Building 3D models in order to teach the Gauss’ Law in a differential form

Authors

DOI:

https://doi.org/10.31908/19098367.462

Keywords:

Physics teaching, Gauss’ law, computational modeling

Abstract

This article presents some results of a research project aimed mainly to involve students in scientific modeling activities, through building computer models. The study was conducted with a group of 43 students of Civil and Systems Engineering from Universidad Cooperativa de Colombia, located in Ibague, and was based on the scientific modeling, the computational modeling and the Meaningful Critical Learning Theory. The main findings reveal that the implementation of the didactic approach based on problem situations that were modeled on computer programs, favored student interaction, discussion, the formulation of questions based on the Gauss’ Law and the construction of computer models used to represent problem situations presented, generating an understanding of concepts related to the field of knowledge.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

  • Ángel Antonio Rojas García, Universidad Cooperativa

    Nació en Icononzo Tolima, Colombia, el 21 de diciembre de 1959. Se graduó en Licenciatura de Matemáticas y Física en 1987 en la Facultad de Educación de la Universidad del Tolima en Ibagué. Especialista en Física, Universidad del Tolima en 1997. Magister en Ciencias de la Educación, Universidad Central de Chile en 2010. Candidato a Doctor en Ciencias en Física Educativa en el Instituto Politécnico Nacional de México en 2014. Se ha desempeñado como profesor de Física desde 1996 en la Universidad del Tolima y la Universidad Cooperativa de Colombia y su actual tema de interés e investigación es el diseño e implementación de herramientas computacionales para la enseñanza de la Física.

  • Gustavo Alberto Atehórtua Rico, SENA

    Nació en Ibagué Tolima, Colombia el 1 de Julio de 1972. Ingeniero Industrial Egresado de la Universidad de Ibagué. Especializado en gerencia de proyectos agroindustriales. Desde el año 1998 se desempeñó como docente universitario, coordinador y director de importantes instituciones como Redecomputo, Compusis de Colombia, Master Web e Imfeg. Instructor del SENA y miembro de los grupos de investigación SENAAGROTIC y DINAMOTIC. Se ha distinguido por la implementación de megaproyectos de comunicación y aplicación de diseños bidimensionales y tridimensionales interactivos de gran impacto. Mención de Honor como instructor del Ejército

  • Roland Márquez, Universidad Cooperativa

    Nació en Ibagué Tolima, Colombia, el 8 de Mayo de 1991. Estudiante de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Cooperativa de Colombia sede Ibagué. Desde el año 2012 hace parte del grupo de Investigación GRUCEDI (Grupo Cooperativo en Experiencias Didácticas) en donde se tiene como tema de interés e investigación, el desarrollo de herramientas y estrategias didácticas para la enseñanza de la física

  • Dairo Osorio, Universidad Cooperativa

    Nació en Ibagué Tolima, Colombia, el 12 de Marzo de 1993. Estudiante de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Cooperativa de Colombia sede Ibagué.
    Desde el año 2011 hace parte del grupo de Investigación GRUCEDI (Grupo Cooperativo en Experiencias Didácticas) en donde se tiene como tema de interés e investigación, el desarrollo de herramientas y estrategias didácticas para la enseñanza de la física.

  • Sonia López Ríos, Universidad de Antioquia

    Nació en Caramanta, Antioquia, Colombia, el 13 de agosto de 1977; se graduó como Licenciada en Matemáticas y Física en la Universidad de Antioquia en 2001 y Magíster en Educación de la misma Universidad en 2005. Doctora en Enseñanza de las Ciencias de la Universidad de Burgos en 2012. Se ha desempeñado como profesora de la Facultad de Educación de la Universidad de Antioquia desde el año 2006 y entre sus campos de interés se encuentra la modelación y simulación computacional en la enseñanza de la física.

  • Cesar Eduardo Mora Ley, Instituto Politécnico Nacional, Mexico D.F. (México)

    Nació en Guadalajara Jalisco, México el 9 de Marzo de 1965. Licenciado en Física, en Enseñanza de las matemáticas, Facultad de ciencias Físico-Matemáticas, de la Universidad de Guadalajara, 1991. Maestría en Ciencias especialidad Física, Departamento de Física del CINVESTAV del IPN México, 1994. Doctor en Ciencias especialidad Física, Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, 2001. Se ha desempeñado como profesor de Matemáticas y Física desde 1994, Profesor Titular, CICATA-Legaria del IPN, desde 2005 hasta la fecha. Subdirector Académico del Cicata-Legaria, Entre sus campos de interés está la Relatividad general y la Mecánica Cuántica y la enseñanza de la Física en general, actualmente es coordinador de Postgrado en Física Educativa del CICATA-Legaria del IPN.

References

C. Furió, and J. Guisasola, “Deficiencias epistemológicas en la enseñanza habitual de los conceptos de campo y potencial eléctrico”. Enseñanza de las ciencias, vol.15, no.2, pp. 259-271, 1997.

A. Llancaqueo, M.C. Caballero, and M.A. Moreira, “El concepto decampo en el aprendizaje de la física y en la investigación en educación en ciencias”, Revista Electrónica de Enseñanza de las ciencias, vol.2, no.3, pp.227-253, 2003.

E. Osorio, L. S. Mejía, J. A. Osorio, G. E. Campillo and R. Covaleda, “Análisis de la Enseñanza y el Aprendizaje del electromagnetismo en el Nivel Tecnológico y Universitario”, Revista Entre Ciencia e Ingeniería, Año 6, no 12, pp24-28, 2012.

C. Furió, and J. Guisasola, “Dificultades de aprendizaje de los conceptos de carga y de campo eléctrico en estudiantes de bachillerato y universidad”. Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, 16(1), pp. 131-146, 1998.

C. Furió, and J. Guisasola, “La enseñanza del concepto de “campo eléctrico” basada en un modelo de aprendizaje como investigación orientada”. Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, 19(2), pp. 319-334, 2001.

M. Sandoval and C. Mora, “Modelos erróneos sobre la comprensión del campo eléctrico en estudiantes universitarios”, Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 3, No. 3, Sept. 2009.

J. Martín, and J. Solbes. “Diseño y evaluación de una propuesta para la enseñanza del concepto de “campo” en física. Enseñanza de las Ciencias, Vol. 19, pp. 393-403, 2001.

S. Toulmin. “La comprensión humana: el uso colectivo y la evolución de los conceptos”. Madrid: Alianza, 1977.

M. Bunge. “Teoría y Realidad”. Barcelona: Ediciones Ariel, 1972.

M. Bunge. “La investigación científica”. Barcelona: Ariel, 1985.

R. Giere. “Explaining Science. A cognitive approach”. Chicago: University Chicago Press, 1988.

G. Bachelard. “La formación del espíritu científico”. México: Siglo XXI Editores, 1982.

L. Grosslight, C. Unger, E. Jay, and C.L. Smith. “Understanding models and their use in science: Conceptions of middle and high school students and experts”. Journal of Research in Science teaching, 28(9), pp. 799-822, 1991.

S.W. Gilbert. “Model building and a definition of science”. Journal of Research in Science Teaching, 28, pp. 73-79, 1991.

I. Halloun. “Schematic Modeling for Meaningful learning of Physics”. Journal of Research in Science Teaching, 33, 9, pp. 1019- 1041, 1996.

I. Halloun. “Modeling Theory in Science Education”. Boston: Kluwer Academic Publishers, 2004.

I.M. Greca, and M.A. Moreira. “Modelos mentales, modelos conceptuales y modelización”. Caderno Catarinense de Ensino de Física, 15 (2), pp. 107-120, 1997.

M.A. Moreira, I.M. Greca, and M.L.R. Palmero. “Mental models and conceptual models in the teaching and learning of science”. Revista Brasileira de Investigação em Educação em Ciências, 2(3), pp. 84- 96, 2002.

R. Justi, and J. Gilbert. “History and philosophy of science through models: some challenges in the case of’the atom”. International Journal of Science Education, 22(9), pp. 993-1009, 2000.

R. Justi, and J. K. Gilbert. “Modelling, teachers’views on the nature of modelling, implications for the education of modellers”. International Journal of Science Education, 24(4), pp. 369-387, 2002.

R. Justi, “La enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos”. Enseñanza de las Ciencias, 24 (2), pp. 173–184, 2006.

R. N. Giere. How models are used to represent reality. Philosophy of science, 71(5), 742-752, 2004.

R. N. Giere. “An agent-based conception of models and scientific Representation”. Synthese, 172 (2), pp. 269-281, 2010.

B. Y. White. “Computer Microworlds and Scientific Inquiry: An alternative approach to Science Education”, en Fraser, B. J. y Tobin, K. G., International Handbook of Science Education , Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, pp. 295-315, 1998.

A. Cupani, and M. Pietrocola “A relevancia da epistemologia de Mario Bunge para o ensino de ciencias”. Caderno Catarinense de Ensino de Física, 19 (número especial), pp. 96-120, 2002.

] I.S. Araujo, I.S. Araujo y M. A. Moreira. “Uma revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias computacionais no ensino de Física”. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, 4, 3, pp. 5-18, 2004.

S. López, A. E. Veit, y I.S. Araujo. “La modelación computacional con diagrama AVM en la formación de profesores de física: un aporte al desarrollo de una visión crítica sobre la ciencia y la modelación científica”. Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias, 9, 2, pp. 58-72, 2014.

J.T. Dillon. “The remedial status of student questioning”. Journal of Curriculum Studies, Basingstoke, v. 20, n. 3, pp. 197-210, 1988.

J. Otero, and A. Graesser. “Elements of a model of question asking. Cognition and Instruction”, Mahwah, 19(2), pp. 143-175, 2001.

B. Rosenshine, C. Meister and S. Chapman. “Teaching students to generate questions: a review of intervention studies”. Review of Educational Research, Washington, 66(2), pp. 181-221, 1996.

M. A. Moreira. “Aprendizaje significativo crítico”. Porto alegre: Instituto de Física, UFRGS, 2005.

] M. Alonso and E. Finn, Física Campos y Ondas, Vol. II. Wilmington, Adisson-Wesley Iberoamericana, 1987, pp. 583-585.

F. Sears, M Zemansky, H. Young and R Freedman, Fisica Universitaria con Fisica Moderna, Undecima edicion, Vol. II. Mexico: Pearson Educacion, 2005, pp. 844-847.

G. Brockington and M. Pietrocola. “Serao as regras da transposicao didática aplicaveis aos conceitos de física moderna”. Investigacoes em Ensino de Ciencias, 10(3), pp. 387-404, 2005.

Downloads

Published

2016-03-15

Issue

Vol. 10 No. 19 (2016)

Section

Artículos

How to Cite

Building 3D models in order to teach the Gauss’ Law in a differential form. (2016). Entre Ciencia E ingeniería, 10(19), 33-39. https://doi.org/10.31908/19098367.462