UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE EDUCACINDEPARTAMENTO DE MATEMTICAS Y FISCAESCUELA DE EDUCACINSEMINARIO DE PROYECTO DE INVESTIGACIN

Propuesta de un Manual para el Aprendizaje de la Asignatura de Fsica Computacional del Sexto Semestre de la Mencin Fsica de la Facultad de Ciencias de la Educacin de la Universidad de Carabobo

Tutora: Lic Mariela Gmez Autor: Jos Ferreira F

Valencia del 2012

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1 EL PROBLEMA1.1 Planteamiento y Formulacin del Problema La incorporacin de la tecnologa de informacin y comunicacin (TIC), proporciona nuevas herramienta para el aprendizaje con el uso de los multimedios que deben ser tomadas en consideracin a fin de mejorar la comprensin de las ciencias naturales llamadas tambin ciencias bsicas para mejorar su comprensin. Como denota en el prefacio de su libro Estrada (2005, pag1) Debido al desarrollo vertiginoso de las ayudas del cmputo, la fsica computacional se ha convertido en un rea activa de gran inters cientfico. La computacin a influido en todas las reas de las ciencias bsicas, originando nuevos especialidades con gran inters practico como educativo, una de la ms destacada es la fsica computacional que en la jornada de divulgacin del Instituto de fsica y matemtica de la Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo se define segn El Dr Cotti (2008) es una disciplina que se encarga del estudio y la aplicacin de modelos algortmicos, programas, simulaciones para resolver problemas de la fsica y ciencias afines para una teora cuantitativa ya existente. Por otra parte, en el aprendizaje de la ciencia fsica las prcticas de laboratorio desarrolla destrezas en el manejo de equipo de medicin, manejar conceptos bsicos de la asignatura, del proceso de observacin de fenmeno, la obtencin de los datos experimental, el anlisis de los resultados y las conclusiones. En las prcticas de laboratorio el alumno esta en contacto fsico y pueda manipular los elementos, dispositivos e instrumental requeridos para el experimento en un laboratorio real o utilizando simulaciones interactivas programadas con el empleo de las computadoras personales (PC) en un laboratorio virtual. Adems, la utilidad de la simulacin por ordenador en las practicas de laboratorio de fsica en el proceso de aprendizaje esta muy vinculada a la comprensin de los fenmenos, a la vez simplifica el modelo real manteniendo las caractersticas esenciales del mismo, en otras palabras, la simulacin de las practicas de laboratorio de fsica virtual reproduce los fenmenos fsicos cuando por razones de tiempo, recursos o seguridad, no es posible realizar la actividad en un laboratorio real. De igual forma, la simulacin facilita el anlisis de los fenmenos en aquellos casos en que resulta caro, difcil o imposible realizar las prcticas con objetos reales.

A su vez, la computacin en fsica adems de ser una herramienta para el estudio, comprensin de los fenmenos, a la vez de originar una nueva disciplina, tambin se establece como una herramienta idnea a travs del uso de lenguajes de programacin para el aprendizaje de muchos tpicos que presentan comportamientos complejos, tales como fractales, autmatas, entre otros, razn por la cual, se facilita su explicacin al mismo tiempo su entendimiento a travs del uso de la fsica computacional como medio didctico y mtodo de enseanza prctico, mediante el uso de lenguaje de programacin Python creado por Guido Van Roussum, de cdigo abierto, diseado para ser usado con facilidad.

Asimismo, en Venezuela la fsica computacional es una signatura en varios universidades nacionales donde se imparten la licenciatura en ciencia mencin fsica como una asignatura elemental, incluso como una mencin ya sea en la Universidad Central de Venezuela (UCV) en Caracas, la Universidad de los Andes (ULA) en Mrida, la Universidad Simn Bolvar (USB) en los Teques, la universidad de Oriente (UDO) ncleo Sucre, la Universidad del Zulia (LUZ) en Maracaibo y la Universidad de Carabobo (UC) en Valencia, pero la fsica computacional est enfocada hacia su aplicacin y aporte en la ciencia puras, obviando el aporte que pueden ofrecer en la ciencias de la educacin para el mejoramiento aprendizaje de la fsica.

Ahora bien, en la universidad de Carabobo en la facultad de educacin se imparte la carrera de licenciatura en educacin mencin fsica que en el pensum aprobado por el consejo de Facultad se encuentra la asignatura de fsica computacional, del sexto semestre que tiene por objetivo terminal segn el pensum sinptico de la asignatura la implementacin y desarrollo de programa por parte del estudiante que permitan la simulacin creativas e ingeniosas de fenmenos fsicos que facilitan el aprendizaje de esta ciencia a travs del desarrollo programas adaptados al rea de conocimiento que se pretende usar.

Sin embargo, en la asignatura no especifica el lenguaje de programacin y se opta por diferentes software propietario, es decir, cualquier programa en el que el usuario tiene que pagar para usarlo y se prohbe modificarlo o redistribuirlo, usado para la introduccin y enseanza de la programacin, entre estos programa est el lenguaje de programacin C, lenguaje de programacin C++, visual basic, entre otros, variando su escogencia segn el docente, aun cuando existen varios software libre para la enseanza de la programacin, pese a esto se sigue usando los anteriormente mencionados programas privativo por diversas razones la resistencia a cambiar a un nuevo lenguaje de programacin, principalmente porque solo maneja estos lenguajes en especficos, esto debido a que en su programa de formacin de pregrado es el lenguaje o lenguajes con el que aprendi a programar, lo que refuerza su apego a dichos programas perpetuando su uso. Adems del desconocimiento de software libre usados para aprendizaje de la programacin o su puesta en prctica en algn instituto de educacin, sin embargo existe diferente programas que cumple con la funcin educativa de la programacin probados en universidades, uno de los ms destacado es el lenguaje de programacin python, que est en el auge del mundo de software libre y que presenta una serie de caracterstica que lo hacen muy atractivo para ensear a programar. Por otra parte los textos de fsica computacional presentes en el mercado son escasos y destinados especficamente para la enseanza de la programacin para alumnos de ciencias de la computacin o ramas afines, as como para estudiantes de licenciatura en ciencia pura. Desde este marco de idea surge la siguiente pregunta cuenta los estudiantes de la asignatura de fsica computacional del sexto semestre de la mencin de fsica de la facultad de ciencias de la educacin con un manual que le facilite la comprensin de los contenidos de la asignatura? 1.2 Objetivo de la investigacin1.2.1 Objetivo General Proponer un manual para el aprendizaje de la asignatura de fsica computacional del sexto semestre de la Mencin Fsica de la Facultad de Ciencias de la Educacin de la Universidad de Carabobo 1.2.2 Objetivo Especficos1.2.2.1 Diagnosticar los conocimientos que poseen los estudiantes en la asignatura de fsica computacional del sexto semestre.1.2.2.2 Determinar la factibilidad de la propuesta para el manual de la asignatura de fsica computacional1.2.2.4 Disear los diferentes algoritmos que sirvan de ejemplo en cada uno de los temas de la fsica computacional.1.3 Justificacin de la InvestigacinLa asignatura fsica computacional que se imparte en la carrera de Licenciatura en educacin Mencin Fsica, en la facultad de educacin de la Universidad de Carabobo, presenta diverso inconvenientes entre ellos que los estudiantes no cuenta con un manual para dicha asignatura que le sirva de apoyo para facilitar el proceso de comprensin y resolucin de problemas dirigidos a los alumnos, forzando a recurrir a los texto que adems de ser escasos, escrito en el idioma ingles, son dirigidos para el uso de licenciado en ciencia pura y texto de enseanza de programacin para informtico o carreras afines pero no para licenciados en ciencia de la educacin.Adems, diversas instituciones pblicas en el pas incorporan el uso de software libre en la sociedad Venezolana, lo que hace necesario capacitar e instruir a los usuarios en la utilizacin de estos programas, por lo que se establece la inclusin en los programas de educacin bsica, diversificada y superior. Diversas universidades del pas estn incorporando estos programas para su uso tanto administrativo como educativo, entre ellas la UC que estn en proceso para incorporar estos programas, especficamente de uso educativo en la Facultad de Educacin. En la asignatura de fsica computacional del sexto semestre, que an no ha incorporado completamente en el uso de software libre, por lo que se propone el uso del lenguaje de programacin python. Por otra parte, se pueden mencionar que el uso de python representar un ahorro de los fondo econmicos con que cuenta la universidad de Carabobo debido a que no debe de pagar para su uso, ni por las actualizaciones, ni el nmero de copias que se realicen de este programa. Por otro lado funciona para diversos sistemas operativos, es de fcil adquisicin, ocupa poco espacio en el disco de almacenamiento, existen versiones portable, por lo cual es fcil programar en una computadora que no tenga instalado el programa, permitiendo la movilidad en laboratorio de computacin, cybercafes, entre otras alternativas, tambin existe material para el aprendizaje de este lenguaje de programacin tanto impreso como en digital. Adems, su uso educativo en los institutos educativos, destacando su empleo didctico en clase de programacin en el Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT), en la asignatura de introduccin a la ciencia de la computacin y programacin del Open Course Ware, en el dos mil ocho hasta la actualidad, por las razones mencionada anteriormente se realiza la eleccin del lenguaje de programacin python para la elaboracin del presente trabajo de grado para la enseanza de la asignatura de fsica computacin del sexto semestre de la mencin de fsica de la facultad de educacin. Por otra parte, el uso de la computacin para la enseanza de la fsica aumenta debido a que la simulaciones e interrelacin que se da entre el material educativo y el educado son ms personalizadas, al mismo tiempo son ms econmicas que las realizadas en laboratorio de fsica, que la mayora de los planteles educativos del pas no cuenta, pero en cambio el acceso de computadoras dentro de las instituciones educativas o fuera de ellas es bastante asequible. Al mismo tiempo, el uso en el aula de la tecnologa de informacin y comunicacin (TIC) aumenta y las repercusiones en el desarrollo cognoscitivo de los estudiantes al hacer las clases ms dinmica con el empleo de simulaciones computarizadas que difcilmente se logran visualizar en maquetas o equipos de un laboratorio de fsica, a su vez permite un aprendizaje ms individualizado porque los estudiantes pueden manipular el programa sin riesgo de que el usuario sufra una lesin fsico, ni un dao el equipo que manipule. Adems existe la necesidad de crear programa para su uso en los laboratorios de fsica para suplir la deficiencia o inexistencia de estos en los institutos de educacin. Debido a lo anterior se requiere que el futuro docente est capacitado en el uso y desarrollo de software de enseanza, por esta situacin la pertinencia del presente trabajo. Es importante acotar que dicho material no pretende suplantar el docente capacitado para dictar dicha asignatura sino que sirva de apoyo de la misma.