 |
| Fig. 1: Relació de les respostes dels alumnes en funció de les preguntes de la prova final. |
L’electricitat és una de les temàtiques
del currículum de ciències que té certes dificultats de
comprensió. Diversos estudis plantegen l’aprenentatge d’aquesta
temàtica mitjançant l’ús d’eines tecnològiques;
tanmateix, des d’aproximacions no indagadores. En el present treball dissenyem
una metodologia basada en un simulador informàtic, que, juntament amb
la introducció de càpsules de vídeo, actuaran com a guia
per a facilitar la investigació sobre aquesta temàtica. S’ha
realitzat un estudi de cas amb catorze alumnes de cicle superior d’educació
primària durant el curs escolar 2016-17. Els resultats d’aprenentatge
de l’alumnat mostren una alta comprensió del contingut científic.
Aquestes evidències ens porten a determinar que la integració
de les eines tecnològiques ha facilitat l’aprenentatge dels circuits
elèctrics.
L’electricitat és una de les temàtiques
que destaca en el currículum de ciències naturals d’educació
primària de Catalunya, dins del bloc denominat “matèria
i energia”. Encara que alguns estudis mostren com aquesta temàtica
és difícil d’entendre per a l’alumnat, s’han
realitzat diverses aproximacions per tal de millorar la seva comprensió
(García, Carmona et al., 2016).
Estudis recents demostren que la indagació científica com a metodologia
o estratègia aporta bons resultats en l’ensenyament i aprenentatge
de les ciències experimentals (National Research Council, 2012). Segons
l’informe de la Science Education for Responsible Citizenship (Hazelkorn
et al., 2015), la indagació és definida com “un
procés complex per donar sentit i construir models conceptuals coherents
en què l’alumnat formula preguntes, investigua per trobar respostes,
contrueix noves comprensions, significats i coneixements, i comuniqua i aplica
el seu aprenentatge de forma productuva en situacions desconegudes”. Tot
i això, aquesta metodologia d’ensenyament/aprenentatge té
poca incidència en les aules en comparació amb altres metodologies
més tradicionals (Cañal et al., 2013).
Per tal de vèncer les dificultats que suposa la comprensió de
l’electricitat en un context escolar, en el present estudi proposem una
metodologia basada en la incorporació de recursos tecnològics
per facilitar l’impuls d’un procés indagador, concretament
en l’aprenentatge de l’electricitat i els circuits elèctrics
en l'educació primària.
El principal objectiu del present treball és establir
una estratègia basada en l’ús de recursos tecnològics
per desenvolupar indagacions satisfactòries en un context escolar per
facilitar l’aprenentatge dels circuits elèctrics. Per tal de dur
a terme aquest objectiu, proposem: i) aplicar una metodologia basada en l’ús
de d’eines tecnològiques com el simulador informàtic i el
vídeo, com a guies per investigar sobre els circuits elèctrics
i ii) avaluar l’aprenentatge adquirit sobre els circuits elèctrics
i l’electricitat gràcies a la introducció d’aquesta
metodologia.
Els participants en la prova pilot van ser set estudiants de cinquè curs i set estudiants de sisè curs d’una classe de cicle superior d’educació primària. Els estudiants no tenien cap formació prèvia en circuits elèctrics ni coneixien el simulador informàtic.
L’activitat desenvolupada requereix dos suports diferents: i) eines tecnològiques: simulador informàtic i vídeos de suport i ii) fitxes de treball: on es proposa a l’estudiant diverses qüestions amb la finalitat de facilitar-ne la comprensió i el treball autònom durant el desenvolupament de l’activitat.
El programa de simulació de circuits elèctrics utilitzat va ser Physics Education Technology (PhET) (https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/circuit-construction-kit-dc) (Colorado, 2014). Aquest programa permet construir circuits elèctrics virtuals amb diversos materials: bombetes, bateries, interruptors, cables, etc. i, a més, es poden realitzar mesures de diverses variables com per exemple el voltatge o la intensitat de corrent elèctric. El treball amb el simulador informàtic permet: i) establir les relacions bàsiques de l’electricitat; ii) construir circuits a partir de dibuixos esquemàtics; iii) utilitzar el voltímetre i l’amperímetre per recollir dades dels circuits i iv) determinar la resistència d’objectes quotidians a partir de “la bossa d’objectes”. El treball a partir del simulador informàtic facilita les tasques a l’alumnat, ja que s'obtenen resultats de forma immediata.
Proporcionem als estudiants dos fragments de vídeo que
exemplifiquen aspectes fonamentals del procés indagador: i) contextualització
de l’activitat per situar l’alumnat i ii) planificació
de la indagació, que aporta idees generals sobre el disseny d’una
investigació. L’alumnat pot visualitzar de forma individual i lliurement
els vídeos durant el desenvolupament de la investigació amb l’ajuda
d’un dispositiu mòbil (tauleta) que emmagatzema i permet visualitzar
fàcilment les càpsules de vídeo.
El procés d’indagació es complementa amb
l’ús d’un conjunt de fitxes de treball individuals que proposen
a l’alumnat diverses qüestions amb la finalitat de facilitar-los
la comprensió i el seguiment de l’activitat indagadora.
Es proporciona un qüestionari final que permetrà
realitzar una anàlisi quantitativa de l’aprenentatge adquirit per
l’alumnat. Aquest qüestionari està format per tres blocs de
dues preguntes cadascun, que plantegen qüestions conceptuals de tipus test:
i) bloc 1: distinció entre materials aïllants/conductors i el concepte
de circuit elèctric ideal en què no existeix resistència
elèctrica dels elements conductors i ii) bloc 2: principi de conservació
de l’energia i llei d’Ohm; iii) bloc 3: relació tensió-corrent
equivalent en diferents circuits atenent al principi de conservació de
l’energia (annex
1).
Aquesta activitat presenta un cronograma de 4 sessions de 90
minuts en què l’alumnat desenvolupa una investigació centrada
en l’electricitat. Les dues primeres sessions són claus en el desenvolupament
d’un procés indagador (contextualització i planificació)
i són les etapes en què es proporciona als estudiants els fragments
de vídeo com a ajuda. En la tercera sessió, l’alumnat du
a terme una investigació mitjançant l’ús del simulador
informàtic. Durant aquesta sessió, els estudiants deixen constància
del progrés de la seva investigació (anoten els passos que segueixen,
les seves idees al respecte, el material que necessiten, les variables que seleccionen
i les dades que recullen, i reflexionen sobre alguna possible explicació
relacionada amb aquesta investigació). En aquestes tres sessions, el
docent actua com a guia de l’activitat i el seu paper es limita a resoldre
els dubtes puntuals de l’alumnat per facilitar-li l’activitat (resol
problemes tecnològics, controla el clima de l’aula, aporta suggeriments
addicionals). Finalment, en la sessió 4, el grup classe reflexiona amb
l’ajuda del mestre el procés realitzat i interpreten conjuntament
els resultats obtinguts. Al finalitzar aquest conjunt de sessions, s’efectua
una avaluació del procés indagador mitjançant un qüestionari
per valorar l’aprenentatge de l’alumnat.
En el present estudi ens centrarem exclusivament en l’anàlisi
conceptual a partir del qüestionari final realitzat per l’alumnat
(annex
1). En un nivell general d’anàlisi, els resultats mostren que
la meitat de l’alumnat ha respost correctament totes les preguntes, mentre
que 6 de 14 ha respost cinc preguntes adequadament. Només existeix el
cas d’un alumne que ha respost correctament quatre de les sis preguntes,
fet que es podria atribuir a la seva absència durant la primera sessió
de l’activitat.
A partir de l’estructura del qüestionari i basant-nos en els conceptes
i idees científiques treballades en cada pregunta, podem distingir tres
blocs principals. El primer, que agrupa les preguntes A i B,
fa referència a la distinció entre materials aïllants i conductors
i al concepte de circuit ideal en el qual no hi ha resistència elèctrica
dels elements conductors (annex
1). Els resultats de la pregunta A mostren que la majoria
dels estudiants (13/14) distingeix els materials conductors dels aïllants
en consonància amb el treball de García- Carmona et al.
(2016), i també comprèn que el circuit ha d’estar tancat
perquè hi pugui passar el corrent fins qur s'encén la bombeta,
de manera que té uns resultats semblants a l’estudi de Kukkonen
et al., (2009). Tot i això, a la pregunta B s’evidencia
que 4 de 14 alumnes pensen que si el circuit ideal té menys elements
conductors, la bombeta lluirà més (vegeu la figura 1).
|
| Fig. 1: Relació de les respostes dels alumnes en funció de les preguntes de la prova final. |
El segon bloc, recull les preguntes C i D,
que evidencien el principi de conservació de l’energia i la llei
d’Ohm (annex
1). Els resultats manifesten l’alt nivell de comprensió d’aquest
bloc, en el qual s’observen les millors puntuacions del qüestionari.
En la pregunta C gairebé tots els estudiants han estat
capaços d’establir la relació directa entre el voltatge
de la pila i la brillantor de la bombeta. Aquests resultats demostren la comprensió
de la relació i la importància d’obtenir un feedback
constant i qualitatiu (brillantor de la bombeta) que facilita el treball
amb el simulador informàtic (Jaakkola i Veermans, 2014). Respecte a la
pregunta D, els estudiants han detectat que algunes de les
dades recollides en una taula tensió-corrent eren errònies i assenyalen,
en la majoria dels casos, quines eren incorrectes (vegeu la figura 1).
Finalment, en el tercer bloc, format per les preguntes E i F, que incideix en la relació tensió-corrent i en la seva equivalència en els diferents circuits proposats atenent al principi de conservació de l’energia (annex 1). A la pregunta E, tots els alumnes hi responen correctament, cosa que vol dir que han assimilat aquesta relació. Finalment, considerem que la pregunta F és la que té una complexitat més gran per interpretar-ne els resultats a partir de la gràfica tensió-corrent de cadascun dels circuits proporcionats. Malgrat això, els resultats observats són molt positius, ja que 10 de 14 alumnes han respost correctament aquesta última pregunta plantejada (vegeu la figura 1). La interpretació dels resultats i la reflexió de les idees és una de les etapes del procés indagador que requereix més esforç per part de l’alumnat, tot i això, els resultats són molt positius i demostren l’èxit de la metodologia dissenyada com a guia per treballar un procés indagador científic en un context escolar.
En definitiva, els resultats mostren que la integració de la metodologia aplicada basada en l’ús del simulador informàtic i amb el suport del vídeo facilita el desenvolupament d’un procés indagador promovent l’aprenentatge del contingut científic centrat en l’electricitat i els circuits elèctrics. A més, és important destacar l’actitud positiva de l’alumnat al llarg de l’activitat i l’especial motivació cap al treball amb recursos tecnològics.
Els autors agraeixen a l’alumnat i a l’equip docent
del centre educatiu la participació i disposició a compartir el
material en el present estudi. Aquest treball s’emmarca dins del Projecte
Programa de Promoció de la Recerca 2016 -AUDL - Ajuts de la Universitat
de Lleida.
Autor d'aquesta pàgina:
Solé-Llussà, A. , Aguilar Camaño, D. Departament de Didàctiques Específiques, Universitat de Lleida.
Ibáñez Plana, M. , Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl, Universitat de Lleida.
Coiduras Rodríguez, J.L., Departament de Pedagogia i Psicologia, Universitat de Lleida.
De Miguel Cabezudo, P. Escola Mestral de Vilanova de la Barca (Lleida).
Aquesta
obra està subjecta a una
Llicència
de Creative Commons
