OBJETOS VIRTUALES DE APRENDIZAJE – OVAs MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (Cinemática, Dinámica y Energía) Y APLICACIONES (Periodo de un péndulo simple y Periodo de un oscilador armónico simple o sistema masa – resorte) UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA - NEIVA SEMILLERO DE INVESTIGACION – FISVIR GRUPO DE INVESTIGACION GRIAUCC NEIVA – NOVIEMBRE DE 2013 GRUPO DE INVESTIGACION GRIAUCC SEMILLERO DE INVESTIGACION FISVIR “Física Virtual al Alcance de Todos” 1. INFORMACION GENERAL DEL PROYECTO Título del proyecto: Diseño, Desarrollo e Implementación de un Objeto Virtual de Aprendizaje OVA sobre “Cinemática, Dinámica, Energía y Aplicaciones de un Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)” Estado del proyecto: Terminado – Diseñado, desarrollado e implementado Jaime Malqui Cabrera Medina Lic. En Matemáticas y Física Esp. En Computación para la Docencia Esp. En Docencia Universitaria Esp. En TIC en Educación Maestrante en TIC en Educación [email protected] 8779099 - 3142610056 Universidad Cooperativa de Colombia - Neiva Investigador principal: Correo electrónico: Teléfono: Dirección de correspondencia: Coinvestigador: Correo electrónico: Teléfono: Dirección de correspondencia: Nombre del grupo de investigación: Nombre del semillero de investigación: Integrantes del semillero: Facultad: Línea de Investigación: Lugar de ejecución: Duración del proyecto: Tipo de proyecto: Irlesa Indira Medina Ing. De Sistemas Esp. En redes y telecomunicación Mg. En Educación [email protected] 3163963877 Universidad Cooperativa de Colombia - Neiva GRIAUCC FISVIR “Física Virtual al Alcance de Todos” Jaime Beltrán Romero Jhon Guillermo Merchán Gerardo Carvajal Vargas Ingeniería de Sistemas Desarrollo de Software en Educación. Universidad Cooperativa de Colombia – sede Neiva 2011 a 2013 Didáctico – Científico - Tecnológico Financiado por: Valor total proyecto: Palabras claves: Universidad Cooperativa de Colombia – Fondo CONADI Aprobado $8.312.000 OVAs (Objetos Virtuales de Aprendizaje), TIC (Tecnologías de la información y la Comunicación), Movimiento armónico simple, Enseñanza, Aprendizaje 2. RESUMEN DEL PROYECTO La formulación y diseño de objetos virtuales de aprendizaje para apoyar procesos de enseñanza – aprendizaje, corresponde a un ejercicio de innovación constructivista que se desarrolla dentro de los proyectos pedagógicos - colaborativos de aula y fuera de ella en la Universidad Cooperativa de Colombia, con el propósito que sean desarrollados e implementados por docentes y estudiantes de la universidad para palear el bajo rendimiento académico, la alta deserción estudiantil, los bajos puntajes en las Pruebas Saber Pro y las clases enmarcadas en el método tradicional de enseñanza. La formulación y el diseño de este Objeto Virtual de Aprendizaje constituye un aporte para motivar las investigaciones en el campo de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación aplicadas en educación en el marco de los “productos tecnológicos” diseñados acordes con las exigencias de la sociedad del conocimiento y de los adelantos tecnológicos del siglo XXI. Metodológicamente el proyecto se desarrolló en cuatro fases: Fase 1. Formulación y planificación, se hizo a través de revisión documental, internet, observación directa, entrevista y aplicación de cuestionarios. Fase 2. Diseño, se hizo desde lo pedagógico, formativo e hipermedial. Fase 3. Desarrollo, se hizo uso de Adobe CS6 (Photoshop, Flash, Dreamweaver, effect,…) Fase 4. Implementación, se hizo en la Universidad Cooperativa de Colombia – Neiva, con el grupo de estudiantes que cursaron Física de Ondas – segundo semestre de 2013. Como resultados se obtuvieron 5 OVAs a saber: Cinemática del Movimiento Armónico Simple. Dinámica del Movimiento Armónico Simple. Energía del Movimiento Armónico Simple. Periodo de un péndulo simple – Leyes. Oscilador Armónico Simple (Sistema Masa – Resorte) – Leyes. Se recomienda que la universidad capacite a docentes y estudiantes en Tecnologías de la información y la comunicación en educación, se concluye que la formulación y diseño de objetos virtuales de aprendizaje son necesarios para apoyar la enseñanza – aprendizaje en cualquier área del conocimiento. 3. DESCRIPCION DEL PROYECTO DE INVESTIGACION 3.1. Planteamiento del problema. El auge de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación está transformando las relaciones entre los individuos y su entorno al poner a su disposición un gran caudal de información y crear nuevos espacios para las interacciones humanas. Esta nueva realidad impacta en la dinámica cotidiana de la vida social, de una manera progresiva e irreversible, por lo que demanda de la educación una acción conjunta y deliberada, que permita explotar de manera eficiente y racional, el máximo de todas sus posibilidades. La tecnología de educación en los años pasados ha tratado de hacer la enseñanza más eficaz complementando el pizarrón de clases con recursos visuales de audio, diapositivas y videos. Éstos son, sin embargo, instrumentos de enseñanza pasivos. El progreso reciente en multimedia ha traído nuevos medios de enseñanza, pero estos no son comparables con la variedad de posibilidades que brinda el uso del Internet en la educación. Los cursos basados en la web proliferan y, para universidades, se han convertido en una ventaja por la economía de costos; por la facilidad para compartir la información y el acceso a recursos para asistir a sus estudiantes; ganando una enseñanza de alta calidad. El aprendizaje era antes un proceso plano orientado por instituciones educativas. Donde profesores y maestros compartían lo que sabían, los estudiantes analizaban los problemas, escribían ensayos al hacer su propia investigación en la biblioteca, apresuradamente se preparaban para los exámenes y luego se graduaban. La era digital exige un replanteamiento más profundo de la educación y, en forma más amplia, del aprendizaje…, este modelo tradicional no difiere al que se presenta en muchas instituciones de educación superior, especialmente en ingeniería donde la educación como lo plantea Gupta, “...Ha sido tradicionalmente impartida por el paradigma de laboratorio – seminario - conferencia”. Mucho se ha insistido en la necesidad de que la forma de impartir el conocimiento en forma virtual tenga diferentes componentes en donde la comprensión de los conocimientos por parte de los estudiantes, sea el principal objetivo. Dichos componentes deben estar orientados hacia la aplicación de estrategias pedagógicas y didácticas, técnicas multimediales en donde el texto, la imagen, la animación, el video y el sonido sea un verdadero aliciente para el aprendizaje. Por otra parte los métodos de evaluación deben ser variados y encaminados a medir en forma precisa el avance del conocimiento, por ello se hace necesario implementar diferentes formas de evaluación que permitan desde la virtualidad, evidenciar aprendizajes significativos, producto de instrumentos de evaluación propios del constructivismo y del mismo aprendizaje significativo. Ejemplos de estos instrumentos, el desarrollo e implementación de los portafolios virtuales, las listas de chequeo y cotejo, las matrices de valoración, etc. En este contexto es posible desarrollar novedosas estrategias acordes con los ideales andragógicos y los principios educativos de gran actualidad: reconocimiento a las diferencias en el estilo y ritmo de aprendizaje, aprendizaje colaborativo, evaluación cualitativa y continua, Ambientes Inteligentes de Enseñanza – Aprendizaje,entre otros. Todo ello exige a los actores, alumnos y profesores, apropiarse de las múltiples formas de interacción como el foro, el chat, el correo electrónico, la video conferencia, lo que en la práctica implica no sólo unas destrezas en el manejo de la herramienta; sino el manejo del instrumento de mediación como símbolo por el cual se logre expresar de manera implícita y explícita no solamente los contenidos, sino las actitudes y los valores, como es propio de todo acto educativo. El contexto anterior sugiere el planteamiento de la pregunta que se desarrollara a lo largo de esta de investigación. ¿El diseño, desarrollo e implementación de un objeto virtual de aprendizaje OVA será una herramienta didáctica - tecnológica valiosa para facilitar y apoyar efectivamente los procesos de enseñanza – aprendizaje de la física en el Universidad Cooperativa de Colombia – sede Neiva? 3.2. Justificación. Las investigaciones actuales nos han constatado que el uso de las TICs representa un nuevo marco de relación en los procesos de enseñanza y de aprendizaje, no sólo con los contenidos de los aprendizajes, sean estos cuales sean, sino también con los sujetos que hacen uso (profesores y alumnos), y como los utilizan. Sin embargo aunque la tecnología ya lleva un largo proceso de relación con la educación, algunas áreas del currículum se mantienen reticentes a su incorporación. Por otro lado la conceptualización, estructuración, circulación y en general análisis de las OVAs se ha hecho fundamentalmente en el exterior, pero los procesos educativos exigen desarrollos locales y Colombia no ha sido la excepción. Desde hace ya varios años se viene explorando la forma de aprovechar los OVAs como herramientas en el proceso educativo. Los docentes, las instituciones del sector y el Estado Colombiano han dedicado importantes esfuerzos para incluir en estos procesos desde simples recursos hasta elaborados cursos que circulan como OVAs. De esta forma la universidad Cooperativa de Colombia, no puede estar alejada de estos acontecimientos. En los últimos años, Las instituciones educativas de educación presencial, en todos sus campos de formación ha venido implementado como soporte especifico y complementario, la educación virtual a través de plataformas virtuales de aprendizaje, aprovechando el potencial que ofrecen las TIC, el Internet y las tecnologías multimedia como medio de apoyo para adelantar procesos educativos innovadores ajustados a las realidades tecnológicas actuales. Sin embargo cuando el profesor o el estudiante se enfrentan a estas plataformas las encuentran áridas, sin recursos para cumplir con los objetivos específicos propuestos en el desarrollo de cada asignatura. Esto ha significado desarrollar y planificar proyectos de enseñanza más flexibles y accesibles, donde el profesor es un agente constructivista que asume un rol orientador en el proceso de aprendizaje, facilitador de recursos y herramientas que permitan al estudiante explorar y elaborar nuevos conocimiento de forma efectiva, responsable y comprometida con el propio aprendizaje. El docente por su parte debe ser un conocedor de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación aplicadas en educación, para que pueda hacer uso de su potencial informativo y comunicativo como medio para optimizar proceso educativo de los estudiantes. Las prácticas deben fortalecer en el educando el autoaprendizaje, la autorrealización y el desarrollo de las capacidades sociales. En este modelo el estudiante es consciente que este recurso marca profundos cambios en los roles del modelo educativo tradicional. Con base a este potencial de las TIC y multidimensional de las herramientas Web y la tecnología multimedia se diseñara y desarrollara un objeto virtual de aprendizaje que facilite y apoye el desarrollo dela unidad “Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)”del curso de física de ondas que ofrece la Universidad Cooperativa de Colombia – sede Neiva en su programa de Ingeniería de Sistemas. El diseño, desarrollo e implementación del objeto virtual de aprendizaje OVA se orientaran a fomentar en los profesores y estudiantes: Una actitud y capacidad intelectual amplia y diversa sobre tópicos tanto de naturaleza científica como tecnológicos, así como los relacionados al área estrictamente humanística e institucional. El desarrollo del aprendizaje autónomo y a la construcción de una idea de universidad virtual que rompa con las dificultades académicas, espaciales y temporales que se presentan en algunos casos para los estudiantes. Estrategias pedagógicas – didácticas innovadoras que rompa con los métodos de enseñanza tradicional (Tiza – tablero, Marcador – Tablero, Guía – práctica de laboratorio, seminario taller, conferencia) y propicie la realización de clases con ambientes llamativos, motivadores, atrapadores, interactivos acorde con las nuevas tecnologías de la información y la comunicación “TIC”, el internet y la multimedia. El cambio en ciertos instrumentos que ya no son novedad para los alumnos, por ejemplo graficas en Paint, trabajos es Word, presentaciones en Power Point, búsqueda de información en Internet, uso de software planos sin mayor interactividad o donde el resultado es entregado de forma inmediata y no deja tiempo a pensar. La construcción de herramientas innovadoras acorde al contexto y entorno social, cultural, tecnológico, científico y laboral en el cual se desarrollan los estudiantes, para así ofrecerles posibilidades reales de desarrollo de competencias que les permitan incorporarse al proceso educativo que demandan las nuevas realidades de la sociedad actual con las necesidades de los docentes y estudiantes de la nueva generación en cualquier momento y lugar. El Objeto Virtual de Aprendizaje se valida porque: En el reservorio de objetos virtuales de aprendizaje de la UCC son escasos los OVA’s para apoyar el proceso enseñanza – aprendizaje de la Física. La mayor parte de los jóvenes de hoy muestran gran interés por las tecnologías que les permiten comunicarse con otros, ya sea a través del celular, chatear por internet, Messenger, foros, videoconferencias, bajar música, enviar y leer correos, son hábiles en el manejo de los video juegos, pertenecen a redes sociales, gustan de videos con efectos especiales, etc. Ellos muestran una gran habilidad a la hora de utilizar estos recursos. Los alumnos de nuestra Universidad sede Neiva ponen en evidencia los problemas que presentan los estudiantes de nuestro sistema educativo colombiano actual, entre ellos tenemos: o No dominan o poseen poco conocimiento de los conceptos, principios, leyes,… que rigen el universo que son básicos de la física. o No poseen las habilidades intelectuales que se esperan tengan a su edad de maduración mental. o No manifiestan una actitud crítica durante el análisis de las situaciones estudiadas en su fundamentación básica. o Dificultad de lectura (interpretación y comprensión de textos). o Poca habilidad en el manejo de herramientas matemáticas básicas (operaciones con fracciones, solución de ecuaciones, geometría, álgebra, manejo de fórmulas, etc.). o Poca responsabilidad frente a su compromiso académico. o No poseen métodos de estudio. o Poseen poca disposición al trabajo en grupo y muy poca inclinación por el estudio de la física. o No poseen destreza en la aplicación de técnicas y análisis para la resolución de problemas lógicos y aplicados, lo cual muestra un factor determinante en el índice de rendimiento académico y deserción en esta área del conocimiento científico. El Objeto Virtuales de Aprendizaje pretende: Ser una herramienta tecnológica - pedagógico – didáctica diseñada y elaborada para facilitar y apoyar el trabajo presencial e independiente de profesores y estudiantes atendiendo los lineamientos curriculares del curso Física de Ondas de los programa de ingeniería en la Universidad Cooperativa de Colombia - sede Neiva. Contribuir con una estrategia que colabore con la solución de problemas de tipo educativo como son: métodos de enseñanza tradicional, deserción escolar, bajo nivel académico, repitencia de cursos, y bajos puntajes en las pruebas Saber Pro e Internacionales. Motivar el conocimiento y el desarrollo de valores que permitan la construcción de un estudiante como persona útil a la sociedad, transformador positivo de su entorno y su contexto regional, nacional e internacional. Que profesor y estudiante trabajen a su propio ritmo, individualicen su quehacer pedagógico - aprendizaje de acuerdo a sus prioridades o dificultades. Se propone como posible solución a estas problemáticas, una investigación que brinde a profesores y estudiantes una herramienta didáctica, tecnológica, innovadora acorde con las TIC’s, el Internet y la multimedia que actúe en beneficio de la académica desarrollada en la UCC – sede Neiva. Esta investigación nos proporciona grandes aciertos como: Facilita el proceso de Enseñanza – Aprendizaje de la física. Permite a docentes disponer de material para apoyar su proceso de enseñanza de la física en cualquier momento y lugar. Permite a estudiante disponer de material para apoyar su proceso de aprendizaje de la física en cualquier momento y lugar. Contribuye a mejorar el rendimiento académico, mortalidad académica, la repitencia de cursos, la deserción estudiantil y el rendimiento en la prueba Saber Pro. Este proyecto es factible porque en la Universidad Cooperativa de Colombia – sede Neiva, se posee el recurso humano (estudiantes de ingeniería, profesores de física, ingenieros de sistemas, especialistas y maestrantes en TIC y educación) y tecnológico (Computadores última generación, salas de computo con conexión a Internet por cable, satelital e inalámbrica) para adelantar el proceso de diseño y elaboración del Objeto Virtual de Aprendizaje para facilitar y apoyar la enseñanza - aprendizaje de la Física, el tema de mayor preocupación de la comunidad educativa es como integrarla al currículo y como los profesores pueden usarla de la manera más eficiente en su quehacer pedagógico. Desde esta perspectiva de formación virtual y en la propuesta de diseñar, desarrollar e implementar OVAs, se recalca el interés de la construcción de un currículo paralelo por lo cual, según Rodríguez y Rodríguez (2003) se plantea un nuevo reto de estudio con pocos antecedentes, en particular para el caso latinoamericano. Este hecho justifica por sí mismo los propósitos de esta investigación. Se requiere entonces mediante la construcción de OVAS (Objetos Virtuales de Aprendizaje), motivar en los estudiantes en la adquisición del conocimiento, la motivación en la navegación por la Web, el interés por adquirir nuevos conocimientos, el desarrollo de una autoevaluación que permita validar por parte del mismo estudiante su avance en el conocimiento, el manejo del tiempo en el aprendizaje y la preparación de exámenes Saber Pro, así como potenciar el autoaprendizaje. El diseño de objetos virtuales de aprendizaje es una necesidad sentida a nivel regional, nacional y mundial toda vez que su inclusión en los procesos de formación y evaluación por competencias es de vital importancia. Es aquí donde vale la pena preguntarnos ¿cuál es el uso que le dan los profesores y estudiantes a las nuevas tecnologías de la información y comunicación en educación?, y estudiar a fondo la causa de su uso o no uso en el desarrollo de los procesos de enseñanza y de aprendizaje de la física en la educación superior. 3.3. Marco teórico. El término “objeto de aprendizaje” generalmente se aplica a materiales educativos diseñados y creados en pequeñas unidades con el propósito de maximizar el número de situaciones de aprendizaje en las cuales puedan ser utilizados (ejemplo; los juegos de Lego, “armo-todo”. los bloques lógicos, etc.). Es un concepto reciente, que surge en los años 90 (learning objects). Pueden ser también denominados: objetos de enseñanza, pedagógicos, instruccionales, académicos, de conocimiento, de contenido, o de información. Se denominan Objetos Virtuales de Aprendizaje (OVA), cuando corresponden a “archivos o unidades digitales de información, dispuestos con la intención de ser utilizados en diferentes propuestas y contextos pedagógicos. Se trata de archivos digitales o elementos con cierto nivel de interactividad e independencia, que podrán ser utilizados o ensamblados, sin modificación previa, en diferentes situaciones de enseñanzaaprendizaje”. Los Objetos Virtuales de Aprendizaje tributan al estudiante momentos de aprendizajes significativos. En la Educación Virtual el docente facilitador se encuentra de forma asincrónica y sincrónica con su estudiante en Ambientes Virtuales de Aprendizaje, por lo que el Objeto Virtual se comporta como una extensión del docente, del conocimiento y aprendizajes que el estudiante debe adquirir: Esa es su principal ventaja pedagógica. Las OVAs en su marco pedagógico tienen como referentes, teorías constructivistas sobre el aprendizaje como el aprendizaje significativo de Ausubel, el desarrollo de las funciones psicológicas superiores de Vygotsky y las nuevas teorías sobre las formas de construir conocimiento como las planteadas por Gardner con las inteligencias múltiples o Gibbons sobre los nuevos modos de conocer. De manera semejante, las OVAs deben atender las producciones sobre las didácticas específicas de cada campo del conocimiento, ya sea de la matemática, la ingeniería o las ciencias sociales por ejemplo, compartiendo a la vez los principios interdisciplinarios de los ambientes de aprendizaje que desarrollan la competencias para la solución de problemas, el trabajo por proyectos o la investigación. En cuanto a las situaciones concretas del ámbito tecnológico, el desarrollo de patrones disciplinares podría conllevar a la necesidad de multiformatos, lo que se deberá tener muy en cuenta durante las fases de desarrollo de las OVAs: El análisis y diseño de contenido, la creación de plantillas HTML y la evaluación. El modelamiento tecnológico de los objetos virtuales toma el mecanismo de intercambio de información mediante APIs (Application Programming Interface) y establece una proposición de estándar llamado SCORM, con un manejo de contenidos, logrando interoperabilidad, reusabilidad y adaptabilidad, y el Lenguaje Unificado de Modelamiento (UML - Unified Modeling Language) trabaja el modelado visual, para especificar, construir y documentar artefactos de un sistema de software. Además, captura decisiones y conocimientos sobre los sistemas que se deben construir, capta la información sobre la estructura estática y el comportamiento dinámico de sistema. En conclusión, apoya en gran parte los procesos de desarrollo orientados a objetos. De esta manera, de acuerdo con la definición de que el objeto de aprendizaje “es una pieza digital de material educativo, cuyo tema y contenido pueden ser claramente identificables y direccionables, y cuyo principal potencial es la reutilización dentro de distintos contextos aplicables a la educación virtual” (Ruizet al, 2006), su diseño debe cumplir con los aspectos propios de la disciplina o ciencia que se estudia y con las metodologías para la creación de materiales educativos y usos de la tecnología que medien el aprendizaje. 3.4. Objetivos. 3.4.1. Objetivo general. Diseñar, Desarrollar e Implementar un Objeto Virtual de Aprendizaje sobre “Cinemática, Dinámica, Energía y Aplicaciones de un Movimiento Armónico Simple (M.A.S.)”, como herramienta didáctica – tecnológica para facilitar y apoyar a profesores y estudiantes en el proceso de enseñanza – aprendizaje de la física en la Universidad Cooperativa de Colombia – sede Neiva. 3.4.2. Objetivos específicos. Determinar los componentes pedagógicos, comunicativos, técnicos y de gestión, que se van a utilizar en el OVA. Identificar estrategias, estilos de aprendizaje y mecanismos de evaluación apropiados para el diseño del OVA. Diseñar y aplicar instrumentos que permitan crear el OVA apropiado para los estudiantes del curso física de ondas. Desarrollar el OVA utilizando la suite Adobe CS6. Someter a evaluación por estudiantes, profesores y expertos el OVA desarrollado. Implementar el OVA en el desarrollo de la clase física de ondas teniendo en cuenta los parámetros, técnicas, estándares, apropiados para el desarrollo de un OVA. (metadato). 3.5. Diseño metodológico. La investigación desarrollada se enmarco en el tipo cualitativa – descriptiva. Las estrategias para la recolección de datos fueron: la entrevista abierta, la observación de los participantes, la investigación documental sin descuidar el manejo de cuestionarios estructurados o no estructurados. El proyecto se estructuro en dos fases, así: Fase 1: cuatro OVA’s sobre: Generalidades, Cinemática, Dinámica y Energía del Movimiento Armónico Simple, (I semestre de 2012). Fase 2: Dos OVA’s sobre: Aplicaciones del Movimiento Armónico Simple: Periodo de un péndulo simple (leyes) y periodo de un oscilador armónico simple (leyes). (II semestre de 2012). Para el diseño, desarrollo e implementación del OVA, se desarrollaron las siguientes tareas: Formulación y planificación del proyecto. Diseño de OVAs. Desarrollo de OVAs. Implementación y prueba de OVAs. Evaluación y análisis de resultados. Clasificación de OVAs – Metadato. 3.6. Resultados. Al termino del proyecto se obtuvieron los siguientes productos – OVAs. Ova para el estudio cualitativo de la Cinemática de un M.A.S. Ova para el estudio cualitativo de la Dinámica de un M.A.S. Ova para el estudio cualitativo del comportamiento energético de un M.A.S. Ova para el estudio cualitativo y cuantitativo del periodo de un péndulo simple y sus leyes. Ova para el estudio cualitativo y cuantitativo de un oscilador armónico simple y sus leyes. Video manual de usuario. Artículo científico sobre OVAs. CONTACTOS: JAIME MALQUI CABRERA MEDINA [email protected] [email protected] IRLESA INDIRA MEDINA [email protected]