Estrategia didáctica para identificar y modelar conceptos básicos de mecánica
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REVISTA DE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA, Vol. 35, n.
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I. INTRODUCCIÓN
Mucho se ha escrito sobre el aprendizaje de la mecánica de Newton como lo refieren Jauhiainen (2006), Fitria y Suyudi
(2021), y Syuhendri (2022). En particular, Hestenes (1992) propuso usar una instrucción centrada en el proceso de
modelado y el pensamiento reflexivo, aspectos con los que se coincide plenamente, y la razón es la siguiente en Inge-
niería mecánica es común el uso de gráficos o esquemas de objetos o fenómenos, acompañados de la simbología
apropiada y un modelo matemático asociado. Desde el punto de vista del aprendizaje en ingeniería, (diferente al que
esperan los físicos, que es crear y validar los modelos) su comprensión sería evidenciable cuando se apliquen estos, a
casos específicos del mundo real (Ullman, 1992; Krick, 1974; Rugarcía et al., 2001). El problema surge cuando los es-
tudiantes no son capaces de asociar los modelos a situaciones de la vida cotidiana, debido a que no han tenido la
experiencia de ser ellos quienes creen estas representaciones visuales simplificadas, a partir de fenómenos reales
(Hestenes, 1987; Halloun, 1997; Gainsburg, 2006).
De acuerdo con Halloun (1997), un constructo se refiere a una estructura conceptual que se puede comunicar
explícitamente de forma verbal, pictórica o matemática, que refleja un significado común en una comunidad profe-
sional, las ciencias y la ingeniería se basan en ellos y son objeto de estudio de la epistemología, así el desarrollo del
estudiante en el mundo científico, le requiere adoptar esta epistemología y por lo tanto, debe ser motivado a evaluar
sus propios constructos mientras está en contacto con los fenómenos físicos, esta inducción debe hacerse de manera
sistemática, iniciando con los modelos básicos, dentro del contexto apropiado.
Los estudiantes de física que participan en su propio proceso de aprendizaje: desarrollando su propia comprensión
de los conceptos, o mediante aprendizaje activo y pensamiento crítico, están más comprometidos y tienen más pro-
babilidades de recordar conceptos, analizar y evaluar información (Gómez y Navarro, 2020; Sánchez y Delgado, 2020),
por ello es importante incorporar estrategias de este tipo. El aprendizaje basado en simulación, en juegos o en realidad
virtual pueden ser formas eficaces en la enseñanza de la física, dependen del diseño instruccional, y la selección de
materiales apropiados para promover el aprendizaje (Saeed y Idrees 2022; Yuan, Hu y Li, 2021; Wang, Yu y Huang,
2021), pero estas estrategias están más enfocadas en el aprendizaje práctico que en el conceptual.
El objetivo de este trabajo es proponer una estrategia didáctica basada en el Marco de referencia de los estándares
científicos para la próxima generación, para que estudiantes de nuevo ingreso a la licenciatura en Ingeniería mecánica
de la Universidad Autónoma de Tlaxcala, que toman un curso introductorio de mecánica a distancia, se ejerciten en
esta actividad. Se espera que más tarde puedan asociar los modelos con la realidad, esa parte de la investigación aún
no se ha llevado a cabo.
En México, el Centro Nacional de Evaluación es una asociación civil que diseña instrumentos de evaluación que se
aplican para el ingreso al nivel superior, entre otros. Ellos reportan que, en 2021, a nivel nacional, el 39 % de los 64061
sustentantes que contestaron el módulo de física, del examen diagnóstico para aspirantes a ingresar a un programa
de ingeniería y tecnología, lograron obtener satisfactorio. El estado de Tlaxcala se encuentra en la zona centro sur, sin
duda una de las zonas más importantes del país. Para este estado en particular, 737 aspirantes presentaron este exa-
men y de ellos el 27.4 %, logró obtener un resultado satisfactorio, aun cuando el 72.1 % tenía promedio de bachillerato
mayor a 8 de un máximo de 10; es decir, aproximadamente el 70 % de los estudiantes de nuevo ingreso no logra un
resultado satisfactorio en el área de física. Estos son los estudiantes que se matriculan en la Universidad Autónoma
de Tlaxcala, UATx una institución pública estatal, que oferta 4 ingenierías, entre ellas Ingeniería mecánica, el plan de
estudios es de 9 semestres, en primer semestre se imparten 6 unidades de aprendizaje, Fundamentos de Mecánica
pertenece a este nivel y en este curso se ha implementado la estrategia descrita en este trabajo. En entrevistas reali-
zadas por el Programa Educativo de Ingeniería mecánica de la UATx a estos estudiantes, se determinó que un alto
porcentaje de los estudiantes que ingresan al programa lo hacen pensando que recibirán una formación técnica como
reparar automóviles o maquinar piezas mecánicas, no una educación en físico matemáticas aplicada. Además, el cam-
bio repentino al aprendizaje a distancia e híbrido, debido a la pandemia de covid-19, creó la necesidad de proponer
experiencias científicas virtuales o en el hogar. Al tomar en cuenta estos factores se propuso esta estrategia de trabajo.
Los Estándares científicos para la próxima generación (Next generation science standards, NGSS) fueron publicados
por el National Research Council (NRC), con base en cuatro ideas clave (Krajcik y Merritt, 2012, p. 1): (1) número
limitado de ideas básicas de ciencia, (2) acoplamiento de las ideas centrales y prácticas científicas y de ingeniería, (3)
conceptos transversales, y (4) el desarrollo de ideas centrales, prácticas científicas y conceptos transversales a lo largo
del tiempo. “La visión del Marco de referencia de los NGSS es usar prácticas científicas y de ingeniería como un medio
para que los estudiantes muestren evidencia de que pueden aplicar el conocimiento” (Pruitt, 2014).
En este trabajo se siguieron las estrategias para el aprendizaje a distancia sugeridas por Wolbrink y Sarna (2020)
para alinearse con los NGSS, que son:
1) Introducir fenómenos a través de trabajo previo independiente;
2) Asegurar que todos los estudiantes puedan experimentar y explorar los fenómenos lo más directamente posible;