La Construcción Del Significado Del Concepto De Campo Vectorial En Programas De Ingeniería

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  • Sesión inaugural (presencial):

Salón de computo 501, sede de Ingeniería

23 de julio. Horario: 2:00-6:00 pm

  • Sesiones virtuales (Plataforma Google Classroom):

Del 24 al 26 de julio. Horario: 4:00-6:00 pm

  • Sesiones presenciales:

Salón de Computo 501 y laboratorio de Física 510, sede Ingeniería

Del 30 de julio al 03 de agosto. Horario: 2:00-6:00 pm

Contenido programático

MODULO 1

  • INTRODUCCIÓN
  • TEORÍA DE LOS CAMPOS CONCEPTUALES
  • RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
  • DESDE LA PERSPECTIVA CONCEPTUAL DE LOS CAMPOS VECTORIALES, CAMPOS CONSERVATIVOS, ROTACIONAL Y DIVERGENCIA
  • DESDE LA PERSPECTIVA DE LAS CIENCIAS FÍSICAS
  • DESDE LA PERSPECTIVA DE ALGUNAS INVESTIGACIONES EN EDUCACIÓN MATEMÁTICA EN LOS TEMAS DE CAMPO VECTORIAL
  • MODELO DIDÁCTICO

MODULO 2

  • Actividad 1 (Diagnóstico)

Esta actividad nos permite determinar el nivel conceptual sobre los campos vectoriales e identificar los diferentes niveles en que pueden estar los estudiantes y hacerles un seguimiento a cada uno y analizar su evolución. Los datos obtenidos de las respuestas en esta actividad serán sometidos a un proceso de codificación, a partir del cual se establecerán cuatro niveles o categorías de análisis que reflejarán de manera jerárquica los distintos elementos de los supuestos invariantes operatorios usados por los estudiantes en su interacción con los contenidos de la información de las situaciones y las representaciones simbólicas de los diferentes conceptos pertenecientes al campo conceptual del concepto de campo vectorial. Para identificar grados de comprensión de significados científicos, se definen cuatro niveles de comprensión:

o   Nivel 1: Incomprensión,

o   Nivel 2: Comprensión incipiente,

o   Nivel 3: Comprensión parcial y

o   Nivel 4: Comprensión.

Se analizan los puntajes de cada estudiante y se normalizan teniendo en cuenta una escala de 0 a 1. Así, un estudiante en el rango de 0,75 a 1,00, estaría en el nivel de comprensión; entre 0,50 a 0,75 en comprensión parcial; entre 0,25 a 0,50 en comprensión incipiente y menor a 0,25 en incomprensión de significados. Se mostrará la distribución de los estudiantes según niveles de comprensión al inicio y final de las actividades. Se observarán diferencias significativas.

Con el fin de caracterizar los significados adquiridos por los estudiantes del campo conceptual de campo vectorial, se reagruparán los puntajes de desempeño en tres dominios de contenidos: (DC1), (DC2), (DC3). La justificación de este procedimiento es poder identificar aspectos de los esquemas y aproximarse a una determinación de niveles de comprensión. Se presentará el desempeño promedio de los estudiantes en estos tres dominios conceptuales, al inicio y final de las actividades. También se observará diferencias estadísticamente significativas de desempeño en los dominios de contenidos respecto del desempeño inicial.

Estos niveles de conceptualización se caracterizaran así:

o   N1 El estudiante no contesta o contesta escribiendo respuestas irrelevantes, sin sentido.

o   N2 El estudiante contesta, no manifestando un amplio conocimiento del tema. Aun no manifiesta una comprensión del concepto preguntado.

o   N3 El estudiante refleja comprensión de los conceptos. No alcanza a inferir una aplicación de conocimientos-en-acción del concepto.

o   N4 El estudiante contesta, mostrando un amplio conocimiento del tema. El estudiante reconoce situaciones, aplicaciones del campo. En sus explicaciones se refleja organización y comprensión de los significados de los conceptos, conectándolas completamente.

Objetivos de la Actividad 1 (Diagnóstico)

Determinar el nivel conceptual sobre campos vectoriales. Se pretende aplicar diez situaciones para su introducción en el salón de clases del grupo.

  • Actividad 2

En esta actividad se hará un experimento en el laboratorio de física, para determinar las líneas equipotenciales de algunas configuraciones de electrodos conductores, trazar las líneas de campo eléctrico, basándose en las líneas equipotenciales determinadas en la práctica, encontrar, por medio de ajuste de curvas, la ecuación de una línea de campo de algunas de las distribuciones de carga dadas y hallar el campo eléctrico y el potencial de éste.

Para comenzar el experimento se dará un procedimiento para fijar el papel conductivo (ver anexo) con cuatro chinches, en la base de corcho (una en cada esquina), conectar los electrodos del papel conductivo a una fuente, graduar la fuente para que genere una diferencia de potencial de 30 V, conectar el terminal negativo del voltímetro al electrodo unido al terminal negativo de la fuente.

Objetivos de la Actividad 2

Determinar las líneas equipotenciales de algunas configuraciones de electrodos conductores.

Trazar las líneas de campo eléctrico, basándose en las líneas equipotenciales determinadas en la práctica.

Encontrar, por medio de ajuste de curvas, la ecuación de una línea de campo de algunas de las distribuciones de carga dadas.

Hallar el campo eléctrico y el potencial de éste.

  • Actividad 3

Esta actividad fue diseñada para que el estudiante analice y conjeture en cada una de las preguntas y compare la solución encontrada mediante el uso del software MATHEMATICA con la obtenida en la Actividad 2.

Objetivos de la Actividad 3

Reafirmar la comprensión conceptual y desarrollar la habilidad para construir el potencial de un campo eléctrico.

Conocer los comandos y algunos elementos fundamentales del software MATHEMATICA a partir de situaciones relacionadas con campos eléctricos y potenciales.

Dibujar las líneas equipotenciales (curvas de nivel) de algunas configuraciones de electrodos conductores con el MATHEMATICA.

Encontrar con MATHEMATICA, por medio de ajuste de curvas, varias ecuaciones para estimar el potencial V de algunas de las distribuciones de carga dadas.

Hallar el campo eléctrico con la ayuda de MATHEMATICA.

  • Actividad 4

Esta actividad será diseñada para que el estudiante analice y conjeture en cada una de las preguntas y compare la solución encontrada mediante el uso del software MATHEMATICA con la obtenida en las actividades 2 y 3.

Objetivos de la Actividad 4

Reafirmar la comprensión conceptual y desarrollar la habilidad para construir el potencial de un campo eléctrico.

Conocer los comandos y algunos elementos fundamentales del software MATHEMATICA a partir de situaciones relacionadas con campos eléctricos y potenciales.

Encontrar con MATHEMATICA, por medio de ajuste de curvas, algunas ecuaciones equipotenciales (curvas de nivel) de algunas de las distribuciones de carga dadas.

Encontrar con MATHEMATICA, por medio de ajuste de curvas, algunas ecuaciones de líneas de campo de algunas de las distribuciones de carga dadas.

Trazar las líneas de campo eléctrico, determinadas en la práctica, con MATHEMATICA.

Trazar las líneas equipotenciales, determinadas en la práctica, con MATHEMATICA

Hallar el campo eléctrico a partir de las líneas equipotenciales y con MATHEMATICA.

  • Actividad 5

Esta actividad se diseñará para reafirmar la comprensión conceptual y desarrollar la habilidad para plantear y aplicar modelos matemáticos con el uso de los campos vectoriales, el rotacional y la divergencia.

Objetivo de la Actividad 5

Reafirmar la comprensión conceptual y desarrollar la habilidad para plantear y aplicar modelos matemáticos con el uso de los campos vectoriales, el rotacional y la divergencia.

  • Actividad 6 (evaluación)

Esta actividad se diseñará para evaluar la comprensión conceptual de Campo Vectorial.

Objetivo de la Actividad 6

Determinar el nivel conceptual sobre campos vectoriales, determinar las líneas equipotenciales de algunas configuraciones de electrodos conductores, trazar las líneas de campo eléctrico, basándose en las líneas equipotenciales determinadas en la práctica, encontrar con MATHEMATICA, por medio de ajuste de curvas, algunas ecuaciones equipotenciales (curvas de nivel) de algunas de las distribuciones de carga dadas, encontrar con MATHEMATICA, por medio de ajuste de curvas, algunas ecuaciones de líneas de campo de algunas de las distribuciones de carga dadas, trazar las líneas equipotenciales, determinadas en la práctica, con MATHEMATICA, trazar algunos vectores del campo eléctrico y desarrollar la habilidad para plantear y aplicar modelos matemáticos con el uso de los campos vectoriales, el rotacional y la divergencia.

MODULO 3

-          Trabajo Colaborativo

-          Trabajo Autónomo

 

 

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