejora significativa en los estudiantes superando en su mayor parte (7/10) en los aprendizajes requeridos obteniendo as una media de 9.05 de manera general. Basado en un anlisis global en la investigacin de la autora Casa Sambachi, (2022) se consigui una media de 8.68, en comparacin con los resultados de ambas investigaciones podemos resaltar que la enseanza-aprendizaje mejora eficientemente con la implementacin de la herramienta digital GeoGebra.
Sin embargo, se puede notar que la media obtenida en nuestro estudio es mejor en comparacin con los resultados de la investigacin de la autora antes mencionada, dejando en evidencia que el uso constante de la herramienta digital fortalece en gran medida el proceso de aprendizaje de los estudiantes en cuestin, ya que los mismos simulan o virtualizan con GeoGebra y pueden determinar los cambios que se abordan con diferentes temticas y ejercicios. Partiendo de lo anterior es relevante destacar que el objetivo general planteado en esta investigacin se cumpli a cabalidad, ya que se propuso una estrategia didctica basada en GeoGebra y mejorando as, la enseanza-aprendizaje en la asignatura de fsica.
No obstante, pese a la obtencin de los buenos resultados en la aplicacin de la herramienta digital GeoGebra, se evidenciaron limitantes en cuanto al mbito tecnolgico ya que los equipos de cmputo del laboratorio de informtica en el cual se llev a cabo la propuesta, tienen un dficit de caractersticas adems de no muy buena conectividad a internet. Se recomienda en futuras investigaciones la utilizacin de computadores con caractersticas ms actuales, adems de una buena conexin a internet.
Cabe considerar que se pueden aplicar en futuras investigaciones la ampliacin de simuladores con diferentes tipos de movimientos y temas referente a la fsica en general para as lograr una mejor comprensin de la asignatura. En relacin a la idea anterior se sugiere que los docentes utilicen nuevas metodologas implementndolas en los laboratorios de las instituciones, adems de la utilizacin de la herramienta GeoGebra como estrategia didctica para generar un ambiente creativo, dinmico, interactivo e innovador.
Conclusiones
Los resultados de esta investigacin determino que los docentes utilizan mtodos tradicionales de enseanza, adems de la poca utilizacin de recursos digitales para impartir las clases de manera ms amena, didctica e innovadora. Por lo que es necesario promulgar a los docentes la utilizacin de diversas herramientas didcticas digitales como GeoGebra para mejorar as la enseanza-aprendizaje. A su vez, se requiere capacitarse constantemente sobre nuevas herramientas tecnolgicas y didcticas para as estar en constante actualizacin.
Por otra parte, se determin que los estudiantes con medios tradicionales de aprendizaje, no entienden, comprenden o retienen los temas de la asignatura de fsica tornndola de esta manera difcil o complicada, basado en aquello se busc la mejora por medio de la aplicacin de GeoGebra donde se observ resultados muy favorables. Por lo consiguiente es necesario que las instituciones educativas promuevan el aprendizaje a travs de diversas herramientas didcticas digitales.
GeoGebra es una herramienta digital interactiva en la cual se pueden realizar diversos ejercicios de matemticas como tambin de fsica, en este ltimo se puede denotar la creacin de simuladores que se realizan a partir de conceptos bsicos de la fsica, y se adaptan en diferentes tipos de movimientos o fuerzas. Por lo tanto, es recomendable que para explicar los diferentes comportamientos de fsica en general se utilicen los simuladores prediseados en GeoGebra.
En esta investigacin se realizaron tres actividades sobre tres movimientos diferentes (MRU, MRUV, Cada Libre), donde al implementarlo como simuladores utilizando GeoGebra se pudo determinar una mejora en la didctica de las clases, adems del inters de los estudiantes por aprender ya que con los escenarios interactivos presentados juegan a la vez que aprenden de los diversos movimientos. Partiendo de esto las calificaciones de los estudiantes tambin mejora obteniendo una media general de 9.05, en las tres actividades realizadas. Por lo tanto, se pretende que se utilice la herramienta digital GeoGebra con ms frecuencia en las clases.
Visto de esta manera GeoGebra es una herramienta digital que beneficia tanto al docente y como al estudiante en el proceso de enseanza-aprendizaje, siendo esta investigacin el punto de partida para la ampliacin de nuevas metodologas, didcticas y de nuevos estudios acadmicos basado en lo realizado. Por ltimo, cabe destacar que la herramienta es de gran ayuda, pero no reemplaza al 100% la manera de ensear los fundamentos tericos (formulas, entre otros) de la fsica ya que estos tienen que mantener su rigurosidad en el proceso, aunque se recomienda la utilizacin de herramientas complementarias.
Referencias
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