Diseño de prácticas de laboratorio para fortalecer el aprendizaje de conceptos matemáticos en Ciencias Básicas

Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/6155

Título :	Diseño de prácticas de laboratorio para fortalecer el aprendizaje de conceptos matemáticos en Ciencias Básicas
Autor :	ARENAS GONZALEZ, ALFREDO
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	Este proyecto tiene como finalidad fortalecer el aprendizaje de los alumnos en las asignaturas de matemáticas de Ciencias Básicas, a través del diseño y construcción de prácticas de laboratorio, así como mejorar el planteamiento de las prácticas existentes de las asignaturas que ya cuentan con él, con la propuesta de incorporación de TIC en su desarrollo, todo esto con el objetivo principal de promover la vinculación de la teoría con la práctica y el análisis de resultados. Se elaborará un banco de prácticas de laboratorio, que facilite a profesores y alumnos su desarrollo y aplicación. Este banco será elaborado por los participantes del proyecto, entre ellos estudiantes de servicio social y de tesis. Se pretende capacitar en la ejecución de dichas prácticas a los profesores interesados en llevarlas a cabo con sus alumnos, por medio de cursos, asesorías, artículos o videos que ilustren el desarrollo de las prácticas. Con base en el trabajo realizado, se elaborarán ponencias para presentarlos en congresos nacionales e internacionales, tanto de docencia como de las áreas disciplinares. Se contará con la participación de profesores de las diferentes Coordinaciones de la DCB así como un profesor del Colegio de Ciencias y Humanidades y de la Facultad de Ciencias, para visualizar enfoques distintos. El proyecto incluye la impartición de cursos, talleres y seminarios para profesores en los intersemestres, relacionados con el diseño y la construcción de prácticas experimentales, que impulsen la creatividad, el aprendizaje interdisciplinario y el análisis de resultados. Para fomentar la difusión de las ideas generadas, se organizarán exposiciones y se publicarán artículos en el boletín UNAMente Robótica. Con la realización de este proyecto se pretende involucrar a asignaturas tales como Ecuaciones Diferenciales, Cálculo Diferencial y Geometría Analítica, Cálculo Integral, Análisis Numérico, Cálculo Vectorial, Mecánica y Electricidad y Magnetismo, entre otras.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6155
metadata.dc.contributor.responsible:	ARENAS GONZALEZ, ALFREDO
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	1 Favorecer en los alumnos la vinculación de lo abstracto con lo concreto por medio de la experimentación, con el fin de adquirir procesos cognitivos más eficientes. 2 Brindar a los profesores de la División de Ciencias Básicas opciones de estrategias didácticas originales y creativas, para guiar su labor docente con miras hacia el desarrollo y la implantación de una cultura experimental y de análisis. 3 Promover la consolidación de los conocimientos adquiridos en el salón de clases con prácticas de laboratorio que ilustren algún concepto teórico, y la relación que guarda este con los resultados experimentales. 4 Impartir talleres o cursos dirigidos a profesores en los cuales se difunda la existencia de este material y el impacto que puede llegar a tener en los alumnos. 5 Construir un portal web en donde se alojen las prácticas, y sea de fácil localización tanto para profesores como para alumnos. 6 Difundir por medio de exposiciones, el material generado en este proyecto, tanto al interior de la Facultad de Ingeniería, UNAM, como en otras instituciones, escuelas o facultades que impartan asignaturas similares, para evaluar la importancia de las mismas, con base en la opinión y realimentación tanto de profesores como de alumnos. 7 Realizar la evaluación de las actividades a través de pruebas piloto, y compartir los resultados interna y externamente en congresos y reuniones académicas tanto nacionales como internacionales. 8 Publicar los resultados del proyecto en revistas arbitradas del ámbito educativo. 9 Analizar la posibilidad de implementar alguna práctica remota en la cual se puedan tener experiencias significativas, visualizando con ello disminución de costos en equipo e infraestructura. 10 Fomentar la formación de alumnos en el ámbito de la metodología de estas actividades didácticas en las asignaturas de matemáticas, ya sea por medio de la realización del servicio social, como con trabajos de tesis de licenciatura. 11 Continuar con la publicación del boletín UNAMente Robótica, para difundir en el seno de la Facultad de Ingeniería los logros y resultados de este proyecto.
metadata.dc.description.hypothesis:	La experimentación orientada en asignaturas específicas de matemáticas y física, así como la manipulación de modelos y prototipos físicos, tanto para la comprensión de un contenido teórico como para la aplicación y control de un dispositivo desarrollado por el alumno, permitirán fortalecer su aprendizaje. Para lograr un mayor atractivo de algunas prácticas del área de física, tanto en alumnos como en profesores, es conveniente incidir en su actualización tecnológica, proponiendo las modificaciones pertinentes. La difusión en la planta docente de las asignaturas de Ciencias Básicas sobre los beneficios de la realización de prácticas experimentales y de cómputo por parte de los alumnos, mediante boletines, exposiciones programadas y la impartición de cursos sobre las prácticas creadas en este trabajo, permitirá que los profesores diversifiquen las actividades de aprendizaje de sus estudiantes, logrando potenciar la calidad de su labor docente. Para difundir con mayor amplitud los beneficios de la realización de prácticas experimentales vinculados con contenidos matemáticos para fortalecer el aprendizaje de los alumnos, es pertinente elaborar y presentar ponencias de las ideas de este proyecto, tanto en congresos nacionales como en internacionales. Para lograr una mejor formación terminal de los alumnos, es necesario promover su participación en proyectos reales que resuelvan problemáticas sociales de importancia, como lo es la búsqueda del mejoramiento del aprendizaje que puede vincularse de manera directa con las necesidades actuales que requiere nuestro país.
metadata.dc.description.strategies:	Acopio de información acerca de las prácticas Para iniciar este proyecto, se recabará información referente al modelado matemático, diseño y construcción de modelos y prototipos tecnológicos para prácticas de laboratorio de matemáticas y de física de la Facultad de Ingeniería, en particular de la División de Ciencias Básicas, DCB. Reclutamiento de alumnos Se convocará a alumnos que deseen realizar su servicio social, o bien, desarrollar su tesis profesional en este proyecto, mediante temas relacionados con la elaboración de las prácticas, el diseño de software, o las aplicaciones de mecatrónica y de instrumentación, con el objeto de concebir, desarrollar, diseñar e incorporar mecanismos automáticos, controladores e instrumentos de medición electrónica que se requieran. Reuniones y grupos de trabajo Se realizarán reuniones quincenales con grupos específicos de profesores participantes, tanto presencial como a distancia: los que estarán a cargo del diseño y creación de las prácticas, los que establecerán las ideas educativas que convenga incorporar, los que coordinarán el diseño y la fabricación de los prototipos necesarios, los que revisen los productos generados, para verificar el avance de cada uno de los grupos y detectar oportunamente los problemas que surjan y las necesidades que se tengan, y asimismo, se den a conocer los avances de cada uno de los grupos a todos los participantes y se propicie el intercambio de ideas e información. Diseño y creación de prácticas experimentales de matemáticas Para el desarrollo de cada práctica se conformará un grupo de trabajo de tres académicos, cuando menos, un responsable, y otros dos, preferentemente de diferentes asignaturas, con el propósito de ayudar a vincular los conocimientos de sus materias y propiciar el trabajo interdisciplinario. Apoyo técnico y asesorías Se buscará la manera de proporcionar a los profesores participantes del proyecto, incluyendo a otros interesados de la DCB que no pertenezcan a él, el apoyo técnico y de manufactura para desarrollar los prototipos de las prácticas, incluso proveerles de ideas relacionadas con estos trabajos. Se empleará el equipo, las herramientas y los materiales ya existentes en el Taller de Robótica Abierta de la DCB, con objeto de abatir costos. Cursos y seminarios Se organizarán e impartirán cursos relacionados con el modelado de sistemas físicos y de métodos experimentales para el desarrollo de prácticas para profesores, con objeto de propiciar el interés sobre esta modalidad educativa que pretende impulsar este proyecto. Difusión de los productos Se difundirán las ideas y elementos conceptuales, los materiales didácticos y los desarrollos tecnológicos generados, por medio de exposiciones públicas, la impresión de manuales de prácticas, el boletín UNAMente Robótica, pláticas dirigidas a la comunidad escolar, tanto de la propia Facultad como de otras escuelas y facultades de la Universidad, incluyendo el Colegio de Ciencias y Humanidades y la Escuela Nacional Preparatoria, así como mediante la elaboración de ponencias a presentarse en congresos nacionales e internacionales. Asimismo, se organizarán exhibiciones públicas de prototipos fabricados por los participantes de este proyecto, en el vestíbulo de la planta baja de la Biblioteca Rivero Borrel, ubidada en el Anexo de Ingeniería. Empleo en la docencia de productos terminados Se idearán proyectos de diseño y fabricación de prototipos que puedan ser empleados por alumnos y profesores en el proceso enseñanza-aprendizaje de las ciencias básicas, preferentemente los que involucren de manera conjunta asignaturas de la DCB, que sean atractivos, económicos y sencillos de realizar. Fortalecer el aprendizaje de los conceptos matemáticos de algunas asignaturas de la División de Ciencias Básicas, a través del diseño y planteamiento de prácticas de laboratorio que describan experimentalmente fenómenos físicos, químicos o biológicos, así como el uso de software especializado, que permita orientar a los alumnos hacia la vinculación de la teoría con la práctica.
metadata.dc.description.goals:	1 Se diseñaron 8 prácticas para la asignatura de Ecuaciones Diferenciales, 1 para Álgebra lineal, 1 para Cálculo Diferencial, 1 para Cálculo Integral y 2 para Mecánica. 2 Se aplicaron 10 prácticas a cuatro grupos de alumnos, en promedio, impactando en una población de aproximadamente 200 alumnos cada semestre. Se diseñó y aplicó una encuesta de evaluación para tener información de la aceptación de las prácticas por los alumnos, cuyos resultados demuestran que fortalecieron su aprendizaje de las asignaturas.. 3 Se diseñó una práctica de Mecánica con el uso de medición de coordenadas geográficas con GPS de teléfonos celulares, para el estudio de las trayectorias de un ciclista. Se trabajó en una práctica de Electricidad y Magnetismo con el diseño de una aplicación de realidad virtual en teléfonos celulares. 4 Se promovió el diseño y fabricación de prototipos por parte de los alumnos de Representaciones Gráficas, realizando la maqueta de una casa inteligente previa realización de los planos, en el que automatizaron servicios controlados por medio de una tarjeta Arduino. En la materia Mecánica los alumnos desarrollaron un prototipo para la medición del coeficiente de fricción. 5 Se impartió el curso para profesores “Análisis y discusión de prácticas experimentales para reforzar el aprendizaje de conceptos matemáticos en Ciencias Básicas” en 2019-2. 6 Durante 2020-1 se realizó una exposición de 10 carteles explicando prácticas diferentes, en la sala de profesores de la DCB así como en el CCH Sur y la FES Acatlán. 7 Se elaboraron y presentaron los siguientes artículos: “Prácticas experimentales como complemento del aprendizaje de conceptos matemáticos” presentado en el 5° Congreso Internacional de Investigación y Transformación Educativa en el siglo XXI, en Ciudad Victoria, Tam. en 2018, “Strengthening mathematical concepts in engineering courses using laboratory experiments” presentado en la INTED 2019, Valencia España, “Experimental paradigms in the explanation of mathematical concepts” presentado en la WMSCI 2019, en Orlando FL, EEUU y “Acercando a los estudiantes de ciencias básicas al ámbito experimental con elementos de robótica educativa” presentado en el 6º Simposio de Robótica Educativa realizado en la Facultad de Ciencias, en 2019. 8 Se tiene el 80% de la página web provisional para alojar a las prácticas y todo el material o productos generados en el proyecto. 9 Se fabricó un prototipo físico para la realización de la práctica “Ley de enfriamiento de Newton” y el prototipo para la aplicación de realidad virtual de la práctica de Circuitos eléctricos de segundo orden. 10 Se propusieron dos temas de tesis: “Aplicación de las ecuaciones diferenciales en circuitos eléctricos”, y “Diseño de un sistema para la realización remota de la práctica Ley de enfriamiento de Newton”. 11 Se publicaron los números 16, 17, 18 y 19 del boletín UNAMente Robótica. Pueden consultarse en la liga http://dcb.fi-c.unam.mx/Publicaciones/UNAMenteRobotica/.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Consideramos que la aplicación práctica de los conocimientos que se obtienen en clase, ya sea por medio de la realización de prácticas o a través de la fabricación de prototipos beneficia a los alumnos que las realizan, es por ello que el grado de satisfacción por parte de los alumnos al ver que los modelos matemáticos realmente caracterizan a un fenómeno, físico, químico o matemático, despierta el interés por la teoría, ya no lo ven como un aspecto teórico aislado sino que les permite afianzar en la práctica lo visto en teoría, ligando los conceptos con vivencias reales. Por otro lado creemos que es importante la realización de prototipos, como el de la Casa inteligente y el Medidor del coeficiente de fricción, pues además de enfrentar a los alumnos a la exposición de sus modelos ante profesores del área, les permitió verificar que hay un aspecto interdisciplinario en sus actividades profesionales futuras, en cuestiones relacionadas con aspectos de ingeniería mecánica, electrónica y de programación, al automatizar su proyecto con estos elementos. Nos parece que la realización de prácticas remotas es importante, pues además de que permite incrementar el número de estudiantes atendidos, propicia que los alumnos hagan la práctica desde su casa, lo cual potencia su autoaprendizaje y su sentido de responsabilidad. Por eso creemos que con la realización de este proyecto, los alumnos cuentan con más prácticas a desarrollar en diferentes asignaturas, con las que puedan reafirmar los conocimientos teóricos vistos en clase y comprobar que no son conocimientos aislados. Los profesores ahora tienen más elementos para hacer una evaluación más diversificada a sus alumnos, además de facilitar su aprendizaje. La UNAM y la Facultad de Ingeniería se benefician porque los profesores, al participar en las actividades del proyecto, hemos tenido un crecimiento general como grupo de trabajo al incursionar en áreas diferentes a las que pertenecemos. Por eso, creemos que los objetivos del proyecto se alcanzaron y superaron con creces, lo cual nos permitirá seguir realizando las prácticas propuestas y, en su momento, proponer otras actividades didácticas que contemplen el mejoramiento de nuestro quehacer docente. De igual forma al ir a difundir el trabajo de las prácticas a otras entidades y países nos permitió identificar que nuestro trabajo es valioso y que se reconoce el compromiso que tenemos como docentes para fortalecer el aprendizaje de los estudiantes. El trabajo que realizan los estudiantes de semestres avanzados como lo es el desarrollo de tesis de licenciatura y el diseño de prototipos tales como el de la práctica remota de la “Ley de enfriamiento de Newton”, contribuyo de forma sobresaliente, ya que el ser estudiantes que llevaron esas mismas asignaturas, permitió descubrir qué les hubiera gustado tener un material similar en su aprendizaje, por lo que realizaron observaciones importantes a algunas de estas prácticas.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	PRIMER AÑO 1 Diseñar cinco prácticas de algunas de las asignaturas de matemáticas de la DCB, tales como Ecuaciones Diferenciales, Cálculo Diferencial y Geometría Analítica, Cálculo Integral, Cálculo Vectorial, Análisis Numérico o Álgebra Lineal. 2 Aplicar las prácticas generadas en dos o más grupos de las asignaturas para las que fueron creadas, y evaluar su impacto en el aprendizaje de los estudiantes, creando el instrumento para su medición. 3 Proponer la actualización tecnológica de cuando menos dos prácticas de asignaturas de física, tales como Mecánica o Electricidad y Magnetismo, con objeto de que su realización sea más atractiva para los alumnos y profesores. 4 Continuar con la promoción del diseño y fabricación de prototipos por parte de los alumnos, relacionado con los contenidos de asignaturas de Ciencias Básicas, como otra actividad didáctica útil para fortalecer su aprendizaje. 5 Impartir, cuando menos, un curso para profesores que promueva el uso de este material, señalando el impacto benéfico que puede tener en el aprendizaje de sus alumnos. 6 Organizar, cuando menos, una exposición de los productos de este proyecto, con objeto de difundir ampliamente el material didáctico propuesto, y tener la posibilidad de evaluar la importancia del mismo con base en la realimentación de las opiniones de profesores y alumnos asistentes. 7 Elaborar una ponencia para un congreso nacional, y otra para un congreso internacional, con objeto de compartir los logros de este trabajo académico con colegas docentes de las ciencias básicas, tanto en el ámbito nacional como en el internacional. 8 Diseño y construcción de un sitio WEB en donde se alojen las prácticas generadas en el proyecto. 9 Ideación, diseño y fabricación de prototipos requeridos, tanto para las prácticas experimentales de matemáticas, como para la actualización tecnológica de las prácticas de física. 10 Analizar la posibilidad de proponer un tema de tesis de alguno de los prototipos físicos que se tenga en mente abordar. 11 Integrar, editar y publicar dos números del boletín UNAMente Robótica, cuando menos. SEGUNDO AÑO 1 Aplicar las prácticas generadas durante el primer año en cuando menos otros dos grupos de cada una de las asignaturas involucradas, con objeto de corroborar el resultado de la evaluación realizada el año anterior. 2 Diseñar otras cinco prácticas de asignaturas de matemáticas de la DCB. 3 Aplicar estas últimas prácticas en dos grupos de las asignaturas para las que se crearon, cuando menos, y proponer instrumentos de evaluación para medir su impacto en el proceso enseñanza-aprendizaje de la asignatura. 4 Continuar con el análisis de actualización tecnológica de prácticas de física, e implementar aquéllas en las que sea conveniente aplicarla. 5 Seguir fomentando el diseño y fabricación de prototipos por parte de los alumnos, relacionado con los contenidos de matemáticas y de física, como una actividad para potenciar el aprendizaje de los alumnos. 6 Proponer e impartir un curso para profesores, con objeto de difundir el banco de prácticas diseádas y promover la conveniencias de su uso. 7 Organizar una exposición de las prácticas experimentales de matemáticas y las actualizaciones tecnológicas logradas en prácticas de física, intentando dar una mayor cobertura entre los docentes de matemáticas tanto de la propia Universidad como de instituciones de educación superior nacionales. 8 Elaborar dos ponencias para congresos nacionales, de ser posible una de ellas por alguno de los alumnos que realicen su tesis de licenciatura, y otra más para algún congreso internacional. 9 Diseño de materiales audiovisuales pertinentes, relacionados con los productos creados en el proyecto, y adecuar y enriquecer el sitio WEB, con objeto de que sea más atractivo para los usuarios. 10 Continuar con el diseño y fabricación de prototipos necesarios para las prácticas de matemáticas, así como para la actualización tecnológica de las de física. 11 Analizar la factibilidad de automatizar, al menos, una práctica experimental, y adaptarla para que sea posible su realización remota. 12 Proponer un tema de tesis del ámbito educativo, sobre el diseño, aplicación y evaluación de las prácticas de matemáticas para potenciar el aprendizaje de los alumnos. 13 Continuar con el trabajo de conformación, edición y publicación del boletín UNAMente Robótica, cuando menos de otros dos números.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Ingeniería
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

Ficheros en este ítem:

No hay ficheros asociados a este ítem.

Mostrar el registro Dublin Core completo del ítem