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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/6181| Título : | Enseñanza integral de las matemáticas en Física, Ciencias de la Tierra y Física Biomédica |
| Autor : | MENDEZ FRAGOSO, RICARDO |
| Fecha de publicación : | 2019 |
| Resumen : | Este proyecto, con duración de tres años, está orientado a fortalecer la enseñanza de las matemáticas en materias de reciente creación para las licenciaturas de Ciencias de la Tierra y Física Biomédica, y reforzar materias de matemáticas avanzadas en la licenciatura de Física. La compresión y aplicación de los conceptos matemáticos en el entendimiento de fenómenos en la naturaleza es fundamental para desarrollar nuevos métodos de estudio, tanto teóricos como experimentales. Estos conocimientos matemáticos abstractos requieren en muchas ocasiones de herramientas didácticas y/o computacionales para mejorar su compresión y su posterior aplicación. Sin embargo, en la mayoría de los cursos no se hace explícito el uso de herramientas computacionales o uso de diferentes recursos didácticos para ejemplificar las aplicaciones específicas, y esto se debe en buena medida por falta de material ad-hoc. En particular, las licenciaturas de reciente creación en el Departamento de Física, Ciencias de la Tierra y Física Biomédica, tienen materias cuyos temarios están orientados a que los alumnos reciban tanto los conceptos fundamentales en matemáticas como sus aplicaciones. Sin embargo, no se cuenta con suficientes recursos didácticos que ejemplifiquen las aplicaciones con el enfoque adecuado y la profundidad en los temas que a cada licenciatura le son más útiles. Por estas razones, en este proyecto se conjuntan diferentes tipos de herramientas didácticas y el uso de las TIC's para el desarrollo de unidades de aprendizaje relacionados con los conceptos matemáticos y sus aplicaciones, principalmente experimentales, orientadas a satisfacer los intereses de las licenciaturas antes mencionadas. De esta manera se pretende que el alumno obtenga una formación integral desde la adquisición de conceptos teóricos, pasando por utilizar simulaciones computacionales, cursos en línea, hasta desarrollar o utilizar recursos didácticos relacionados con algún experimento o aplicación. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6181 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | MENDEZ FRAGOSO, RICARDO |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2019-2021 |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | - Incrementar los contenidos en el sitio web a desarrollar y en la RUA en los que se incluya unidades de aprendizaje de aplicaciones de las matemáticas en la fabricación y construcción de dispositivos y experimentos que realizan los alumnos y profesore Disminuir el índice de reprobación que presentan las materias de Matemáticas para las Ciencias Aplicadas que se imparten en las licenciaturas de Ciencias de la Tierra y Ciencias de la Computación. Fortalecer el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación en la enseñanza de las matemáticas a través de la creación de ambientes virtuales en los que puedan consultar, cursos en línea, modificar y ejecutar material didáctico dedicado a entender las matemáticas que aprenden y usan en sus cursos. Fomentar entre los profesores el intercambio de ideas, temas de investigación educativa y métodos de enseñanza, así como su implementación y los resultados obtenidos. Involucrar activamente a los estudiantes de las licenciaturas de Física, Ciencias de la Tierra, Ciencias de la Computación y Física biomédica en la elaboración de material didáctico y aplicaciones de ciencia básica para entender los conceptos que aprenden en sus cursos. Fomentar, tanto en los estudiantes como profesores, la colaboración multidisciplinaria al abordar temas de interés en áreas de Física, Biología, Ciencias de la Tierra y Ciencias de la Computación. Organizar seminarios entre los profesores que imparten las materias de matemáticas aplicadas en donde puedan intercambiar material didáctico y métodos de enseñanza. |
| metadata.dc.description.hypothesis: | La compresión de los conceptos básicos en matemáticas se ve reforzada cuando se pasa de una clase magistral en la que el profesor expone la teoría, resuelve problemas y evalúa de forma tradicional, a una clase en la que, haciendo uso de las tecnologías de la información y comunicación, se presentan los conceptos acompañados por discusiones relacionadas con sus aplicaciones prácticas e involucra al estudiante en la generación de conocimiento a través del desarrollo de proyectos que llevan a un mejor entendimiento y aprendizaje. Hoy en día, una de las herramientas más útiles para visualizar fenómenos es el uso de la computadora, principalmente cuando se trata de matemáticas. Además, hoy en día existen diferentes dispositivos digitales que son sencillos de utilizar y programar para el diseño de experimentos y prototipos. Para ello se propone que dentro de los cursos de las materias de Matemáticas para las Ciencias Aplicadas niveles I, II, III y IV, Matemáticas Avanzadas para la Física, Matemáticas Avanzadas para Ciencias de la Tierra y Cálculo Avanzado, de las licenciaturas de Ciencias de la Tierra, Física y Física Biomédica, se incorpore la utilización de herramientas computacionales para mostrar y exhibir diferentes modelos construidos a partir de conceptos matemáticos que se ven en los cursos. Esto promoverá que los conocimientos abstractos que se vean en asignaturas de matemáticas se puedan aterrizar en problemas prácticos, e incluso se puedan realizar algunos experimentos y/o fabricar prototipos con alguna aplicación tecnológica. De esta manera, se generarán unidades de aprendizaje basadas en problemas que guiarán a los profesores en diseñar la temática, enfoque y profundidad de los temas que se abordan en los diferentes cursos matemáticas. Así mismo, el alumno podrá tener ejemplos de calidad que lo guíen en su aprendizaje. |
| metadata.dc.description.strategies: | Para obtener un resultado significativo en la enseñanza de las matemáticas aplicadas es importante tener presente que las herramientas computacionales que permitan hacer simulaciones de los modelos matemáticos que se ven en los cursos. Más aún, en el caso de la Física, las Ciencias de la Tierra y la Física Biomédica, estas simulaciones tienen que tener una contraparte experimental o alguna aplicación tecnológica. Para ello se propone fortalecer el uso de plataformas de programación en línea de código abierto que profesores y alumnos han trabajado en los años recientes para consultar, diseñar y ejecutar simulaciones computacionales basados en modelos que se ven en los cursos. Esta plataforma está acompañada de tutoriales con los cuales la gente podrá realizar programas de cómputo en Python y Julia en el caso de que se requieran hacer simulaciones, y en el caso de prototipos experimentales se realizarán tutoriales para el manejo y desarrollo de proyectos con Arduino y Raspberry Pi. Esto hace que los usuarios a los que va dirigido el proyecto puedan disponer de programas y bibliotecas de cómputo útiles en los cursos de matemáticas. También contarán con guías de calidad para realizar y desarrollar de discusiones y proyectos dentro de sus cursos. La ventaja de los lenguajes de programación y las plataformas de desarrollo de prototipos que se han elegido, es que son fáciles de aprender, sus tiempos de ejecución son rápidos, son fáciles de traducir a otros lenguajes, tienen un ambiente amigable para programar, tienen una amplia biblioteca de herramientas de cómputo científico y están adaptados a las herramientas actuales de programación como: cloud computing y cómputo en paralelo. Tienen la ventaja de que también se pueden trabajar en línea para fomentar el uso continuo de las herramientas. Adicional a lo anterior y dentro de este mismo esquema, se plantea el desarrollo de experimentos y prototipos con aplicaciones tecnológicas en los que los alumnos pongan en práctica los conocimientos que adquieren o que hayan simulado en una computadora. Para esto último se plantea la utilización dispositivos digitales como tablets, Arduinos y Raspberry Pi, así como diferentes accesorios que se pueden conectar a estos dispositivos como motores, antenas de radiofrecuencia, sensores de movimiento, presión y temperatura, sensores electromagnéticos, etc. para generar experimentos y prototipos que ilustren las aplicaciones del conocimiento abstracto de los cursos de matemáticas. Estas aplicaciones están en el contexto de aplicaciones a experimentos de ciencia básica como la manipulación de plasmas, circuitos digitales, dispositivos mecánicos controlados por radiofrecuencia como drones, medidores de variables ambientales como las estaciones meteorológicas, sensores de signos vitales, etc. Esto tiene la finalidad de que los profesores y alumnos establezcan vínculos de colaboración de tal manera que puedan materializar conceptos que se ven en las clases. De esta manera los estudiantes podrán involucrarse en un ambiente académico más parecido al que se encontrarán en la vida profesional. Por esta razón es que en presente proyecto se plantea la compra de diferentes equipos y dispositivos que permitan agilizar la construcción de piezas y materiales necesarios para la generación de experimentos o el desarrollo de prototipos que aterricen los conceptos que los alumnos y profesores puedan realizar. Finalmente, con estas aplicaciones, los alumnos podrán hacer el recorrido desde los conceptos matemáticos, pasando por los vínculos que éstas tienen con las ciencias, hasta llegar a alguna aplicación experimental o tecnológica. Proporcionar herramientas de enseñanza de las matemáticas en las licenciaturas de Física, Ciencias de la Tierra y Física biomédica, a través de la generación de material y recursos didácticos que proporcionen un mejor entendimiento de los fenómenos que se pueden modelar en las áreas del conocimiento antes mencionadas. Impulsar la participación de los estudiantes en proyectos que lleven a la generación de manuales, unidades de aprendizaje y prototipos experimentales utilizando los conocimientos de la licenciatura a la que pertenecen. Generar material didáctico que se utilice diferentes conceptos matemáticos para entender fenómenos en la naturaleza o para desarrollar aplicaciones experimentales interdisciplinarias. Motivar a los estudiantes en el estudio de las matemáticas al mostrarles las aplicaciones que éstas tienen en la modelación y en dispositivos experimentales de los fenómenos que estudian en sus diferentes cursos. Mejorar el nivel académico de los estudiantes de la Facultad de Ciencias al incorporarlos en tareas de docencia, investigación y difusión. Al mismo tiempo, consolidar un grupo de profesores de deferentes disciplinas enfocados en el mejoramiento de las enseñanza de las matemáticas en la Facultad de Ciencias. |
| metadata.dc.description.goals: | Los logros alcanzados en el proyecto son diversos y se pueden dividir en dos periodos, el primer año se pudo desarrollar de manera normal y de acuerdo a calendario, pero para el segundo año se tuvieron que hacer muchas adecuaciones a las actividades y productos para que el proyecto se pueda a buen término. Las metas logradas más importantes que se pueden destacar - Plantilla para un curso completamente en línea, tanto en plataforma cerrada (Google Classroom) y en versión abierta en página web. - Página de internet auto adaptable a computadoras, tabletas, y teléfonos con herramientas, repositorios, cursos, tutoriales, etc. Esta página es flexible y escalable para incrementar su contenido y sección. Durante la ejecución de este proyecto se logró tener casi 30,000 visitas al sitio web, lo que habla del flujo constante que tuvo esta herramienta. - La experiencia ganada en la impartición de cursos y generación de proyectos educativos de física y matemáticas derivó en que el responsable del proyecto participó activamente en la creación e implementación del nuevo plan de estudios de la Licenciatura en Ciencias de la Tierra en la ENCiT. - Manuales de programación en Python 2.x, Python 3.x y Julia, orientados a usuarios de licenciaturas de Física, Física Biomédica y Ciencias de la Tierra. - Repositorio de programas con aplicaciones de matemáticas a disciplinas relacionadas con Física y que además se irá escalando con más unidades con el tiempo. - Canal de YouTube y videos con explicaciones de programación y conceptos físicos. - Organización de un Concurso de Aparatos y Experimentos en Física a nivel nacional, así como su correspondiente Encuentro de Educación a Nivel Medio Superior. La participación se hizo con la representación de 17 estados y casi 100 trabajos relacionados con física en el caso del concurso. - Participación activa en la organización del IV Encuentro SUMEM para la mejora de la la educación matemática en la UNAM Finalmente, los productos generados por el proyecto se pueden consultar en los anexos de este reporte a través de capturas de pantalla, fotos y documentos en PDF, o en los enlaces respectivos de este reporte. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Si bien es cierto que se lograron alcanzar los objetivos principales del proyecto, hay que destacar los logros obtenidos y analizar la forma en la que se realizan actividades educativas en estos tiempos. La pandemia por COVID-19 ha representado un gran reto para los docentes y estudiantes. Para los profesores ha representado que todos tengan que cambiar su forma de enseñar y adaptarse a las tecnologías de la información. Cabe mencionar que esta transición se realizó sin una capacitación previa. Para los estudiantes ha representado tener que implementar estrategias de aprendizaje nuevas para ellos y enfrentarse a un modelo educativo completamente distinto al que están acostumbrados. En cualquiera de los casos, la flexibilidad mental y la implementación de diferentes herramientas para el aprendizaje resultan de suma importancia. Con lo anterior, se refuerza el hecho de que la educación se tiene que centrar en que los estudiantes deben aprender a gestionar su aprendizaje tomando un papel más activo en su aprendizaje y que los profesores o docentes son una guía en dicho proceso. Es importante señalar que esta visión es muy importante debido a que de esa manera se puede lograr un aprendizaje significativo en los alumnos que los hace más independientes y fomenta su creatividad. De esta manera, el presente proyecto ha realizado aportaciones importantes para el desarrollo de herramientas y material para continuar con las actividades de enseñanza. Más aún, en un futuro próximo la educación en línea jugará un papel central y tendrá que coexistir con la tradicional, ya que visto desde un punto de vista positivo, la ampliación de la oferta en las técnicas educativas dará como resultado que estudiantes y profesores puedan optar por la que mejor se ajuste a sus necesidades. De esta manera, el grupo de trabajo de este proyecto considera que se ha tenido éxito y contribuido a mejorar la educación en el área de las ciencias exactas. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ciencias |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Física aprendizaje situado matemáticas aplicadas TIC's en matemáticas |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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