pedagogia_actual

8/7/2019 Pedagogia_Actual

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³Teaching is not filling a pail, it is lighting a flame.´

² attributed to Heraclitus of Ephesus (535±475 BCE) ²

NEW PEDAGOGY

In this chapter, we will show the importance of the self-teaching educational-researchprojects as an extension of compulsory education and a psychological motivationunderlying the understanding of galaxy dynamics.

2.1 Attractive science education in basic curriculum

Technology, the use of scientific knowledge for practical purposes, has a profound impacton the way we live and on the quality of our lives. A powerful method of science andresearch endeavor brings us every aspect of our comfort. People should know merits behind

their everyday lives brought by the science. A science teacher that serves as a local expertin some specialized field of the science should teach others about these advantages.

Until the 18th century, great scientific discoveries were not explained nor popularized.Scientific knowledge was gathered for its own sake and it had a few practical applications.Scientific knowledge should be disseminated to a wider audience of people, even if they arenot directly involved in scientific research. Scientific work should be made clear from itsfoundations. In an open and democratic society, science should be accessible to everyoneand not become an exclusive domain of specialists. All people are able to understandscience; scientific knowledge should be available to all of them. When new findings are nottransferred to people, they lose their significance; instead, a mix of pseudoscience emerges.

The role of a traditional teacher in every educational system is to transform the majority of students from a state of pure desire to receive good grades and succeed (secondarymotivation) into a state of desire for the knowledge itself (primary motivation). From myexperience as both a student and as a teacher, I believe that teachers at lower educationallevels should always serve physics in the basic curriculum in an easy and interesting way,together with a classical lecturing.

Astronomy is probably the most visually exciting science and it can capture the attention of those students, who would otherwise hesitate to choose a physics course (seminar, field of study, etc.). The universe has interesting topics to study for nearly all students without adifference in age or abilities. The universe is the source of inspiration, unusual images andinformation, which can capture the students¶ attention and awake other questions andcuriosity. However, studying the universe is more than looking to exciting pictures of spacewith a great aesthetic experience. It also answers the most fundamental questions for whichevery human being need to know an answer. From this point of view, the knowledge of general physics might be more interesting. Students can be motivated by the spacescience[7].



Very little of this curiosity of physics is present in the traditional physics course. Studentsusually associate learning physics with a rote memorization of laws[8].

2.2 Self-teaching[9] with educational-research projects

Primarily motivated students can easily start their own education. Many people think of education as something that occurs in a school or classroom. However, knowledge-eager students can gain additional skills behind the walls of schools. This self-teaching approach

in the ³New Pedagogy´ is based on motivated people studying outside of general compulsory education. For example, a study conducted in the United Kingdom revealedthat one in six people undertakes a learning project outside of formal education system[10].Students should have a chance to acquire other knowledge based on their interests, whichare not the interests of their teachers through the self-teaching approach ± from an arbitraryarea of art or science. This approach is the part of lifelong education. Anyone who does notengage in the self-education, voluntarily or not, lags behind the demands of the time[11].

The self-teaching project requires an active approach from the student. Students arelearning when they are active and remember information they understand. ³Learning is nota spectator sport.´[12] Students are not learning only compiled knowledge, but they areconstructing and updating a memory map of abilities through their own activity and effort.Students are subsequently able to apply the acquired knowledge in other situations.Students remember competences they gathered through their own endeavors and efforts.Students should look for information on the internet and classify it independently. Studentsshould learn to read technical writings of others. In educational-research projects, studentsare developing a whole spectrum of cognitive abilities ± thinking and reasoning, memoryand learning, attention, perception, judgment, imagining and problem solving.

Every student as a human being is different , with different abilities, interests, needs,different learning curve and speed. The self-teaching approach has many humanistic effectsleading to the student¶s individual personal development. Self-teaching gives to the studenta greater degree of self-fulfillment, the liberty of action and the power of control. Thestudent then has a positive enjoyment from an education. This will eventually start positivestudent attitudes towards the science and high technology. A free choice raises a motivationand the education is more meaningful. Education is spontaneous and naturally rises fromindividual abilities, interests and needs. Such activity, arising from personal interest leadsto a concentrated work and self-nurture. Output of such a creative education is a product,which can serve as the learning material for others ± the student is in the role of the teacher of others. On the other side, the student is completely responsible for his or her actions and

asserts.A teacher usually plays a leading role and determines the speed of education. I amconvinced that it is insignificant to go sit on a lecture and write down derivations lastingseveral pages. A better scenario is that a tutor should give to the student a completederivation with all related thoughts. The student should be provided with educationalmaterials showing problems from various viewpoints. The student then walks through theeducational materials by the self-teaching approach through a trial and error. For this



purpose, a recorded form of language is better than a spoken language, because studentscan jump over things known to them, and return back and read over and over the things thatthey do not understand.

Educational-research projects from various areas of the science are on the Internet and there

should be more of them. I would like to encourage others to make their software andthoughts freely available so that everyone can learn and appreciate them. Accompany your scientific software with documentation and publish it on your webpage so that it will servefor the greatest possible use to the public. These projects contribute to the globalization anddemocratization of education and research.

Piet Hut and Junichiro Makino started the initiative Open Knowledge[13] based oneducational-research project. Basic underlying goals of this initiative are namely

y self-contained description: a high-school student should be able to start at page 1, andwork her or his way through the educational series,

y provide all the details needed when starting from scratch,

y walk through the actual process of learning through trial and error,

y audience: anyone interested.

I am convinced that education will evolve closer to an ideal model of total differentiation or individualized learning together with forms of social and interpersonal education. Apartfrom the latter, thanks to the development of computer and information technology, there isa glimmer of light for the individualized education with self-teaching educational-research

projects and e-learning programs made-to-measure to student¶s needs right now.

2.3 Research method as the form of education

Teaching methodologies can be arranged on the basis of relative amounts of the teacher¶sand student¶s contribution to the education. A similar division depends on how muchemphasis the teacher puts on learning and how much is placed on student¶s personalindividual cultivation. At one end of the spectrum the teacher is the controller of the classand the facilitator of knowledge. At the other end is a free discovery method, which ischaracterized by students exploring subjects of their own interest in ways most comfortableto them.

The research method of education requires individual problem solving of students for anintegrated problem assignment. Teacher¶s activity is suppressed in this form of education.Teacher¶s task is to identify and select right problems that evoke a student¶s complexcreative behavior, and let them select their own decision procedure. Teacher¶s role is nolonger central; the teacher becomes an adviser. Teacher¶s duty is to stimulate and cooperatewith the student, not just examine the student¶s knowledge.



The research method of education is a method of active learning that develops complexintellectual abilities in connection with a work on a complex and uneasy project. Activeeducation-research demands from the student thinking not only about technical matters of the project, but also about activities encompassing this project, such as a stress, timeschedule, relaxation, sport and free time usage.

The research method of education requires classical forms of perception and reproduction,which are directly incorporated inside it. The research method, however, also requires thediscovery and fixation of complex cognitive operations and the interiorization of algorithmsto solve problems. The research method is more demanding than a formal learning processin the education system and involves various activities and resources.

The self-teaching in research method also has social aspects. The self-teaching does notmean that all learning will take a place in isolation from others. Although students work inpart independently, they must always cooperate in larger educational-research projects.Students must participate in study groups and the overall success of the project depends oneach member of the group. Students must develop communication skills and use a globalconsciousness to solve problems with others on the Earth via the Internet.

I am convinced that students must be exposed to research level problems at an early stageof their education in order to sustain a continuous advancement of technology and sciencein long terms. On the other hand, education is a complex system concerning very complexpeople. The research method of education is not suitable for every educational situation or every student on every school. It depends on the teacher how wisely she or he will choosethe methods of education.

2.4 Student¶s motivation

Why should students want to start learning about galaxy dynamics simulations?

There are psychological aspects motivating our will to understand the universe (nature)around us. For people, it is not sufficient to accept natural phenomena as they are. Our brain needs to understand causes of phenomena, what is their deeper nature[14]. Whenthere is no scientific clarification, a human mind is looking for an alternative mythologicalexplanation. As the only known species of billions that ever lived on the Earth, modernhumans were posing questions concerning the nature of the world around them since theyhad ability to ask questions more than 100,000 years ago. We are an integral part of cosmos, so we want to deeply understand the patterns of its behavior.

Other motivation rises from the desire to be able to control state-of-the-art technologicaldevices ± the simulations of galaxy dynamics are very demanding in terms of computational power. From the dawn of computer technology, leading role for pushing itslimits was in the hands of physicists and astronomers. In 1990s, several Gordon-Bell prizeswon N -body simulations for the most powerful numerical calculations (e.g. Warren et al.,1997). The GRAPE-4 computer [15], which exceeded as the first computer on the world 1

TFLOPS ( calculations with ³real numbers every second, literally ³floating-point



operations per second´) performance limit in 1995 was dedicated to N -body simulations of star clusters. Motivation is still going on as the GRAPE-DR is expected to be the first

computer breaching 1 PFLOPS ( FLOPS) barrier in 2008. It will be used for N -body/SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) simulation of the Milky Way galaxy.

Students may be also motivated to excel in some field of the science. In many countries andschools, where the teaching of physics and astronomy is limited to theoretical equations andsome old instruments, the usage of computers would be a great improvement. N -bodysimulations have led to a significant progress in the galaxy dynamics understanding. Oncethe student learns the basics of N -body simulations, he or she may begin to improve it byadding other physical phenomena while creating an astrophysical laboratory, obtainingcompletely new results and become researcher in a highly attractive and developing field of astrophysics or cosmology.

Motivation for choosing the field of computer simulations in physics can also stem from apractical aspect of employment. Education should prepare the student for a future

occupation. Computational physics and programming is good for many jobs both inindustrial and academic sectors.

The student can also visit many N -body schools arranged all over the world, e.g. MODEST(MOdelingDEnseSTellar Systems)[16], Cambridge N -body School[17], Computing Our Universe![18]or Late Summer School on N -body Simulation[19].

2.5 Computer models and simulations in education

A virtual nature, virtual universe or virtual reality is essential for the science education. Thevirtual reality mimics the real world and students can safely perform experiments on it.

Students can perform thought experiments otherwise impossible to do in reality. Moreover,a computation is becoming as important as a theory and experiment. In the past, the naturalsciences were characterized by interplay between an experiment and theory. This hasgradually changed and instead the theory, experiment and simulation are three equallyessential elements of natural sciences today. Yet, the classical education is still laggingbehind the teaching simulations of nature in a whole way.

Physics as a school subject should reflect the methods of physics as science. Computers areinherent tools in physics from the basic scientific research to commercial and industrialapplications. If computer modeling and simulations are important in physics science, theyshould play a comparative role in the physics education. Through computer simulations,

students are able to explore new phenomena that were not accessible previously. Modelingand simulations expose students to contemporary modern physics.

Modeling and simulations are very effective for vivid education[20]. Students manage thesimulation and are free to vary inputs to obtain outputs according to their choice, to formhypotheses and to test them, asking questions such as ³how?´ and ³what if?´ Numericalmodels and simulations give to students a deeper understanding of the physics they havelearned in classes. They can confront analytically solvable models acquired during classes



and compare them with cases that are more realistic. Alternatively, they can just play with aworking model.

From the theoretical point of view, numerical models and simulations are the best tool tounderstand physics involved in galaxies. Modeling and simulations allow the students to

understand basic galaxy dynamics concepts that need a high degree of abstraction. Fantasyand creativity are important qualities of students that create computer models andsimulations. The student integrates theory and experimentation in computer simulations,and then modifies computer models and tunes numerical solutions.

C omputer experiment connects a model provided by a theory with calculation carried outby a machine simulating the real experiment. Numerical computational techniques can beused to improve our understanding of nature. Students can learn about the science throughan experience.

Models of physics and computer simulations can also be used in mathematics, so that the

student can identify the usability of mathematics in physics applications. It is easier tounderstand, solve and receive the solution of mathematical problem when it has a physicalbackground and relations. I recognized that some students of mathematics or physics are abit fearful of programming computer models. On the other hand, students of computer science are usually intimidated by the mathematics.

This is the next dimension for which current pedagogical theories call: an interdisciplinarityin education ± a connection between many fields of science: computational physics, whichincludes theoretical physics as the main driver, computer science with numerical analysisand computer languages as an expression for mathematical and computationalrepresentation of physics and observational (experimental) astronomy. Moreover, this canbe expanded into other highly attractive fields like biology, chemistry or biochemistry.

Physics as the connecting link between natural sciences can be very useful. Researchconducted among students of different branches of science showed that undergraduatephysics students display more understanding of physical models versus reality than did agraduate students of biology and chemistry faculties[21]. N -body simulation as the versatilemethod in computational physics is well suited for the science education withcomputers[22].

This thesis is giving strong emphasis on using numerical models of nature. Students aresometimes confused with the relation between ³laws of physics´ and reality, identifyingspecific physical model or theory with the reality. In the virtual nature, student is able tochange ³laws´ governing the behavior of their universe and has a power to create her or hisown universes. Through this experience, the student will learn that contemporary modelsare imperfect models and just try to imitate reality.

Computational physics gives to the student many competences[23]:

1. The ability to express the laws of nature in the form of equations and to manipulatethem in a variety of situations: analytic skill,



2. the ability to express these laws in the form of quantifiable entities,3. the ability to understand natural scales and the estimation of scales,4. the ability to have approximation skills,5. numerical skills,6. intuition and large problem skills.

When students learn a computer how to solve the physical problem in the form of computer program, they will have a perfect understanding about how to solve the problem withoutthe computer. More important, the student will develop the ability to think in a criticalsense, because the student will not be a mere user.

2.6 Application

Therefore, I propose a four-level educational architecture (Figure 2±1), which is dividedinto four levels. The first level is for casual students who are interested in nothing morethan in animations that are suitable for public presentations. Students in the second level

will use an existing simulation program, change input parameters and look for results.Third level students will be more interested and will read technical information written inthe second part of this thesis to get a better insight. The four-level architecture culminateswith students reading, programming, analyzing and expanding galaxy dynamicssimulations, and with a deep understanding of numerical simulations.

Students in the first level are only occasional people caught by a nice animation. Sincegalaxies evolve very slowly in comparison with one lifetime, it is hard to see any changesin real galaxies. Galaxy simulation allows to actually see a model galaxy evolving withstudent¶s own eyes, something that is not possible in the real universe, but what is actuallyhappening. The second level is for users who are interested only in using galaxy models

and simulations, executing the software applications. Having some deeper doubts, the user might want to know how galaxy dynamics simulation works: its concepts, routines anddifferent approaches.

The level 3 user will be interested in reading the technical part of this work. It focuses onthe theory behind the galaxy dynamics, and on algorithms used in the simulation software.In each chapter, there are explanations of the algorithms. In addition, the user can accessthe project¶s web site, where all materials including codes and animations regarding thiswork are listed and can be downloaded. If the student is willing to contribute, she or he willalso look at commented source code, to better understand how the software works.



Figure 2±1: The four-level educational pyramidal architecture that is grounded on the solidfoundations of primary motivated students. Upper levels contain students with the highinterest and understanding of numerical simulations.

At this point, the student will be able to develop a new module (which could be anassignment, for instance) or upgrade the old ones. This is the fourth level. People who getinto this level become developers that extend the code and make up the part of the galaxydynamics worldwide team. It is our desire that all users reach this level, but no one is

obliged to do so. The final goal of this four-level user approach is to provide to the studentwith a means of learning simulations of galaxy dynamics in a whole way. The student willbe able to read about it, understand its principles and further expand it.

Now numerical galaxy dynamics should not be a mystery to the student, and the gapbetween the concepts being taught in classes and the state at the research level will beminimized.

2.7 Concluding remarks

In Chapter 2, we have shown that physics education is an important and crucial element for

human society. Students should be more motivated by their teachers with less importanceon learning and more emphasis on differentiation, individualization and self-teaching. It isfor this purpose that the formation of self-teaching projects is suggested. Together withadvancement in science and technology, an early connection of education and researchshould be made. Self-teaching educational-research projects created by specialists in their fields should be made freely available on the Internet as a service to society. A researchmethod of education can develop student¶s abilities in a complex way. Computer modelsand simulations of nature¶s behavior are acknowledged as useful, providing connections



between various fields of science education. A scheme incorporating these approaches issuggested in the ³four-level educational architecture´. Surely, education is a complexsystem and this concept may not be valid for every student.



Versión traducida de tras.docx

"Enseñar no es llenar un cubo, es encender una llama."

- Atribuye a Heráclito de Éfeso (535 a 475 aC) -

Nueva Pedagogía

En este capítulo, vamos a mostrar la importancia de la auto-educación-enseñanza de losproyectos de investigación como la extensión de la educación obligatoria y una motivaciónpsicológica que se basa la comprensión de la dinámica de galaxias.

2.1 Atractivo enseñanza de las ciencias en el currículo básico

Tecnología, el uso del conocimiento científico con fines prácticos, tiene un impactoprofundo en la manera en que vivimos y en la calidad de nuestras vidas. Un método de granalcance de la ciencia y la investigación esfuerzo nos trae todos los aspectos de nuestracomodidad. La gente debe saber fondo detrás de sus vidas cotidianas interpuesto por laciencia. Un maestro de la ciencia que sirve como un experto en algún campo especializadode la ciencia deben enseñar a otros acerca de estas ventajas.

Hasta el siglo 18, grandes descubrimientos científicos no se explican ni popularizados. Elconocimiento científico se reunieron para su propio bien y tenía una aplicación prácticaalgunos. El conocimiento científico debe ser difundida a un público más amplio depersonas, aunque no están directamente involucrados en la investigación científica. Eltrabajo científico debe quedar claro desde sus cimientos. En una sociedad abierta ydemocrática, la ciencia debe ser accesible a todos y no ser un dominio exclusivo deespecialistas. Todas las personas son capaces de comprender la ciencia, el conocimientocientífico debe estar a disposición de todos ellos. Cuando los nuevos conocimientos no setransfieren a la gente, pierden su significado, sino una mezcla de pseudociencia emerge.

El papel de un profesor tradicional en todos los sistemas educativos es transformar lamayoría de los estudiantes de un estado de puro deseo de recibir buenas notas y tener éxito(motivación secundaria) en un estado de deseo para el conocimiento en sí mismo(motivación principal). Desde mi experiencia como estudiante y como profesor, creo quelos profesores en los niveles inferiores de educación siempre debe servir a la física en elcurrículo básico en una manera fácil e interesante, junto con una docencia clásica.

La astronomía es probablemente la más visualmente atractiva la ciencia y se puede captar laatención de los estudiantes, que de otro modo dudaría en escoger un curso de física(seminario, campo de estudio, etc.) El universo tiene temas interesantes para el estudio decasi todos los estudiantes sin diferencia de edad o capacidades. El universo es la fuente deinspiración, imágenes inusuales e información, que puede capturar los estudiantes laatención y despierta otras preguntas y curiosidad. Sin embargo, el estudio del universo es



más que mirar a las fotos interesantes del espacio con una gran experiencia estética.También responde a las preguntas más fundamentales que todo ser humano necesita saber una respuesta. Desde este punto de vista, el conocimiento de la física en general podría ser más interesante. Los estudiantes pueden ser motivados por la ciencia espacial [7] .

Muy poco de esta curiosidad de la física está presente en el curso de la física tradicional.Los estudiantes suelen asociar aprendizaje de la física con la memorización de las leyes [8] .

2.2 Autoaprendizaje [9] con la investigación de proyectos educativos

Principalmente estudiantes motivados pueden iniciar su propia educación. Mucha gentepiensa de la educación como algo que ocurre en una escuela o aula.Sin embargo, los

estudiantes ansiosos por el conocimiento se puede adquirir habilidades adicionales detrásde las paredes de las escuelas.Este enfoque de auto-enseñanza en la "nueva pedagogía" se

basa en personas motivadas que estudian fuera de la educación general obligatoria. Por

ejemplo, un estudio realizado en el Reino Unido reveló que uno de cada seis personas llevaa cabo un proyecto de aprendizaje fuera del sistema educativo formal [10] . Los estudiantesdeben tener la oportunidad de adquirir otros conocimientos sobre la base de sus intereses,que no son los intereses de sus profesores a través del enfoque de auto-enseñanza - de unárea arbitraria de arte o la ciencia. Este enfoque es la parte de la educación permanente.Cualquier persona que no se dedica a la auto-educación, voluntariamente o no, va a la zagalas exigencias del tiempo [11] .

El proyecto de auto-aprendizaje exige una actitud activa por parte del estudiante. Losestudiantes están aprendiendo cuando están activos y recordar la información que ellosentienden. "El aprendizaje no es un deporte para espectadores." [12] Los estudiantes no

están aprendiendo sólo el conocimiento recopilado, pero la construcción son yactualización de un mapa de memoria de las habilidades a través de su propia actividad yesfuerzo. Los estudiantes son posteriormente poder aplicar los conocimientos adquiridos enotras situaciones. Los estudiantes a recordar las competencias que se reunieron a través desus propios esfuerzos y los esfuerzos. Los estudiantes deben buscar información en Internety clasificar de forma independiente. Los estudiantes deben aprender a leer los escritostécnicos de los demás. En proyectos de investigación educativa, los estudiantes estándesarrollando un amplio espectro de habilidades cognitivas - el pensamiento y elrazonamiento, la memoria y el aprendizaje, atención, percepción, juicio, imaginar yresolución de problemas.

Cada estudiante como un ser humano es diferente, con diferentes habilidades, intereses,necesidades, la curva de aprendizaje diferentes y la velocidad. El enfoque de auto-aprendizaje tiene muchos efectos humanista que lleva a individuales de desarrollo personaldel estudiante. Autoaprendizaje da al alumno un mayor grado de autorrealización, lalibertad de acción y el poder de control. El estudiante tiene un disfrute real de unaeducación. Esto a la larga se iniciará estudiantes actitudes positivas hacia la ciencia y la altatecnología. A la libre elección plantea la motivación y la educación es más significativo. Laeducación es espontánea y naturalmente surge de las habilidades individuales, los intereses



y necesidades. Esta actividad, que responden a intereses personales lleva a un trabajoconcentrado y la auto-educación. La producción de este tipo de educación creativa es unproducto que puede servir como material de aprendizaje para los demás - el estudiante estáen el papel del maestro de los demás. Por otro lado, el estudiante es completamenteresponsable de sus actos y afirma.

Un maestro por lo general juega un papel principal y determina la velocidad de laeducación. Estoy convencido de que es insignificante para ir a sentarse en una conferenciay escribir derivaciones duradera varias páginas. El mejor escenario es que un profesor debedar al estudiante una derivación completa con todos los pensamientos relacionados. Elestudiante debe contar con materiales educativos que muestra los problemas desdediferentes puntos de vista. El estudiante camina a través de los materiales educativos por elenfoque de auto-aprendizaje a través de un ensayo y error. Con este fin, una formaregistrada por el lenguaje es mejor que un lenguaje hablado, porque los estudiantes puedensaltar por encima de las cosas conocidas por ellos, y volver atrás y leer una y otra vez lascosas que ellos no entienden.

-Proyectos de Investigación para la Educación de diversas áreas de la ciencia se encuentranen Internet y no debe haber más de ellos. Me gustaría animar a otros a hacer su software ypensamientos libremente disponibles para que todos puedan aprender y apreciar. Acompañea su software con la documentación científica y la publicará en su página web a fin de quesirva para el mayor uso posible para el público. Estos proyectos contribuyen a laglobalización y la democratización de la educación y la investigación.

PietHut y Makino, Junichiro comenzó la iniciativa Conocimiento Abierto [13] basada en unproyecto de investigación educativa. subyacente objetivos básicos de esta iniciativa son asaber,

yautónomo de descripción: un estudiante de la escuela debe ser capaz de iniciar enla página 1, y el trabajo de su o su manera a través de la serie educativa,

y proporcionar toda la información necesaria cuando se parte de cero,

ya través del proceso real de aprendizaje por ensayo y error,

y Público: cualquier persona interesada.

Estoy convencido de que la educación se desarrollará más cerca de un modelo ideal de la

diferenciación total o de aprendizaje individualizado, junto con las formas de educaciónsocial e interpersonal. Aparte de este último, gracias al desarrollo de la tecnologíainformática y de información, hay un rayo de luz para la educación individualizada con laauto-enseñanza y proyectos de investigación educativa y el aprendizaje en los programashechos a medida para las necesidades del estudiante en este momento.

2.3 Método de investigación como la forma de la educación



metodologías de enseñanza se puede organizar sobre la base de las cantidades relativas delos docentes y la contribución de los estudiantes a la educación. Una división similar depende de cuánto el profesor pone énfasis en el aprendizaje y cuánto se coloca en elcultivo personal de cada estudiante. En un extremo del espectro de la maestra es elcontrolador de la clase y el facilitador del conocimiento. En el otro extremo es un método

de descubrimiento libre, que se caracteriza por los estudiantes explorar temas de su propiointerés, de manera más cómoda para ellos.

El método de investigación de la educación requiere la solución de problemas individualesde los estudiantes para una misión integrada problema. La actividad docente se suprime eneste tipo de educación. la tarea docente consiste en identificar y seleccionar los problemasde derecho que evocan un estudiante de comportamiento creativo complejo, y dejar queellos seleccionan su procedimiento de decisión propia. El papel de maestro ya no es central,el profesor se convierte en un asesor. Profesor de derecho es el de estimular y cooperar conel estudiante, no sólo examinar estudiante el conocimiento.

El método de investigación de la educación es un método de aprendizaje activo que sedesarrolla complejas capacidades intelectuales en relación con un trabajo sobre un proyectocomplejo y difícil. Active la investigación demandas de educación de los estudiantes elpensamiento no sólo sobre cuestiones técnicas del proyecto, sino también sobre lasactividades que abarca este proyecto, tales como el estrés, el calendario, la relajación, eldeporte y el uso del tiempo libre.

El método de investigación de la educación requiere de formas clásicas de la percepción yla reproducción, que se incorporan directamente en su interior. El método de investigación,sin embargo, también requiere el descubrimiento y la fijación de las complejas operacionescognitivas y la interiorización de los algoritmos para resolver problemas. El método deinvestigación es más exigente que un proceso de aprendizaje formal en el sistema educativoe involucra a diversas actividades y recursos.

El auto-aprendizaje en el método de investigación también tiene aspectos sociales. El auto-aprendizaje no significa que todo el aprendizaje se llevará a un lugar aislado de los demás.Aunque los estudiantes trabajan en parte de forma independiente, siempre debe cooperar enlos grandes proyectos de investigación-educación. Los estudiantes deben participar engrupos de estudio y el éxito del proyecto depende de cada miembro del grupo. Losestudiantes deben desarrollar habilidades de comunicación y el uso de una concienciaglobal para resolver los problemas con otras personas en la Tierra a través de Internet.

Estoy convencido de que los estudiantes deben ser expuestos a problemas de investigaciónde nivel en una fase temprana de su educación con el fin de mantener un continuo avancede la tecnología y la ciencia en términos de largo. Por otro lado, la educación es un sistemacomplejo sobre gente muy complejo. El método de investigación de la educación no esconveniente para cada situación de la educación o cada estudiante en cada escuela.Depende de la maestra con qué sabiduría que él o ella elige los métodos de la educación.

2.4 la motivación del estudiante



Una naturaleza virtual, el universo virtual o la realidad virtual es esencial para la enseñanzade las ciencias. La realidad virtual imita el mundo real y los estudiantes con seguridadpuede llevar a cabo experimentos en él. Los estudiantes pueden realizar experimentos

mentales de otro modo imposible de hacer en la realidad. Por otra parte, un cálculo, es tanimportante como la teoría y experimento. En el pasado, las ciencias naturales se caracteriza

por la interacción entre un experimento y la teoría. Esto ha ido cambiando y en lugar de lateoría, la experimentación y la simulación son tres los elementos esenciales del mismo díade hoy las ciencias naturales. Sin embargo, la educación clásica sigue siendo inferior a lassimulaciones de la enseñanza de la naturaleza de un modo conjunto.

Física como asignatura escolar debe reflejar los métodos de la física como ciencia. Lascomputadoras son herramientas inherentes a la física de la investigación científica básica yaplicaciones industriales comerciales. Si los modelos informáticos y simulaciones sonimportantes en la ciencia física, deberían jugar un papel comparativa en la enseñanza de lafísica. A través de simulaciones por ordenador, los estudiantes pueden explorar los nuevosfenómenos que no eran accesibles previamente. Modelado y simulaciones de exponer a losestudiantes a la física moderna contemporánea.

Modelado y simulaciones son muy eficaces para la educación vivos [20] . Los alumnosmanejan la simulación y tienen libertad para variar los insumos para obtener productos deacuerdo a su elección, para formular hipótesis y ponerlas a prueba, haciendo preguntascomo "¿cómo?" Y "¿qué pasaría si?" Los modelos numéricos y simulaciones de dar a losestudiantes una comprensión más profunda de la física que han aprendido en las clases.Ellos pueden hacer frente a los modelos pueden resolver analíticamente adquiridos durantelas clases y los comparamos con los casos que son más realistas. Por otra parte, sólo puedejugar con un modelo de trabajo.

Desde el punto de vista teórico, los modelos numéricos y simulaciones son la mejor herramienta para entender la física involucrada en las galaxias. Modelado y simulaciónpermiten a los estudiantes a comprender conceptos básicos de la dinámica de galaxias quenecesitan un alto grado de abstracción. La fantasía y la creatividad son cualidadesimportantes de los estudiantes que crean modelos informáticos y simulaciones. Elestudiante se integra la teoría y la experimentación en simulaciones por ordenador, acontinuación, modifica los modelos de computadora y melodías soluciones numéricas.

experimento ordenador se conecta un modelo proporcionado por una teoría con el cálculorealizado por una máquina que simula la experiencia real. Numéricos técnicascomputacionales se pueden utilizar para mejorar nuestra comprensión de la naturaleza. Losestudiantes pueden aprender sobre la ciencia a través de una experiencia.

Los modelos de la física y las simulaciones por ordenador también se puede utilizar enmatemáticas, para que el alumno pueda identificar la utilidad de las matemáticas en lasaplicaciones de la física. Es más fácil de entender, resolver y reciben la solución deproblemas matemáticos cuando se tiene un fondo físico y las relaciones. Me di cuenta deque algunos estudiantes de las matemáticas o la física son un poco temerosos de laprogramación de modelos de computadora. Por otra parte, los estudiantes de ciencias de lacomputación suelen ser intimidados por las matemáticas.



Esta es la nueva dimensión que las actuales teorías pedagógicas llamada: unainterdisciplinariedad en la educación - una conexión entre muchos campos de la ciencia:física computacional, que incluye la física teórica como el principal motor, ciencias de lacomputación con el análisis numérico y lenguajes de programación como una expresiónmatemática y la representación computacional de la física y (experimental) la astronomía

observacional. Por otra parte, esto se puede ampliar a otros campos de gran atractivo comola biología, la química o bioquímica.

Física como el nexo de unión entre las ciencias naturales puede ser muy útil. Lasinvestigaciones realizadas entre los estudiantes de las diferentes ramas de la cienciademostró que la física a los estudiantes de pregrado mostrar más comprensión de losmodelos físicos en comparación con la realidad que hizo un estudiantes de posgrado de lasfacultades de biología y química [21] . N-cuerpo de simulación como método versátil en lafísica computacional es muy adecuado para la enseñanza de las ciencias con lascomputadoras [22] .

Esta tesis está dando un fuerte énfasis en el uso de modelos numéricos de la naturaleza. Losestudiantes a veces se confunde con la relación entre las "leyes de la física" y la realidad, laidentificación física determinado modelo o teoría con la realidad. En la naturaleza virtual,el estudiante es capaz de cambiar "leyes" que rigen el comportamiento de su universo ytiene un poder de crear su o sus propios universos. A través de esta experiencia, el alumnoaprenderá que los modelos actuales son modelos imperfectos y sólo tratan de imitar larealidad.

Física Computacional da a la gran cantidad de competencias estudiantiles [23] :

1. La capacidad de expresar las leyes de la naturaleza en forma de ecuaciones y paramanipularlos en una variedad de situaciones: habilidad analítica,

2. la capacidad de expresar estas leyes en forma de entidades cuantificables,

3. la capacidad de comprender las escalas naturales y la estimación de las escalas,

4. la capacidad de tener habilidades de aproximación,

5. habilidades numéricas,

6. la intuición y habilidades de gran problema.

Cuando los estudiantes aprenden un equipo de cómo resolver el problema físico en formade programa de ordenador, tendrán un conocimiento perfecto sobre cómo resolver elproblema sin la computadora. Más importante, el alumno desarrollará la capacidad depensar en un sentido crítico, porque el estudiante no será un mero usuario.

2.6 Aplicación



Por lo tanto, se propone una arquitectura de nivel educativo y cuatro (Figura 2-1), que sedivide en cuatro niveles. El primer nivel es para estudiantes ocasionales que estáninteresados en nada más que en las animaciones que son adecuados para presentacionespúblicas. Los estudiantes en el segundo nivel se utiliza un programa de simulaciónexistentes, parámetros de entrada, el cambio y buscar los resultados. Los estudiantes de

tercer nivel estarán más interesados y obtener información técnica escrita en la segundaparte de esta tesis para obtener una mejor visión. El nivel de arquitectura de cuatro culminacon la lectura de los alumnos, programación, análisis y simulaciones de dinámica expansiónde galaxias, y con un profundo conocimiento de simulaciones numéricas.

Los estudiantes en el primer nivel son sólo ocasionales personas capturadas por una bonitaanimación. Dado que las galaxias evolucionan muy lentamente en comparación con unasola vida, es difícil ver los cambios en las galaxias. simulaciónGalaxy permite ver enrealidad una galaxia modelo de evolución con los propios ojos de los estudiantes, algo queno es posible en el universo real, pero lo que realmente está sucediendo. El segundo niveles para los usuarios que están interesados sólo en el uso de modelos y simulaciones degalaxias, la ejecución de las aplicaciones de software. Tener un poco de dudas másprofundas, el usuario podría querer saber cómo galaxia de simulación dinámica de lasobras: sus conceptos, las rutinas y los diferentes enfoques.

El nivel 3 de usuario estará interesado en la lectura de la parte técnica de este trabajo. Secentra en la teoría detrás de la dinámica de galaxias, y en los algoritmos utilizados en elsoftware de simulación. En cada capítulo, hay explicaciones de los algoritmos. Además, elusuario puede acceder proyecto del sitio web, donde todos los materiales, incluidos loscódigos y animaciones respecto a este trabajo se enumeran y pueden ser descargados. Si elestudiante está dispuesto a contribuir, él o ella también se verá en el comentario del códigofuente, para entender mejor cómo funciona el software.

Figura 2-1: Los cuatro niveles educativos arquitectura piramidal que se basa en los sólidoscimientos de primaria los estudiantes motivados. Los niveles superiores contienen losestudiantes con el interés y la comprensión de simulaciones numéricas.

En este punto, el alumno será capaz de desarrollar un nuevo módulo (que podría ser unaasignación, por ejemplo) o actualizar las antiguas. Este es el cuarto nivel. Las personas quese encuentren en este nivel se desarrolladores que extender el código y hacer la parte de ladinámica de galaxias equipo en todo el mundo. Es nuestro deseo que todos los usuariosllegar a este nivel, pero nadie está obligado a hacerlo. El objetivo final de este enfoque anivel de usuario y cuatro es proporcionar al estudiante un medio de aprendizajesimulaciones de la dinámica de galaxias de una manera general. El alumno será capaz deleer sobre él, comprender sus principios y ampliar la misma.

galaxia dinámica numérica Ahora no debe ser un misterio para el estudiante, y la brechaentre los conceptos que se enseñan en las clases y el estado a nivel de investigación sereduce al mínimo.



2.7 Observaciones finales

En el capítulo 2, hemos demostrado que la educación física es un elemento importante ycrucial para la sociedad humana. Los estudiantes deben estar más motivados por susmaestros con menos importancia en el aprendizaje y un mayor énfasis en la diferenciación,

la individualización y la auto-enseñanza. Es por ello que la formación de proyectos de auto-aprendizaje se sugiere. Junto con el avance de la ciencia y la tecnología, conexión aprincipios de la educación y la investigación debe hacerse. Auto-docencia e investigaciónde proyectos educativos creados por especialistas en sus campos debe hacerse librementedisponibles en Internet como un servicio a la sociedad. Un método de investigación de laeducación pueden desarrollar las habilidades de los estudiantes de una manera compleja.Los modelos informáticos y simulaciones del comportamiento de la naturaleza sonreconocidos como útiles, proporcionando conexiones entre los diversos campos de laeducación científica. Un esquema de incorporación de estos planteamientos se sugiere en el"nivel educativo arquitectura y cuatro". Sin duda, la educación es un sistema complejo yeste concepto no puede ser válida para todos los estudiantes.

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