Los cursos de física introductoria son obligatorios para casi todos los programas universitarios de grado STEM no solo porque la física se considera fundamental para esas disciplinas, sino también porque proporciona a los estudiantes experiencia práctica en matemáticas aplicadas. Esto último es especialmente cierto para los cursos de física basados en cálculo,que generalmente proporcionan a los estudiantes su primera exposición al uso del cálculo fuera de sus clases de matemáticas.
Ahora, un equipo de físicos y educadores de la Universidad de Kansas ha desarrollado un plan de estudios para estudiantes de nivel universitario que promete ayudar a los estudiantes en las clases introductorias de física a practicar y desarrollar sus habilidades de cálculo, especialmente aquellos que obtienen una calificación baja en matemáticas básicashabilidades. Ellos llaman al enfoque "energía primero"
Sus hallazgos aparecen en la revista revisada por pares Investigación de educación física de revisión física .
"Casi siempre es el caso de que en los cursos introductorios de física a los estudiantes primero se les enseña mecánica en el contexto de las fuerzas. Más adelante en el curso, se les muestra que también pueden aplicar el concepto de energía para resolver la mayoría de los problemas que ya aprendieronpara resolver con fuerzas ", dijo el coautor Christopher Fischer, director de ingeniería física y director asociado de física y astronomía en KU." En su lugar, decidimos que queremos enseñar energía, porque, en primer lugar, creemos que es una aplicación más generalforma de pensar acerca de la física. Número dos, también nos permite alcanzar nuestro objetivo secundario de proporcionar a los estudiantes más oportunidades para usar y practicar sus habilidades de cálculo ".
Desde el otoño de 2015 hasta la primavera de este año, Fischer y sus colegas de KU monitorearon a los estudiantes y realizaron pruebas en dos clases introductorias de física en KU, tomadas principalmente por estudiantes que cursan estudios en ciencias físicas e ingeniería. Por un lado, idearon una "energía-primer "currículum. Por el otro, mantuvieron un enfoque más tradicional que enseñaba a los estudiantes sobre las fuerzas antes de enseñarles sobre la energía.
La presencia de dos cursos de física diferentes que utilizan diferentes planes de estudio, naturalmente, brindó una oportunidad para que los investigadores comparen los resultados de los estudiantes en los dos cursos.
"Intentamos comparar, lo mejor que pudimos, manzanas con manzanas", dijo Fischer. "En otras palabras, comparamos a los estudiantes que tenían los mismos puntajes de matemáticas ACT pero que tomaron diferentes cursos de física para determinar qué efecto tenía nuestro nuevo plan de estudios de físicatenido en los resultados de los estudiantes "
Los investigadores trabajaron con el Centro para la Excelencia Docente de KU y la Oficina de Investigación y Planificación Institucional de KU para obtener los puntajes de matemáticas de ACT de los estudiantes.
Fischer y sus colegas descubrieron que los estudiantes de ingeniería que tomaban el nuevo plan de estudios de física "primero en energía" tendían a obtener calificaciones más altas en las clases de ingeniería posteriores por ejemplo, en una clase de ingeniería mecánica para la que cualquiera de las dos clases introductorias de física era un requisito previo.
"Lo que vimos fue que los estudiantes de ingeniería que estaban tomando nuestro nuevo plan de estudios de física obtuvieron mejores resultados en sus clases de ingeniería", dijo.
Además, los mayores beneficios para el rendimiento de los estudiantes en las clases de ingeniería posteriores se observaron en los estudiantes que obtuvieron puntajes más bajos en el examen ACT de matemáticas, pero tomaron la clase de física de "energía primero".
"Los beneficios fueron aún mayores cuanto más bajas fueron sus habilidades matemáticas iniciales", dijo Fischer. "Entonces, los estudiantes de ingeniería que obtuvieron puntajes matemáticos más bajos en ACT obtuvieron mayores beneficios al tomar este nuevo plan de estudios, lo que nos hizo pensar que tal vez los estudiantes deberían resolver másproblemas al usar el cálculo en esta clase de física los está ayudando con sus habilidades matemáticas aplicadas en general, así como con sus habilidades físicas ".
Los colegas de Fischer en KU en el proyecto del departamento de física y astronomía de KU fueron la autora principal Sarah LeGresley, profesora asistente de física y astronomía; Jennifer Delgado, profesora asociada de enseñanza; Christopher Bruner, estudiante de doctorado; y Michael Murray, profesor de físicay astronomía.
Los investigadores de KU examinaron qué tan bien los estudiantes habían captado el contenido de física al realizar más evaluaciones, y nuevamente encontraron que aquellos en la cohorte de "energía primero" tenían la ventaja sobre aquellos en la clase de física introductoria de estilo antiguo.
"Por separado, hicimos una comparación lado a lado del rendimiento de los estudiantes en una prueba conceptual de física estandarizada que utilizan muchas universidades diferentes", dijo Fischer. "Y vimos que a todos los estudiantes en el nuevo plan de estudios de física les está yendo mejor quelos estudiantes del plan de estudios de física tradicional "
Si bien estos resultados ciertamente abogan por la adopción de un enfoque de "energía primero", Fischer enfatizó debido al pequeño tamaño de la muestra y la demografía limitada de los estudiantes en una sola universidad grande del medio oeste, el plan de estudios "energía primero" necesitaríaprobarse en un nivel más amplio antes de concluir que era un método superior para enseñar física introductoria a estudiantes en edad universitaria.
"No teníamos decenas de miles de estudiantes en nuestro estudio", dijo Fischer. "Observamos solo unos pocos miles. Por lo tanto, es importante que otras universidades prueben este nuevo plan de estudios para ver si nuestros resultados pueden replicarse.De hecho, con gusto daríamos la bienvenida a otras instituciones a colaborar con nosotros para probar si nuestros resultados son sólidos, eso es esencial ".
Además, los investigadores de KU esperan desarrollar e implementar una evaluación para usar en las clases de física para comprender mejor la transferencia matemática.
"¿Esta nueva forma de enseñar física ayuda a los estudiantes a mejorar sus habilidades de cálculo aplicado?", Dijo Fischer. "Hasta donde sabemos, nadie ha construido una evaluación dirigida a esa pregunta específica. Por lo tanto, estamos tratando de descubrir cómo diseñartal instrumento "
Finalmente, Fischer dijo que al equipo le gustaría aprovechar las lecciones aprendidas de la implementación del enfoque de física de "energía primero" para modificar el plan de estudios de otras clases en el departamento.
"¿Hay alguna forma de diseñar algo similar, o al menos aprovechar este tipo de metodología de diseño para las clases de física basadas en álgebra de nuestro departamento?", Dijo. "Esto, naturalmente, también nos motiva a llegar a las escuelas secundarias paraencontrar colaboradores para ayudarnos a desarrollar formas nuevas y mejoradas de enseñar física de una manera que sea más útil para los estudiantes de secundaria ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kansas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :