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MEJORAMIENTO DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES DE LOS GRADOS UNDÉCIMO, EN LA TEMÁTICA DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS, CON EL USO DE LOS SIMULADORES. QUEVIN YOHAN BARRERA UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES CENTRO DE EDUCACIÓN VIRTUAL CVUDES YOPAL 05 DE MARZO DE 2021 MEJORAMIENTO DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES DE LOS GRADOS UNDÉCIMO, EN LA TEMÁTICA DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS, CON EL USO DE LOS SIMULADORES. QUEVIN YOHAN BARRERA Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Magister en Gestión de la Tecnología Educativa Director ARMANDO SOFONÍAS MUÑOZ DEL CASTILLO Magíster en Pedagogía de la Tecnología UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES CAMPUS VIRTUAL CV-UDES YOPAL 05 DE MARZO DE 2021 Nota de aceptación _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Evaluador Ciudad, fecha de sustentación (con día de mes de año). Dedicatoria Al Padre Eterno y Fiel, mi gran Dios; quien me da sabiduría y nos llena de múltiples favores, manteniendo su misericordia cada mañana. A mi Familia (Madre, Abuela, Tía y Hermana), y mi gran compañera e incondicional apoyo, a mi amada Julieth Peña Granados. Quevin Yohan Barrera Agradecimientos Es importante reconocer el aporte de todas las personas e instituciones que hacen posible la realización de los proyectos que se emprenden. En primer lugar, a la institución que permite la ejecución y realización del proyecto, al Colegio Luis Hernández Vargas, con la dirección de la Rectora Luz Myriam Martínez Cala; y a toda la comunidad educativa en general de dicha institución. A la UDES, universidad que abre sus puertas y permite, sin acepción alguna, el que se pueda participar activamente, y brinda las garantías y oportunidades para capacitar, equipar y titular de manera responsable y oportunidad a quienes dispongan de sus esfuerzos para alcanzar sus sueños académicos, e ideales formativos. Al Magister Armando Sofonias Muñoz Del Castillo, profesional responsable, atento dado a la concertación y justo en todo su proceder, como docente y director de las actividades pertinentes a su cargo y guía en un proceso de mucha paciencia, pulcritud y respeto. A los demás docentes de la maestría y personal de apoyo, que siempre están dispuestos a impulsar y brindar las oportunidades para alcanzar los objetivos. Al motor de vida y base de la sociedad, la familia; mi esposa, mi madre, hermana, abuela y tíos, que en todo momento estuvieron apoyando en todas las formas, para lograr alcanzar el objetivo de superación profesional. CONTENIDO Pág INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16 1. PRESENTACIÓN DEL TRABAJO DE GRADO ............................................... 18 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................. 18 1.2 ALCANCE ........................................................................................... 22 1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................. 23 1.4 OBJETIVOS ........................................................................................ 24 1.4.1 Objetivo general ................................................................................. 24 1.4.2 Objetivos específicos ......................................................................... 24 2 BASES TEÓRICAS ......................................................................................... 25 2.1 ESTADO DEL ARTE ........................................................................... 25 2.1.1 Antecedentes históricos. .................................................................... 25 2.1.1.1 Circuitos Eléctricos: ..................................................................... 25 2.1.1.2 Los Simuladores: ......................................................................... 26 2.1.1.3 Las TIC: ....................................................................................... 27 2.1.2 Antecedentes investigativos. .............................................................. 28 2.1.2.1 Antecedentes Nacionales: ........................................................... 28 2.1.2.2 Antecedentes Internacionales: ..................................................... 31 2.1.3 Antecedentes legales. ........................................................................ 34 2.2 MARCO REFERENCIAL .................................................................... 35 2.2.1 Marco Teórico .................................................................................... 35 2.2.1.1 Modelo pedagógico Constructivista ............................................. 36 2.2.1.2 El aprendizaje significativo .......................................................... 36 2.2.1.3 Pedagogía Conceptual ................................................................ 37 2.2.1.4 El conectivismo ............................................................................ 38 2.2.2 Marco Conceptual .............................................................................. 39 2.2.2.1 Rendimiento Académico .............................................................. 39 2.2.2.2 Motivación Escolar ....................................................................... 40 2.2.2.3 TIC en la Enseñanza: .................................................................. 40 2.2.2.4 Simuladores ................................................................................. 41 2.2.2.5 Circuitos Eléctricos ...................................................................... 41 2.3 MARCO TECNOLÓGICO ................................................................... 44 3 DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................ 49 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN................................................................. 50 3.2 HIPÓTESIS ......................................................................................... 50 3.2.1 Hipótesis de Investigación (Hi): .......................................................... 50 3.2.2 Hipótesis Nula (Ho): ........................................................................... 50 3.3 VARIABLES (CUANTITATIVA) ........................................................... 51 3.3.1 Variable independiente: ...................................................................... 51 3.3.2 Variable dependiente: ........................................................................ 51 3.4 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ........................................ 52 3.5 POBLACIÓN Y MUESTRA ................................................................. 52 3.6 PROCEDIMIENTO .............................................................................. 53 3.7 INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN .............. 60 3.7.1 Etapa Pre-prueba: .............................................................................. 60 3.7.2 Etapa Pos-prueba: ............................................................................. 60 3.7.3 Análisis Funcional de los Simuladores ............................................... 61 3.7.4 Guía de Manejo del Software Simulador: ........................................... 61 3.8 TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE DATOS ............................................... 61 4 CONSIDERACIONES ÉTICAS ........................................................................ 62 5 DIAGNÓSTICO INICIAL .................................................................................. 63 5.1 ENCUESTA DE CARACTERIZACIÓN DE ESTUDIANTES ............... 63 5.2 PRETEST - EXAMEN PRE-PRUEBA .................................................70 6 ESTRUCTURA DE LA PROPUESTA DE INTERVENCIÓN ............................ 79 6.1 PROPUESTA PEDAGÓGICA ............................................................. 79 6.2 COMPONENTE TECNOLÓGICO ....................................................... 93 6.2.1 Especificación de requerimientos técnicos. ........................................ 93 6.2.2 Instalación del Software: .................................................................... 93 6.3 IMPLEMENTACIÓN ............................................................................ 97 6.3.1 Diagnóstico y Diseño: ......................................................................... 98 6.3.2 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos en Serie: ............... 101 6.3.3 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos en Paralelo: .......... 105 6.3.4 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos Mixto: .................... 109 6.3.5 Sección final: Examen Pos Prueba (Postest) ................................... 112 6.3.6 Autorización para el uso de Imágenes y Fijaciones Audiovisuales .. 113 7 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS ............................................... 116 7.1 Análisis de resultados postest:.......................................................... 116 7.2 Análisis comparativo de pretest y postest: ........................................ 124 8 CONCLUSIONES .......................................................................................... 129 9 LIMITACIONES ............................................................................................. 131 10 IMPACTO / RECOMENDACIONES / TRABAJOS FUTUROS .................. 132 10.1 Impacto ............................................................................................. 132 10.2 Recomendaciones ............................................................................ 133 10.3 Trabajos futuros ................................................................................ 134 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 135 ANEXOS .............................................................................................................. 144 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Convenciones de los Resultados de Martes de Prueba. ......................... 19 Figura 2 Consolidado desempeños, Asignatura de Física (2017-2019). ............... 20 Figura 3 Árbol de Problema. .................................................................................. 22 Figura 4 El triángulo Humano. ............................................................................... 38 Figura 5 Postulado 2: El Modelo del Hexágono. .................................................... 38 Figura 6 Ejecutable Potable Crocodile Technology. .............................................. 45 Figura 7 Entorno de Usuario Crocodile Technology 3D. ........................................ 46 Figura 8 Biblioteca de Componentes - Crocodile Technology 3D. ......................... 46 Figura 9 Fuentes de Energía - Crocodile Technology 3D. ..................................... 47 Figura 10 Carpeta de Componentes Pasivos - Crocodile Technology 3D. ............ 47 Figura 11 Medidores - Crocodile Technology 3D. .................................................. 48 Figura 12 Circutio Resistivo con medidores - Crocodile Technology 3D. .............. 48 Figura 13 Ruta Cuantitativa. .................................................................................. 49 Figura 14 Diseño de pretest-posttest con un grupo ............................................... 50 Figura 15 Encuesta Género ................................................................................... 63 Figura 16 Encuesta Grado Escolar ........................................................................ 64 Figura 17 Encuesta Edad ...................................................................................... 64 Figura 18 Encuesta Estrato ................................................................................... 65 Figura 19 Encuesta Tipo de vivienda ..................................................................... 65 Figura 20 Encuesta propiedad vivienda ................................................................. 66 Figura 21 Encuesta Número de Personas en Hogar ............................................. 66 Figura 22 Encuesta Con quien vive ....................................................................... 67 Figura 23 Encuesta cuenta con Equipo ................................................................. 68 Figura 24 Encuesta Conexión a Internet ................................................................ 68 Figura 25 Encuesta conoce simulador de circuitos ................................................ 69 Figura 26 Encuesta Manejo de Simulador ............................................................. 69 Figura 27 Pretest Pregunta 1 ................................................................................. 70 Figura 28 Pretest Pregunta 2 ................................................................................. 70 Figura 29 Pretest Pregunta 3 ................................................................................. 71 Figura 30 Pretest Pregunta 4 ................................................................................. 71 Figura 31 Pretest Pregunta 5 ................................................................................. 72 Figura 32 Pretest Pregunta 6 ................................................................................. 73 Figura 33 Pretest Pregunta 7 ................................................................................. 73 Figura 34 Pretest Pregunta 8 ................................................................................. 74 Figura 35 Pretest Pregunta 9 ................................................................................. 74 Figura 36 Pretest Pregunta 10 ............................................................................... 75 Figura 37 Pretest Pregunta 11 ............................................................................... 75 Figura 38 Pretest Pregunta 12 ............................................................................... 76 Figura 39 Pretest Pregunta 13 ............................................................................... 77 Figura 40 Pretest Pregunta 14 ............................................................................... 77 Figura 41 Pretest Pregunta 15 ............................................................................... 78 Figura 42 Ejecutable Potable Crocodile Technology. ............................................ 94 Figura 43 Entorno de Usuario Crocodile Technology 3D. ...................................... 94 Figura 44 Biblioteca de Componentes - Crocodile Technology 3D. ....................... 95 Figura 45 Fuentes de Energía - Crocodile Technology 3D. ................................... 95 Figura 46 Carpeta de Componentes Pasivos - Crocodile Technology 3D. ............ 96 Figura 47 Medidores - Crocodile Technology 3D. .................................................. 96 Figura 48 Circuito Resistivo con medidores - Crocodile Technology 3D. .............. 97 Figura 49 Entorno de Cuestionario Pre Prueba ..................................................... 98 Figura 50 Cuestionario Caracterización de Estudiantes ........................................ 98 Figura 51 Evidencia uso de classroom .................................................................. 99 Figura 52 Registro Comunicación Whatsapp ......................................................... 99 Figura 54 Alojamiento en la nube ........................................................................ 100 Figura 55 Socialización de Guías en Whatsapp .................................................. 100 Figura 56 Pantallazos de Circuito Serie ...............................................................101 Figura 57 Evidencia Imágenes estudiantes No. 1 y 2 .......................................... 103 Figura 58 Pantallazos de Circuito Paralelo .......................................................... 106 Figura 59 Evidencia Imágenes estudiantes No. 3 y 4 .......................................... 107 Figura 60 Pantallazos de Circuito Mixto ............................................................... 109 Figura 61 Evidencia Imágenes estudiantes No. 5 y 6 .......................................... 110 Figura 62 Datos de estudiante No. 5 Circuito Mixto: ............................................ 111 Figura 63 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 1 ............. 113 Figura 64 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 2 ............. 114 Figura 65 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 3 ............. 115 Figura 66 Postest Pregunta 1 .............................................................................. 116 Figura 67 Postest Pregunta 2 .............................................................................. 116 Figura 68 Postest Pregunta 3 .............................................................................. 117 Figura 69 Postest Pegunta 4 ............................................................................... 117 Figura 70 Postest Pregunta 5 .............................................................................. 118 Figura 71 Postest Pregunta 6 .............................................................................. 118 Figura 72 Postest Pregunta 7 .............................................................................. 119 Figura 73 Postest Pregunta 8 .............................................................................. 119 Figura 74 Postest Pregunta 9 .............................................................................. 120 Figura 75 Postest Pregunta 10 ............................................................................ 120 Figura 76 Postest Pregunta 11 ............................................................................ 121 Figura 77 Postest Pregunta 12 ............................................................................ 122 Figura 78 Postest Pregunta 13 ............................................................................ 122 Figura 79 Postes Pregunta 14 ............................................................................. 123 Figura 80 Postest Pregunta 15 ............................................................................ 124 Figura 81 Análisis Gráfico Pretest Vs Postest...................................................... 126 Figura 82 Resultados según Escala de Desempeños Nacional .......................... 127 Figura 83 Prueba t para medias de dos muestras emparejadas ......................... 127 Figura 84 Análisis Anova un solo factor ............................................................... 128 Figura 85 Caracterización de los Estudiantes. ..................................................... 144 Figura 86 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 1. ....................................... 146 Figura 87 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 2. ....................................... 147 Figura 88 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 3. ....................................... 148 Figura 89 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 4. ....................................... 149 Figura 90 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 5. ....................................... 150 Figura 91 Cuestionario Pos-Prueba Parte 1. ....................................................... 151 Figura 92 Cuestionario Pos-Prueba Parte 2. ....................................................... 152 Figura 93 Cuestionario Pos-Prueba Parte 3. ....................................................... 153 Figura 94 Cuestionario Pos-Prueba Parte 4. ....................................................... 154 Figura 95 Cuestionario Pos-Prueba Parte 5 ........................................................ 155 LISTA DE TABLAS Tabla 1 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2019. .......................... 19 Tabla 2 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2018. .......................... 20 Tabla 3 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2017. .......................... 20 Tabla 4 Operacionalización de Variables .............................................................. 52 Tabla 5 Población de la Investigación .................................................................... 53 Tabla 6 Selección de la muestra. ........................................................................... 53 Tabla 7 Procedimiento Metodológico. .................................................................... 54 Tabla 8 Relación de las teorías pedagógicas con el Simulador Crocodile ............ 79 Tabla 9 Datos de estudiante No. 1 Circuito Serie: ............................................... 104 Tabla 10 Tabla de verificación circuito serie No. 1 ............................................... 104 Tabla 11 Datos de estudiante No. 2 Circuito Serie: ............................................. 105 Tabla 12 Tabla de verificación circuito serie No. 2 ............................................... 105 Tabla 13 Datos de estudiante No. 3 Circuito Paralelo: ........................................ 107 Tabla 14 Tabla de verificación circuito Paralelo No. 1 ......................................... 108 Tabla 15 Datos de estudiante No. 4 Circuito Paralelo: ........................................ 108 Tabla 16 Tabla de verificación circuito Paralelo No. 2 ......................................... 108 Tabla 17 Tabla de verificación circuito Mixto No. 1 .............................................. 111 Tabla 18 Tabla de verificación circuito Mixto No. 2 .............................................. 112 Tabla 19 Escala de valoración institucional y su equivalencia. ........................... 124 Tabla 20 Comparativo Pretest y Postest .............................................................. 125 Tabla 21 Planilla de Evaluación (Lista de Chequeo).. .......................................... 156 LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo A – Caracterización de los Estudiantes .................................................... 144 Anexo B – Cuestionario Pretest ........................................................................... 146 Anexo C – Cuestionario Postest .......................................................................... 151 Anexo D - Planilla de evaluación y validación (Lista de chequeo): ...................... 156 Anexo E - Análisis Funcional de Software de Simulación para la Educación ...... 157 Anexo F - Guía Didáctica de Aprendizaje de Manejo del Simulador .................... 167 Anexo G - Carta Aval Institucional ....................................................................... 177 Resumen TÍTULO: MEJORAMIENTO DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES DE LOS GRADOS UNDÉCIMO, EN LA TEMÁTICA DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS, CON EL USO DE LOS SIMULADORES. Autor: Quevin Yohan Barrera Palabras claves: Circuitos Eléctricos, Crocodile Technology, Física, Rendimiento Académico, Simuladores. El proyecto se realizó con el fin de determinar la influencia del simulador Cocodile Technology como apoyo al mejoramiento del rendimiento académico, en el área de Física y la temática de Circuitos Eléctricos, de los estudiantes de grado undécimo de la Institución Educativa Luis Hernández Vargas del Municipio de Yopal - Casanare (Colombia). Se desarrolló utilizando una propuesta pedagógica didáctica con el simulador como laboratorio digital, creando interés y aceptación por parte de los estudiantes aplicando conceptos del área relacionada. La metodología utilizada se aplica bajo un diseño pre experimental y un enfoque cuantitativo. El análisis de los resultados comprobó la Hipótesis de investigación,que plateaba el mejoramiento del rendimiento académico tras el uso del simulador Crocodile Technology; lo anterior tras la adaptación de la propuesta didáctica a la situación que lo requería y la presentación de pretest y postest por parte de los estudiantes. El análisis planteado permitió evidenciar la importancia del uso de las herramientas tecnológicas y la aplicación de propuestas didácticas de las mismas, permitiendo mejorar desempeños académicos y motivacionales en los estudiantes. Como particularidad, el proyecto se desarrolló bajo una situación mundial de pandemia y confinamiento; lo que impulsó hacer uso de medios y herramientas digitales, fundamentando la importancia del uso de los mismos, sin embargo dicha situación de aislamiento, interrumpió los procesos propuestos en los tiempos indicados, no obstante, los resultados son satisfactorios y permitieron proponer su aplicación en áreas que de la misma exigencia requiriera el aprovechamiento de las TIC y simuladores en el aula. Abstract TITLE: IMPROVEMENT OF THE ACADEMIC PERFORMANCE OF THE STUDENTS OF THE ELEVENTH GRADES, IN THE SUBJECT OF BASIC ELECTRICAL CIRCUITS, WITH THE USE OF SIMULATORS. Author: Quevin Yohan Barrera Keywords: Academic Performance, Crocodile Technology, Electrical Circuits, Physics, Simulators. The project was carried out in order to determine the influence of the Cocodile Technology simulator to support the improvement of academic performance, in the area of Physics and the subject of Electrical Circuits, of the eleventh grade students of the Luis Hernández Vargas Educational Institution of the Municipality of Yopal - Casanare (Colombia). It was developed using a didactic pedagogical proposal with the simulator as a digital laboratory, creating interest and acceptance on the part of the students by applying concepts from the related area. The methodology used is applied under a pre-experimental design and a quantitative approach. The analysis of the results verified the Research Hypothesis, which stated the improvement of academic performance after the use of the Crocodile Technology simulator; the above after adapting the didactic proposal to the situation that required it and the presentation of pretest and posttest by the students. The proposed analysis allowed to show the importance of the use of technological tools and the application of didactic proposals of the same, allowing to improve academic and motivational performance in students. As a particularity, the project was developed under a global situation of pandemic and confinement; What prompted the use of digital media and tools, basing the importance of their use, however, said situation of isolation, interrupted the proposed processes in the indicated times, however, the results are satisfactory and allowed to propose their application in areas that the same requirement requires the use of ICT and simulators in the classroom. 16 INTRODUCCIÓN La mayoría de las Instituciones Educativas mantienen una evaluación y supervisión de sus actividades para poder determinar la excelencia y los manejos propios que permitan garantizar la entrega de calidad educativa, a una sociedad necesitada de la misma y en un entorno social exigente. Si bien es cierto, muchas veces los recursos son escasos y las herramientas son limitadas, existe un potencial en cada uno de los actores de la formación académica, el cual se aprovechó dirigido a través de iniciativas innovadoras y propuestas didácticas, basadas en el manejo y gestión de las tecnologías educativas. La aplicación de tecnologías en la educación facilitó el desarrollo de actividades y prácticas que en muchas ocasiones no eran viables por las condiciones estructurales y de equipamiento de las aulas, sin embargo, en muchas ocasiones no son prácticas muy ajustadas a la realidad, es decir, para el caso del presente trabajo lo simuladores fueron de gran ayuda, pero no se constituyeron en el reemplazo o sustitución de un montaje práctico con elementos tangibles, que en su uso real, generan otras variables y condiciones que estimulan otras competencias necesarias, para abarcar una mayor apropiación de la teoría de circuitos eléctricos, aun así, resultaron mejorar las prácticas docentes. El objetivo del uso de estas tecnologías para el presente proyecto fue mejorar los rendimientos académicos, pero pudieron no resultar tan eficaces si no se daban las condiciones esenciales para su funcionamiento, en lo referente a las condiciones de las aulas especializadas, con los equipos informáticos, en la red de conectividad, las condiciones ambientales, la cultura dentro del aula y demás factores que se podrían considerar aleatorios e incontrolables con las condiciones propuestas en el presente trabajo de investigación. La población a aplicar fue limitada, debido a los recursos tecnológicos, al apoyo y financiamiento que se requiere para tener mayor cobertura, y a la situación de salubridad mundial. Comprometiendo a la mayoría de la comunidad educativa, se planteó un aporte a un espacio y área específica del contexto académico, respondiendo a los compromisos de los docentes en los mejoramientos, entendidos como “quienes asumen el mejoramiento de sus metodologías de enseñanza y la adecuación y perfeccionamiento de las que han propiciado buenos resultados de aprendizaje; investigan, se documentan, se capacitan de distintas maneras, crean y ejercen el acercamiento hacia el estudiante para estimular su trabajo, y valorarlo en su individualidad.” (MEN, 2004). Viendo las grandes dificultades de los estudiantes en la apropiación de conceptos y el bajo nivel de motivación por algunas asignaturas, caso particular el de la asignatura Física de los grados undécimo, reflejado en los reportes académicos, se creó la oportunidad de focalizar la necesidad en un punto específico del panorama 17 de la asignatura, identificando la temática de circuitos eléctricos y el de sus prácticas respectivas, como una gran posibilidad para la creación de estrategias que permitieron el buen desarrollo de prácticas, a través de herramientas y recursos tecnológicos que superaron las debilidades. Dicha situación permitió crear el tema del presente trabajo de grado, entendido como la aplicación del simulador de circuitos eléctricos Crocodile Technology para determinar el mejoramiento del rendimiento académico de los estudiantes de los grados undécimo, en la temática de circuitos eléctricos básicos, de la asignatura de Física. El avance de esta propuesta pedagógica, se desarrolló bajo la autorización y acompañamiento de las directivas y a cargo del docente investigador que presenta el proyecto; toda vez que este hace parte de la planta docente de la institución educativa. Se utilizó el espacio de la asignatura Modalidad de Sistemas como la materia que permitió la transversalidad de la temática y el uso de los ambientes de aprendizaje necesarios para la aplicación y uso de la herramienta tecnológica seleccionada, y área académica donde el docente ponente del proyecto se encuentra asignado. El trabajo se proyectó para dos grupos particulares de los niveles de grado undécimo, y la aplicación del mismo se hizo en principio; con los planteamientos claros en este documento, direccionados por las fases respectivas de diagnóstico, diseño, implementación y evaluación; que permitieron crear actividades, generar recursos y obtener los resultados, que aprobaron viabilidad y eficacia del presente trabajo de grado; sin embargo debido a las dificultades generadas por la presencia del Covid19 en la humanidad, se restringió la aplicación a un solo grupo conformado por estudiantes de los dos grupos iniciales. La metodología se da bajo un enfoque cuantitativo, con una investigación pre experimental y un diseño que permitió el uso de momentos de preprueba y posprueba, seleccionando un grupo experimental con asignación no aleatoria;que en el presente documento se describe de manera organizada y secuencial, utilizando las directrices y asesorías de los profesionales especializados calificados de la universidad. El trabajo se sujeta al modelo secuencial propuesto por el material bibliográfico suministrado por las asesorías cercanas y constantes de los respectivos docentes encargados de esta propuesta de aplicación, las cuales orientan el trabajo bajo premisas que definen que “una propuesta de investigación es producto de un proceso de trabajo que incluye varias actividades importantes, de las cuales depende su éxito o fracaso. En este punto, conviene distinguir el éxito de haberla elaborado bien, del éxito en conseguir su aprobación, respaldo institucional o apoyo financiero” (Pineda Ballesteros, 2013); que en efecto es el resumen de todo el proceso de conformación de este documento. Del mismo modo para los cimientos teóricos, argumentativos y legales, se presentó un estado del arte con antecedentes históricos, antecedentes investigativos y antecedentes legales, que, junto con un marco conceptual, marco referencial y marco tecnológico, sustentan los fundamentos que se presentaron en las 18 actividades desarrolladas. De esta manera en la ejecución de la experiencia, se creó el diseño metodológico que permitió identificar el tipo de investigación, el planteamiento de hipótesis y definición de variables, así como la selección de la población, y los instrumentos utilizados para recolectar y analizar la información que se obtuvo; sin dejar a un lado, la descripción de consideraciones éticas para el buen manejo de la información, la integridad e imagen de los actores del proyecto presentado. A continuación, se encuentra un trabajo cuya distribución se estructura bajo los lineamientos de la identificación y planteamiento del problema, logrando caracterizar la población objetivo , trazando los objetivos planteados y el respectivo alcance que el proyecto tuvo; teniendo en cuenta los argumentos que lo sustentan como los antecedentes que se relacionan con el instrumento y metodología a aplicada; así mismo, se logró identificar los conceptos que se requirieron para dar claridad del caso, entender la terminología utilizada en la continuidad del desarrollo del proyecto y describir la tecnología necesaria, en lo referente a la herramienta a usar y sus respectivos requerimientos. El modelo utilizado fue una parte sustancial del trabajo, el cual generó el diseño y tipo de investigación, que, junto con las otras características de definición de variables, selección, población, muestra, instrumentos de recolección de información, entre otros, articularon un buen progreso del proyecto, junto con las consideraciones económicas, de tiempo, éticas y demás; logrando consolidar y obtener resultados analizados y estructurados, que dieron cumplimiento al objetivo trazado, y que permitió confirmar el importante aporte de los simuladores en el aula al mejoramiento del rendimiento académico de los estudiantes analizados. 1. PRESENTACIÓN DEL TRABAJO DE GRADO 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la Institución Educativa Luis Hernández Vargas del Municipio de Yopal, Departamento de Casanare; los estudiantes de grado décimo y undécimo, tienen la oportunidad de elegir una modalidad técnica de formación; una de estas modalidades es la modalidad de Sistemas. Dentro de la planeación de dicha modalidad, se encuentra la temática relacionada con Circuitos Eléctricos Básicos, y algunos subtemas como montajes y mediciones en circuitos resistivos, tanto en serie, como paralelos y mixtos. Esta temática es transversal con el Área de Ciencias que contiene, particularmente para esta institución, la asignatura Física; dicha temática ha venido desarrollándose de manera activa, sin embargo, se ha presentado una dificultad en la apropiación de conceptos, conocimientos, competencias de los contenidos de la temática de circuitos eléctricos básicos, en el manejo de instrumentos de medición, herramientas y adquisición de componentes electrónicos, para la realización de los respectivos montajes de las prácticas 19 relacionadas con la temática de circuitos eléctricos resistivos; situación que se evidenciada en el bajo rendimiento académico por parte de los estudiantes, en el periodo académico donde la temática se trata. 1.1.1 Descripción de la situación problema El análisis de la problemática se pudo evidenciar en los resultados de los informes académicos de la asignatura de Física. En dichos informes se evidencia que un gran porcentaje de los estudiantes de grado undécimo mantienen un rendimiento bajo, en el primer periodo académico, del área de física y modalidad de sistemas, donde se trabaja la temática de circuitos eléctricos a la par; de otro lado, el rendimiento superior es muy bajo y en algunos casos nulo; y la mayor cantidad de estudiantes se encuentran en un rendimiento académico básico. En la Tabla 1, 2 y 3, se muestra el consolidado de los resultados de Martes de Prueba, una prueba interna que permite preparar y medir, a los estudiantes en sus avances progresivos en las temáticas vistas a lo largo del año; en este caso particular el interés está en los estudiantes de la modalidad de sistemas, los cuales siempre están organizados en el primer grupo de los evaluados, según reporte referenciado, y estos resultados respaldan lo evidenciado en el consolidado del primer periodo académico, de los estudiantes de grado undécimo, que se muestran más adelante. Figura 1 Convenciones de los Resultados de Martes de Prueba. Fuente: (Ochoa, 2020) Tabla 1 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2019. Fuente: (Ochoa, 2020) 20 En la tabla que se presenta del año 2019, se ve una valoración Básica en la asignatura Física, del primer ciclo y la primera prueba, que hace referencia a la temática del primer periodo académico y que según la temática contiene el tema de circuitos eléctricos. De acuerdo a tabla de convenciones, según Figura 1, es una calificación mínima, evidenciando la problemática. Tabla 2 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2018. Fuente: (Ochoa, 2020) En los resultados del año 2018, se obtuvieron resultados con mejores puntajes, pero no alcanzan el nivel aprobado. Tabla 3 Consolidado y número de estudiantes. Grado 11, 2017. Fuente: (Ochoa, 2020) En año 2017 a penas se superó el nivel mínimo para estar en un satisfactorio. Figura 2 Consolidado desempeños, Asignatura de Física (2017-2019). Fuente: Elaboración Propia. 21 Analizando los datos consolidados de los informes académicos del primer periodo académico de la Figura 2, se pudo evidenciar, cómo los desempeños bajos y básicos son los componentes con el mayor porcentaje en los informes académicos, esta información fue compilada por el autor, de los reportes académico dados por la Secretaría Académica del Colegio. De esta forma y analizando la temática dada en este periodo, es como se evidenció la necesidad de mejorar las estrategias y mecanismos para dar solución a la necesidad en la asignatura en cuestión. 1.1.2 Identificación del problema Año tras año, el esfuerzo por la consecución de instrumentos e insumos para las prácticas de laboratorio de circuitos eléctricos, es notable por parte de los directivos y docentes de las áreas respectivas, sin embargo, tiende a ser una dificultad constante a causa de que son materiales consumibles y que los instrumentos se deterioran con facilidad; por otra parte, los conceptos relacionados con las prácticas de circuitos, son limitados debido a los pocos montajes de los mismos, por la carencia de insumos y equipos especiales. Los estudiantes mostraron desinterés en las prácticas relacionadas con circuitos, por la faltante de herramientas y recursos, así como la impotencia al no poder conseguir todos sus materiales. Esta situación se atacaría con “Las metodologías FC y ABPy los recursos y herramientas TIC que les sirven de apoyo pueden fomentar el interés y motivación del alumnado con su propio aprendizaje, además permiten su utilización con las metodologías tradicionales, favorecen una mejora de los resultados y se adaptan al contexto y diversidad de los estudiantes.” (Iradi- Mateo, 2019). Por otra parte, se cuenta con una población estudiantil que crece, en virtud a la aceptación y escogencia de la Modalidad de Sistemas como opción de articulación, para lograr una titulación técnica. Lo anterior obliga a generar una estrategia para poder recibir a los estudiantes en ambientes de aprendizajes óptimos y con herramientas y recursos que les fortalezcan su apropiación y aplicación de conocimientos; coadyuvando a los requisitos de grado que se exigen en una etapa productiva como proyecto de grado. Al ser la temática transversal con el área de física y área de tecnología e informática, así como competencia a aprobar por parte de la modalidad técnica de la institución, permitió resolver una necesidad que beneficia en varios escenarios a los alumnos, del mismo modo prepararlos para exámenes externos, donde se ha evidenciado que este tipo de temas suelen ser también evaluados. 22 Figura 3 Árbol de Problema. Fuente: Elaboración Propia. 1.1.3 Pregunta problema Por lo anterior, se pretende responder a la siguiente pregunta: ¿Cómo influye el uso de los simuladores de circuitos eléctricos, en el mejoramiento del rendimiento académico de la temática circuitos eléctricos del Área de Física, del primer periodo académico, en los estudiantes de grado undécimo, de la Institución Educativa Luis Hernández Vargas? 1.2 ALCANCE Tras el análisis que se evidenció en la problemática redactada, se logró implementar estrategias didácticas y herramientas tecnológicas que permitieron motivar a los estudiantes y realizar actividades académicas de tipo práctico, a través de recursos digitales como los Simuladores, que proveyeron de una gran cantidad de elementos técnicos y aptitudes de síntesis, análisis y aplicación de conceptos, logrando de esta manera mejorar los resultados académicos, tanto en las actividades evaluativas internas como externas. El uso de los Simuladores en el aula, y en particular el Crocodile Technology 3D, en las clases de Modalidad de Sistemas, en la temática de Circuitos, potenció los conocimientos y competencias necesarias para áreas y asignaturas trasversales como es el caso de la asignatura de Física, la cual es evaluada directamente en las pruebas saber 11, Martes de Prueba, entre otras pruebas, que indican la evolución de los procesos educativos de los estudiantes en nuestro caso de grado undécimo. La aplicación de estos simuladores, impulsó de la misma manera, la creación de propuesta pedagógica didáctica, como guías de aprendizaje y secuencias Efectos Bajo rendimiento académico, de los estudiantes de grado undécimo en el primer periodo académico, del área de Física. Falta de motivación para el desarrollo de las actividades prácticas en la temática de Circuitos Eléctricos Resultados con desempeño bajo y básico como tendencia en el área de Física, del primer periodo académico. Problema Dificultad en la apropiación de conceptos, conocimientos y competencias de los contenidos de la temática de circuitos eléctricos básicos; en el manejo de instrumentos de medición, herramientas y en la adquisición de componentes electrónicos por parte de los estudiantes, para realizar los respectivos montajes de las prácticas relacionadas con la temática Tener en cuenta que un problema de investigación nose define por la falta de algo. Causas Dificultad en el manejo de las herramietnas y ausencia de las mismas para las respectivas prácticas. Deterioro en los equipos de medición con los que cuenta la institución para el manejo en las prácticas de circuitos eléctricos. A los estudiantes y a la institución se les dificulta la constante consecuón de recursos, insumos y componentes para la realización de las prácticas. 23 didácticas, que requirieron de un compromiso de los docentes que dictan estas áreas, y de la población objetivo, los estudiantes de grado undécimo, inscritos a la modalidad de Sistemas de la institución educativa Luis Hernández Vargas. 1.3 JUSTIFICACIÓN El desarrollo de este trabajo investigativo, permitió evidenciar el mejoramiento en el rendimiento académico de los estudiantes frente a las áreas de física y tecnología a nivel institucional, y a su vez, sirvió de motivación en los estudiantes fortaleciendo los conceptos previamente vistos, que son aplicados en pruebas externas o en formulación de proyectos de carácter tecnológico. Del mismo modo, el uso de simuladores fue conveniente en el contexto y en la situación de salubridad pública mundial a causa del COVID19, toda vez que se pudo aprovechar aún en educación a distancia; y a su vez, se puede seguir aplicándose de manera presencial debido a la falta de laboratorios especializados para el desarrollo de este tipo de prácticas y temáticas; constituyéndose en una alternativa significativa para suplir dichas necesidades, sustentado en que “Las TIC potencian la educación cuando se busca apoyo en ellas y se desarrolla una propuesta basada en fundamentos históricos, epistemológicos, disciplinares y pedagógicos coherentes” (INSUTEC, 2012). De otro lado, es importante reconocer que el uso de muchos componentes, instrumentos y en montajes de circuitos en general en simuladores, evitaron inversiones económicas que en muchas ocasiones no resultaban aportar significativamente a la formación de los estudiantes y que se deterioraban con gran facilidad; no obstante, con un simulador, se tuvo una variada gama de recursos adicionales, ampliando la aplicación de nuevos aprendizajes y logrando profundizarlos, mejorando las condiciones del entorno social y económico que se presenta en la comunidad educativa, lo anterior sujeto a que “Si los profesores no pueden hacer un buen uso de las herramientas TIC, el dinero y el tiempo dedicado a las TIC va a ser un desperdicio.” (Cuichán, 2017). Con respecto al valor teórico, en muchos casos se intentaba usar algún tipo de aplicaciones para apoyar las temáticas de circuitos, pero el uso de simuladores no se había focalizado de tal manera que genera los resultados óptimos, y que se constituyera en una herramienta eficaz para las áreas afectadas. Por eso el uso de estas tecnologías marcaron un gran aporte a los contenidos teóricos, ya que, “No se trata de minimizar costos y maximizar beneficios, se trata de hacer más accesibles las experiencias que permitan el desarrollo de las competencias de una manera repetida en situaciones que de otra manera serían de un difícil acceso, o uno muy riesgoso, ya sea para el estudiante, ya sea para las personas o el entorno a los que debe intervenir.” (Villa, Franco, & Jaramillo, 2017). En lo metodológico los beneficiados no fueron solo los estudiantes en su aprendizaje; los docentes con el uso de la didáctica y la facilidad de orientar prácticas, resultaron ser grandes favorecidos. Por otra parte, las prácticas reales solían ser riesgosas, y mantener un control de ellas y ambiente seguro, era bastante 24 complicado; sin embargo, con el uso de los simuladores se minimizaron los riesgos, y se permitió realizar retroalimentación, como aporte y facilidad de la guía docente. Finalmente, la Institución Educativa, tendrá estudiantes con capacidad del manejo técnico de circuitos, en el uso y gestión de tecnologías digitales; y con un rendimiento académico mejorado; citando a la autora Amparo Padilla “La elaboración de una Guía Didáctica del Software Crocodile Technology sirve como recurso didáctico útil en clase, ya que permite complementar los conocimientos teóricos impartidos en el aula, de una manera aproximadamente real mediante prácticas simuladas y comprobadasque se pueden realizar con el software, contribuyendo al aprendizaje de la física en el bloque curricular Electricidad y Magnetismo, permitiendo brindar al docente la facilidad de enseñar y un aprendizaje más fácil al estudiante.” (Padilla Muñoz, 2017). 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general Determinar el mejoramiento del rendimiento académico de los estudiantes de grado undécimo, en el Área de Física, en el primer periodo académico, en la temática de Circuitos eléctricos básicos con la aplicación de un software especializado para las prácticas de circuitos eléctricos básicos. 1.4.2 Objetivos específicos Diagnosticar la comprensión de conceptos sobre circuitos eléctricos básicos, de estudiantes del área de Física en el primer periodo académico, utilizando un pretest. Diseñar una propuesta pedagógica didáctica con el uso de un simulador de circuitos eléctricos para desarrollar las prácticas de la temática de circuitos resistivos en serie, paralelo y mixtos, realizando los respectivos montajes. Implementar la propuesta pedagógica didáctica de las respectivas prácticas, relacionadas con los montajes de circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixtos, utilizando el simulador Crocodile Technology 3D fortaleciendo los aprendizajes. Evaluar los resultados de la aplicación de la propuesta pedagógica didáctica en el mejoramiento de los resultados académicos con el uso del simulador de circuitos eléctricos, a través de un cuestionario tipo postest. 25 2 BASES TEÓRICAS 2.1 ESTADO DEL ARTE 2.1.1 Antecedentes históricos. 2.1.1.1 Circuitos Eléctricos: Los circuitos eléctricos, son una teoría fundamental para otras especialidades como: “electrónica, electrotécnica, control de sistemas y comunicaciones para el diseño de dispositivos complejos, así como para la solución de problemas” (Guadarrama, Guadarrama, & Rodríguez, 2014 ) El análisis de los circuitos eléctricos, parte desde el concepto mismo de la electricidad; según el estudio de las físicas de los cuerpos, y sus reacciones químicas. Se estudia la teoría atómica de la electricidad, analizando las cargas eléctricas desde la materia, con sus componentes atómicos: electrones y protones, cargas eléctricas negativas y positivas, respectivamente. Reconociendo la historia de la electricidad y los circuitos eléctricos, se destacó el filósofo griego Tales de Mileto (600 años a.C.), quien con “Sus juegos con el ámbar le permitieron descubrir que si lo frotaba con un paño de lana éste atraía a pequeñas partículas como motas de polvo, ligeras plumas o hilos.” (Roy, 2004). Más tarde casi 1000 años después William Gilbert se dio cuenta que no solo el ámbar tenía ese tipo de características, sino que también otras sustancias tenían propiedades similares y otras definitivamente se comportaban distintamente, “Al fenómeno lo llamo electricidad, por la palabra griega elektron que significa ámbar y a las primeras sustancias: eléctricas, y a las segundas: aneléctricas.” (Roy, 2004). “Otro de los personajes fue Otto de Guericke en el año de 1672 construyó la primera máquina de electricidad estática (hoy conocida como generador eléctrico).” (García Camargo, 2015). También aportó a la historia, Stephen Gray quien determino que la electricidad puede conducirse a través de hilos metálicos, “con esto Gray experimentó la conducción de la electricidad y que algunos cuerpos no poseen esta propiedad” (García Camargo, 2015). Benjamín Franklin en la década de 1740, propuso la posibilidad de la presencia de dos cargas (positiva y negativa), términos que actualmente se mantienen con las polaridades de las baterías, por ejemplo. Cronológicamente Luigi Galvani en 1780, analizando el comportamiento del ámbar, descubrió que la electricidad excitaba las contracciones musculares; sin embargo, Alessandro Volta fue quien analizó la forma de almacenar las cargas eléctricas “Es por ello que en el año de 1800 inventó la primera batería eléctrica, que consistía en 26 una vasija con una solución salina en la que se introducían y unía dos tiras metálicas (Zinc y cobre)” (García Camargo, 2015). Finalmente, y junto con muchos más investigadores, George Simón Ohm desarrolló investigaciones de los circuitos eléctricos uno de ellos “sobre la corriente eléctrica, en 1895 haciendo uso de la pila de Volta, creó la balanza de torsión para medir la relación de la fuerza electromotriz con la intensidad de la corriente. En 1827 estableció la ley que relaciona las tres magnitudes eléctricas: la diferencia de potencial (E), la intensidad de la corriente (I) y la resistencia eléctrica (R)” (García Alonso, 2018), y estos aportes son los que a la fecha han sostenido la teoría de los circuitos eléctricos. Por otra parte, los circuitos eléctricos cobijan temas de otras asignaturas tales como, química, biología, tecnología y física, entre otras; lo cual la hace más significativa y permitió que se profundizara o aplicaran temas que en dichas áreas no se realizaban. Sin embargo se ha evidenciado con otras investigaciones que “en el aprendizaje de contenidos de Energía y Electricidad se ha observado un descenso de 3º a 4º de ESO en la frecuencia media de emociones positivas experimentadas por los alumnos hacia el aprendizaje de contenidos de este bloque” (Acedo, Sánchez, & García, 2016); dicho análisis confirmó las observaciones detalladas en la problemática de este trabajo, fundamentando y confirmando los posibles factores de la desmotivación y bajo rendimiento en dichas temáticas y en las áreas que las contienen. 2.1.1.2 Los Simuladores: La evolución de los simuladores, ha sido un proceso de no terminar, y es que al igual que la evolución tecnológica y la aplicación de las mismas en la educación, sigue mostrando grandes beneficios y está en constante actualización; así, los simuladores están en paralelo con la evolución de las tecnologías. Los hechos se remontan a la segunda guerra mundial, donde los matemáticos “J.VNeumann y S.Ulam, tenían el reto de resolver un problema complejo relacionado con el comportamiento de los neutrones.” (Madrid & Chaguala, 2015), en ese caso se utilizó un sistema de números aleatorios, para minimizar costos en prácticas de prueba y error. En la misma época “La simulación sin computadoras también se ha desarrollado, por ejemplo, usando modelos icónicos, como es caso de la simulación, en tiempo real, de las acciones en los campos de batalla en una maqueta” (González, Álvarez, & Alvarado, 2011); en otro evento de trascendencia mundial, “durante la Guerra Fría se intensificó el uso de la simulación para resolver problemas de interés militar; trayectorias y dinámicas de satélites artificiales, guiar mísiles, etc” (Barcelona, s.f.). La revolución informática ayudó a que los simuladores, a la par, desarrollarán representaciones para todos los ámbitos de la ciencia y la ingeniería, por ejemplo: Predicción del tiempo y simuladores de vuelo. 27 “La simulación digital comenzó a llevarse a cabo, utilizando para programar, el lenguaje binario, denominado lenguaje de máquina” (González, Álvarez, & Alvarado, 2011), logrando que los ordenadores, tuviesen una forma de modelar cualquier tipo de situación, fenómeno o predecir cualquier actividad real. “En los últimos años, el uso de la simulación se ha ampliado al sector del ocio y ha entrado en el ámbito familiar con productos de software sofisticado, que utilizan todos los recursos del ordenador” (Barcelona, s.f.); por tal motivo y sin ser una situación, que no se hubiese previsto, los simuladores toman parte de la educación y el aprendizaje de los estudiantes, y se constituyeron en una herramienta y recurso que permite minimizar algunos obstáculos que las instituciones y comunidades educativas pudiesen presentar. 2.1.1.3 Las TIC: La evolución y definición de las TIC, resultaron ser ambiguos en algunos periodos de la historia, debido a que el uso del término en principio,solo hacía referencia en el uso de tecnología en la educación y la trascendencia a un término de NTIC (Nuevas Tecnologías de Información y Comunicación), quedaba con una gran incógnita pues no se sabría cuáles serían las nuevas y cuales las antiguas. “Todas estas definiciones, difieren, en parte, por el margen de tiempo que abarcan, desde 1985 hasta 2015, y reflejan nuevos enfoques evolutivos y vivencias en relación con las TIC.” (Grande, Cañón, & Cantón, 2016). Por otra parte, el concepto mismo cambió como cambian los artefactos y equipos tecnológicos usados en la educación, esto hablando de equipos de cómputo, redes de datos, aplicaciones, software y el uso de teléfonos inteligentes. El análisis dado por Grande, Cañón y Cantón; permitió definir un poco más el entender la evolución de las TIC, “Las características de estas tecnologías van cobrando diferentes grados de protagonismo con el paso del tiempo y en estos últimos años destacan las siguientes: instantaneidad, interactividad, interconexión y diversidad, sin que por ello desaparezcan otras características que podemos considerar básicas o fundamentales.” (Grande, Cañón, & Cantón, 2016); es decir que las nuevas tecnologías a medida que se transforman o evolucionan, van tomando características y atributos que se deben empezar a tomar en cuenta. Algunos estudios han demostrado la eficacia y necesidad de utilizar las herramientas tecnológicas en el aula, tan es así que, se afirma que “El uso de la tecnología en la actualidad ha tenido un avance significativo en la sociedad, razón por la cual el docente debe aprovechar este tipo de herramientas como ventaja en las aulas de clases y aún más en los futuros profesionales del país.” (Palencia, 2018 ); el uso de simuladores fue una de las claves para poder enfrentar a una generación tecno nativa; que exige sus artefactos digitales para su vida diaria, y que llevarlos a ese medio es simplemente entrar en un territorio fácilmente manejado por ellos y que despierta su interés. 28 2.1.2 Antecedentes investigativos. En concordancia con la línea de investigación y con el trabajo propuesto, se tuvieron muchos artículos e investigaciones que confirmaron las evidencias y garantizaron los resultados y objetivos esperados. 2.1.2.1 Antecedentes Nacionales: Dentro de los antecedentes nacionales se resaltan algunos que dan ejemplo de las buenas prácticas en el uso de simuladores y TIC; de acuerdo con los autores Queipo Ferley Correa Flórez, Jaime Elder Patiño Gómez y la Tesis de Gado para Magister en Informática “Uso de las tecnologías de la información y la comunicación y el desempeño de los docentes de educación básica secundaria en la Institución Educativa Jorge Eliécer Gaitán Tota - Boyacá 2016.“ (Gómez & Elder, 2017), cuyo objetivo era determinar la relación del uso de las tecnologías de la información y la comunicación, con el desempeño de los docentes de básica secundaria en la Institución Educativa Jorge Eliecer Gaitán de Tota, Boyacá 2016; con una metodología de tipo básico, de nivel descriptivo correlacional, bajo un diseño no experimental, aplicada a la población de docentes de la institución; se estimuló la motivación de los estudiantes para las áreas donde se aplicaron dichas tecnologías, y esto dio concordancia con el desarrollo de la investigación presentada, que buscó un estudio mismo del alcance significativo de los simuladores en el desempeño de los docentes, mejorando la motivación de los estudiantes, como resultado colateral que se pudo obtener del proceso. Juan Carlos Vizcaino Aponte, en su trabajo de grado del año 2017, propone “Estrategias con Recursos Educativos Digitales Abiertos tipo simulador y su Incidencia en la Motivación al Logro: aprendizaje basado en problemas frente a diseño instruccional.” (Vizcaino Aponte, 2019), con el fin de “establecer la incidencia en la motivación intrínseca al logro de los estudiantes según la escala atribucional de Motivación de Logro, cuando se implementan estrategias que utilizan recursos educativos digitales abiertos simulador, una con aprendizaje basado en problemas, frente a otra con diseño instruccional al conceptualizar la transmisión de torque y velocidad angular” (Vizcaino Aponte, 2019), lo anterior aplicado a estudiantes de último grado de bachillerato de la institución Educativa Fagua del Municipio de Chía; título que se relacionó estrechamente con la investigación que se presenta en este documento; y que en la referencia de Vizcaino resulta útil para la mejora de los resultados en pruebas externas, debido al uso de recursos digitales, en particular simuladores, uno de los alcances que se pretendió en este proyecto; la metodología usada por Vizcaino contó con un diseño cuantitativo cuasiexperimental, tipo análisis descriptivo-correlacional; y se comprobó que las estrategias apoyadas en recursos educativos digitales incrementaron la motivación del alumno, al igual que en los 29 resultados de sus respectivas calificaciones; situación que permitió tener afinidad con el objetivo de mejoramiento de rendimiento académico. Convino tener en cuenta experiencias de docentes, por eso Ober Antonio Cardona Gómez, Claudia Patricia Chaverra Valencia y Oscar Iván Restrepo Yepe; mostraron la propuesta en su trabajo de grado para optar al título de Magíster en Educación la “Caracterización de los estilos de enseñanza que presentan los docentes en relación con los usos de las tic en el aula” y cuyo objetivo era “Caracterizar los estilos de enseñanza que presentan los docentes de las instituciones educativas Marco Fidel Suárez de Caucasia, Doradal de Puerto Triunfo y José Miguel de Restrepo y Puerta de Copacabana de acuerdo con los usos de TIC en el aula de clase” (Gómez, Antonio, Chaverra Valencia, & Restrepo Yepes, 2016); con una metodología de investigación cualitativa de estudio de caso, con un enfoque de carácter descriptivo- interpretativo, que se identificó con el proyecto de investigación presente, debido a que con el uso de TIC en la enseñanza, se pudo caracterizar a los docentes orientados con la aplicación del uso de cualquier simulador; esto permitió no solo estudiar y analizar el recurso digital, sino al docente que lo aplique; los resultados mostraron que existen estilos de enseñanza que muestran mejores niveles de competencia con el uso de las TIC, esto quiere decir que generar buenos estilos de enseñanza, dependerá del buen uso de las TIC y viceversa. El Proyecto de investigación para optar el título de Magíster en TIC Aplicadas a las Ciencias de la Educación, “Diseño e implementación de un ambiente de aprendizaje mediado por tic para la enseñanza de operadores mecánicos, en el grado séptimo del Colegio Boyacá de Duitama.” (Barrera Mesa, 2017); presentado por Carmen Emilce Barrera Mesa, cuyo objetivo era “Desarrollar un Ambiente de aprendizaje mediado por Tic para la enseñanza de operadores mecánicos, en el grado séptimo del colegio Boyacá, de Duitama, que permita mejorar el rendimiento académico y motive el interés de los estudiantes por el desarrollo de proyectos tecnológicos” (Barrera Mesa, 2017); con un tipo de investigación cuasi-experimental aplicado a estudiantes del grado séptimo del Colegio Boyacá, arrojó resultados positivos en el aprendizaje de operadores mecánicos mejorando el rendimiento académico, lo cual permitió relacionarse con esta propuesta, según el área a aplicar, que fue trasversalmente el área de tecnología, y las mejoras propuestas satisfacen los objetivos del presente proyecto planteado; dichas mejoras se reflejaron en la motivación y el rendimiento académico; acordes con el objetivo de la investigación de esta investigación. En esta misma línea, Alberto Elias Peñata Ávila, Ervin Alexis Camargo Zapata y Luís Felipe García, desarrollaron el Trabajo de grado para optar al título de Magíster en Ciencias Naturales y Matemáticas, “Implementación de simulaciones virtuales en la enseñanzade física y química para la educación media en la subregión de Urabá, Antioquia.” (Ávila, Elías, Camargo Zapata, & García, 2016); cuyo objetivo era implementar simuladores virtuales en la enseñanza de las áreas descritas en educación media, con una metodología de tipo exploratorio – descriptivo, 30 concluyendo que el uso de simulaciones virtuales genera interés en los estudiantes da institución educativa Zapa del Municipio de Necoclí; lo que permitió generar una relación acorde con la asignatura que se quiso fortalecer, la cual está dentro del Área de Ciencias (asignatura Física), según diseño curricular de la institución y que según los resultados de este antecedente referenciado, sirvieron de sustento a los resultados de esta investigación. Aleida Gelves Díaz y Diego Clemente Guillén Araca en el 2017; presentaron el trabajo final como requisito para optar al título de Magíster en Educación denominado “Las TIC en la didáctica de la enseñanza de las ciencias naturales y las matemáticas.”, (Galves Días & Guillen Araca, 2017); donde el uso del simulador fue apoyo a los temas de ciencias, lo cual permitió tener afinidad con este proyecto de investigación; la motivación generada, junto con el aprendizaje significativo, se identificaron con los objetivos de esta investigación, ya que el objetivo del trabajo referenciado proponía “Reconocer el aporte de las TIC en el desarrollo de competencias científicas en docentes del área de Ciencias Naturales y Matemáticas y estudiantes del grado sexto, a través del uso de los Software Yenka y Argunaut, en la Institución Educativa José Eustasio Rivera.” (Galves Días & Guillen Araca, 2017); el cual fue realizado bajo el método de Acción Participativa, bajo el enfoque cualitativo; que vinculó a los estudiantes de Grado 6 de la institución Educativa José Eustasio Rivera del Municipio de Puerto Carreño-Vichada; citando una de las conclusiones “los beneficios de las TIC en el aula y quizá una de las más importantes es que la aplicación continua de estos software en el aula mejoran el rendimiento académico del estudiante en la medida que aumenta el interés porque cuenta con elementos tangibles que pueden observar, relacionar, interpretar, cuestionar etc.” (Galves Días & Guillen Araca, 2017); esta conclusión permitió impulsar el desarrollo y presentó una gran relación con la propuesta de uso del simulador. En semejanza con el antecedente anterior, estuvo el trabajo de grado para optar al título de Magister en Tecnologías de la Información, titulado “Estrategia mediada por tic para la enseñanza de la tecnología y la informática en el grado sextos de la Institución Educativa Padre Roberto Arroyave de San Pedro de los Milagros.” (Echavarría Jiménez, 2016); donde el autor Jaime Andrés Echavarría Jiménez, propone “implementar una estrategia metodológica en la enseñanza de la tecnología e informática a partir de los distintos modelos y estilos de aprendizaje reconocidos en la pedagogía moderna, basado en la apropiación didáctica de las TIC dentro del aula de clase, buscando la mitigación de la mortalidad educativa del área en el grado sexto de la institución educativa Padre Roberto Arroyave Vélez.” (Echavarría Jiménez, 2016); basado en un enfoque de tipo investigación – Acción, complementado en resultados cuantitativos; arrojando resultados donde se muestra la preocupación de los aprendizajes de los estudiantes, y que notablemente existió mejora al hacer buen uso de las TIC; aunque el nivel académico del proyecto ejemplo no fue cercano, el área académica fue aplicable al presente proyecto de investigación; de esta manera existieron grandes antecedentes históricos que 31 promovieron la ejecución de las prácticas con TIC y simuladores en el proceso de enseñanza y aprendizaje; incentivando el desarrollo del proyecto y mejorando las buenas prácticas docentes. 2.1.2.2 Antecedentes Internacionales: Con referencia a los antecedentes internacionales se hizo mención a Cárdenas Moreno Yury Vanessa, con la modalidad Proyecto de Investigación, previo a la obtención del título de Licenciada en Ciencias de la Educación, titulado “Influencia del software Crocodile V3.5 en la enseñanza aprendizaje de circuitos eléctricos, en los estudiantes de segundo de bachillerato de la unidad educativa FAE N°1, en el periodo 2018-2019.” (Cardenas, 2019); ubicada en la parroquia La Concepción del Distrito Metropolitano, cuyo objetivo era determinar la importancia del software Crocodile en la enseñanza del aprendizaje de circuitos eléctricos; lo cual se relaciona estrechamente con la presente investigación, al tener como tema los circuitos eléctricos y el uso de un software similar, con la diferencia de la versión que se usó en la referencia; la investigación se desarrolló de tipo cuasi experimental, bajo el enfoque cuantitativo, con una modalidad socioeducativa, obteniendo resultados que concluyen que la influencia del software mencionado, fué mínima en los promedios obtenidos de los grupos de control y experimental. Del mismo modo y logrando evidenciar los buenos resultados se hizo muestra del Trabajo Final de Graduación, Proyecto de Aplicación Profesional de Licenciatura en Eduación, titulado “Incorporación de las TIC en la enseñanza de la Química de Tercer año A del Instituto Secundario Yocsina.” (Viglienghi, 2019), en la que su autora Viglienghi, María Eugenia, utilizó un recurso digital con el fin de “Generar un proyecto que garantice la utilización de las TIC en el espacio curricular de Química para mejorar el rendimiento escolar de los estudiantes de Tercer año A del Instituto Secundario Yocsina” (Viglienghi, 2019), y donde efectivamente se observaron buenos resultados, y se promovieron de manera adicional la motivación de las prácticas de la asignatura; mostrando que los estudiantes están ávidos de nuevas experiencias educativas, acorde con los objetivos del presente proyecto y que a pesar de que la asignatura y temáticas, no fueron las mismas que se propusieron en este documento, si se observó el valor que tiene la tecnología, como apoyo al proceso de formación. En una búsqueda de trabajos mediados por tecnología y en particular con el uso de simuladores que ayudaran a sustentar los objetivos y particularidad de la investigación, se encontró la tesis para optar el grado académico de Maestro en Educación con mención en docencia y gestión educativa, “Los simuladores virtuales en la capacidad de indagación experimentación en estudiantes del 5to de secundaria IE 7207 – 2016.” (Meza Cuba, 2017); desarrollado por Wilfredo Meza Cuba; cuyo objeto era “Determinar los efectos de la aplicación de los Simuladores virtuales en el desarrollo de la capacidad de indagación-experimentación en 32 estudiantes del 5to de secundaria en la Institución Educativa 7207 Mariscal Ramón Castilla del distrito de San Juan de Miraflores – UGEL 01 – 2016”; bajo un diseño de estudio cuasi experimental, describió un resultado en la aplicación de los simuladores con un efecto significativo en las competencias de indagación y experimentación, creando un valor agregado que se puede obtener al ejecutar el presente proyecto, que permitió crear nuevas investigaciones o propuestas al respecto, su relación fue evidente con el objeto de investigación. Siguiendo esta línea de identificar diferentes simuladores, se encontró el trabajo fin de máster, propuesta de intervención, de María Guadalupe Iradi-Mateo, que se nombra como “Metodología Flipped Classroom aplicada a circuitos eléctricos en Tecnología de 2º de E.S.O.” (Iradi-Mateo, 2019); donde mostró un simulador diferente al propuesto en la investigación, pero que relacionaba la temática y contenidos; y donde los resultados fueron definitivamente aceptables para el fundamento y desarrollo de la propuesta de investigación; toda vez que el objetivo consistía en proponer una unidad didáctica que permitiera impartir los contenidos correspondientesa Circuitos Eléctricos, de la Asignatura Tecnología 2° ESO, a través de la metodología Flipped Classroom, según el Aprendizaje Basado en Proyectos ayudados de diversas herramientas TIC, logrando un aprendizaje activo y significativo que mejoró los rendimientos y se resolvieron temáticas con escenarios que promovían la flexibilidad y extensibilidad de las competencias del área, útil para la ejecución del presente trabajo. Uno de los resultados que se pudo obtener de manera paralela, es el generar el concepto de laboratorios virtuales en los lugares donde los ambientes y recursos no permiten tenerlos en físico, este concepto se aplicó en el trabajo fin de grado “Uso de laboratorios virtuales o simulaciones para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias en Educación Primaria” (García Alonso, 2018); en este trabajo David García Alonso, fomentó la inclusión de las TICS en la educación y aportó una alternativa a las metodologías tradicionales de enseñanza, mostrando la receptividad de los simuladores por parte de los estudiantes y la aplicación de los mismos en los niveles inferiores de escolaridad, y permitió fortalecer aún más, la necesidad de ser aplicados en los temas y niveles con mayor dificultad; bajo un enfoque cualitativo, se integró las simulaciones o laboratorios virtuales, obteniendo conclusiones que consideran a las ciencias y la tecnología como ejes importantes dentro de la formación de personas; lo cual no solo tuvo relación con el proyecto sino que mostró un área de aplicación mayor e independiente de los niveles de escolaridad. El trabajo fin de Master “Enseñanza de electricidad en 2º de ESO utilizando el software de simulación Crocodile Clips.” (Pérez-Lizar, 2015), cuyo autor Juan Manuel Pérez-Lizar, trazó como objetivo “realizar y fundamentar una propuesta didáctica para la enseñanza de electricidad a los alumno de 2° ESO usando un software de simulación Crocodile Clips, en el colegio La Anunciata – FESD de Tudela” (Navarra, España); trató el mismo tema y software utilizado en esta 33 investigación, aunque con la diferencia de profundización del tema de circuitos eléctricos y el software que fue una versión diferente, tiene concordancia con este trabajo ya que utiliza un metodología de Exposición Didáctica con el uso de sesiones para desarrollar prácticas específicas; concluyendo según (Pérez-Lizar, 2015), “que las TIC pueden ayudar en el aula, pero siempre y cuando haya un cambio de metodología y se usen en aquellos casos en los que realmente son necesarias y puedan contribuir en esos casos al aprendizaje significativos de los alumnos”. En concordancia con el objetivo de esta propuesta, el mejoramiento en el rendimiento académico, se encontró la tesis para optar grado académico de: Maestra en Administración de la Educación, “Uso de TIC y rendimiento académico de Ciencia, Tecnología y Ambiente en estudiantes de secundaria - Comas 2016.” (Quispe Palomino, 2017); presentado por María Auxiliadora Quispe Palomino; que mantuvo una gran afinidad con la investigación propuesta, ya que el objetivo de esta referencia era “Determinar la relación que existe entre el USO de TIC, y Rendimiento académico de C.T.A. En estudiantes de 1° Año de Secundaria, de la “I.E. FE Y ALEGRÍA Nº 10 Comas – 2016 (Perú)”, con un método empleado hipotético deductivo y un enfoque cuantitativo; evidenciando mejoramiento en la motivación como parte fundamental en el aprendizaje; y que según los resultados fue evidente el cambio de los dos componentes analizados el rendimiento y la motivación en los estudiantes; concluyendo que “Las actividades que más emociona y trabajan con actitud bastante positiva son los experimentos científicos virtuales, y para exponer sus temas de investigación hacen uso de los recursos de las TIC.” (Quispe Palomino, 2017). Las competencias a nivel formativo pueden arrojar resultados que abarcan otras disciplinas, tal es el caso de lo propuesto por Juan Alberto Arias Camarena, donde se aplicó un software para otras disciplinas, pero que trabajaban las temáticas que se abarcaron en esta investigación, tal es el caso de la tesis “El software de simulación electrónica como recurso didáctico y logros de aprendizajes significativos de los estudiantes del nivel secundario del Colegio Experimental de Aplicación de la Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle, 2017” (Arias Camarena, 2018), trabajo para optar al Grado Académico de Maestro en Ciencias de la Educación con Mención en Docencia Universitaria, bajo un enfoque cuantitativo y un tipo de investigación descriptivo, longitudinal y con carácter exposfacto; entregando como resultado que al emplear el software de simulación electrónica como recurso didáctico en estudiantes, tiene un resultado positivo en el aprendizaje significativo, dando confianza al desarrollo de la propuesta que se desarrolló y teniendo amplia relación con el trabajo que se expuso en este documento. Finalmente, el artículo de Fouad Yehya, Aziz Barbar y Suzanne Abou-Rjelil, en el año 2019, titulado “Learning with simulations: Influence of a computer simulation with hand-on activities on students' learning of the physics capacitors' concepts.” (Yehya, Barbar, & Abou-Rjelil, 2019), desarrollado bajo un enfoque experimental 34 cuantitativo, aplicado a los estudiantes de 11° grado en la sección científica de las escuelas secundarias libanesas, sin discriminación de género; tenía como objeto investigar la contribución de una simulación por computadora al aprendizaje de los estudiantes de conceptos de física (carga y descarga de capacitores). La simulación interactiva por computadora (simulación de crocodile) se utilizó para difundir el objetivo de ese estudio; en este trabajo se observó que el software utilizado corresponde a la gama que se usó en el proyecto de investigación objeto de este trabajo, y el nivel escolar de la población escolar objetivo fue el mismo del proyecto, junto con la asignatura de Física a impactar; las conclusiones mostradas en el artículo refieren que la comprensión de los alumnos frente a los conceptos de los capacitores se pueden mejorar y se lograron en gran medida cuando los alumnos utilizaron la simulación por computadora combinada con actividades "prácticas". El uso de actividades prácticas se identificó como la causa de esta diferenciación. Las evidencias son muchas, y de ellas se sujetó esta investigación para poder dar claridad y encontrar la mejor ruta para desarrollar las actividades que permitieron encontrar los resultados esperados y determinar una fiel y consistente herramienta y recurso para el desarrollo de las prácticas docentes. 2.1.3 Antecedentes legales. La identidad de aplicación de este proyecto tuvo su sustento legal y partió desde la Constitución Política de Colombia, en su artículo 26 donde expresa “... la educación es un derecho de la persona y un servicio público que tiene una función social: con ella se busca el acceso al conocimiento, a la ciencia, a la técnica, y a los demás bienes y valores de la cultura.” (Colombia R. d., 20 de julio de 1991); sujetos a esto se pudo considerar que lo primario, es garantizar una educación a los estudiantes que genere calidad y represente utilidad en los mismos. Del mismo modo se tuvo, La Ley 1286 del 2009 “por la cual se modifica la Ley 29 de 1990, se transforma a Colciencias en Departamento Administrativo, se fortalece el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación en Colombia y se dictan otras disposiciones.” (Colombia C. d., LEY 1286 DE 2009, 2009); dentro de la cual se detalla claramente en el Artículo 3, Párrafo 6, el “Promover la calidad de la educación formal y no formal, particularmente en la educación media, técnica y superior para estimular la participación y desarrollo de las nuevas generaciones de investigadores, emprendedores, desarrolladores tecnológicos e innovadores.” (Colombia C. d., LEY 1286 DE 2009, 2009); fundamentonecesario para implementar soluciones de carácter tecnológico que permitieron desarrollar actividades en pro de la mejora educativa. Los principios orientadores de la Ley 1341 de 2009, ubicados en el Artículo 2, resaltaron que “La investigación, el fomento, la promoción y el desarrollo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones son una política de Estado que involucra a todos los sectores y niveles de la administración pública y de la sociedad, 35 para contribuir al desarrollo educativo, cultural, económico, social y político e incrementar la productividad, la competitividad, el respeto a los derechos humanos inherentes y la inclusión social.” (Colombia C. d., Ley 1341 de 2009, 2009); estas políticas motivaron a involucrarse y comprometerse, y fueron las que aplicaron con la implementación de los simuladores en el aula. En lo referente a educación se pudo referir la Ley 115 de febrero 8 de 1994, por la cual se rigen todos los derechos y deberes de los ciudadanos y demás actores de la educación en Colombia, se definieron compromisos y se crearon responsabilidades; en el Artículo 22, numeral c, se expuso “ El desarrollo de las capacidades para el razonamiento lógico, mediante el dominio de los sistemas numéricos, geométricos, métricos, lógicos, analíticos, de conjuntos de operaciones y relaciones, así como para su utilización en la interpretación y solución de los problemas de la ciencia, de la tecnología y los de la vida cotidiana” (Colombia C. d., Ley 115 de Febrero 8 de 1994, 1994); referencia ubicada en los objetivos específicos de la educación básica; que permitieron buscar las herramientas necesarias para capacitar a los educandos. La Ley 715 de diciembre 21 de 2001, en su artículo 5, numeral 5.3. dispuso “Impulsar, coordinar, financiar, cofinanciar y evaluar programas, planes y proyectos de inversión de orden nacional en materia de educación, con recursos diferentes de los del Sistema General de Participaciones.” (Colombia C. d., Ministerio de Educación); proposición que se aplicó en la propuesta de trabajo del presente documento. Finalmente, se pudo invocar la propuesta desarrollada por la Unesco, quienes proponen estándares que se deben apropiar por parte de los docentes en lo referente a las competencias TIC, de manera que se incorporen en los contextos educativos. La Unesco propone “COMPETENCIAS Y ESTÁNDARES TIC desde la dimensión pedagógica: Una perspectiva desde los niveles de apropiación de las TIC en la práctica educativa docente” (UNESCO, 2016); normas adicionales que se constituyeron en fuertes referentes para el desarrollo del proyecto investigativo. 2.2 MARCO REFERENCIAL 2.2.1 Marco Teórico El desarrollo de los procesos adjuntos al presente proyecto de investigación, se sujetaron a modelos pedagógicos con los que se tiene estrecha relación por la institución donde se aplicó, y por el contenido de actividades que exigían un tratamiento práctico y significativo. 36 2.2.1.1 Modelo pedagógico Constructivista Se tuvo identidad con este modelo, debido a las características que este presentaba, las cuales fomentaban el trabajo autónomo del estudiante y la construcción de su propio aprendizaje, dándole la importancia primaria, por ser el actor principal del proceso educativo. Jean Piaget, fue considerado uno de los actores en el estudio de este modelo y de otras ciencias, cuyos enfoques eran el pensamiento humano. Esta teoría no solo influyó en la pedagogía sino también en la psicología general. “El individuo tanto en su comportamiento cognitivo y social como en el afectivo no es un mero producto de sus disposiciones internas, sino una construcción propia hecha día con día, como resultado de la interacción entre esos dos factores. En consecuencia, según la posición constructivista, el conocimiento no es una copia fiel de la realidad, sino una construcción del ser humano.” (TOVAR SANTANA, 2001); esta definición fundamentó el criterio de la escogencia del modelo pedagógico, por sus virtudes en lo referente a la construcción del ser humano, haciendo uso de sus comportamientos en lo cognitivo y en lo social. El mismo Piaget afirmaba, “Desde el punto de vista, del equilibrio, el desarrollo mental del niño y del adolescente, es una construcción continua, comparable al levantamiento de un gran edificio que, cada elemento añadido, lo hará más, sólido, o mejor aún, parecido al montaje de un mecanismo delicado cuyas sucesivas fases, de ajuste, contribuyen a una flexibilidad y a una movilidad, de las piezas, tanto mayores cuanto más estable, va siendo el equilibrio.” (TOVAR SANTANA, 2001), este tipo de analogías como fundamento teórico, fue lo que sostuvo este proyecto de investigación, y permitió trazar los objetivos claros con la participación activa de la población objetivo. Finalmente, y para poder sintetizar el análisis del modelo, “se entiende el aprendizaje constructivista como el fruto de la construcción personal del estudiante, en la que interviene no solo él como sujeto que aprende, sino todo el entorno de aprendizaje que lo rodea, proporcionándole las ayudas didácticas, junto con los recursos TIC que el docente mediador utiliza para contribuir en la comprensión y construcción de su propio conocimiento.” (Barrera Mesa, 2017). 2.2.1.2 El aprendizaje significativo Fue un concepto con el cual se familiarizó el proyecto, y que permitió fundamentar el alcance real del mismo debido a su particular concepción, que relacionaba los conceptos previos del individuo como fundamento para adquirir nuevos conocimientos y de esta manera interiorizarlos, determinaba el por y para del aprendizaje, y adquiría las aptitudes para la resolución de problemas. “El aprendizaje significativo consiste en crear esquemas de conocimiento mediante la relación no arbitraria entre el conocimiento previo y la nueva información, lo cual 37 requiere de condiciones propicias, disposición y/o actitud favorable tanto del estudiante como del docente, materiales y apoyos didácticos significativos, mismos que facilitan la construcción de puentes cognitivos como analogías, mapas conceptuales, organizadores previos, entre otros, donde el estudiante manifiesta motivación intrínseca y participación activa para aprender a aprender.” (Centeno Trujillo, 2016); esta definición fue conveniente para la aplicación del simulador y las prácticas desarrolladas, porque precisaron el objetivo y dieron muestra de las estrategias utilizadas, como de los recursos mismos, donde se involucraron todos los actores de la cimentación del conocimiento. Citando a (Barrera Mesa, 2017), hablando de los principios aplicados a la educación del aprendizaje significativo, los enunció así: 1. Concebir al estudiante como protagonista del proceso de aprendizaje. 2. Formar aprendices flexibles y autónomos, con habilidades para aprender, desaprender y re-aprender, y dotados de la capacidad para transformar los conocimientos que reciben. 3. Propiciar espacios para la construcción personal dándole al estudiante sentido como ser social. Poner en contacto al estudiante con su entorno, para que no haya rupturas entre el saber escolar y el saber social. 4. Ofrecer al estudiante oportunidades, herramientas y contextos diferentes para que use el conocimiento, lo ejecute, lo pronuncie, lo escriba y lo socialice, puesto que la mejor manera de aprender algo es comunicándolo. 5. Desarrollar un espíritu emprendedor que potencie: la capacidad para identificar nuevas formas de desarrollo y progreso; la habilidad para prever, solucionar problemas y satisfacer necesidades mediante procesos creativos e innovadores; voluntad, compromiso y decisión para ejecutar tales soluciones; capacidad de persistencia y apertura al cambio; coraje para afrontar situaciones inciertas; y confianza en sus potencialidades. 6. Apoyar y fortalecer en el estudiante el trabajo autónomo y colaborativo. 2.2.1.3 Pedagogía ConceptualSe amplió la teoría con este tipo de pedagogía, tras los lineamientos que la institución educativa, donde se va a desarrollar el proyecto, pretendía implementar, sin embargo, no está registrada institucionalmente en el Proyecto Educativo Institucional. La pedagogía conceptual permitió dimensionar al estudiante más allá de lo científico e intelectual, focalizando la inteligencia emocional, fortaleciendo al estudiante en estos aspectos para enfrentar la realidad en su entorno social y comunitario. “hoy por hoy, una teoría pedagógica integral, un paradigma formativo innovador, contemporáneo e incluyente, que propone rutas diferentes formativas de las juventudes latinoamericanas, independiente de su edad, estrato o condición intelectual previa” (VEGA GARCÍA & GUERRA TIBOCHA); con esta premisa la institución pretendía incursionar en la metodología, de la mano con la asesoría de la Fundación Alberto Merani. 38 Según (Ortiz Ocaña, 2013), los postulados de la pedagogía conceptual son: “1. El ser humano está integrado por 3 sistemas: sistema cognitivo, sistema afectivo y sistema expresivo (triángulo humano) 2. Todo acto educativo incluye 6 componentes: propósitos, enseñanzas, evaluación, secuencia, didáctica y recursos (hexágono pedagógico)”. Este fue un modelo pedagógico bastante interesante, toda vez que, se manejaban otro tipo de cualidades de los estudiantes, no enfocadas por otros modelos de pedagogía. Figura 4 El triángulo Humano. Fuente: (VEGA GARCÍA & GUERRA TIBOCHA) Figura 5 Postulado 2: El Modelo del Hexágono. Fuente: (VEGA GARCÍA & GUERRA TIBOCHA) 2.2.1.4 El conectivismo Considerando que el uso de simuladores era una práctica ya aplicada y que existían algunas teorías que mostraban su eficaz aporte a los procesos de enseñanza- aprendizaje, se hizo referencia al conectivismo, una teoría antigua, pero para la que 39 “la realidad es externa y objetiva, y el aprendizaje se debe únicamente a la experiencia, por lo que la enseñanza se centra en la manipulación de los factores ambientales para diseñar eventos de instrucción que modifiquen la conducta de los estudiantes.” (Sobrino-Morrás, 2011); concepto relacionado con el tratamiento de la propuesta didáctica de este proyecto investigativo; adicional a esto (Guerrero & Flores, 2009) citando a (Cazau, 2002; Siemens, 2004) manifestó que esta teoría “Es la integración de los principios del caos que señala la interrupción de la posibilidad de predecir, que la realidad depende de un sinfín de circunstancias inciertas, que lo que se produce en un lado repercute en otro y que el reto del que aprende está en descubrir patrones escondidos del significado que ya existe “; una concepción que describió las características de un simulador o actividad simulada acorde a los objetivos de la propuesta de investigación. Finalmente, no se pudo estar más de acuerdo con la frase “El conectivismo provee una mirada a las habilidades de aprendizaje y las tareas necesarias para que los aprendices florezcan en una era digital.” (Siemens, 2004) 2.2.2 Marco Conceptual 2.2.2.1 Rendimiento Académico Este concepto fue muy amplio y dependiendo del contexto, pudo ser usado en distintos casos de distinta forma, dicho de otra manera “La complejidad del rendimiento académico inicia desde su conceptualización, en ocasiones se le denomina como aptitud escolar, desempeño académico o rendimiento escolar, pero generalmente las diferencias de concepto sólo se explican por cuestiones semánticas, ya que generalmente, en los textos, la vida escolar y la experiencia docente, son utilizadas como sinónimos.” (Navarro, 2003). El rendimiento académico, en muchos casos puede estar afectado o determinado por el contexto social, institucional o económico, y se podría incluir otros más; y es que en muchas ocasiones tal descripción es influenciada por, definitivamente, la población a analizar. (Page, y otros, 1990), permitió hacer un estudio detallo del concepto de rendimiento académico y presentó distintas fuentes e interpretaciones, tales como: la concepción del rendimiento basada en la voluntad que describe que depende de buena o mala voluntad para sus resultados. También se consideró desde el punto de vista de la capacidad, cuyo mal rendimiento representaría una capacidad suficiente. La concepción como resultado del trabajo escolar, es lograr que el alumno lleve a la práctica sus conocimientos, que aplique la información adquirida; así como se describe anteriormente, hubo muchas más concepciones relacionadas; pero en el caso particular del proyecto a desarrollar, se quiso ver aquellos factores de carácter metodológico y de uso de recursos, en particular tecnológicos, para despertar la motivación y para lograr facilitar las competencias que para la temática a tratar requieren los estudiantes. 40 Se tomó la siguiente concepción como la forma más aplicable al proyecto en desarrollo, "el rendimiento escolar es fruto de una verdadera constelación de factores derivados del sistema educativo, de la familia, del propio alumno en cuanto a persona en evolución: un cociente sobresaliente no basta para asegurar el éxito. El rendimiento es un producto" (GONZALEZ FERNANDEZ, 1975) 2.2.2.2 Motivación Escolar De forma indirecta, se requirió e hizo parte de los objetivos específicos, por lo tanto, su concepción fue de vital importancia para el desarrollo de la investigación. (Núñez, 2009), en su trabajo Motivación, aprendizaje y rendimiento académico, declaró que “podemos considerarla como un conjunto de procesos implicados en la activación, dirección y persistencia de la conducta.”; pero luego se sujeta al trabajo de Pintrich y De Groot (1990), donde describió que se pueden tener tres componentes o dimensiones básicas de la motivación académica: En primer lugar, los motivos, propósitos o razones para realizar una actividad; en segunda media la motivación académica, que la describen como componente de expectativa, incluyendo las percepciones y creencias para realizar una tarea individualmente. Como tercer componente, la parte afectiva y emocional incluyendo sentimientos, emociones y, reacciones afectivas generadas por una actividad a realizar. Estos conceptos permitieron claridad en el desarrollo de los objetivos, y a su vez orientaron la solución del problema y dieron la respuesta que requería en el planteamiento de la situación que permitió el origen de la presente investigación. 2.2.2.3 TIC en la Enseñanza: “Las nuevas tecnologías (TIC), con un enfoque pedagógico adecuado (Gil 1997) (Esquembre 2004), nos ayudaron a los profesores de física a encontrar nuevas formas de enseñar, que destierren el mal conocimiento sobre esta materia y que motiven a los alumnos, aumenten su interés y se sientan atraídos por el aprendizaje de esta ciencia.” (Gutiérrez). Es evidente, que las tecnologías de información y comunicación, facilitaron los desarrollos pedagógicos de enseñanza y aprendizaje, logrando romper barreras de estigmatización de áreas en particular, cuya forma de representar su aplicación en entornos reales, era poco viable. Utilizando una fuente más cercana al contexto de aplicación, es decir a la asignatura y temática particular a tratar, resultó útil la afirmación “los docentes podemos hacer uso de diferentes recursos didácticos para realizar una clase en Física, como laboratorios de física con los cuales se puede verificar la teoría, pero en la actualidad el tiempo no nos apoya para realizar esto, en consecuencia se busca recursos que facilite comprobar la teoría con la práctica, realizando laboratorios virtuales que nos permiten realizar un análisis de los fenómenos físicos.” (Cuichán, 2017). 41 2.2.2.4 Simuladores En términos generales, los simuladores fueron considerados herramientas o recursos tecnológicos, que permitieron modelar eventos, situaciones o mecanismos reales, de manera controlada y que, comparados conlos eventos reales, reducen la utilización de recursos o inversiones. “La simulación es una de las herramientas más poderosas disponibles para la toma de decisiones ya que permite el estudio, análisis y evaluación de situaciones que de otro modo no serían posibles de trabajar…” (Cataldi, Lage, & Dominighini, 2013 ); es precisamente esta afirmación, la que identificó el planteamiento de la investigación planteada, reconociendo que fue la forma, según el contexto educativo y de la institución donde se va a desarrollar, más viable para poder atacar la problemática en análisis. “Los simuladores informáticos también se pueden considerar como realidad virtual ya que hace creer a nuestros sentidos que estamos en una realidad.” (Romero Flores, 2019). - Simuladores Mecánicos: “Son mecanismos que recurren a componentes hidráulicos los cuales pueden ser empleados en simuladores de vuelos, espaciales, juegos, etc.” (Romero Flores, 2019). - Simuladores Informáticos: “Los simuladores informáticos son desarrollados por programadores a fin de representar un hecho de la vida real a través de un sistema informático.” (Romero Flores, 2019). En este tipo de simuladores, se desarrolló el objeto de la investigación, a través de un software especializado, que permitió representar de manera virtual, componentes y cantidades físicas que podían ser riesgosas, para la manipulación directa de los estudiantes. Particularmente como simulador para el trabajo de investigación se presentó el simulador Crocodile Technology 3D, el cual se describió como “un potente simulador de sistemas y circuitos de control con el que los estudiantes pueden diseñar y probar sus diseños de circuitos eléctricos, electrónicos, mecánicos y de control permitiendo la programación de micro controladores (PICs) e incorporando la posibilidad de visualización de los componentes en 3D” (Tapia Lusar) 2.2.2.5 Circuitos Eléctricos El análisis de circuitos eléctricos, es el estudio de la generación y aprovechamiento la corriente eléctrica, en determinados espacios, campos y diseños que se pueden realizar en un ambiente controlado. “Un circuito eléctrico o red eléctrica es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí en una vía cerrada, de modo que una corriente eléctrica pueda fluir constantemente” (DORF & SVOBODA, 2011). Esta descripción de los circuitos permitió analizar algunas cantidades físicas como la Intensidad Corriente, el voltaje, la resistencia de los materiales y la potencia de disipación o consumo de una carga conectada en él. 42 Para poder analizar un circuito eléctrico, fue necesario describir sus características principales o sus componentes más relevantes, que luego permitieron conocer su funcionamiento, aplicación y utilidad en espacios reales, lo cual creó un aprendizaje significativo e investigativo, teniendo en cuenta, que cada práctica de circuitos formaba en el estudiante fundamentos para implementar nuevos circuitos o emplearlos en algún campo real de su entorno. La clasificación de los circuitos eléctricos, es relativa al campo de acción sin embargo se pudo tener una clasificación general, determinada de la siguiente forma: “Circuitos analógicos: Son aquellos en que las señales eléctricas se modifican continuamente para relacionarse con la información representada. Los equipos que suelen ser analógicos son radios, televisores, amplificadores de voltaje o de potencia. Circuitos digitales: En estos circuitos, las señales eléctricas obtienen unos valores discretos para mostrar valores numéricos y lógicos que representen la información a procesar. Los equipos electrónicos que pueden ser digitales son las calculadoras y los microprocesadores. Circuitos mixtos: Estos circuitos son mixtos y contienen elementos analógicos como digitales.” (Pilligua Calle, 2018). No se puede analizar un circuito sin analizar las propiedades del mismo y de sus cantidades físicas aplicadas en él, por eso fue conveniente describir cada una de ellas: - Voltaje o Tensión: Se puede definir como una fuerza capaz de mover los electrones, a lo largo de la trayectoria cerrada, es decir, del hilo conductor que proporciona esa trayectoria, y que puede contener otros componentes, esta fuerza es proporcionada por la fuente de voltaje, parte principal del circuito eléctrico; el voltaje se mide con un voltímetro y su unidad de medida es el voltio, cuyo símbolo es la letra “v”. El voltaje puede ser de dos formas: Voltaje Continuo (VCC), donde los electrones van en la misma dirección y Voltaje Alterno (VCA), donde los electrones alternan su dirección. - La Resistencia Eléctrica: es una medida de oposición al paso de corriente. Los materiales Aislantes tienen muy alta resistencia y los materiales conductores baja resistencia. Su unidad de medida es el ohmio y se mide con un óhmetro, el símbolo utilizado para la unidad de medida es la letra griega omega (). - Intensidad de Corriente: Se puede deducir como la cantidad de electrones que pasan por un conductor en un determinado tiempo, o la velocidad del flujo de electrones por un elemento conductor. Se mide con un amperímetro, su unidad de medida es el Amperio y el símbolo es la letra “A”. - Potencia Eléctrica: Debido a que la corriente eléctrica produce un trabajo, al tener una fuerza que impulsa los electrones en un circuito, este trabajo supone la presencia de una potencia que está sujeta del tiempo que dure desplazándose a la carga. La unidad de medida de la potencia es el vatio o Watt, y el símbolo utilizado es la letra “W”. 43 Las anteriores cantidades físicas están relacionadas a través de dos leyes fundamentales de los circuitos, las cuales son: la ley de ohm y la ley de Watt. Estas leyes permiten crear relaciones entre las cantidades físicas descritas anteriormente y se pueden representar a través de las siguientes ecuaciones: 𝑉 = 𝐼𝑅 𝑦 𝑃 = 𝑉𝐼 Donde V es el Voltaje, I es la intensidad de Corriente Eléctrica, R es la resistencia de un material o componente y P es la potencia Eléctrica. Los Circuitos Eléctricos dependiendo de su forma de conexión pueden estar clasificados en tres grupos fundamentales: En serie, en Paralelo y Mixtos; y para esta investigación es necesario diferenciarlos, haciendo claridad que los circuitos a representar son circuitos resistivos, es decir que los componentes que se usarán como carga del circuito o dispositivo final del mismo, serán resistencias fijas. - Circuitos en Serie: Son aquellos que sus componentes se conectan a una fuente, dejando una sola trayectoria para la circulación de la corriente, es decir que necesariamente se conectan una carga tras otra, formando una cadena, de esta manera si se interrumpe la corriente en uno de los componentes se suspende en todo el circuito. Cuando esta clase de montaje de circuitos se realiza totalmente resistivo, es decir, con solo resistencias como componentes de circuitos, es necesario encontrar una resistencia equivalente, que representa a todas las resistencias del circuito, la cual es el resultado de la suma aritmética de todas las resistencias en serie: 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + ⋯ 𝑅𝑛 - Circuitos en Paralelo: Este tipo de circuito representado por dos o más cargas, se identifica por su conexión de cada componente directamente a una misma fuente, de manera que existen no solo una, sino varias trayectorias para la circulación de corriente, dependiendo de la cantidad de componentes o cargas conectadas. En este circuito si un elemento se desconecta o suspende, los demás pueden seguir conectados y el circuito funcionando. Al igual que el anterior todos los componentes del circuito en paralelo, cuando son resistencias, se pueden representar como una sola resistencia, que para el caso particular de circuitos paralelo, viene a ser el inverso de la suma de sus inversos: 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1 1 𝑅1 + 1 𝑅2 + ⋯ 1 𝑅𝑛 - Circuitos Mixtos(Serie-Paralelo): Esta representación de montaje de circuitos es caracterizada por la combinación de circuitos en serie y paralelo, con el fin de que, por unas cargas circule la misma corriente y por otras el mismo voltaje, respectivamente. A los componentes que están en serie se les puede reconocer como cadenas de componentes y a los que están en paralelo, como bancos de componentes. Del mismo modo que en los casos anteriores, el circuito mixto es resistivo, es decir, que sus componentes son solo 44 resistencias, puede representarse con una sola resistencia equivalente, pero en este caso se tiene que hacer un análisis particular de cada circuito, e identificar las resistencias que estén en serie y las que estén en paralelo, y tratarlas de manera independiente, como cada clase de conexión se explicó con anterioridad; y en algunos casos hacer uso de otro tipo de análisis de circuitos; pero para este estudio con los conceptos ya descritos, es suficiente para el desarrollo del proceso. Componentes de Circuitos Eléctricos: Algunos de los componentes de circuitos más utilizados, quizás con los que se familiarizará el proyecto, se describen a continuación: - Condensador o capacitor: componente que almacena la energía en forma de campo eléctrico, lo cual le permite acumular un voltaje. - Inductor: conocido también como bobina, es un componente que almacena y libera energía en forma de campo magnético; permitiendo la acumulación de corriente eléctrica. - Resistencia: componente que se oponen al paso de la corriente eléctrica. - Transistor: componente electrónico que se comporta como interruptor o amplificador, en determinados casos, ya que genera un control de paso de corriente. - Diodo: componente que permite el paso de corriente eléctrica en un solo sentido a través de él. Existen muchos más componentes, que a través del simulador de circuitos eléctricos se pueden utilizar, y con los cuales se pueden crear distintos montajes de circuitos que representen circuitos reales, sin embargo, se mencionan los más utilizados en el desarrollo práctico pedagógico, teniendo en cuenta que los montajes de análisis, se desarrollaron con componentes totalmente resistivos, es decir solo resistencias. 2.3 MARCO TECNOLÓGICO La tecnología que se utilizó en desarrollo de las actividades, con el fin de dar solución a la problemática, fue el Software Crocodile Tecnology 3D, en su versión 6.07. “Crocodile Technology, es un simulador potente pero también intuitivo para trabajar con sistemas y controles. Permite diseñar circuitos a partir de una amplia selección de componentes electrónicos digitales y analógicos, y convertirlos en PCB para su construcción. También ofrece la posibilidad de programar chips PIC o PICAXE y modelar circuitos en 3D, con entradas y salidas mecánicas.” (Sumdog, 2010-2017). Crocodile Technology, tiene un predecesor que el “Crocodile Clips” la cuál es también una herramienta digital sencilla, con la aplicación de simulación de circuitos 45 eléctricos y electrónicos básicos. Aunque es un software para formación técnica, que se aplicó para la población objetivo del proyecto, se consiguió obtener conocimientos generales con aplicación directa, a las asignaturas de física, matemáticas, tecnología e informática, modalidad de sistemas, entre otras. Aunque la versión que antecede, se encuentra completamente descontinuada con más de 16 años de uso, sigue funcionando en los sistemas operativos de Windows actuales de 64 bits, por lo que aún se le tiene en cuenta a la hora de iniciarse en el mundo de la simulación de circuitos eléctricos y electrónicos; y la versión que se usó en el proyecto de investigación, mostró un entorno gráfico renovado, y permitió realizar una simulación de componentes en 3D. Frente a los Requisitos de hardware y software en Windows, Funciona con el hardware para equipos de cómputo con sistema operativo Windows 7 de 32 o 64 bits, es decir que para máquinas actuales no tiene ningún tipo de inconveniente de instalación, incluso una virtual bajo el propio Windows, Linux, etc. Se necesitó disponer de privilegios de administrador para la instalación este programa. El proceso de instalación se puede hacer a través de un instalador o en un ejecutable portable, la ejecución del presente proyecto se hizo de manera portable, para evitar hacer uso del sistema de los equipos de la institución o de los estudiantes, debido a que la gran mayoría de ellos, cuenta con un sistema congelado. Por otra parte, el software portable le permitió al estudiante disponer de él, aún en actividades externas a la institución. Por ser un aplicativo portable solo se necesitó disponer de él y ejecutar: Figura 6 Ejecutable Potable Crocodile Technology. Fuente: Elaboración Propia. El entorno de usuario se muestra a continuación donde se observa la creación de nuevos contenidos o la ejecución de un nuevo modelo o nuevo trabajo: 46 Figura 7 Entorno de Usuario Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración propia. Ya en el área de trabajo se ubicó la carpeta “Electrónica”, donde se dispuso de la biblioteca de componentes, que se pueden utilizar diseñar un circuito; su utilización es de selección y arrastre, lo cual permitirá los montajes necesarios de acuerdo a las guías previamente diseñadas. Figura 8 Biblioteca de Componentes - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. La aplicación del software se realizó de manera progresiva a través de las guías didácticas, y con la utilización de los recursos del simulador, relacionados con la carpeta “Analógica”, donde se dispuso de las fuentes de voltaje, una de las cuales es la batería: 47 Figura 9 Fuentes de Energía - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. Y adicional a lo anterior, la carpeta de “componentes pasivos” que contiene los “resistores” o resistencias; componentes utilizados para las simulaciones de circuitos resistivos los cuales son el objetivo del proyecto. Figura 10 Carpeta de Componentes Pasivos - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia Para poder obtener las cantidades físicas a observar y calcular en determinados casos se utilizó la carpeta de “medidores”, en la cual se encuentra el amperímetro y multímetro, instrumentos usados para medir la corriente y voltaje respectivamente. 48 Figura 11 Medidores - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. Un ejemplo de un montaje con 1 Batería de 9 Voltios, 3 resistencias de distintos valores, 3 medidores de corriente eléctrica y 3 medidores de voltaje, se detalló a continuación: Figura 12 Circuito Resistivo con medidores - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. De esta forma se ubicó al estudiante en un contexto real de montaje de circuitos, y se le permitió analizar los valores físicos de un circuito, todo lo anterior sustentado con la teoría básica de circuitos y la identificación de los conceptos previos de la temática, logrando articular los saberes. Fue evidente ver la cantidad de opciones que ofrece la tecnología a utilizar, ya que contiene un gran número de componentes, y la facilidad de manejo permitió que el estudiante lograra, motivarse a realizar más montajes y representaciones de circuitos, inspirando el sentido investigativo y adquiriendo nuevas habilidades entorno al manejo del software y a la comprensión de los temas de la asignatura de Física, relacionados con los circuitos eléctricos, recordando que también que es transversal a la temática manejada en la Modalidad de Sistemas del Área de Tecnología e Informática de la institución Educativa. 49 3 DISEÑO METODOLÓGICO Partiendo del concepto de metodología entendida como “el proceso de transformación de la realidad en datos aprehensibles y cognoscibles, que busca volver inteligible un objeto de estudio. Se trata entonces del conjuntode procedimientos teóricos - prácticos que comandan, guían, el trabajo de investigación” (Sandoval & Mejía, 1999), y concatenado con el concepto de investigación “: conjunto de procesos sistemáticos, críticos y empíricos que se aplican al estudio de un fenómeno o problema con el resultado (o el objetivo) de ampliar su conocimiento.” (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018); fue necesario definir, qué enfoque o ruta de investigación se iba tomar para el desarrollo de este proceso, con el fin de dar respuesta a los objetivos planteados en el presente proyecto de investigación. Con base en el objetivo del proyecto de investigación, se utiliza un enfoque cuantitativo, reconociendo que “La ruta cuantitativa es apropiada cuando queremos estimar las magnitudes u ocurrencia de los fenómenos y probar hipótesis” (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018). Como el objetivo fue la mejora en el rendimiento académico frente a resultados internos y que repercuten en lo externo en la institución educativa, dichos resultados fueron medibles a través de cifras cuantificables, es decir el determinar el mejoramiento del rendimiento académico de los estudiantes de grado undécimo, en el Área de Física, en el primer periodo académico, en la temática de Circuitos eléctricos básicos con la aplicación de un software especializado para las prácticas de circuitos eléctricos básicos; se alcanzado cumpliendo los pasos de la ruta que se describe a continuación. La ruta cuantitativa es muy rigurosa en el desarrollo de sus fases por lo tanto se describieron a continuación para no perder de vista en el proceso. Figura 13 Ruta Cuantitativa. Fuente: (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018) 50 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN Teniendo claro el enfoque o ruta, se escogió el tipo de estudio de investigación que se trató, reconociendo que la investigación intervendría el fenómeno estudiado, es decir afectaría a los procesos educativos, con el fin de representar mejoras académicas, partiendo de que los “Estudios experimentales: se caracterizan por la intervención intencionada y programada en la que se manipulan una o más variables (independientes-causales) con el fin de analizar las consecuencias que esta manipulación ejerce sobre otra u otras variables (dependientes-efectos)” (Müggenburg Rodríguez & Pérez Cabrera, 2007), se seleccionó un tipo pre experimental, “En este diseño se aplica un pretest (O) a un grupo de sujetos, después el tratamiento (X) y finalmente el posttest (O). El resultado es la valoración del cambio ocurrido desde el pretest hasta el posttest..” (Murillo, 2011). Figura 14 Diseño de pretest-posttest con un grupo Fuente: (Murillo, 2011). 3.2 HIPÓTESIS Con el contenido del proyecto y la necesidad de plantear la posible solución a la problemática, la explicación propositiva que se planteó orientó a dar “respuestas provisionales a las preguntas de investigación que habrás de confirmar o no al realizar tu estudio.” (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018). De esta manera y teniendo en cuenta el enfoque de investigación cuantitativa, se formuló una hipótesis de investigación, enmarcada en la característica causal direccional. Del mismo modo se presentó la hipótesis nula como complemento al planteamiento. 3.2.1 Hipótesis de Investigación (Hi): El uso de simuladores de circuitos eléctricos, influye significativamente en el mejoramiento del rendimiento académico de la temática circuitos eléctricos del Área de Física, del primero periodo académico, de los estudiantes de grado undécimo, de la Institución Educativa Luis Hernández Vargas. 3.2.2 Hipótesis Nula (Ho): El uso de simuladores de circuitos eléctricos, no influye en el mejoramiento del rendimiento académico de la temática circuitos eléctricos del Área de Física, del 51 primero periodo académico, de los estudiantes de grado undécimo, de la Institución Educativa Luis Hernández Vargas. 3.3 VARIABLES (CUANTITATIVA) Las variables se constituyeron en elementos principales para el estudio del problema, “Una variable es alguna propiedad que se asigna a los fenómenos o eventos de la realidad susceptible de asumir dos o más valores, es decir, una variable es tal siempre y cuando sea capaz de variar. Una variable que no varía no es variable, es constante.” (Mejía, 2005). Reconociendo “que algunas variables cumplen la función de supuestas causas y se denominan independientes y otras cumplen la función de posibles efectos y se denominan dependientes.” (Mejía, 2005).; se postularon las siguientes: 3.3.1 Variable independiente: Simulador de Circuitos Eléctricos. El Simulador de Circuitos Eléctricos Crocodile Technology 3D, es el software que permitió reemplazar las prácticas de circuitos eléctricos reales, que hacían parte de la temática del Área de Física, del primero periodo académico de los estudiantes de Grado undécimo; y que fue la representación de un laboratorio virtual. Su uso permitió visualizar la mejora en el rendimiento académico de los estudiantes. 3.3.2 Variable dependiente: Rendimiento académico en la temática de Circuitos Eléctricos. Entendido como el resultado de la evaluación de los conocimientos académicos de los estudiantes, identificado en la valoración cuantitativa del área de Física en el primer periodo académico, donde se ve la temática de circuitos eléctricos. Y categorizado cualitativamente según los desempeños que parametriza el Sistema de Evaluación Institucional. La medición de la variable dependiente se realizó con el análisis de resultados académicos usando el postest; y se utilizaron encuestas para medir la aceptación y motivación del recurso simulador, como valor agregado a una variable dependiente alterna. Se verificó el control del experimento, logrando “la validez interna que se alcanza mediante: 1. Varios grupos de comparación (dos como mínimo). 2. Equivalencia de los grupos en todo, excepto en la manipulación de la o las variables independientes.” (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018). 52 3.4 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES (DESCRIPCIÓN DE CATEGORÍAS) Tabla 4 Operacionalización de Variables Tipo de la variable Nombre de la variable Dimensio nes Indicadores Instrumento /Item Dependiente Rendimiento Académico en la temática de Circuitos Eléctricos Circuitos Eléctricos en Serie Identifica los circuitos eléctricos resistivos en serie Cuestionario en línea (Google Foms) Mide las cantidades eléctricas principales de un circuito resistivo en serie. Utiliza las operaciones de circuitos eléctricos en serie para realizar cálculos necesarios. Representa circuitos eléctricos resistivos en serie Circuitos Eléctricos en Paralelo Identifica los circuitos eléctricos resistivos en Paralelo Mide las cantidades eléctricas principales de un circuito resistivo en paralelo. Utiliza las operaciones de circuitos eléctricos en paralelo para realizar cálculos necesarios. Representa circuitos eléctricos resistivos en paralelo Circuitos Eléctricos Mixtos Identifica los circuitos eléctricos resistivos Mixtos Mide las cantidades eléctricas principales de un circuito resistivo Mixtos Utiliza las operaciones de circuitos eléctricos Mixtos para realizar cálculos necesarios. Representa circuitos eléctricos resistivos mixtos Independiente Simulador de Circuitos Eléctricos Montaje y aplicación práctica de los diferentes circuitos eléctricos resistivos Desarrollo de la guía práctica de Circuitos Eléctricos Resistivos en Serie Guías didácticas de aprendizaje para circuitos eléctricos en serie, paralelo y mixtos; en Crocodile Technology. Desarrollo de la guía práctica de Circuitos Eléctricos Resistivos en Paralelo Desarrollo de la guía práctica de Circuitos Eléctricos Resistivos Mixtos (Serie-Paralelo) Fuente: Elaboración propia. 3.5 POBLACIÓN Y MUESTRALa población “entendida como la totalidad de los individuos en los cuales se puede presentar la característica susceptible de ser estudiada y en quienes se pretende generalizar los resultados.” (Pineda Ballesteros, 2013) y la muestra como “parte de la población, en la que se realizará la investigación, para generalizar los descubrimientos a ese universo.” (Pineda Ballesteros, 2013); permitieron definir, para la aplicación del presente proyecto de investigación, la siguiente información: 53 La población o universo estuvo conformada por los estudiantes de grado undécimo de la institución educativa Luis Hernández Vargas: Tabla 5 Población de la Investigación GRADO CURSO No. ESTUDIANTES 11 A 40 11 B 31 11 C 36 11 D 36 11 E 33 TOTAL 176 Fuente: Elaboración Propia. Se utilizó un grupo de nivel undécimo como Grupo Experimental (Muestra), de tal manera que se aplicó el diseño que resultó más eficiente y aplicable para la población, lugar y desarrollo de las actividades, que contenía la investigación, cabe aclarar que a raíz de la situación que atravesaba el mundo en el desarrollo de esta propuesta se tuvo en cuenta los estudiantes que contaban con conectividad. Tabla 6 Selección de la muestra. GRUPOS EXPERIMENTALES GRUPOS 1 ESTUDIANTES 22 Fuente: Elaboración Propia La muestra seleccionada fueron los grupos experimentales, es decir, una muestra “no probabilística, ya que la elección de los miembros para el estudio dependerá de un criterio específico del investigador, lo que significa que no todos los miembros de la población tienen igualdad de oportunidad de conformarla.” (Cuichán, 2017). Se determinó utilizar a 22 estudiantes que permitieron realizar un desarrollo del proyecto de manera virtual. 3.6 PROCEDIMIENTO Este fue uno de los puntos más importantes del planteamiento del proyecto, debido a que “muestra la forma en que se organiza todo el proceso de investigación y los aspectos metodológicos esenciales que guían el trabajo del investigador” (Pineda Ballesteros, 2013). A continuación, se muestra la tabla de actividades: 54 Tabla 7 Procedimiento Metodológico. Fase: 1. Diagnóstico Objetivos Específicos: Diagnosticar la comprensión de conceptos sobre circuitos eléctricos básicos, de estudiantes del área de Física en el primer periodo académico, utilizando un pretest. Etapa: 1.1. Elaboración y aplicación de encuesta para diagnóstico de saberes previos (pretest), sobre los circuitos eléctricos. Actividad Descripción 1.1.1 Elaboración de Encuesta Diseño de la encuesta de saberes previos de la temática de circuitos y el área de física a través de un Formulario de Google. 1.1.2 Selección de la Población Teniendo en cuenta la población objetivo y el diseño seleccionado se escogió un grupo experimental, compuesto por los estudiantes de grado undécimo. 1.1.2 Aplicación de la Encuesta Se compartió el link y socialización la encuesta a los estudiantes para su diligenciamiento. Etapa: 1.2. Análisis y tabulación de los resultados del diagnóstico, se consolida la idea del proyecto. Actividad Descripción 1.2.1 Consolidación de respuestas y creación de estadísticas de Resultados. Uso de la opción “respuestas” de los formularios de Google, para extraer la información tabulada, a su vez obtener las gráficas obtenidas desde la misma herramienta y realizar el respectivo análisis de resultados. 1.2.2 Generación de un documento de análisis de resultados. Creación de informe donde se describieron los resultados obtenidos priorizando, los valores obtenidos en conceptos previos y la percepción de la asignatura desde la perspectiva motivacional. 55 Fase: 2. Diseño Objetivos Específicos: Diseñar una propuesta pedagógica didáctica con el uso de un simulador de circuitos eléctricos para desarrollar las prácticas de la temática de circuitos resistivos en serie, paralelo y mixtos, realizando los respectivos montajes. Etapa: 2.1 Determinación de competencias y diseño de guía de manejo del software simulador de circuitos eléctricos, como planteamiento del Problema. Actividad Descripción 2.1.1 Determinación de Competencias ´Declaración de las competencias a desarrollar las cuales se diseñan para abarcar las competencias en ciencias naturales, en particular el estudio de la física articula conceptos de corriente eléctrica y circuitos eléctricos. Competencias en tecnología de información y comunicación (TIC), teniendo en cuenta la utilización de un software como estrategias de enseñanza aprendizaje. Competencias técnicas en montajes y análisis de circuitos eléctricos. Competencias laborales por considerar la alta aplicabilidad de los modelos simulados y su contextualización con el entorno. 2.1.1 Creación de una guía didáctica de aprendizaje del simulador Creación en pdf de una guía didáctica que instruya en el manejo del simulador, es decir un tutorial de manejo del simulador a utilizar, fortaleciendo las competencias de manejo de TIC y el trabajo autónomo, colaborativo y cooperativo del estudiante al momento de desarrollar la guía. Etapa: 2.2 Determinación de Contenidos a desarrollar, se revisa la literatura acorde a la propuesta. Actividad Descripción 2.2.1 Disposición de manera clara de los contenidos a llevar a cabo. Partiendo de los conceptos previos vistos de manera teórica en la asignatura de física, se plantearon los contenidos que fueron interpretados en la ejecución de las prácticas simuladas, los cuales son: La Electricidad, Magnitudes Eléctricas, Circuitos Eléctricos y Mediciones en circuitos eléctricos. 56 Etapa: 2.3 Determinación recursos y Actividades de Aprendizaje Diseño de guías didácticas para la aplicación de las prácticas de los distintos tipos de circuitos eléctricos resistivos utilizando el simulador seleccionado, visualizando el alcance del proyecto. Actividad Descripción 2.3.1 Diseño y creación de guía didáctica de aprendizaje para circuitos eléctricos serie utilizando el simulador de circuitos. Se diseñó y creó una guía didáctica en formato pdf para modelar los circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixto, realizar los cambios de valores en los componentes para analizar las variables del circuito y efectuar las mediciones eléctricas respectivas. Se plantean las hipótesis y definen las variables. 2.3.2 Diseño y creación de guía didáctica de aprendizaje para circuitos eléctricos paralelo utilizando el simulador de circuitos. 2.3.3 Diseño y creación de guía didáctica de aprendizaje para circuitos eléctricos mixto utilizando el simulador de circuitos. Etapa: 2.4 Determinar Actividades de Evaluación. Actividad Descripción 2.4.1 Diseño y creación de planilla de evaluación lista de chequeo. Diseño de un formato plantilla con los criterios básicos de evaluación que contiene la validación de los pasos a seguir según las guías dadas, los montajes respectivos, los valores adecuados del circuito y las mediciones realizadas de manera correcta; es decir realizar verificación de datos y resultados. De esta manera se desarrolló el diseño de la investigación. 57 Fase: 3. Implementación Objetivo Específico: Implementar la propuesta didáctica de las respectivas prácticas relacionadas con los montajes de circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixtos, utilizando el simulador Crocodile Technology 3D. Etapa: 3.1 Adecuación y preparación de Material y recurso tecnológico, seleccionando la muestra de la investigación. Actividad Descripción 3.1.1 Organización las guías a socializar con los estudiantes. Guías digitales previamente diseñadas organizadas en una carpeta compartida en red y se tendrán a disposición a su vez en medio digital, para que los estudiantes puedan acceder a ellas y desarrollar sus respectivas actividades. 3.1.2 Instalación el simulador de circuitos.En cada equipos de cómputo seleccionado para realizar el respectivo proceso, se instalará el simulador y se dejará a disposición de los estudiantes que usen el equipo acondicionado. Etapa: 3.2 Explicación y motivación de la práctica simulada. Actividad Descripción 3.2.1 Socialización de la práctica y descripción de la propuesta. Explicación del objetivo de la práctica y se hizo una lectura descriptiva de cada paso a desarrollar según las guías suministradas, así como la explicación de la guía del uso del simulador, se definieron los aspectos a evaluar y se determinará las reglas de juego en la actividad. 3.2.2 Motivación hacia la incursión de la propuesta de simulación. Contextualización al estudiante sobre la oportunidad de poder realizar las prácticas simuladas, la importancia de los simuladores en el aula y las ventajas y provechos que brindan este tipo de herramientas tecnológicas. 58 Etapa: 3.3 Aplicación y realización de la guía didáctica manejo del software simulador. Actividad Descripción 3.3.1 Inducción del uso del simulador. Los estudiantes a través del desarrollo de la guía tutorial socializada en medio digital sobre el manejo del Simulador, conocieron el aplicativo y trabajarán con la herramienta tecnológica simulador de circuitos eléctricos. Etapa 3.4 Aplicación y realización de las prácticas virtuales, de acuerdo a las guías diseñadas para uso de software de simulación; se recolectan los datos respectivos. Actividad Descripción 3.4.1 Desarrollo de la guía montaje y aplicación de circuitos resistivos en serie. Los estudiantes con la previa inducción del uso del simulador desarrollaron las guías entregadas en medio digital, las cuales les permitieron modelar los distintos circuitos eléctricos resistivos que fundamentarán las competencias descritas como objetivo del proyecto; e identificaron los componentes eléctricos, modificaron variables del circuito, realizaron mediciones eléctricas y analizaron los resultados obtenidos utilizando los conceptos teóricos de la temática. 3.4.2 Desarrollo de la guía montaje y aplicación de circuitos resistivos en paralelo. 3.4.3 Desarrollo de la guía montaje y aplicación de circuitos resistivos mixtos. Fase: 4. Evaluación Objetivo Específico Evaluar la propuesta didáctica de la utilización del simulador de circuitos eléctricos, después de su uso, a través de un cuestionario tipo postest. Etapa: 4.1 Diseño y aplicación cuestionarios pos prueba. Actividad Descripción 4.1.1 Elaboración y aplicación de encuesta de motivación. A través de un cuestionario diseñado en formulario de google, se aplicó la encuesta a los estudiantes sobre su percepción de la actividad y de la herramienta utilizada. 59 4.1.2 Elaboración y aplicación de cuestionario de saberes pos prueba. Diseño y aplicación de un cuestionario evaluativo de conceptos de la temática de circuitos, tras el uso de los simuladores usando la herramienta en línea de formularios de google. Etapa: 4.2 Revisión de los resultados de la aplicación de simuladores. Actividad Descripción 4.2.1 Revisión del manejo del software y modelado de circuitos eléctricos. Verificación de los montajes y del diligenciamiento de las guías, usando la lista de chequeo diseñada en la etapa anterior, para cada modelo de circuito planteado. Etapa: 4.3 Análisis de resultados de cuestionarios pos prueba. Actividad Descripción 4.3.1 Análisis y tabulación de encuesta de motivación. Utilizando la opción de respuestas de la herramienta formularios de google, se tabularon las respuestas, se obtuvieron las gráficas estadísticas y se analizaron las mismas, determinando los resultados encontrados 4.3.2 Análisis y tabulación de los resultados de saberes pos prueba. Según las respuestas y tabulación de las mismas se analizaron los resultados y se determinan las diferencias significativas en las dos encuestas pre y pos prueba. Etapa: 4.4 Organización y anexo de resultados de análisis, con la elaboración del reporte de resultados. Actividad Descripción 4.4.1 Informe y articulación de resultados y análisis al proyecto. Tras los datos y análisis obtenidos se plasmaron en un informe, que se anexó al proyecto, dando complemento a la ejecución del mismo. Fuente: Elaboración Propia. 60 3.7 INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 3.7.1 Etapa Pre-prueba: Para el proceso de pre prueba se desarrollaron dos encuestas, la primera con el fin de caracterizar a los estudiantes y la segunda los conocer los saberes previos sobre circuitos eléctricos (Pretest). 3.7.1.1 Cuestionario de Caracterización: Se utilizó el método Escalamiento tipo Likert, el cual “se trata de un enfoque vigente y bastante popularizado. Consiste en un conjunto de ítems presentados en forma de afirmaciones o juicios, ante los cuales se pide la reacción de los participantes” (Hernández-Sampieri & Mendoza-Torres, 2018). (Ver Anexo A) 3.7.1.2 Cuestionario de saberes previos (pretest) e instrumento de evaluación pos prueba: Dado que las prácticas se desarrollaron previa explicación teórica de los temas de circuitos eléctricos, se ejecutó una prueba de saberes antes de aplicarse la propuesta metodológica con simuladores y de esta manera identificar los cambios y progresos de mejora de la actividad utilizando el simulador de circuitos. Esta prueba se utilizará también en la etapa pos prueba, (Ver Anexo B). 3.7.2 Etapa Pos-prueba: Del mismo modo para la etapa de pos prueba se usaron dos encuestas, la primera para lograr identificar el cambio en la percepción del estudiante frente a la asignatura de física y la experiencia con el uso del simulador como herramienta de práctica para el aula; el segundo cuestionario tuvo las mismas competencias evaluadas en el pretest, y de esta manera se obtuvo un instrumentos para poder identificar los nuevos conceptos adquiridos y el reflejo del nuevo aprendizaje en la temática de circuitos eléctricos, (Ver Anexo C). 3.7.2.1 Planilla de evaluación y validación (Lista de chequeo): Este recurso se utilizó para verificar el cumplimiento de las actividades por parte de los estudiantes, el uso de los recursos entregados, el manejo del simulador de circuitos eléctricos. (Ver Anexo D) 61 3.7.3 Análisis Funcional de los Simuladores Para la verificación funcional del simulador Crocodile Technology utilizado se realizó el Análisis Funcional de Software de Simulación para la Educación, diseñado por la UDES, como complemento en el desarrollo del proyecto de investigación “Uso de Simuladores en el Aula”, al que se encontraba asociado el trabajo de grado. (Ver Anexo E) 3.7.4 Guía de Manejo del Software Simulador: Este instrumento es un material suministrado por Crocodile Technology, Traducido y adaptado por José Manuel Ruiz Gutiérrez (Ruiz Gutiérrez) y editado por el autor de este proyecto con un diseño necesario para la aplicación específica de este proyecto. (Ver anexo F). 3.8 TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE DATOS De acuerdo al tipo al enfoque cuantitativo desarrollado según el respectivo tipo de investigación definido; la técnica estadística tenida en cuenta fué la prueba T- Student, la cual “se fundamenta en dos premisas; la primera: en la distribución de normalidad, y la segunda: en que las muestras sean independientes. Permite comparar muestras, N ≤ 30 y/o establece la diferencia entre las medias de las muestras.” (Turcios & A., 2015). Reconociendo los tipos de pruebas T-Student, se optó por seleccionar la prueba t para muestras relacionadas, debido a que se deseaba comparar los resultados de un mismo grupo antes de aplicar el simulador y después de utilizar el simulador, es decir en función de la variable independiente. La aceptación que se realice sobre la hipótesis nula o la alternativa depende del valor de p, que es la probabilidad de aceptar la hipótesis alternativao la hipótesis nula; “El valor de p indica si la asociación es estadísticamente significativa, un término que invade la literatura científica y que se percibe como una etiqueta que supone una garantía de calidad. Este valor ha sido arbitrariamente seleccionado y se fija en 0.05 ó 0.01. Una seguridad del 95% lleva implícita una p< de 0.05 y una seguridad del 99% lleva implícita una p< de 0.01.” (Hurtado & Silvente, 2012). 62 4 CONSIDERACIONES ÉTICAS De acuerdo con los principios establecidos en el Reporte Belmont y en la Resolución 008430 de octubre 4 de 1993: y debido a que esta investigación se consideró como sin riesgo y en cumplimiento con los aspectos mencionados con el Artículo 6 de la presente Resolución, este estudio se desarrollará conforme a los siguientes criterios: De acuerdo al Reporte de Belmont son (Belmont, 1976): - Respeto a las Persona: Esto implica a tratar a los estudiantes como agentes autónomos es decir que participaran de manera voluntaria y que fueran informados de manera adecuada; y a su vez el proteger a quienes tengan una autonomía disminuida. - Beneficencia: Esta consideración abarcó el hecho de no solo tratarla con el respeto previo, sino de procurar siempre su bienestar, lo cual es una obligación. - Justicia: Implicó tratar con igualdad a los que están en las mismas condiciones, lo cual indicaba no negar beneficios, ni delegar responsabilidades indebidamente. Para cumplimiento de este apartado se usó el formato autorización de uso de imagen que se presenta en el titulo correspondiente de este documento, el cuál firmado por los padres de los estudiantes a quienes se les aplicó la investigación, toda vez que eran menores de edad. Según Resolución 008430 de 1993 (MINSALUD, 1993): teniendo en cuenta el Artículo 5, donde se complementaron las consideraciones anteriores que resaltan al ser humano como sujeto de estudio, y que prevalece en este el respeto a su dignidad y la protección de sus derechos y su bienestar; también las consideraciones contenidas en el Artículo 6, descrita de la siguiente manera: - Se fundamentaron en laboratorios, para el caso particular se tomaron como evidencia el uso del simulador en otros trabajos de grado expuestos. - Se realizaron solo cuando el conocimiento que se pretendían producir no pudiese obtenerse por otro medio idóneo, para este caso es el medio que nos permitió realizarlo de manera óptima y reduciendo los riesgos. - Prevaleció la seguridad de los beneficiarios y se expresó claramente los riesgos (mínimos), los cuales no debían, en ningún momento, contradecir el artículo 11 de esta resolución; se complementaron con las consideraciones anteriores de autoridad, que permitieron tener informado a los estudiantes. - Contaron con el Consentimiento Informado (Artículos 14 y 15) y por escrito del sujeto de investigación o su representante legal con las excepciones dispuestas en la presente resolución; para el caso de los estudiantes este requisito fue necesario, es decir contaron con el consentimiento por escrito del representante legal. - Se estableció que la investigación se llevó a cabo cuando se obtuvo la autorización: del representante legal de la institución investigadora y de la 63 institución donde se realizó la investigación; el Consentimiento Informado de los participantes; y la aprobación del proyecto por parte del Comité de Ética en Investigación de la institución; requisitos que se tuvieron en cuenta para este desarrollo y que previamente se ha adelantó. El documento utilizado para tal fin fué la carta aval de la institución que se anexa al presente trabajo. (Anexo G) Finalmente se tuvo presente los artículos contenidos en el Capítulo III: DE LAS INVESTIGACIONES EN MENORES DE EDAD O DISCAPACITADOS, por aplicarse el proyecto a los estudiantes que en su mayoría son menores de edad; situación que se sustenta con el formato de uso de imagen usado, antes mencionado. 5 DIAGNÓSTICO INICIAL Dando respuesta al primer objetivo específico que refería a diagnosticar la comprensión de conceptos sobre circuitos eléctricos básicos, de estudiantes del área de Física en el primer periodo académico, utilizando un pretest; se realizó un cuestionario de caracterización, y un cuestionario pretest, de tal manera que se pudo hacer el análisis correcto tanto de la población con quienes se iba a aplicar el proyecto como las herramientas necesarias para su correcta ejecución. Es de aclarar, que en la fecha en la que se ejecutó este proyecto, la humanidad sufría el efecto de la pandemia del Covid-19, lo cual limitó el número de estudiantes a encuestar y de acuerdo a los confinamientos decretados por el estado colombiano, la ejecución de este proyecto se ejecutó de manera virtual, y desde cada uno de los hogares de los estudiantes. Para el desarrollo de estos encuestas, cuestionarios y exámenes virtuales, se utilizó la herramienta de formularios de google, en el apartado que permite crear evaluaciones o cuestionarios evaluables, los estudiantes recibieron el link de cada cuestionario a través de un grupo colaborativo en Whatsapp, integrado por los estudiantes a ser tenidos en cuenta, para la aplicación de la presente propuesta pedagógica. 5.1 ENCUESTA DE CARACTERIZACIÓN DE ESTUDIANTES Pregunta 1: Género Figura 15 Encuesta Género Fuente: Elaboración Propia 64 El resultado a esta pregunta mostró la diversidad de la población objetivo, permitiendo la participación de manera indistinta de género el estudiante, que de manera voluntaria accedió a hacer parte del desarrollo de esta investigación, mostrando la diversidad de la comunidad e inclusión de la misma. Pregunta 2: Grado Escolar Figura 16 Encuesta Grado Escolar Fuente: Elaboración Propia. Como bien se había definido previamente, se confirmó que el 100% de los estudiantes pertenecían al grado undécimo, de la institución en donde se aplicó el desarrollo del proyecto de grado; lo anterior fundamenta el nivel de escolaridad y además que la temática tratada y los conceptos previos, fueron evaluados. Pregunta 3: Edad Figura 17 Encuesta Edad Fuente: Elaboración Propia. Aunque se contaba con algunos estudiantes que eran mayores de edad, la más grande población fueron estudiantes de 16 años, seguidos por los de 17 y 15 años; lo anterior caracterizó a la población escolar identificada como adolescente menores 65 de edad en su mayoría, frente a los cuales, la disposición y aceptación de sus acciones dependió de la previa autorización de sus padres; por lo tanto dentro de los formatos y permisos, fue conveniente diligenciar la autorización de uso de imagen, para poder guardar la integridad y bienestar de los mismos. Pregunta 4: Estrato Socioeconómico Figura 18 Encuesta Estrato Fuente: Elaboración Propia. La institución educativa donde se desarrolló el proyecto es una institución oficial de carácter público, y la mayoría de los estudiantes que se encontraban matriculados hacían parte de niveles 1,2 y 3 de estrato socioeconómico, no obstante, es interesante ver que algunos tenían un nivel mayor de su estratificación, en porcentajes menores. Este resultado restringió ciertas libertades en el uso de tecnología y equipos que en la aplicación a distancia los estudiantes no contaron; debido a que las limitantes económicas cohibieron el uso de privilegios con los que un nivel socioeconómico mayor podía brindar. Pregunta 5: Tipo de Vivienda Figura 19 Encuesta Tipo de vivienda Fuente: Elaboración Propia. 66 Esta característica es significativa, ya que permitió ubicar a los estudiantes en su entorno y espacio de labor, dicho de otra manera, permitió identificar si la condición familiar podía afectar el desarrollo de las actividades académicas y en particular la aplicación del proyecto. Los resultados arrojaron información importante para contar con estudiantes que estuvieran en zona urbana y con un espacio detrabajo acorde para que su buen desempeño, toda vez que la aplicación de la investigación se realizó en su gran mayoría con seguimiento a distancia y utilizando los elementos de virtualidad. Pregunta 6: Propiedad de la vivienda Figura 20 Encuesta propiedad vivienda Fuente: Elaboración Propia. Identificar la vivienda donde el estudiante se ubicaba mostraba las libertades a las que quizás se podía ver afectado, identificar que los resultados arrojaron, en su mayoría vivienda propia, dio luces para poder creer que, a pesar de los niveles socioeconómicos de nivel bajo, se podía contar con unas familias que disfrutaban de viviendas seguras para la continuidad de los procesos. Pregunta 7: Número de personas que viven en el Hogar Figura 21 Encuesta Número de Personas en Hogar Fuente: Elaboración Propia. 67 En este espacio fue importante notar que existía un error de respuesta que genera una desviación en la caracterización, pero en términos generales, se pudo notar que la gran mayoría de estudiantes convivían con muchas personas, lo cual pudo dificultar los procesos toda vez que, se necesitan recursos que quizás eran compartidos dentro del entorno familiar. Este dato también pudo caracterizar espacios de hacinamiento que seguramente entorpecerían los resultados de aplicación del trabajo de investigación; no obstante, a la luz de las respuestas, pocos estudiantes tenían estas situaciones mencionadas. Pregunta 8: ¿Con quién (es) vive? Figura 22 Encuesta Con quien vive Fuente: Elaboración Propia. Este dato fue importante con el fin de conocer el núcleo familiar de los estudiantes y ver si quizás, se vivía en un entorno disfuncional, lo que podía ser un factor negativo en el desarrollo académico del estudiante. Es claro que un alto porcentaje tenía convivencia con su madre es decir el 91.7%, pero no así con el padre, también tenían la compañía de sus abuelos en muchos casos. El padrastro es un dato que pudo verse con gran significado, aunque su porcentaje es de 12.5% de los estudiantes; estos datos arrojaron niveles socio afectivos en los entornos, que se debían manejar con prudenciar para evitar herir susceptibilidades y manejar estos temas con mucho celo. Las condiciones tecnológicas sirvieron para orientar la propuesta didáctica, teniendo en cuenta lo ya explicado sobre la situación por la que en la actualidad del proyecto atravesaba la población mundial. A continuación, se describen las preguntas de dicha caracterización: 68 Pregunta 9: ¿Cuenta con un Equipo de cómputo para desarrollar sus actividades? Figura 23 Encuesta cuenta con Equipo Fuente: Elaboración Propia. El 8.3% representó 2 estudiantes a quienes se les dificultaba el desarrollo de la actividad propuesta, toda vez que el ejecutable del simulador se orientaba a través de un equipo de cómputo. Fue responsabilidad de ejecutor del proyecto dar solución, o descartar a los estudiantes. Es una característica muy sobresaliente, que permitió evidenciar las herramientas tecnológicas con las que contaba el estudiante, y que fueron las que garantizaron la ejecución de la propuesta didáctica; sin esta información se pudo tener resultados con deficiencias. Pregunta 10: Conexión a Internet Figura 24 Encuesta Conexión a Internet Fuente: Elaboración Propia. Este rasgo fue uno de los más significativos, ya que demostró la cobertura de internet con la se contaba para el desarrollo de una aplicación a distancia, y que brindó los canales de comunicación y seguimiento a cada proceso individual o colectivo de los estudiantes. 69 Pregunta 11: Conoce el Simulador de Circuitos Crocodile Technology 3D Figura 25 Encuesta conoce simulador de circuitos Fuente: Elaboración Propia. Basados en temáticas previas, el simulador usado ya se había dado a conocer a los estudiantes, por tal razón el porcentaje de identificación del simulador fue alto, aun así, se tuvieron porcentajes que, aunque bajos, se tuvieron en cuenta para orientar a los estudiantes que desconocían el simulador; este resultado permitió crear una guía de manejo del software para mitigar el desconocimiento del simulador. Pregunta 12: ¿Considera que puede manejar el Simulador Crocodile Technology 3D en casa de manera autónoma? Figura 26 Encuesta Manejo de Simulador Fuente: Elaboración Propia. La seguridad para el manejo del aplicativo fue grande, lo cual dio a entender que los estudiantes podían desarrollar las propuestas pedagógicas y la didáctica de manera autónoma, dirigidos por el docente, pero con un alto grado de independencia, el porcentaje de inseguridad para el manejo del aplicativo, fue considerable, pero con la buena guía y seguimiento de la misma se lograron los objetivos esperados; este resultado se complementa con el anterior. Finalizada la caracterización se obtuvieron excelentes resultados, identificando a una población que pudo resolver las actividades y que tuvo las herramientas y recursos para su buen desempeño, lo que permitió minimizar las posibles variables que afectaban el proceso, permitiendo solo las ya plateadas como las más relevantes. 70 5.2 PRETEST - EXAMEN PRE-PRUEBA Figura 27 Pretest Pregunta 1 Fuente: Elaboración Propia. El concepto de corriente continua fue un tema claro para los estudiantes, permitiendo utilizar estos conceptos que fomentaron el buen uso de las herramientas tecnológicas y los elementos que se usaron en el respectivo simulador. Es de aclarar, que la corriente a emplear en los circuitos de la propuesta pedagógica fueron circuitos de corriente continua, lo cual evidenció la claridad en el manejo del concepto y la utilización del instrumento de manera eficiente y que luego sería aplicado en labores prácticas; en este aspecto, se constituyó en una fortaleza para el proceso académico en mejora que se presentó. Figura 28 Pretest Pregunta 2 Fuente: Elaboración Propia. Existió poca claridad en el uso de las leyes de circuitos, dado que las respuestas requerían la aplicación de leyes y postulados, por otra parte, esta dificultad es mejorada con el simulador de circuitos, donde es claro que los montajes pudieron realizarse con los datos del enunciado y dando un buen uso a la herramienta simulador Crocodile Technology, estas preguntas se resolvieron de manera más intuitiva y con resultados positivos; en afinidad a los resultados de (González- 71 Montes, 2013), quien mencionó que la mitad del alumnado (54%), según su estudio, opinaba que el simulador les ayudó bastante para desarrollar la competencia en el conocimiento y la interacción con el medio físico, afianzando sus conocimientos teóricos y comprendiendo mejor el funcionamiento de los circuitos eléctricos. Figura 29 Pretest Pregunta 3 Fuente: Elaboración Propia. Más del 50% de los estudiantes no tenían claridad frente a las competencias de ciencias relacionadas con el consumo de energía y la identificación de las cantidades eléctricas relacionadas, por lo tanto, les quedaba difícil poder resolver este tipo de operaciones que no requerían de más de dos operaciones matemáticas, y que sin duda alguna con el uso del simulador se plantearon mejor las situaciones. El aporte tecnológico facilitó este tipo conceptos y fundamentó los aprendizajes de los derechos básicos de aprendizaje. Frente a lo anterior en los resultados de (SUÁREZ & OBANDO, 2020), los encuestados afirmaron que son conscientes que con el uso de simuladores adquirieron mejor conocimiento porque podían comprender de mejor manera el comportamiento de los dispositivos eléctricos y electrónicos, demostrando la utilidad de la aplicación de la investigación. Figura 30 Pretest Pregunta 4 Fuente: Elaboración Propia. 72 En este aspecto el aporte al rendimiento académico fue significativo, aun cuando los resultados fueron mejores, se pudo evidenciar que existen estudiantes que no aplicaban los conceptosde circuitos eléctricos y la definición de sus términos; toda vez, que no hubo una respuesta general; y dado que el uso de la matemática es crucial para estas respuestas, con el buen montaje de los elementos proporcionados por el simulador se pudo garantizar una respuesta que fuera más sustentada y con mejores argumentos; según (González-Montes, 2013) los resultados en la competencia matemática mejoran. Figura 31 Pretest Pregunta 5 Fuente: Elaboración Propia. Cuando se ha trabajado en circuitos durante mucho tiempo y se realizan mediciones, como también se representan los montajes respectivos, no se duda en determinar y definir las unidades correspondientes a las cantidades eléctricas del mismo; el uso del simulador y sus respectivos componentes facilitó la apropiación de conceptos, tales como las unidades de medidas básicas, utilizadas en circuitos eléctricos, debido a que los medidores virtuales, que están en el simulador, entregaron las unidades respectivas; convirtiéndose en un análisis recurrente que luego fue intuitivo; para este caso, estas competencias no fueron claras y requirieron de ejemplos prácticos suministrados por el simulador; para (Cardenas, 2019), “se puede concluir que el software Crocodile, si influyó en la enseñanza aprendizaje de Circuitos eléctricos, puesto que los estudiantes que trabajaron con el software mostraron un alto interés al poder construir los diferentes circuitos eléctricos y observar su funcionamiento, así como las medidas de las diferentes magnitudes que se trabajaron.” 73 Figura 32 Pretest Pregunta 6 Fuente: Elaboración Propia. Una parte fundamental en el inicio del tema de circuitos es tener claro que es un circuito eléctrico, para este caso el 72.2% reconoció el concepto de circuitos, pero el porcentaje restante tuvo fallas en su conceptualización, por eso fue importante aplicar circuitos virtuales para que diferenciaran los componentes y conceptos fundamentales de circuitos eléctricos; acorde a la conclusión que Mery Adriana Tierra Satán obtuvo en su tesis, argumentando que “de los datos obtenidos se evidencia que el mayor número de estudiantes considera que el uso del software crocodile mejora su comprensión hacia los circuitos antes que con los equipos de laboratorio” (Tierra Satán, 2019). Figura 33 Pretest Pregunta 7 Fuente: Elaboración Propia. Sin completa claridad frente a la diferenciación de tipos de circuitos, el simulador de circuitos eléctricos, permitió que los montajes mostraran el tipo de conexión en paralelo para la medida dada; el resultado de las respuestas mostró que hay falta de familiaridad con los circuitos y mediciones, que son competencias fundamentales y necesarias para superar los logros de los aprendizajes de la temática; los estudiantes de la investigación de (Tierra Satán, 2019)“consideran que sí les ayudó 74 a entender las características de los circuitos en serie, paralelo y mixto, el uso de este medio ofrece como recurso didáctico las posibilidades para comprender y analizar, los conocimientos para cada uno de los circuitos.” Figura 34 Pretest Pregunta 8 Fuente: Elaboración Propia. El resultado de esta pregunta resultó preocupante, evidenciando la falta de una aplicación de conceptos, ya que cuando se hacen los respectivos montajes y mediciones, claramente se identifican las formas de corriente, las características principales de los circuitos y se diferencian las distintas magnitudes eléctricas; análisis que salta a la vista en un montaje simulado y que se presentó en la propuesta didáctica de esta investigación. Figura 35 Pretest Pregunta 9 Fuente: Elaboración Propia. Una de las prácticas necesarias para el aprendizaje de circuitos eléctricos fué el montaje de distintos tipos de circuitos y modificar sus respectivos componentes, al hacerlo se puede evidenciar los cambios en las mediciones de los circuitos, los resultados reflejados en esta pregunta, mostraron la falta de contacto con los 75 diferentes tipos de circuitos y sus representaciones; el no conocer cómo cambian las variables de un circuito es demostración de la falta de solución de dudas e interacción con los respectivos montajes, los estudiantes del artículo de (Vargas Puentes & González Gil, 2015), manifestaron que con el uso del simulador “se entiende más fácilmente, es más didáctico, permite visualizar más fácilmente el circuito por tanto se puede saber dónde está el error aprender y corregirlo” Figura 36 Pretest Pregunta 10 Fuente: Elaboración Propia. A pesar de que el resultado a esta pregunta puede obtenerse con operaciones matemáticas y que para algunos podría ser compleja, dicha complejidad se minimiza con la aplicación de una simulación que entrega otros valores más sencillos para la obtención del resultado. Las repuestas fueron alarmantes ya que cerca de tan solo el 30% de los estudiantes no tuvieron claridad del desarrollo, esto implica que los conceptos no son claros, las operaciones con cantidades eléctricas no son aplicadas y se presentaron falencias en el planteamiento de un problema con solución matemática. Figura 37 Pretest Pregunta 11 Fuente: Elaboración Propia. 76 Aunque partió de ser un concepto teórico la pregunta, este concepto se pudo interiorizar más y lograr su claridad con tan solo diseñar un circuito en paralelo básico en el simulador de circuitos, que resultó ser una gran necesidad, luego de obtener los resultados de esta pregunta para los estudiantes, donde no superaron el 40% de los estudiantes con la diferenciación de los conceptos de los tipos de montajes de circuitos eléctricos; “El dominio de las herramientas TIC contribuyen al desarrollo de la creatividad en la elaboración de documentación y pensamiento crítico ante las producciones propias y ajenas” (González-Montes, 2013) Figura 38 Pretest Pregunta 12 Fuente: Elaboración Propia. Este es uno de los conceptos básicos de los circuitos resistivos en serie, que se diferencia de los demás precisamente por ser un divisor de tensión en sus resistencias, pero es preocupante ver como el 50% de los estudiantes no pudo identificar este concepto con claridad; el argumento es que no fue una operación difícil, sino que la comprensión del concepto no fue clara para los montajes que se proponen, esto evidenció la falta de interacción con los elementos de los circuitos, la identificación de componentes y cantidades eléctricas, fue por eso que se consideró “Las simulaciones computarizadas pueden generar contextos significativos de interacción y construcción consciente del conocimiento, de la misma forma que lo han posibilitado los contextos de laboratorio real” (Franky, 2008) 77 Figura 39 Pretest Pregunta 13 Fuente: Elaboración Propia. Realizar este tipo de problemas en un desarrollo teórico resultó ser muy complicado y falto de aplicación, como es evidenciado en los resultados de este punto en particular. Si el estudiante logra crear la simulación de este problema tendrá la facilidad de encontrar los resultados más claramente y calcular aquellos que no se muestren en la simulación, pero con un grado de facilidad mayor; al usar el software crocodile “se evidenció que el software influye en la aplicación del aprendizaje porque se permitió fortalecer los conceptos y características fundamentales de los circuitos eléctricos básicos” (Tierra Satán, 2019). Pregunta 14: Figura 40 Pretest Pregunta 14 Fuente: Elaboración Propia. 78 Aun cuando las respuestas fueron amplias apuntado a la solución verdadera de la pregunta, su porcentaje es muy bajo, evidenciando la poca aplicación práctica de mediciones de circuitos. El simulador Crocodile Technology, permitió realizar las mediciones de corriente, ubicando el amperímetro de manera clara que fácilmente se entendió su única forma de ubicarse en el montaje; ya que “Con la simulacióny construcción de prototipos experimentales se despierta el interés en los alumnos hacia el aprendizaje, muestran más interés y participan de manera activa en el proceso de enseñanza-aprendizaje, reafirman la comprensión de algunos temas y por tanto comprueban algunos fenómenos físicos como la electricidad, el magnetismo, la luz, entre otros.” (Espino-Román, y otros, 2020). Figura 41 Pretest Pregunta 15 Fuente: Elaboración Propia. Dentro de los tipos de circuitos el circuito mixto fue uno de los más complejos en resolver, sin embargo, sus características son marcadas de acuerdo a los tipos de conexión de sus componentes, al realizar montajes se identificó claramente que los elementos en serie tienen la misma corriente; la falta de claridad y solución acertada en este punto fue muestra de la no realización de montajes de los diferentes tipos de circuitos con las mediciones respectivas; estos aprendizajes se solidifican cuando hay claridad en el montaje que se realiza, y cuando se pueden hacer mediciones de los mismos, es por ello que existieron conclusiones tales como que “el uso del software crocodile mejora su comprensión hacia los circuitos antes que con los equipos de laboratorio, esto se debe a que los equipos de laboratorio se encuentran en mal estado para el uso de los mismos.” (Tierra Satán, 2019). 79 6 ESTRUCTURA DE LA PROPUESTA DE INTERVENCIÓN 6.1 PROPUESTA PEDAGÓGICA La propuesta consistió en utilizar un simulador que fuese útil para lograr apropiarse de los conceptos de Circuitos Eléctricos, a través de un espacio virtual, donde se pudo tener un espacio para usar el simulador, que permitió desarrollar prácticas virtuales de Circuitos Eléctricos, para equipos de cómputo; en el caso particular el simulador Crocódile Tecnology 3D. Todo lo anterior sujeto a los equipos de cómputo con buen rendimiento, y conectividad de internet continua y eficiente, de los estudiantes. Lo anterior, como ya se había mencionado, tras estar en una situación de confinamiento y el trabajo se realizó de manera autónoma por parte del estudiante con el monitoreo del docente de manera remota y a través de comunicación por redes sociales y otros medios de acceso a la red. La fundamentación teórica que permitió involucrar y relacionar el uso del software simulador de circuitos eléctricos, con los distintos modelos o teorías pedagógicas se describió en la siguiente tabla: Tabla 8 Relación de las teorías pedagógicas con el Simulador Crocodile Technology Modelo y/o Teoría Relación con el Simulador Constructivista Permitió que el estudiante fuese autónomo en el uso del simulador, construyera sus propios circuitos y experimentara los distintos resultados de mediciones. Aprendizaje Significativo En el área de trabajo y herramientas del simulador se crearon entornos emulados de situaciones reales, creando un acercamiento a la implementación de los circuitos en ambientes reales Pedagogía Conceptual Con la experiencia del ambiente simulado, el estudiante se estimuló y motivó; generando prototipos de situaciones o sistemas que son aplicables a su entorno. Conectivismo El utilizar las mediciones y aplicar los conceptos de circuitos, que implican el uso de otras áreas como las matemáticas entre otras ciencias básicas, articuló una conexión entre distintos saberes. Fuente: Elaboración Propia. En principio se tenía propuesto el ambiente de aprendizaje ubicado en las aulas de la institución educativa, y el uso mismo de los equipos de cómputo allí ubicados; sin embargo, debido a la situación de confinamiento y a la normatividad frente al covid19, se logró crear canales de comunicación a través de redes sociales y alojando los contenidos en la nube (carpetas compartidas en Google Drive); donde se ubicaron las guías anexadas a este documento y se recibían las mismas 80 desarrolladas por los estudiantes. Cada estudiante generó sus propios entornos y ambientes de aprendizaje en sus hogares, con los equipos, software suministrado y guías facilitadas; lo anterior se pudo lograr gracias a la información recolectada en la caracterización descrita previamente en este documento. Con el fin de lograr el objetivo general de la propuesta de investigación se consolidaron las siguientes competencias a abordar, que permitieron demostrar la mejora en el rendimiento académico del tema de circuitos eléctricos y que responden a los derechos básicos de aprendizaje para el área académica abordada, dicho derecho es: “Comprender las relaciones entre corriente y voltaje en circuitos resistivos sencillos en serie, en paralelo y mixtos” (Educación, 2016). Del mismo modo se plantearon los conceptos claves: Circuitos Eléctricos resistivos, Análisis de circuitos resistivos en serie, paralelo y mixtos, Simulación y Montaje de Circuitos resistivos en serie, paralelo y mixtos, Medición de voltajes, corrientes y resistencias en cada circuito propuesto, Cálculo de Potencias en cada resistencia Se crearon las siguientes sesiones: SECCIÓN GENERAL Nombre del Curso: Circuitos Eléctricos Resistivos Nivel - Grado: Media Básica – Grado Undécimo Intensidad Horaria Semanal: Cuatro (04) Horas Presentación del Curso: Este curso permitió mejorar el rendimiento académico de los estudiantes, frente a las áreas a nivel institucional, y a su vez, pudo servir de motivación para comprender conceptos, que luego puedan ser usados en pruebas externas o en formulación de proyectos de carácter tecnológico, donde este tipo de conocimientos pueden ser aprovechados. De otro lado fue importante reconocer que el uso de muchos componentes, instrumentos y en montajes de circuitos en general en simuladores, evitan inversiones económicas que en muchas ocasiones no resultan aportar significativamente a la formación de los estudiantes y que se deterioran con gran facilidad; no obstante, con un simulador, se tiene una variada gama de recursos adicionales, ampliando la aplicación de nuevos aprendizajes y logrando profundizar en el aprendizaje aplicado. Aun cuando en muchos casos se ha intentado aplicar algún tipo de aplicaciones para apoyar las temáticas de circuitos, no se han realizados secuencias didácticas específicas que incluyan el uso de simuladores, y que se constituyan en una herramienta intrínseca de las áreas previamente mencionadas. A su vez, “No se trata de minimizar costos y maximizar beneficios, se trata de hacer más accesibles 81 las experiencias que permitan el desarrollo de las competencias de una manera repetida en situaciones que de otra manera serían de un difícil acceso, o uno muy riesgoso, ya sea para el estudiante, ya sea para las personas o el entorno a los que debe intervenir.” (Villa, Franco, & Jaramillo, 2017). Los beneficiados no fueron solo los estudiantes en su aprendizaje; los docentes con el uso de la didáctica y la facilidad de orientar prácticas, resultaron ser grandes favorecidos. Por otra parte, las prácticas reales suelen ser riesgosas y mantener un control de ellas y ambiente seguro, es bastante complicado; sin embargo, con el uso de los simuladores se minimizan los riegos, se permite realizar retroalimentación y se aporta una facilidad de la guía docente. Finalmente, la Institución Educativa, tendrá estudiantes con capacidad del manejo técnico de circuitos, en el uso y gestión de tecnologías digitales; y con un rendimiento académico mejorado. Objetivos de Aprendizaje: Verificar de manera práctica simulada, las características de los circuitos en serie, paralelo y Mixtos, utilizando resistencias como cargas. Observar el comportamiento del voltaje, la corriente y la potencia en los mismos circuitos. Calcular las resistencias equivalentes de dichos circuitos y compararlas con las teóricas. Anuncio de bienvenida: Cordial saludo estimados estudiantes como Docente del Área y en representación de nuestra institución damos la bienvenida a todos los estudiantes al cursode Circuitos Eléctricos Resistivos Básicos, deseando que podamos realizar una construcción del conocimiento entre docente y estudiantes; de tal manera que cumplamos con los objetivos trazados para el desarrollo del Área. Espacios de comunicación general Chat Whatsapp, Mensajería Interna grupo de Classroom. Espacios de comunicación general Prueba Diagnóstico (Pretest). https://docs.google.com/forms/d/1OQDfALQPBqbQr- AqqOUWlRmZvpjG1MDFHQb2x57HqUo/edit?usp=sharing Sección unidades de aprendizaje Competencias a desarrollar: Interioriza conceptos básicos de circuitos eléctricos resistivos, de forma autónoma. Identifica los distintos montajes de circuitos: Serie, paralelo y mixtos (serie- paralelo). Utiliza el software de Circuitos Eléctricos Crocodile Tecnology 3D, para representar y ver el funcionamiento de los circuitos eléctricos. https://docs.google.com/forms/d/1OQDfALQPBqbQr-AqqOUWlRmZvpjG1MDFHQb2x57HqUo/edit?usp=sharing https://docs.google.com/forms/d/1OQDfALQPBqbQr-AqqOUWlRmZvpjG1MDFHQb2x57HqUo/edit?usp=sharing 82 Mide y analiza las magnitudes eléctricas de la simulación en función de los circuitos eléctricos resistivos, según su conexión en serie, paralelo y mixto con corriente continua. Resultados de aprendizaje relacionados: Comprender las relaciones entre corriente y voltaje en circuitos resistivos sencillos en serie, en paralelo y mixtos. Contenidos temáticos: - Análisis y medición de Circuito Resistivo Simple - Análisis y medición de Circuito Resistivo en Serie - Análisis y medición de Circuito Resistivo en Paralelo - Análisis y medición de Circuito Resistivo Mixto Para inducción al manejo del simulador puede dirigirse al siguiente link: - Guía Didáctica de Aprendizaje de Manejo del Simulador https://drive.google.com/file/d/1W_7tqB2cNeo3WVOoOQOJfzekGiftHBMW/ view?usp=sharing Para obtener el Programa simulador a utilizar digirse al siguiente link: - Software Crocodile Technology Portable: https://drive.google.com/drive/folders/1pjV3ppmXBqf32Wvybe11vGA8V- y4m-ap?usp=sharing Para Recursos Digitales Adicionales Complementarios, Simulador Phet Colorado: https://phet.colorado.edu/es/simulation/circuit-construction-kit-dc Motivación: Link de Video “EL CIRCUITO ELÉCTRICO” (Aprendamos de todo, 2020): https://www.youtube.com/watch?v=nBSJJEzdKUo&ab_channel=Aprendam osdetodo Preguntas retro alimentadoras: ¿Qué es un circuito eléctrico? ¿Cómo funciona y cuáles son sus partes? ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1: Análisis y medición de Circuito Resistivo Simple Descripción: “Un circuito eléctrico o red eléctrica es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí en una vía cerrada, de modo que una corriente eléctrica pueda fluir constantemente” (DORF & SVOBODA, 2011). Esta descripción de los circuitos permite analizar algunas cantidades físicas como la Intensidad Corriente, el voltaje, la resistencia de los materiales y la potencia de disipación o consumo de una carga conectada en él. https://drive.google.com/file/d/1W_7tqB2cNeo3WVOoOQOJfzekGiftHBMW/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/1W_7tqB2cNeo3WVOoOQOJfzekGiftHBMW/view?usp=sharing 83 Para poder analizar un circuito eléctrico es necesario describir sus características principales o sus componentes más significativos, que luego permitirán conocer su funcionamiento, aplicación y utilidad en espacios reales, lo cual permite crear un aprendizaje significado e investigativo, teniendo en cuenta, que cada práctica de circuitos permite al estudiante tener fundamentos para implementar nuevos circuitos o emplearlos en algún campo real de su entorno. Aspectos Preliminares: - Voltaje o Tensión (V): Se puede definir como fuerza capaz de mover los electrones, a lo largo de la trayectoria cerrada, es decir del hilo conductor que proporciona esa trayectoria, y que puede contener otros componentes, esta fuerza es proporcionada por la fuente de voltaje, parte principal del circuito eléctrico; el voltaje se mide con un voltímetro y su unidad de medida es el voltio, cuyo símbolo es la letra “v”. El voltaje puede ser de dos formas: Voltaje Continuo (VCC), donde los electrones van en la misma dirección y Voltaje Alterno (VCA), donde los electrones alternan su dirección. - La Resistencia Eléctrica (R): es una medida de oposición al paso de corriente. Los materiales Aislantes tienen muy alta resistencia y los materiales conductores baja resistencia. Su unidad de Medida es el ohmio y se mide con un óhmetro, el símbolo utilizado para la unidad de medida es la letra griega omega (). - Intensidad de Corriente (I): Se puede deducir como la cantidad de electrones que pasan por un conductor en un determinado tiempo, o la velocidad del flujo de electrones por un elemento conductor. Se mide con un amperímetro, su unidad de medida es el Amperio y el símbolo es la letra “A”. - Potencia Eléctrica (P): Debido a que la corriente eléctrica produce un trabajo, al tener una fuerza que impulsa los electrones en un circuito, este trabajo supone la presencia de una potencia que está sujeta del tiempo que dure desplazándose a la carga. La unidad de medida de la potencia es el vatio o Watt, y el símbolo utilizado es la letra “W”. Las anteriores cantidades físicas están relacionadas a través de dos leyes fundamentales de los circuitos, las cuales son: la ley de ohm y la ley de Watt. Estas leyes permiten crear relaciones entre las cantidades físicas descritas anteriormente y se pueden representar a través de las siguientes ecuaciones: 𝑉=𝐼𝑅 𝑦 𝑃=𝑉𝐼 Un circuito resistivo simple es un circuito formado por una fuente y una resistencia eléctrica como carga; para desarrollar una aplicación práctica de los mismos implemente el siguiente circuito eléctrico: 84 Use el simulador Crocodile Technology para tomar los valores de corriente y voltaje en la resistencia respectiva. Para obtener los resultados esperados de mediciones, se observarán los valores de cambio de cantidades del circuito con las modificaciones de sus componentes. 1. Se deberá desarrollar una tabla donde se muestren los valores de voltaje de la fuente (batería), iniciando con una fuente de 3 V, 6 V y 9 V; sin cambiar la resistencia eléctrica (100 ) ; realizar las mediciones de corriente y voltaje sobre la resistencia en cada cambio, adjuntando la imagen de la simulación. Voltaje Fuente Valor Resistencia Voltaje en Resistencia Corriente del Circuito Potencia del Circuito 2. Manteniendo una Fuente de 9 V, cambiar los valores de la resistencia de 100, 200 y 300 ohmios; y realizar las mediciones de voltaje y corriente para cada circuito. Voltaje Fuente Valor Resistencia Voltaje en Resistencia Corriente del Circuito Potencia del Circuito 3. Realizar conclusiones que respondan a las siguientes preguntas: - ¿Qué relación existen entre las resistencias y la corriente eléctrica con un voltaje constante? - ¿Qué representa la potencia del circuito? - En qué lugares de su entorno puede ubicar este tipo de circuitos. Recursos didácticos: Simulador de Circuitos Eléctricos, Plataforma Classroom, para creación de curso, cargue de actividades y evaluación de tareas. EVIDENCIA ACTIVIDAD 1: Informe con el resultados de las mediciones y la evidencia de la implementación de la simulación. Tipo de Evidencia: Desempeño Conocimiento Producto X Descripción: El informe debe constar de: - Portada - Introducción - Desarrollo de la actividad (Tablas de Datos) - Evidencias gráficas de la simulación. - Conclusiones 85 - Referencias Bibliográficas Nombre el Archivo en pdf, con la siguiente estructura: Nombre_Apellido_CircuitoSimple.pdf Fecha de entrega: Ocho (8) días después de entrega de la actividad. Responder como archivo adjunto a la tarea propuesta en Classroom. Criterios de Evaluación: Para la evaluación del contenido del informe, setendrá en cuenta Redacción, Diligenciamiento de Tablas, Análisis de Resultados, Evidencias de Simulación y Referencias. % evaluación: 25% de la totalidad del curso. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2: Análisis y medición de Circuito Resistivo en Serie Descripción: Circuitos en Serie son aquellos que sus componentes se conectan a una fuente, dejando una sola trayectoria para la circulación de la corriente, es decir que necesariamente se conectan una carga tras otra, formando una cadena, de esta manera si se interrumpe la corriente en uno de los componentes se suspende en todo el circuito. Cuando esta clase de montaje de circuitos se realiza totalmente resistivo, es decir, con solo resistencias como componentes de circuitos, es necesario encontrar una resistencia equivalente, que representa a todas las resistencias del circuito, la cual es el resultado de la suma aritmética de todas las resistencias en serie: 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + ⋯ 𝑅𝑛 Para identificar las características de cantidades eléctricas y mediciones de este tipo de circuito, realice las siguientes actividades en el simulador de circuitos eléctricos crocodile technology: a. Identifique y agregue al área de trabajo del simulador de circuitos las resistencias a utilizar. Reconózcalas a partir de este momento de la siguiente manera de R1= 1 k, R2 =1.5 k, R3 = 4.7 k, R4 = 10 k b. Agregue una fuente de Voltaje de 9 V según el manejo del simulador. c. Genere conectores para interconectar resistencias. d. Conecte solo las Resistencias R1, R2 y R3 en serie en el orden dado respectivamente. e. Sin conectar la fuente de voltaje halle la resistencia total (de forma teórica), es decir la unión de las tres resistencias para un circuito en serie y diligencia la tabla respectiva adjunta al final de esta guía. 86 f. Conecte la fuente (batería) a las resistencias en serie. g. Mida el valor de Corriente entre cada resistencia, según forma de medir corriente vista previamente (en serie), utilizando el medidor del simulador apropiado para dicha función y diligencia la tabla respectiva. h. Mida el voltaje sobre cada una de las resistencias conectadas de acuerdo a la forma de medición con el medidor respectivo del simulador (en paralelo). i. Con los datos obtenidos y registrados en las respectivas tablas calcule la potencia total del circuito y la potencia en cada resistencia (P=VI), de acuerdo a la teoría de circuitos vista en clase y diligencie la tabla respectiva adjunta al final de la guía. Tablas: Mediciones: Voltaje Fuente Valor de Resistencia Intensidad de Corriente Voltaje en: R1 R2 R3 Total I Entre R1 y R2 I Entre R2 y R3 V1 V2 V3 1k Cálculos: Potencia total del Circuito (Voltaje Batería por Corriente) Potencia en R1 (Voltaje V1 por Corriente) Potencia en R2 (Voltaje V2 por Corriente) Potencia en R3 (Voltaje V3 por Corriente) 87 1. Agregue conclusiones e identifique las características significativas y las propiedades de los circuitos en serie frente a los demás tipos circuitos resistivos, respondiendo a las siguientes preguntas: - ¿Cómo es la corriente compara da en cada resistencia? - ¿Qué ocurre si se desconecta una resistencia del circuito? - ¿Qué sistema o montaje eléctrico identifica en su entorno de este tipo de circuitos? 2. Agregue evidencia fotográfica (fotos e impresiones de pantalla) donde demuestre el desarrollo de la guía y uso del programa y computador (evite que aparezca su rosto, pero si su trabajo). Recursos didácticos: Simulador de Circuitos Eléctricos, Plataforma Classroom, para creación de curso, cargue de actividades y evaluación de tareas. EVIDENCIA ACTIVIDAD 2: Informe con el resultados de las mediciones y la evidencia de la implementación de la simulación de circuito en serie. Tipo de Evidencia: Desempeño Conocimiento Producto X Descripción: El informe debe constar de: - Portada - Introducción - Desarrollo de la actividad (Tablas de Datos) - Evidencias gráficas de la simulación. - Conclusiones - Referencias Bibliográficas Nombre el Archivo en pdf, con la siguiente estructura: Nombre_Apellido_CircuitoSerie.pdf Fecha de entrega: Ocho (8) días después de entrega de la actividad. Responder como archivo adjunto a la tarea propuesta en Classroom. Criterios de Evaluación: Para la evaluación del contenido del informe, se tendrá en cuenta Redacción, Diligenciamiento de Tablas, Análisis de Resultados, Evidencias de Simulación y Referencias. % evaluación: 25% de la totalidad del curso. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3: Análisis y medición de Circuito Resistivo en Paralelo Descripción: Un Circuito en Paralelo es representado por dos o más cargas, se identifica por su conexión de cada componente directamente a una misma fuente, de manera que existen no solo una sino varias trayectorias para la circulación de corriente, dependiendo de la cantidad de componentes o cargas conectadas. En este circuito si un elemento se desconecta o suspende, los demás pueden seguir conectados y el circuito funcionando. Al igual que el anterior todos los componentes del circuito en paralelo, cuando son resistencias, se pueden 88 representar como una sola resistencia, que para el caso particular de circuitos paralelo viene a ser el inverso de la suma de sus inversos: 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1 1 𝑅1 + 1 𝑅2 + ⋯ 1 𝑅𝑛 Para identificar las características principales de un circuito en paralelo, en cuanto a cantidades eléctricas y medición de propiedades eléctricas, desarrolle los siguientes pasos: j. Utilice las resistencias del modelo anterior de circuitos, R1= 1 k, R2 =1.5 k, R3 = 4.7 k, R4 = 10 k a. Seleccione las resistencias R1, R2 y R3, y realice la conexión en paralelo de las mismas. b. Agregue una fuente de voltaje de 9 V. c. Sin conectar la fuente (Pila de 9v), calcule la resistencia equivalente teórica del circuito, y regístrelo en el campo respectivo correspondiente a la tabla adjunta. d. Conecte la fuente a las resistencias en paralelo y mida el voltaje en cada resistencia según el medidor correspondiente del simulador y el método de medición estudiado previamente. e. Mida el valor de Corriente Total (IT) y la corriente que pasa por cada resistencia del circuito en paralelo, con el medidor correspondiente y el método de medición estudiado; regístrelo en el campo de la tabla respectiva. f. Calcule la potencia total del circuito y la potencia en cada resistencia, y regístrelo en los campos de las tablas respectivas. 89 Tablas: Mediciones: Voltaje Fuente Valor de Resistencia Intensidad de Corriente: Voltaje en: R1 R2 R3 Total I R1 I R2 I R3 I Total V1 V2 V3 Cálculos: Potencia total del Circuito 1 (Voltaje Fuente por I Total) Potencia en R1 (Voltaje V1 por Corriente I R1) Potencia en R2 (Voltaje V2 por Corriente I R2) Potencia en R3 (Voltaje V3 por Corriente I R3) 1. Agregue conclusiones e identifique las características significativas y las propiedades de los circuitos en paralelo frente a los demás tipos circuitos resistivos, respondiendo a las siguientes preguntas: - ¿Cómo es el voltaje que cae en cada resistencia? - ¿Cómo se identifica una conexión de este tipo? - ¿En su entorno que ejemplo real puede ubicar de este tipo de montaje de circuitos? 2. Agregue evidencia fotográfica (fotos e impresiones de pantalla) donde demuestre el desarrollo de la guía y uso del programa y computador (evite que aparezca su rosto, pero si su trabajo). Recursos didácticos: Simulador de Circuitos Eléctricos, Plataforma Classroom, para creación de curso, cargue de actividades y evaluación de tareas. EVIDENCIA ACTIVIDAD 3: Informe con el resultados de las mediciones y la evidencia de la implementación de la simulación de circuito en paralelo.Tipo de Evidencia: Desempeño Conocimiento Producto X Descripción: El informe debe constar de: - Portada - Introducción - Desarrollo de la actividad (Tablas de Datos) - Evidencias gráficas de la simulación. - Conclusiones - Referencias Bibliográficas Nombre el Archivo en pdf, con la siguiente estructura: Nombre_Apellido_CircuitoParalelo.pdf Fecha de entrega: Ocho (8) días después de entrega de la actividad. Responder como archivo adjunto a la tarea propuesta en Classroom. 90 Criterios de Evaluación: Para la evaluación del contenido del informe, se tendrá en cuenta Redacción, Diligenciamiento de Tablas, Análisis de Resultados, Evidencias de Simulación y Referencias. % evaluación: 25% de la totalidad del curso. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 4: Análisis y medición de Circuito Resistivo Mixto Descripción: Un circuito Mixto (Serie-Paralelo) es caracterizado por la combinación de circuitos en serie y paralelo, con el fin de que, por unas cargas circule la misma corriente y otras el mismo voltaje, respectivamente. A los componentes que están en serie se les puede reconocer como cadenas de componentes y a los que están en paralelo, como bancos de componentes. Del mismo modo que en los casos anteriores, el circuito mixto resistivo, es decir, que sus componentes son solo resistencias, puede representarse con una sola resistencia equivalente, pero en este caso se tiene que hacer un análisis particular de cada circuito, e identificar las resistencias que estén en serie y las que estén en paralelo, y tratarlas de manera independiente, como cada clase de conexión se explicó con anterioridad; y en algunos casos hacer uso de otro tipo de análisis de circuitos; pero para nuestro estudio con los conceptos ya descritos, es suficiente para el desarrollo del proceso. Para determinar las características de mediciones y cantidades eléctricas de este circuito en particular, se desarrollarán los siguientes pasos: a. Utilizar las mismas Resistencias R1, R2, R3 y R4; del montaje anterior. b. Realice el montaje del circuito mixto (serie-paralelo), ubicando las resistencias R1 y R2, en serie con el paralelo de R3 y R4. c. Agregue una fuente de voltaje de 9 V. d. Sin conectar la fuente calcule la resistencia total o equivalente del circuito (teórica), registre los datos en el campo de la tabla correspondiente. e. Conecte la fuente al circuito y mida el voltaje en cada resistencia, utilizando los medidores respectivos y en la conexión de medición correcta, diligencie los datos en el campo de la tabla correspondiente. 91 f. Mida el valor de Corriente Total y la corriente que pasa por cada resistencia y regístrelos de acuerdo a los campos en la tabla respectiva g. Calcule la potencia total y la potencia en cada resistencia, registre los datos en los campos de la tabla correspondiente. Voltaje de la Fuente Valor de Resistencia Intensidad de Corriente: R1 R2 R3 R4 R Total I Entre R1 y R2 I R3 I R4 Voltaje en: Potencia: V1 V2 V3 V4 Potencia Total del Circuito (Voltaje Fuente por I entre R1 y R2) P en R1 (Voltaje V1 por I entre R1 y R2) P en R2 (Voltaje V2 por I entre R1 y R2) P en R3 (Voltaje V3 por I R3) P en R4 (V4 por R4) 3. Agregue conclusiones e identifique las características significativas y las propiedades de los circuitos mixtos frente a los demás tipos circuitos resistivos, respondiendo a las siguientes preguntas: - ¿Qué implica tener un circuito mixto y como se identifica? - ¿Qué es la resistencia equivalente de un circuito mixto? - En su entorno, ¿dónde Identifica un circuito mixto? 4. Agregue evidencia fotográfica donde demuestre el desarrollo de la guía y uso del programa y computador (evite que aparezca su rosto, pero si su trabajo). Recursos didácticos: Simulador de Circuitos Eléctricos, Plataforma Classroom, para creación de curso, cargue de actividades y evaluación de tareas. EVIDENCIA ACTIVIDAD 4: Informe con el resultados de las mediciones y la evidencia de la implementación de la simulación de circuito mixto. Tipo de Evidencia: Desempeño Conocimiento Producto X 92 Descripción: El informe debe constar de: - Portada - Introducción - Desarrollo de la actividad (Tablas de Datos) - Evidencias gráficas de la simulación. - Conclusiones - Referencias Bibliográficas Nombre el Archivo en pdf, con la siguiente estructura: Nombre_Apellido_CircuitoMixto.pdf Fecha de entrega: Ocho (8) días después de entrega de la actividad. Responder como archivo adjunto a la tarea propuesta en Classroom. Criterios de Evaluación: Para la evaluación del contenido del informe, se tendrá en cuenta Redacción, Diligenciamiento de Tablas, Análisis de Resultados, Evidencias de Simulación y Referencias. % evaluación: 25% de la totalidad del curso. SECCIÓN FINAL Nombre del Curso: Circuitos Eléctricos Resistivos Nivel - Grado: Media Básica – Grado Undécimo Semanas Desarrolladas: 4 Semanas Descripción de la Actividad Final: Tras desarrollar cada una de las sesiones con las actividades y evidencias requeridas, desarrollar el examen postest propuesto en el link que se relaciona, el cual evaluar los conocimientos aplicados en las sesiones previas. Espacios de comunicación general Chat Whatsapp, Mensajería Interna grupo de Classroom. Espacios de comunicación general Examen Pos Prueba (Postest). https://docs.google.com/forms/d/1INB37BScSihYgzJ1Dp3iD79 8864GN4vGnoFeB0Xu2RY/edit?usp=sharing Todos los productos obtenidos de las sesiones descritas fueron evaluados bajo la lista de chequeo que se ubica en el Anexo D del presente trabajo de investigación. Se diseñó de tal manera que se evaluaran y se aplicaran las competencias, que son medidas en pruebas internas y externas; el diseño permitió relacionar los conceptos teóricos con los prácticos y en la construcción de modelos aplicados, que profundizaron los conocimientos y permitieron a los estudiantes construir su propio aprendizaje. 93 6.2 COMPONENTE TECNOLÓGICO La tecnología que se utilizó en desarrollo de las actividades, con el fin de dar solución a la problemática ya descrita previamente, fue el Software Crocodile Tecnology 3D, en su versión 6.102. “Crocodile Technology, es un simulador potente pero también intuitivo para trabajar con sistemas y controles. Permite diseñar circuitos a partir de una amplia selección de componentes electrónicos digitales y analógicos, y convertirlos en PCB para su construcción. También ofrece la posibilidad de programar chips PIC o PICAXE y modelar circuitos en 3D, con entradas y salidas mecánicas.” (Sumdog, 2010-2017). Crocodile Technology, tiene un predecesor que el “Crocodile Clips” el cuál es también una herramienta digital, sencilla con la aplicación de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos básicos. Siendo un software para formación técnica, aplicó para la población objetivo del proyecto, adquiriendo conocimientos generales con aplicación directa a las asignaturas de física, matemáticas, tecnología e informática, modalidad de sistemas, entre otras. Aunque la versión que antecede (Crocodile Clips), se encuentra completamente descontinuada con más de 16 años de uso, sigue funcionando en los sistemas operativos de Windows actuales de 64 bits, por lo que aún se le considera a la hora de iniciarse en el mundo de la simulación de circuitos eléctricos y electrónicos; y resultó mejor la versión que se propone en el proyecto de investigación que muestra un entorno gráfico renovado, y permitió realizar simulaciones de componentes en un formato 3D. 6.2.1 Especificación de requerimientos técnicos. Requiere de un Hardware: Pentium III, 1 GHz o superior, 256 MB de RAM, tarjeta gráfica mayor de 32 MB. Windows XP o versiones posteriores. Funciona con el hardware para equipos de cómputo con sistema operativo de 32o 64 bits, es decir que para máquinas actuales no tiene ningún tipo de inconveniente de instalación, incluso una virtual bajo el propio Windows, Linux, etc. Se necesita disponer de privilegios de administrador para la instalación este programa. 6.2.2 Instalación del Software: El proceso de instalación se pudo hacer a través de un ejecutable. La instalación es sencilla y no requiere de opciones adicionales sino de aplicar las opciones siguientes y finalizar. También se tuvo el aplicativo portable, pero en otra versión a la utilizada, que igual contiene la todos los recursos y herramientas necesarias. 94 Figura 42 Ejecutable Potable Crocodile Technology. Fuente: Elaboración Propia. El entorno de usuario se muestra a continuación donde se observó la creación de nuevos contenidos o la ejecución de un nuevo modelo o nuevo trabajo: Figura 43 Entorno de Usuario Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración propia. Tomado del Software simulador. Ya en el área de trabajo se ubicó la carpeta “Electrónica”, donde se dispuso de la biblioteca de componentes, que se pueden utilizar para diseñar un circuito; su utilización es de selección y arrastre, lo cual permitió los montajes necesarios de acuerdo a las guías previamente diseñadas. 95 Figura 44 Biblioteca de Componentes - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. La aplicación del software se realizó de manera progresiva a través de las guías didácticas, y con la utilización de los recursos del simulador relacionados con la carpeta “Analógica”, donde se dispuso de las fuentes de voltaje, una de las utilizadas fue la batería: Figura 45 Fuentes de Energía - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. Y adicional a lo anterior, la carpeta de “componentes pasivos” que contiene los “resistores” o resistencias; componentes utilizados para las simulaciones de circuitos resistivos los cuales son el objetivo del proyecto. 96 Figura 46 Carpeta de Componentes Pasivos - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia Para poder obtener las cantidades físicas observadas y calculadas en determinados casos se utilizó la carpeta de “medidores”, en la cual se encontró el amperímetro y multímetro, instrumentos usados para medir la corriente y voltaje respectivamente. Figura 47 Medidores - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. 97 Un ejemplo de un montaje con 1 Batería de 9 Voltios, 3 resistencias de distintos valores, 3 medidores de corriente eléctrica y 3 medidores de voltaje, se detalla a continuación: Figura 48 Circuito Resistivo con medidores - Crocodile Technology 3D. Fuente: Elaboración Propia. De esta forma se ubicó al estudiante en un contexto real de montaje de circuitos, y se le permitió analizar los valores físicos de un circuito, todo lo anterior sustentado con la teoría básica de circuitos y la identificación de los conceptos previos de la temática, logrando articular los saberes. Fue evidente la cantidad de opciones que ofreció la tecnología utilizada, ya que contuvo un gran número de componentes, y la facilidad de manejo permitió que el estudiante lograra, motivarse a realizar más montajes y representaciones de circuitos, inspirando el sentido investigativo y adquiriendo nuevas habilidades entorno al manejo del software y a la comprensión de los temas de la asignatura de Física relacionados con los circuitos eléctricos, recordando que también que fue transversal a la temática manejada en la Modalidad de Sistemas del Área de Tecnología e Informática de la institución Educativa. 6.3 IMPLEMENTACIÓN Conociendo la necesidad plasmada en el problema, se logró iniciar el proceso correspondiente a la implementación del Simulador de circuitos eléctricos como fortaleza para mejorar el rendimiento académico de los estudiantes de grado undécimo del Colegio Luis Hernández Vargas del Municipio de Yopal. Este proceso se desarrolló, en una etapa muy difícil para la humanidad y por lo tanto para la comunidad educativa, como es la presencia del Virus Covid-19, que limitó el contacto directo y personal con los estudiantes y con la institución educativa directamente, esto incluyendo las instalaciones, equipo y software con el que se preveía realizar al inicio de la propuesta. A pesar de lo descrito, se generaron estrategias que permitieron el desarrollo de la propuesta de manera didáctica y reformulándola para el contexto virtual exigido. 98 6.3.1 Diagnóstico y Diseño: Estas fases constaron de varias etapas una de ellas la Elaboración y aplicación de encuesta para diagnóstico de saberes previos (pretest) sobre los circuitos eléctricos y el área de física; que fue diseñado con 15 preguntas en un Formulario de Google. Esta actividad se desarrolló en la sección general de la propuesta de intervensión, y arrojó las siguientes evidencias: Figura 49 Entorno de Cuestionario Pre Prueba Fuente: Elaboración Propia. Esta sesión se preparó de tal manera que el estudiante tuviese el encuentro directo con la prueba sin preparación, para que se evidenciaran los conocimientos adquiridos en las anteriores cátedras recibidas. El análisis de los resultados de esta prueba se revisaron el capítulo de diagnóstico del presente trabajo. Al mismo tiempo, se generó una encuesta de caracterización de los estudiantes que se complementa con la etapa de selección de la muestra de la población objetivo, que se desarrolló en Formularios de Google; e igualmente fue analizada en el capítulo previo de diagnóstico. Figura 50 Cuestionario Caracterización de Estudiantes Fuente: Elaboración Propia. 99 Debido a lo expuesto previamente, referente a la emergencia de salubridad y las respectivas normas de confinamiento nacional, la interacción con los estudiantes se realizó a través de la modalidad virtual, donde se explicó la actividad y se compartió el link y socialización de la encuesta a los estudiantes para su diligenciamiento, usando redes sociales y el alojamiento en la nube, como se describió en cada sesión expuesta en la propuesta de intervención. Figura 51 Evidencia uso de classroom Fuente: Elaboración Propia. Figura 52 Registro Comunicación Whatsapp Fuente: Elaboración Propia. 100 Después de esta etapa de diagnóstico y sección general se realizó el análisis y tabulación de los resultados, la consolidación de respuestas y creación de estadísticas de Resultados. Estas herramientas y recursos digitales, permitieron crear los ambientes virtuales de educación a distancia necesarios para la implementación de la propuesta de intervención; logrando resultados como los expuestos por (Ñáñez-Rodríguez, Solano-Guerrero, & Bernal-Castillo, 2019), quienes concluyen que “La percepción de los estudiantes fue positiva con respecto al portafolio pedagógico, considerándolo como una herramienta que contribuye a la formación y el aprendizaje autónomo, dos aspectos esenciales de la educación a distancia. Se concluye que los procesos de formación trascienden los ejercicios instructivos y de capacitación, en tanto que pretenden una transformación del sujeto, que trasciende la lógica de la ejecución procedimental.” A partir de la información recolectada, se diseñó la propuesta didáctica a través de guías y se distribuyeron a los estudiantes por los medios de comunicación y alojamiento previamente expuestos. Figura 53 Alojamiento en la nube Fuente: Elaboración Propia. Figura 54 Socialización de Guías en Whatsapp Fuente: Elaboración Propia. 101 Con la guía y el software alojados en el drive, que se creó para socialización y recolección de las evidencias de la ejecución de la práctica, se procedió a ejecutar las respectivas actividades de la guía descritas previamente. De esta manera, se obtuvieron las evidencias de informe y la evaluación de las actividadesrespectivas. A continuación, se muestran evidencias de las actividades de la guía desarrolladas por los estudiantes: 6.3.2 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos en Serie: La primera práctica de circuitos, fue la que se refleja a continuación en las impresiones de pantalla y fotografías respectivas. Este trabajo fue desarrollado de manera autónoma por parte de cada estudiante, de acuerdo a las sesiones impartidas y a las guías preestablecidas en dichas sesiones. En primer lugar, se muestran las evidencias a través de pantallazos de uno de los estudiantes que desarrolló la guía y generó el respectivo informe, y luego se respaldan con las evidencias de otro estudiante; según las indicaciones dadas en cada sesión. Figura 55 Pantallazos de Circuito Serie 102 Fuente: Elaboración Propia. Fue notorio ver el manejo didáctico y trabajo autónomo reflejado en el desarrollo de estas guías y evidenciado en las memorias fotograficas anexas a cada informe; se pudo observar a los estudiantes manejando la guía en línea y el simulador de 103 manera pararlela, realizando los respectivos montajes; e implementando los circuitos dados, generando competencias investigativas y experimentales colaterales a las propuestas previamente. Como complemento a lo descrito se cita a (Duarte Báez, 2020), quien manifestó que “Para el diseño de la estrategia de intervención se adoptó la teoría del constructivismo, mediante la adopción del aprendizaje significativo, comprensión, retención, transferencia para lograr altos niveles de desempeño teórico-práctica mediante el hacer, y saber en procesos colaborativos gestados mediante los grupos autónomos de estudio”; muy afin al trabajo que se propuso en este documento. Los estudiantes realizaron sus prácticas en las casas usando sus equipos respectivos, siendo esta acción una creación de ambientes de aprendizaje propios e implementando estrategias sobre la marcha a raíz de las circunstancias descritas previamente. Figura 56 Evidencia Imágenes estudiantes No. 1 y 2 Fuente: Elaboración Propia. En cada sesión y guía de aprendizaje propuesta se incluyeron instrumentos de toma de datos como son las tablas diligenciadas que se exponen a continuación; herramienta que se utilizó controlando las respuestas y dirigiendo a los estudiantes a resultados controlados, de tal manera que se pudieran evaluar las competencias de cada guía; cabe aclarar que esto no quiere decir que se limitaba el espíritu creativo o la experimentación de los montajes, toda vez que “El simulador permite magnificar el aprendizaje conceptual, cuando el factor tiempo interviene en las relaciones causales que posibilitan su aprehensión.” (Franky, 2008). 104 Tabla 9 Datos de estudiante No. 1 Circuito Serie: Fuente: Elaboración Propia. Una herramienta adicional utilizada fue la tabla de verificación o lista de chequeo, que permite evaluar aspectos particulares de la ejecución de las actividades propuestas en cada sesión; constituyéndose en un gran aporte para la retroalimentación de la actividad e identificando los respectivos errores, al ser una técnica de actividad a través de la observación. Tabla 10 Tabla de verificación circuito serie No. 1 Fuente: Elaboración Propia. Las anteriores evidencias descritas son aplicables a las memorias equivalentes mostradas a continuación, pero desarrolladas por otro estudiante, permitiendo la confirmación del buen uso de los instrumentos usados en cada sesión de la propuesta de intervención. 105 Tabla 11 Datos de estudiante No. 2 Circuito Serie: Fuente: Elaboración Propia. Tabla 12 Tabla de verificación circuito serie No. 2 Fuente: Elaboración Propia. 6.3.3 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos en Paralelo: La sesión utilizada para desarrollar la implementación de circuitos en paralelo, mantuvo la misma estructura de la anterior de circuito en serie, demostrando un mismo formato para la entrega de evidencias; diferenciados en las competencias formuladas a aprobar y los respectivos montajes a representar. Los estudiantes lograron desarrollar la segunda guía y mostrar los resultados en las tablas respectivas de la siguiente manera. 106 Figura 57 Pantallazos de Circuito Paralelo Fuente: Elaboración Propia. El correcto uso de los medidores permitió identificar la claridad frente a las mediciones, que luego se constituyeron en un componente evaluado y donde, tras realizar las actividades, fue más claro responder a preguntas que se relacionaban con las cantidades eléctricas; el efecto visual del simulador permite en una sola imagen adquirir conceptos de unidades de medida y de uso correcto de los instrumentos respectivos, según las cantidades físicas eléctricas medibles; en palabras de (Franky, 2008), “El aprendizaje mediado por entornos de simulación, posibilita la retención del aprendizaje a mediano plazo en mayor proporción que el aprendizaje mediado por entornos de laboratorio real.” Como la sesión anterior, la guía permitió el trabajo autónomo desde los respectivos lugares de residencia de los estudiantes, siendo este su ambiente de aprendizaje y según la metodología empleada su centro de formación a distancia guiado por la propuesta didáctica implementada; de esta manera se consolida la aplicación del diseño de la propuesta, articulados con las etapas y sesiones del proyecto; en otros términos “el estudio metódico de objetos y entornos tecnológicos para el desarrollo autónomo de proyectos proporciona habilidades y estrategias cognitivas y promueve las actitudes necesarias para el aprendizaje” (González-Montes, 2013). 107 Figura 58 Evidencia Imágenes estudiantes No. 3 y 4 Fuente: Elaboración Propia. Para cada sesión las modificaciones fueron requeridas debido a los diseños y montajes de circuitos, en el caso particular del circuito paralelo, se exige tener unos datos que se diferencian de los anteriores, logrando que el estudiante comprendiera dichas diferencias y poder distinguir, tanto las sesiones, como los modelos y diseños respectivos; ligados a los conceptos propios de este tipo de circuitos. Tabla 13 Datos de estudiante No. 3 Circuito Paralelo: Fuente: Elaboración Propia. 108 Tabla 14 Tabla de verificación circuito Paralelo No. 1 Fuente: Elaboración Propia. Con la tabla de diligenciar se aprovechó aplicar el uso de las unidades de medición, la ubicación de las medidas y con la tabla de verificación se pudo evaluar las competencias que son requeridas para la aprobación de los objetivos de estos circuitos en paralelo. Las tablas a continuación relacionadas, son ejemplo de resultados obtenidos de otro estudiante, mostrando la diversidad de respuestas y la verificación de unidad de criterios o desviación de conceptos. Datos Estudiante No. 4: Tabla 15 Datos de estudiante No. 4 Circuito Paralelo: Fuente: Elaboración Propia. La planilla de verificación de este montaje es: Tabla 16 Tabla de verificación circuito Paralelo No. 2 Fuente: Elaboración Propia. 109 6.3.4 Evidencia de Práctica de la Sesión de Circuitos Mixto: Al desarrollar la tercera sesión práctica aplicada, por parte de los estudiantes, correspondiente a los circuitos resistivos mixtos, se evidenció un mejor manejo de la herramienta, la manipulación de los componentes, arrojando resultados que se pueden interpretar como, una claridad en la propiedad de las cantidades eléctricas analizadas en cada circuito; “Siendo el simulador una herramienta pedagógica de tipo tecnológico, se logra mejorar en el estudiante la autoestima, la disciplina y métodos de estudio, toda vez que el estudiante busca dar solución a los pro-blemas planteados por parte del profesor de la materia, asumiendo como un reto los diferentes laboratorios planteados.”(Vargas Puentes & González Gil, 2015). Figura 59 Pantallazos de Circuito Mixto 110 Fuente: Elaboración Propia. Cada guía desarrollada para el uso del estudiante mostraba el procedimiento paso a paso, dejando a libertad y control del manejo de dicho material al estudiante y consolidándose la competencia de aprendizaje autónomo y de la pedagogía constructivista. Como en las sesiones anteriores, se mostraron otras evidencias de otros estudiantes que corroboran los datos y las buenas prácticas, de esta manera se crearon las competencias y se fundamentaron los conceptos cumpliendo el objetivo de mejorar el rendimiento académico en el área y temática expuestos. Figura 60 Evidencia Imágenes estudiantes No. 5 y 6 Fuente: Elaboración Propia. 111 Las tablas de recolección de datos mostraron modificaciones en comparación con las anteriores permitiendo que el estudiante lograra diferenciar los circuitos, y comprendiera la relación de mediciones en distintas partes del circuito según fuese el montaje. Figura 61 Datos de estudiante No. 5 Circuito Mixto: Fuente: Elaboración Propia. Se utilizó el mismo formato de la lista de chequeo, con distintos aspectos a evaluar; logrando identificar posibles errores, que pudieron ser corregidos en la retroalimentación de la guía; a continuación, se muestran evidencias de las listas de chequeo para el montaje de circuitos mixtos. Tabla 17 Tabla de verificación circuito Mixto No. 1 Fuente: Elaboración Propia. Como en los casos anteriores para esta sesión del tercer tipo de montaje, se agregaron otras evidencias como comprobación de la propuesta aplicada, y para lograr comparar los resultados entre varios estudiantes. Datos de estudiante No. 6 Circuito Mixto: 112 Fuente: Elaboración Propia. Tabla 18 Tabla de verificación circuito Mixto No. 2 Fuente: Elaboración Propia. La aplicación de la propuesta didáctica permitió evidenciar que los mecanismos usados y los canales de comunicación resultan ser óptimos, sin embargo, la falta de la presencialidad, a raíz del confinamiento decretado por el estado, y con el fin de preservar la integridad física y la salud de todos, impidió realizar un trabajo más cercano y con mejor dirección como se había proyectado, no obstante, el proceso fue satisfactorio y se evidenció en los resultados expuestos, logrando el objetivo de implementar el simulador en la práctica de los circuitos eléctricos, del área respectiva, que mejorara el rendimiento académico; situación que se evidenció en la sesión final aplicando el examen postest. 6.3.5 Sección final: Examen Pos Prueba (Postest) Una vez aplicada la propuesta didáctica que integró la aplicación Crocodile Technology, como simulador en el aula, y que permitió generar una experiencia práctica de laboratorio virtual para el área de física, se realizó el examen pos prueba que permitió evidenciar el impacto de la propuesta trabajo de investigación, el análisis de resultados de dicha prueba se describe en el siguiente capítulo. 113 6.3.6 Autorización para el uso de Imágenes y Fijaciones Audiovisuales De acuerdo a la caracterización realizada, la mayoría de los estudiantes fueron menores de edad, por tal motivo se hizo necesario la autorización para el uso de imagen que se muestra a continuación: Figura 62 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 1 Fuente: Formato suministrado en el módulo Desarrollo de la Investigación Aplicada 114 Figura 63 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 2 Fuente: Formato suministrado en el módulo Desarrollo de la Investigación Aplicada 115 Figura 64 Documento de Autorización para el uso de imágenes Hoja 3 Fuente: Formato suministrado en el módulo Desarrollo de la Investigación Aplicada 116 7 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS 7.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS POSTEST: Tras el resultado obtenido tras la aplicación de la secuencia se obtuvieron los siguientes resultados a cada una de las preguntas del respectivo cuestionario. Figura 65 Postest Pregunta 1 Fuente: Elaboración Propia. La respuesta fue satisfactoria frente a la cantidad porcentual de aciertos, se evidenció la concepción clara de la definición del concepto de los tipos de corrientes y su diferenciación entre sí; sin embargo, con relación al pretest existió disminución en el porcentaje de aciertos para esta competencia. Lo anterior demostró que la mayoría de los estudiantes mantuvo claridad frente a conceptos que promueven la comprensión de la temática de circuitos; sin embargo, durante el proceso y construcción de su propio aprendizaje usando el simulador, las nociones teóricas que representan a los circuitos no fueron claras para todos, seguramente por la falta de simulación de este tipo de conceptos o la falta de enfoque de las guías propuestas en estos conceptos particulares de tipos de corrientes; quizás es necesario aplicar lo expuesto por (Murcia Hurtado & Abril Cuy, 2020), “el aprendizaje sea colaborativo para incrementar la interdependencia (saberes), igualdad y responsabilidad.” Figura 66 Postest Pregunta 2 Fuente: Elaboración Propia. 117 Esta pregunta pretendía medir la claridad del uso de leyes y postulados de los circuitos, con la utilización de fórmulas matemáticas o uso de simulaciones; se evidenció una notable mejora con respecto a la competencia evaluada en el pretest; toda vez que el simulador permitió generar un aprendizaje significativo, aplicando conceptos a situaciones simuladas y fortaleciendo las competencias matemáticas, lo anterior debido a que “La simulación permite el tratamiento conjunto de datos evitando los procesos repetitivos de cálculo” (González-Montes, 2013); generando una mejora en las competencias que son evaluadas en la parte académica de la asignatura, tanto en pruebas internas como externas. Figura 67 Postest Pregunta 3 Fuente: Elaboración Propia. En esta respuesta se mejoró el concepto evaluado referente al uso efectivo de la ley de ohm y la ley de watt del pretest, y permitió evidenciar que progresivamente se tienen mejores resultados en el momento de aplicar el software respectivo; con un simulador intuitivo y manejo de variables constante, la interpretación de datos se hace de manera más amigable, y aun cuando sigue predominando el uso de ecuaciones y representaciones numéricas, los resultados son mejores; en concordancia con (Franky, 2008), que manifiesta que “se observa que los estudiantes del grupo experimental, han incorporado mejor los conceptos que se relacionan con la construcción de circuitos eléctricos seriales y la aplicación de la ley de Ohm, frente a los estudiantes del grupo control.” Figura 68 Postest Pegunta 4 Fuente: Elaboración Propia. 118 En este ítem, se presentaron dificultades y fue considerable la disminución de las respuestas acertadas, tratándose de un ítem que relaciona la ley de ohm, y que en este punto con relación a la evaluación previa se retrocedió en el avance del proceso; cambiar el uso de las variables generó confusiones cuando no se tiene claridad en los conceptos, es necesario fundamentar mejor las definiciones de palabras para que al uso del simulador no exista posibilidad de mala implementación, fundamentado en la pedagogía conceptual, que a su vez “Implica una construcción personal, una reestructuración de conocimientos previos, con el fin de construir nuevas estructuras conceptuales que permitan integrar tanto estos conocimientos como los anteriores, a través de procesos de reflexión y toma de conciencia conceptual.” (La Rosa Longobardi, 2018). Figura 69 Postest Pregunta 5 Fuente: Elaboración Propia. Una de las competencias a evaluar fue la identificación de las cantidades físicas eléctricas y sus respectivas unidadesde medición, considerando que el simulador permitió visualizar y editar las unidades de medición y de cantidades físicas eléctricas de sus componentes, es claro que el resultado fue una mejora y claridad de los conceptos, permitiendo mejorar sus resultados académicos, con la claridad de los mismos, debido a que “el entorno de trabajo mediante la utilización del software open source crocodrile para el diseño de circuitos eléctricos fue favorable porque los estudiantes lograron identificar cada uno de los elementos de un circuito en forma simbólica.” (Tierra Satán, 2019) Figura 70 Postest Pregunta 6 Fuente: Elaboración Propia. 119 El utilizar la herramienta de simulación por sí sola no garantiza un aprendizaje significativo, aunque muy considerable el porcentaje de aciertos en la respuesta, se evidenció falta de claridad en la función y concepción básica de los circuitos, a pesar de utilizar un simulador que lograba plasmar dichas características, es necesario convertir al “estudiante es un agente independiente creando su propio conocimiento, y desarrollando un aprendizaje significativo, el docente actúa como facilitador de los conocimientos de acuerdo a las planificaciones de clase, además brinda tutorías pedagógicas que ayuden a fortalecer ese conocimiento y no sea sólo para ese momento sino que se pretende alcanzar un aprendizaje a largo plazo.” (Cuichán, 2017) Figura 71 Postest Pregunta 7 Fuente: Elaboración Propia. La claridad evidenciada en el manejo de instrumentos de medición, demostró que el uso del simulador y sus principales herramientas permite definir con facilidad las habilidades en cuanto a mediciones, que es una competencia a consolidar. Con estos logros, se fortaleció el objetivo del proyecto, demostrando que el mejoramiento académico se da con el buen uso de las herramientas digitales, mejorando los resultados del pretest en donde se tenía un porcentaje por debajo en casi un 20%; la metodología y la propuesta didáctica fortalecieron estos resultados. Figura 72 Postest Pregunta 8 Fuente: Elaboración Propia. 120 La propuesta didáctica y el uso del simulador de circuitos permitió identificar la forma como se utilizan los instrumentos, además de diferenciar las distintas mediciones en cada tipo de circuito implementado. Con una construcción de modelos de circuitos se aplica una construcción de conocimiento, y fue el resultado de este ítem, donde a comparación con el pretest se mejoró significativamente, teniendo en cuenta que las preguntas no son las mismas pero las nociones evaluadas sí. El resultado de esta pregunta no fue de simple percepción, llevaba consigo un análisis funcional de un hipotético circuito eléctrico, por lo tanto se interpreta que los estudiantes, asimilaron y comprendieron los conceptos fundamentales de la electricidad básica, impartidos teóricamente en el aula, así como también de manera experimental, como lo expresaba (Tierra Satán, 2019). Figura 73 Postest Pregunta 9 Fuente: Elaboración Propia. La habilidad a evaluar en este punto, era el concepto de sobrecarga del circuito, el uso de las leyes de circuitos eléctrico y el manejo de la representación de circuitos en paralelo; se evidenció que no es claro y que presenta dificultades, lo cual exigió una mejora en la propuesta didáctica y los respectivos montajes a implementar; se constituyó en un reto para poder dar continuidad a la construcción del conocimiento que repercutiría en el mejoramiento académico; en comparación con el pretest, siguieron las mismas dificultades en la percepción de esta competencia. Figura 74 Postest Pregunta 10 Fuente: Elaboración Propia. 121 Aunque la evidencia de la respuesta mostró que los cálculos seguían presentando dificultades, lo cual promueve el uso de un simulador que permitiera realizar operaciones, ya que el propuesto realiza solo representaciones de diseño, manipulación de valores y simulación de funcionamiento; frente al resultado del postest, se logró mejorar casi en un 40% de acuerdo a los resultados expuestos; se destacó el buen uso del instrumento como mejora en los resultados, y se comprobó que el trabajo realizado resulta mostrar un aprendizaje significativo, en concordancia con los resultados de la investigación de (La Rosa Longobardi, 2018), que comprobó su hipótesis, que la aplicación de un módulo autoinstructivo influye en el Aprendizaje significativo del curso de instrumentación quirúrgica en los estudiantes de la especialidad de enfermería de la Universidad Privada Sergio Bernales. Figura 75 Postest Pregunta 11 Fuente: Elaboración Propia. La representación de los distintos circuitos eléctricos, generó una mayor claridad al momento de usar el simulador, demostrando que el software presenta mayor identificación y diferenciación de las clases de circuitos implementados, esto en apoyo a la mejora de la interiorización de conceptos, articulado con la teoría de aprendizaje para la era digital, el conectivismo, donde “El aprendizaje es un proceso que ocurre dentro de entornos virtuales en elementos básicos, no enteramente bajo el control del individuo.” (Area Sacristan, 2020). En comparación con el ítem del pretest, la respuesta tuvo un porcentaje positivo que se acerca al 30%. 122 Figura 76 Postest Pregunta 12 Fuente: Elaboración Propia. Aun cuando el resultado superó en respuesta acertada en solo un 4% en comparación con el pretest, se pudo comprobar la ventaja del simulador para poder identificar los valores de cada cantidad física dependiendo del montaje del circuito; evidenciando la oportunidad que presta el simulador al momento de obtener mediciones; y la mejora en el rendimiento según las cantidades porcentuales; toda vez que “El uso del simulador como complemento a los temas dictados ayuda a que el estudiante se plantee retos y metas en el desarrollo de las prácticas, puesto que en el simulador siempre está en capacidad de mostrar el resultado final y comprobación del taller propuesto” (Vargas Puentes & González Gil, 2015). Figura 77 Postest Pregunta 13 Fuente: Elaboración Propia. 123 Para este punto fue necesario aclarar, que no todos los resultados eran evidenciados en los montajes realizados en el simulador de circuito, por lo tanto, para dar respuesta correcta se tiene que tomar la simulación y ejecutar operaciones de acuerdo a las leyes físicas de circuitos, lo que permitió ver una gran dificultad en efectuar dichas operaciones; tanto así que en este ítem, comparado con el pretest se disminuyó el resultado correcto en cerca del 10%; lo que indicó que su “grado de comprensión alcanzado, dependerá no sólo de la claridad y organización de los materiales presentados, (...) sino de su relación con los conocimientos previos activados en el aprendiz y la reflexión sobre esa relación conceptual generada en el aprendiz por la actividad” (Pozo & Gómez, 1998); situación que sirvió para replantear las prácticas. Figura 78 Postes Pregunta 14 Fuente: Elaboración Propia. Con este resultado, al ser una práctica de diseño de montaje, se reconoció el fuerte del simulador de circuitos en las mediciones, dado que “Los montajes prácticos presentan varios inconvenientes entre los cuales se pueden citar los altos costos de los elementos, la probabilidad de daño por malas conexiones o manipulaciones además del tiempo que deben invertir en el montaje mismo, a diferencia del simulador que además de ser visualmente más llamativo, mostrando de manera ordena dándoles la oportunidad de encontrar y corregir una falla de forma más rápida que en la vida real” (Vargas Puentes & González Gil, 2015); sin embargo, se generaron confusiones al momento de definir la forma como se conectan, lo que pudo ocurrir por la no claridad en el término o en el mal uso del instrumento;aun así el aporte a la calificación de metodología usada y los resultados académicos fué significativa. 124 Figura 79 Postest Pregunta 15 Fuente: Elaboración Propia. Para esta pregunta, en paralelo con el pretest, se presentó una baja en los resultados positivos; surgió el interrogante, si el concepto de circuito en paralelo, el montaje de un circuito mixto o el uso de los instrumentos de medición no estuvo claro, debido a que este tipo de preguntas pretendían evidenciar si el estudiante diferenciaba los circuitos y si podía realizar las mediciones correctas de las cantidades eléctricas medibles en el simulador de circuitos propuesto; ya que “por medio del simulador el alumno puede de forma virtual manipular y controlar las variables del fenómeno estudiado realizando una aprendizaje significativo y por descubrimiento” (González-Montes, 2013). 7.2 ANÁLISIS COMPARATIVO DE PRETEST Y POSTEST: Con la aplicación de la propuesta didáctica del uso del simulador como herramienta para las prácticas de circuitos eléctricos, generando un ambiente de laboratorio virtual; se obtuvo resultados que permitieron evidenciar las mejoras en el desempeño académico de los estudiantes en particular en la temática de circuitos eléctricos de la asignatura de Física. Los resultados fueron cuantificables, teniendo como rango de medida la escala de valoración de la institución que se muestra en la Tabla 19. Tabla 19 Escala de valoración institucional y su equivalencia. Fuente: (LHV, 2019) 125 El comparativo, al contestar las 15 preguntas del pretest y postest, de manera correcta, se plantea en la Tabla 20; donde se evidenció en primer lugar, que los resultados del pretest mostraron un bajo conocimiento de la temática y aplicación de conceptos, toda vez que al momento de aplicarse ya se había dado a conocer el contenido que se evaluaba; lo anterior demostró el grado de dificultad con el que los estudiantes percibieron la asignatura y la temática en particular de circuitos eléctricos; pero apoyados en la propuesta de intervención, el marco teórico utilizado que manejaba los distintos métodos y teorías de aprendizaje, se logró en gran porcentaje optimizar los resultados, lo que supuso la mejora en el rendimiento académico de la temática y en consecuencia del área de Física. Tabla 20 Comparativo Pretest y Postest ESTUDIANTES Resultados Pretest Resultados Postest ESTUDIANTE 1 53 80 ESTUDIANTE 2 47 40 ESTUDIANTE 3 47 67 ESTUDIANTE 4 33 53 ESTUDIANTE 5 53 73 ESTUDIANTE 6 73 60 ESTUDIANTE 7 33 67 ESTUDIANTE 8 47 67 ESTUDIANTE 9 20 40 ESTUDIANTE 10 40 20 ESTUDIANTE 11 27 73 ESTUDIANTE 12 60 60 ESTUDIANTE 13 13 47 ESTUDIANTE 14 47 87 ESTUDIANTE 15 40 60 ESTUDIANTE 16 40 53 ESTUDIANTE 17 67 67 ESTUDIANTE 18 40 60 ESTUDIANTE 19 53 87 ESTUDIANTE 20 67 67 ESTUDIANTE 21 53 60 ESTUDIANTE 22 87 87 PROMEDIO 47 62 Fuente: Elaboración propia 126 El uso del simulador ayudó para que, en la mayoría de los casos, se viera una mejora en los resultados del postest, aun así, siguieron presentándose dificultades en la ejecución de las Prácticas. Fue notoria la mejora en términos cuantitativos, toda vez que el promedio de los resultados de todos los estudiantes que participaron en el pretest fue muy bajo, como se evidenció en el valor “47” aproximado del promedio y que fue mejorado en el postest, con un promedio de “62”, demostrando el gran impacto del buen uso de la tecnología educativa y del recurso utilizado. A la luz de las competencias en el conocimiento y la interacción con el medio físico, se “Contribuye a la comprensión de lo que en la realidad es difícilmente observable. Pueden reproducir la gran mayoría de fenómenos que son difícilmente analizables en sus condiciones reales por el coste, el tiempo, el riesgo... que pueden suponer. Tratan de paliar este problema a través de experiencias realizadas en espacios y tiempos más cortos y en circunstancias parecidas, aunque evidentemente no iguales. Permiten analizar los fenómenos naturales y el estudio de los sistemas dinámicos a partir de modelos simulados.” (González-Montes, 2013). Figura 80 Análisis Gráfico Pretest Vs Postest Fuente: Elaboración propia. Gráficamente se clarificaron las mejoras en cada uno de los procesos de los estudiantes; y se evidenció el aporte individual que el simulador dio al momento de utilizarse en las prácticas de laboratorio virtual del tema de circuitos eléctricos. Del mismo modo, se puedo demostrar en la escala de desempeños nacional y de acuerdo al Sistema de Evaluación que maneja la institución, la gráfica de la figura 81; donde se mostró el aumento en los desempeños positivos y la disminución en el desempeño bajo; sin embargo, siguieron presentándose desempeños negativos y no existió un resultado que estuviera en el nivel superior; de esta manera “se puede concluir que el software Crocodile, si influyó en la enseñanza aprendizaje de Circuitos eléctricos, puesto que los estudiantes que trabajaron con el software 127 mostraron un alto interés al poder construir los diferentes circuitos eléctricos y observar su funcionamiento, así como las medidas de las diferentes magnitudes que se trabajaron.” (Cardenas, 2019). Figura 81 Resultados según Escala de Desempeños Nacional Fuente: Elaboración Propia. Realizado el análisis estadístico y conociendo que las muestras son relacionadas se aplicó la prueba T-Student respectiva, obteniendo los siguientes resultados: Figura 82 Prueba t para medias de dos muestras emparejadas Fuente: Elaboración Propia. Tras los resultados de la prueba T-Student, se estableció un Alfa de 0.05, equivalente al 5%; que implicó el límite para que la probabilidad fuese significativa y que el proyecto resultara exitoso, en cuanto a la hipótesis planteada; en el análisis se realizó el comparativo entre P(T<=t) = 0.000277627317161048 y el alfa definido Variable 1 Variable 2 Media 47,27272727 62,42424242 Varianza 295,9114959 268,975469 Observaciones 22 22 Coeficiente de correlación de Pearson 0,45965093 Diferencia hipotética de las medias 0 Grados de libertad 21 Estadístico t -4,065738149 P(T<=t) una cola 0,000277627 Valor crítico de t (una cola) 1,720742903 P(T<=t) dos colas 0,000555255 Valor crítico de t (dos colas) 2,079613845 128 de 0.05; donde claramente se observó que fue menor; lo que permitió rechazar la Hipótesis Nula (Ho): El uso de simuladores de circuitos eléctricos, no influye en el mejoramiento del rendimiento académico de la temática circuitos eléctricos del Área de Física; que se corroboró en el comparativo entre el Estadístico t de valor absoluto: 4,065738149 y el Valor crítico de t con 1,72074290281188; mayor el primer que el segundo; confirmando que los datos tienen un resultado estadístico significativo. El mismo registro de datos se analizó por ANOVA, y se pudo evidenciar que con el mismo Alfa de 0,05 se cumplió el objetivo, es decir, se obtuvo resultados significativos y se aceptó la hipótesis que figuraba como: El uso de simuladores de circuitos eléctricos, influye significativamente en el mejoramiento del rendimiento académico de la temática circuitos eléctricos del Área de Física; debido a que la Probabilidad de 0,004648498 fue menor al alfa registrado y se comprueba que F es mayor que el Valor Crítico para F, 8.940735695 y 4,072653759 respectivamente; luego, la muestra si resultó ser significativa. Figura 83 Análisis Anova un solo factor Fuente: Elaboración Propia. Este análisis estadístico y la experiencia obtenida tras el uso del software de circuitos eléctricos permitió orientar más actividades y definir la importancia del uso de las herramientas y recursos digitales, en particular el uso de simuladores en el aula, logrando resultados satisfactorios y que pueden ser mejorados con la respectiva adaptación de la propuesta para futuros procesos. De esta maneray a través de las herramientas de análisis estadístico como T-student y Anova; se pudo determinar la influencia de los simuladores de circuitos eléctricos, en el caso particular el Simulador Corcodile Technológico, en la mejora del rendimiento académico; ya que estos mismos resultados fueron utilizados para poder evaluar y mejorar las respectivas calificaciones de los estudiantes a quienes se les aplicó la propuesta de intervención. Análisis de varianza de un factor RESUMEN Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza Columna 1 22 1040 47,2727273 295,9114959 Columna 2 22 1373,333333 62,4242424 268,975469 ANÁLISIS DE VARIANZA Origen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertadPromedio de los cuadradosF Probabilidad Valor crítico para F Entre grupos 2525,252525 1 2525,25253 8,940735695 0,004648498 4,072653759 Dentro de los grupos 11862,62626 42 282,443482 Total 14387,87879 43 129 8 CONCLUSIONES Teniendo en cuenta que la dificultad que se evidenció, para la formulación del proyecto fue el bajo rendimiento académico de los estudiantes de grado undécimo de la institución educativa Luis Hernández Vargas del Municipio de Yopal, en el área de Física, y tras determinar que el mejoramiento de dicho rendimiento se pudo afrontar con el plan de implementación de una propuesta pedagógica didáctica, utilizando un software de simulación de Circuitos Eléctricos, se concluye, además, lo siguiente: La comprensión de conceptos por parte de los estudiantes sobre circuitos eléctricos básicos en el área de física en el primer periodo académico fue bajo, de acuerdo a los resultados obtenidos por el un pretest, el cuál según tabulación de los mismos arrojó un promedio del grupo experimental por debajo del desempeño básico según escala de valoración institucional. Con el uso del modelo pedagógico constructivista, sustentados a su vez por el aprendizaje significativo, el conectivismo y la pedagogía conceptual; se diseñó una propuesta pedagógica didáctica con el uso de un simulador de circuitos eléctricos para desarrollar las prácticas de la temática de circuitos resistivos en serie, paralelo y mixtos; y se realizaron los respectivos montajes; logrando de esta manera una propuesta de intervención guiada por sesiones de tipo virtual debido a la situación de salud afrontada por la humanidad en el momento de aplicar el trabajo de investigación; dicha propuesta resultó ser la guía pedagógica que el estudiante trabajó de manera autónoma, promoviendo competencias de trabajo autónomo y aprendizaje por descubrimiento, que fortalecieron su enseñanza y mejoraron sus resultados a luz de la prueba postest de conceptos, diseñada y aplicada; lo anterior en concordancia con (González-Montes, 2013), quien afirmaba en su trabajo de investigación que el alumno llegó a convertirse en un sujeto activo de su propio aprendizaje, en la misma línea de los modelos pedagógicos antes descritos. En la implementación de la propuesta pedagógica didáctica de las respectivas prácticas relacionadas con los montajes de circuitos eléctricos resistivos en serie, paralelo y mixtos, utilizando el simulador crocodile technology 3D; se fortalecieron los aprendizajes, ya que, el uso de software crocodile technology permitió mejorar los resultados como se pudo corroborar con la media obtenida en la prueba t-student para la etapa postest, que proyectó un valor de 62,424, superando la media del proceso anterior y ubicando al grupo de evaluados en un nivel básico según los estándares de competencias que maneja la institución en concordancia con la escala cualitativa nacional. A nivel individual y revisando la Figura 81 de Análisis Gráfico Pretest Vs Postest de los resultados obtenidos, cada estudiante en su mayoría, mostró mejoras en su proceso académico adquirieron sus competencias respectivas, entendiéndose que el número de los participantes fue de 22 y solo seis (6) de ellos no mostraron mejoras o bajaron su calificación. 130 Según (Padilla Muñoz, 2017) “La elaboración de una Guía Didáctica del Software Crocodile sirve como recurso didáctico útil en clase, ya que permite complementar los conocimientos teóricos impartidos en el aula, de una manera aproximadamente real mediante prácticas simuladas y comprobadas que se pueden realizar con el software”; situación evidenciada en la elaboración y aplicación de las sesiones y guías prácticas de laboratorio y que además permitió un desarrollo autónomo e independiente por parte del estudiante, garantizado un proceso mejor supervisado y con mayor facilidad de control. Al evaluar los resultados de la aplicación de la propuesta pedagógica didáctica, en el mejoramiento de los resultados académicos con el uso del simulador de circuitos eléctricos, a través de un cuestionario tipo postest; se pudo concluir que sí es probable la mejora toda vez que los resultados obtenidos y análisis de los mismos lo demostró, como fue descrito en el análisis de las pruebas estadísticas T-Student y Anova. Con las conclusiones anteriores se dio respuesta al planteamiento de los objetivos específicos y en conjunto al objetivo general, y en consecuencia se responde a la pregunta de investigación; resultados que son comparables con otros autores como es el caso de (Tierra Satán, 2019) quien concluyó también que “Se determinó que mediante las actividades realizadas con diseños y simulaciones de circuitos eléctricos o electrónicos a través de la aplicación del software open source crocodile fortalece los conocimientos de los circuitos eléctricos obteniendo un 95% de los estudiantes, que asimilaron y comprendieron los conceptos fundamentales de la electricidad básica, impartidos teóricamente en el aula, así como también de manera experimental.”, del mismo modo (Cardenas, 2019) afirmó que “El software Crocodile influye en la enseñanza y aprendizaje de circuitos eléctricos” y finalmente (Cuichán, 2017), permitió concluir que “Analizando los promedios de los grupos de trabajo, se evidencia que la aplicación del software no influyó en los estudiantes del grupo experimental porque las calificaciones de ellos fueron más bajas que las calificaciones de los estudiantes del grupo de control, pero si comparamos el avance de los estudiantes del grupo experimental si mejoraron su rendimiento académico según íbamos avanzando en los temas.”; lo propio y la comparación con otros permitió considerar la eficiencia del recurso tecnológico y la línea de investigación de simulares en el aula, en su aporte a los procesos de enseñanza y aprendizaje y a la solución del problema planteado motivo de esta investigación. Aun cuando el tipo de investigación seleccionado fue pre experimental, se pudo comparar con investigaciones de otros tipos, donde por ejemplo “los resultados obtenidos del promedio del grupo experimental son superior con exactamente dos puntos al promedio del grupo control, lo cual indica que el software Crocodile influye en la enseñanza aprendizaje de circuitos eléctricos.” (Cardenas, 2019); lo anterior para el caso de investigaciones con un grupo de control y otro experimental; y que 131 este mismo análisis se evidenció en los resultados obtenidos de este proyecto de investigación con resultados muy favorables para la investigación. El uso de herramientas digitales, materiales didácticos, simuladores en el aula y demás Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento; no solo beneficiaron a los rendimientos académicos y motivación de los estudiantes, sino que también potencializaron el proceso enseñanza-aprendizaje, y permitieron crear nuevos roles dentro del aula en la interacción docentes y estudiantes. 9 LIMITACIONES El proyecto se desarrolló solo en una temática de la malla curricular del área de Física, que se articula con el área de tecnología e informática y la modalidad de sistemas; esto delimitó los avances en profundizar en otras temáticas y funciones que el software podía brindar. En elmomento de realizar la aplicación de la propuesta didáctica, precisamente hablando en el tercer trimestre del año 2020; la humanidad atravesaba por una crisis sanitaria debido a la propagación del COVID-19; lo cual generó estrategias gubernamentales en Colombia y en particular en el Municipio de Yopal, Departamento de Casanare, que confinaron a los habitantes y se suspendieron las clases, como también la salida de todos los menores de edad y otros ciudadanos caracterizados; lo cual impidió una comunicación más focalizada y una falta de control con el grupo seleccionado para la aplicación; entorpeciendo los procesos y creando una ruptura temporal del manejo de grupo, que luego con herramientas digitales y medios de comunicación se logró reestablecer, pero que dejó una incertidumbre en la eficaz aplicación de la propuesta didáctica y del uso del software en particular. Esta situación además exigió modificar la propuesta de investigación en marcha, cambio la población objetivo, reduciendo su número inicial; aun así, se fortalecieron otras estrategias didácticas, el uso de las redes sociales para mantener a los estudiantes informados, los repositorios digitales y los espacios de almacenamiento de información, que resultaron ser un aporte muy eficiente. El ambiente de aprendizaje se transformó del aula física a sesiones sincrónicas y uso de herramientas como “Classroom” como aula virtual. Otro factor que generó limitantes en el proceso fue el uso de equipos de cómputo para los estudiantes, que ya antes se describió su situación de confinamiento, debido a que no todos contaban con un equipo de cómputo necesario para la instalación del simulador, resultado evidenciado en la caracterización de los estudiantes, y dada la situación no se podía suministrar o facilitar dichos requerimientos; de tal manera que generó un retraso del proyecto y una creación de alternativas para solucionar la necesidad presentada; dentro de las soluciones y en acompañamiento de programas como “computadores para educar”, se facilitaron 132 tabletas digitales donadas por el Ministerio de las TIC (MinTic), de la Republica de Colombia, que beneficiaron a la población vulnerable de la institución educativa, que facilitó los procesos y colaboró para el desarrollo de la aplicación de este trabajo de investigación. La conectividad de los estudiantes seleccionados, entendida como el acceso a la red de internet, en momentos se consideró una situación que limitó el desarrollo del proyecto ya que, a pesar de haber caracterizado al grupo para garantizar los canales de comunicación, en el transcurso de la ejecución se presentaron situaciones donde los estudiantes manifestaban falta de conectividad o simplemente no se podían realizar las conexiones o presentar las evidencias requeridas; como respuesta a esta dificultad se brindaron acompañamientos a través de estudiantes que sirvieron de “padrinos digitales”, término utilizado por la comunidad educativa de la institución, para que los estudiantes que no tuvieron conectividad se respaldaran en compañeros que pudieron colaborar en el cargue y socialización de la información. El seleccionar un simulador robusto con múltiples atributos y entornos de usuario, para representar distintos modelos de circuitos y ejecutar gran cantidad de montajes eléctricos, exigía características particulares y necesarias de los equipos de cómputo para el correcto funcionamiento, y realización de las actividades; por lo cual entregar un instalador no era un opción óptima, de tal manera que se suministró un aplicativo portable, entendiéndose como un archivo que se ejecutaba y permitía el uso del simulador sin previa instalación, el cual resultó más fácil de utilizar y solucionó la dificultad presentada. 10 IMPACTO / RECOMENDACIONES / TRABAJOS FUTUROS 10.1 IMPACTO La aceptación por parte de los estudiantes resultó ser gratificante, debido a que la mayoría mostró una mejora en la motivación frente al área y la temática en particular, una de las formas de evidenciarlo fueron los informes entregados con sus respectivas evidencias fotográficas y en definitiva los resultados del postest; adicional a esto, aunque no se adjuntaron al presente documento, si se realizó de manera interna una encuesta de satisfacción por parte de los estudiantes que mostró la aceptación de la propuesta de intervención con el uso de los simuladores; situación evidenciada por otros autores como (Peña Sánchez, 2019), quien concluyó que “la implementación de metodologías de aprendizaje activas provoca en el alumnado la adquisición de un rol relevante en el aula, constituyendo la coevaluación y la autoevaluación parte del proceso de evaluación, aumentando su motivación y mejorando su predisposición a comportarse adecuadamente en el aula” 133 El conocimiento del manejo del software y de las herramientas con las que este contaba, permitieron crear implementaciones de prototipos simulados que estimularon a estudiantes a identificar su vocación y perfil profesional en muchos casos, orientando sus aptitudes en el área de las ciencias e ingeniería; como también lo sugiere (Vargas Puentes & González Gil, 2015), “La utilización del simulador acerca más a los estudiantes a la carrera quienes entienden que este tipo de programas requieren de fundamentación teórica que permite el diseño correcto de los mismos de acuerdo a ciertos parámetros establecidos.” 10.2 RECOMENDACIONES Para lograr un mejor desarrollo de las guías didácticas es necesario diseñarlas de tal manera que se potencialicen las herramientas del simulador, para el caso particular del software Crocodile Technology 3D, se hizo la recomendación de enfatizar en las mediciones y la funcionabilidad de los componentes eléctricos, el manejo de las variables de los circuitos y permitir que el estudiante generen sus propias implementaciones de circuitos; todo lo anterior articulado con el diseño metodológico y la propuesta de intervención que debe ir acorde al modelo pedagógico seleccionado. El tener un buen equipo cómputo y lograr la correcta instalación del software es garantía del buen uso y manejo del mismo, y de la realización de las actividades respectivas, por eso es conveniente utilizar la guía de inducción propuesta del uso del software antes de empezar a realizar las prácticas diseñas de la temática en particular; es decir, “Es importante que el docente antes de aplicar el software open source crocodile dé a conocer al estudiante las principales herramientas o componentes del programa, para que logre identificar la simbología básica que se aplica al momento de montar un circuito eléctrico.” (Tierra Satán, 2019). Adicional a lo anterior, se propuso promover el uso de los simuladores en otras áreas y realizar posibles aplicaciones simultáneas en ambientes reales, con el fin de poder medir las posibles similitudes o diferencias entre las simulaciones y prácticas físicas; similar a lo aportado por (Duarte Báez, 2020), quien propuso “incentivar la aplicación de la intervención pedagógica en otros programas técnicos afines como electrónica digital, electrónica industrial, mecánica automotriz, e Incluir dentro del plan de formación docente temas relacionados con la conceptualización y aplicación de didácticas activas mediadas por TIC, dando pie a la creación de semillero de investigación tendientes a fortalecer la comprensión y contextualización de la física a nivel institucional.”; lo anterior solo aplicable a las áreas que la institución mantiene en su currículo y que requieren de prácticas en laboratorios. 134 10.3 TRABAJOS FUTUROS El compromiso del docente con el proyecto y la ejecución de nuevas prácticas significativas y tecnológicas, es fundamental. Ver la tecnología como una ayuda para el desarrollo del quehacer docente, es la mejor forma de romper toda barrera tecnológica que en muchos casos los docentes manifestaron a través de su actitudadversa al manejo e inclusión de las mismas en sus prácticas; por lo tanto, se planteó seguir utilizando la herramienta como parte de las prácticas docentes de las áreas involucradas con relación a la temática de circuitos eléctricos, con el mismo simuladores y experimentar otros simuladores que brinden las mismas o mejores opciones de simulación. Dentro de las proyecciones del uso del simulador en el aula se proyectó la aplicación del mismo en otros campos, considerando que dentro de la gama del simulador crocodile, existen simuladores para otras áreas relacionadas, se propuso adquirir el software de acuerdo a sus características para utilizar en las diferentes áreas y temáticas, y de esta manera consolidar el concepto de laboratorios virtuales, creando una cultura institucional científica e investigativa. La identificación y clasificación de simuladores debe ser una tarea institucional, con el fin de adquirir aquellos que no son de acceso libre y poder suministrar este producto de tal manera que se promuevan los derechos de autor y de propiedad intelectual del software, así como de las guías desarrolladas para la aplicación del proyecto. La Creación de una cultura científica e investigativa institucional. que promueva el uso de los simuladores en la creación de laboratorios virtuales y su impacto en los desempeños académicos de los estudiantes; en particular para las áreas que no cuentan con laboratorios especializados y que así lo requieren, y de esta manera medir el impacto en la motivación y desempeño en las respectivas áreas. Seguir investigando el impacto de los simuladores es una tarea de no acabar, realizar distintas propuestas pedagógicas con su uso, sustentadas en las corrientes pedagógicas es un trabajo que se proyectó en realizar, con el fin de determinar la forma como la incursión de la tecnología en el agua pasa de ser un distractor a un gran aliado y herramienta necesaria, para el proceso de enseñanza-aprendizaje. 135 BIBLIOGRAFÍA Acedo, M. A., Sánchez, I. D., & García, M. L. 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Research in Social Sciences and Technology, 4(1), 1-29. 144 ANEXOS Anexo A – Caracterización de los Estudiantes Link alojamiento del formulario: https://docs.google.com/forms/d/1VcggY7XxAXuVE-_qtIK6JHSSDOEvQf3ZE-gShEV4Udk/edit?usp=sharing Figura 84 Caracterización de los Estudiantes. https://docs.google.com/forms/d/1VcggY7XxAXuVE-_qtIK6JHSSDOEvQf3ZE-gShEV4Udk/edit?usp=sharing 145 Fuente: Elaboración Propia 146 Anexo B – Cuestionario Pretest Link alojamiento del Formulario: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/vie wform?usp=sf_link Figura 85 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 1. Fuente: Elaboración Propia https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/viewform?usp=sf_link https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/viewform?usp=sf_link 147 Figura 86 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 2. Fuente: Elaboración Propia 148 Figura 87 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 3. Fuente: Elaboración Propia 149 Figura 88 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 4. Fuente: Elaboración Propia. 150 Figura 89 Cuestionario Pre-Prueba (Saberes) Parte 5. Fuente: Elaboración Propia. 151 Anexo C – Cuestionario Postest Link alojamiento del Formulario: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/vie wform?usp=sf_link Figura 90 Cuestionario Pos-Prueba Parte 1. https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/viewform?usp=sf_link https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfuo7e8c12licnCdPZabKbnKHewTuEEpInRMfSTIwVmv2BDLw/viewform?usp=sf_link 152 Figura 91 Cuestionario Pos-Prueba Parte 2. Fuente: Elaboración Propia. 153 Figura 92 Cuestionario Pos-Prueba Parte 3. Fuente: Elaboración Propia. 154 Figura 93 Cuestionario Pos-Prueba Parte 4. Fuente: Elaboración Propia. 155 Figura 94 Cuestionario Pos-Prueba Parte 5 Fuente: Elaboración Propia. 156 Anexo D - Planilla de evaluación y validación (Lista de chequeo): Tabla 21 Planilla de Evaluación (Lista de Chequeo).. Integrantes: Grado Aspecto Evaluado SI NO OBSERVACIONES ¿Realiza las actividades sugeridas en la secuencia dada? ¿Tiene manejo completo del simulador, que evidencia el desarrollo de la guía de manejo del software? Circuito Resistivo en Serie ¿El circuito corresponde al indicado en la guía práctica? ¿Los valores de los componentes corresponden a los indicados en la guía de aprendizaje? ¿El uso de los medidores de las mediciones eléctricas es el apropiado? ¿Los valores obtenidos en la tabla son coherentes con el desarrollo de la práctica? ¿Las conclusiones reflejan el desarrollo de la guía y las adquisición de competencias? Circuito Resistivo en Paralelo ¿El circuito corresponde al indicado en la guía práctica? ¿Los valores de los componentes corresponden a los indicados en la guía de aprendizaje? ¿El uso de los medidores de las mediciones eléctricas es el apropiado? ¿Los valores obtenidos en la tabla son coherentes con el desarrollo de la práctica? ¿Las conclusiones reflejan el desarrollo de la guía y las adquisición de competencias? Circuito Resistivo Mixto ¿El circuito corresponde al indicado en la guía práctica? ¿Los valores de los componentes corresponden a los indicados en la guía de aprendizaje? ¿El uso de los medidores de las mediciones eléctricas es el apropiado? ¿Los valores obtenidos en la tabla son coherentes con el desarrollo de la práctica? ¿Las conclusiones reflejan el desarrollo de la guía y las adquisición de competencias? Fuente: Elaboración Propia 157 Anexo E - Análisis Funcional de Software de Simulación para la Educación 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 Anexo F - Guía Didáctica de Aprendizaje de Manejo del Simulador Tutorial Crocodile Technology Indice Tutoriales de Electrónica Creando un circuito I Creando un circuito II Presentaciones Configurando un gráfico Librerías y bloques de función (Partes) Tutorial Condiciones Previas: - Abra el programa que lo puede ubicar con el ícono respectivo en la lista de programas o en el escritorio del equipo. - En la pantalla de bienvenida seleccione la opción nuevo modelo. - Interactúe con la “biblioteca de componentes”, ubicada en la parte izquierda, abra la carpeta electrónica y posterior mente Analógica, en ella entrará los componentes necesarios: 168 – Creando un circuito I Instrucciones 1. Para crear un circuito en primer lugar arrastre los elementos de que consta desde el panel “Biblioteca de Componentes” hasta el área de trabajo. 169 2. Cuando nos situamos en un objeto sus conexiones aparecen resaltadas para facilitarnos la conexión. 3. Los puntos de conexión de un componente (conectores) aparecen cuando movemos el cursor sobre el componente. Pulsado con el ratón (botón izquierdo) iniciamos el dibujo. 4. Moviendo el cursor a la siguiente conexión y pulsando sobre el nuevo punto de conexión realizamos la unión de un componente con otro. 5. Pulsar con el ratón en el Segundo punto (final de la conexión) para completar esta. 6. Los circuitos pueden reestructurarse sin borrarse las conexiones. Arrastrando un elemento a una nueva posición las conexiones se reestructuran solas si ello es posible. 7. También pueden reestructurarse las conexiones sin necesidad de eliminarlas. Esto se hace simplemente pinchando sobre ellas y moviéndolas. 8. La simulación siempre está activada pudiéndose realizar en el momento de terminar el circuito. Bastará con interactuar sobre los elementos del circuito (pulsador) para poder ver su comportamiento. Termine el circuito tal como se muestra en la imagen inicial. 170 Tutorial – Creando un circuito II Instrucciones 1. Este modelo muestra cómo funcionan los fusibles. 2. Del panel Biblioteca de Componentes (Electrónica> Analógica > Fuentes de Energía) señalar y arrastrar al área de trabajo un Carril de Tensión y Carril de cero voltios. 3. Del panel Biblioteca de Componentes (Electrónica> Analógica > Componentes de entrada) señalar y arrastrar al áreade trabajo un fusible y conectarlo al Carril de Tensión. Pulsar en el valor componente fuse y cambiar a 1 A. 4. Del panel Biblioteca de Componentes (Electrónica> Analógica > Medidores) señalar y arrastrar al área de trabajo un amperímetro. Seleccionar y usar la opción de giro, rotando el componente 90º y conectarlo con el fusible. Clic derecho propiedades, panel izquierdo figura de giro. 171 5. Del panel Biblioteca de Componentes (Electrónica> Analógica > Interruptores) señalar y arrastrar al área de trabajo un Interruptor Simple. Rotarlo 90 grados, y conectarlo al amperímetro. 6. Del panel Biblioteca de Componentes (Electrónica> Analógica > Salidas de Luz) señalar y arrastar al área de trabajo una Lámpara de Señal y conectarla al interruptor. 7. Hacer clic en el punto no conectado de la lámpara y dibujar un hilo hasta el punto de masa (tierra) o carril de cero voltios. 8. Seleccionar la lámpara y presionar Ctrl + C a la vez. De esta manera creamos una copia de la lámpara. 9. Presionando Ctrl + V a la vez pegamos la lámpara en la hoja de trabajo. Repetir hasta 9 veces poniendo las lámparas alineadas en fila (paralelo). 10. Conectar los terminales de las lámparas entre ellos y luego al punto de alimentación de 0 voltios. 11. Del panel Biblioteca de Componentes señalar y arrastrar al área de trabajo un segundo Interruptor Simple y rotarlo 90 grados. Conectar este a cualquier punto del cable superior que une las lámparas. 12. Hacer clic en el otro interruptor y dibujar una línea de conexión entre el amperímetro y el primer interruptor. 172 13. Conectar el extremo del Segundo interruptor a la conexión común de las nueve lámparas. 14. Repetir los pasos 8 al 13 para conectar las dos lámparas restantes con el interruptor. 15. El modelo mostrará tres circuitos de iluminación conectados al fusible de 1 A. 16. Cerrar los interruptores y las lámparas se encenderán en cada circuito. 17. Por defecto todos los componentes electrónicos excepto las imágenes son destructibles. En este caso cuando la corriente del fusible exceda el valor máximo (1 A) se destruirá., simulando una explosión. 18. Cuando ocurra esto bastará con poner el ratón sobre el símbolo de peligro y se abrirá una ventana mostrándonos una ventana en donde podremos ver la causa de la avería y leeremos la corriente máxima que ha pasado por el fusible. 173 19. Abrir uno de los interruptores y entonces aparecerá un boto de reparación junto al fusible pulsamos sobre él y se reparará la rotura. Si no abrimos uno de los interruptores, permanecerá la causa de la avería (exceso de corriente en el fusible) y volverá a romperse el fusible. Tutorial - Utilización de trazador gráfico I Instrucciones 1. Este tutorial demuestra como configurar un simple gráfico corriente-tensión. 2. Realizar el montaje siguiente: 174 3. De la carpeta Biblioteca de Componentes (Presentación) selecciona y arrastra el objeto Gráfica. 4. Haz clic señala y arrastra al área de trabajo, en la herramienta al lado del guion rojo en la parte del gráfico para que una línea conecte el cursor al gráfico. Arrastra el cursor hasta que esté sobre el diodo en el circuito y la línea de conexión se vuelva sólida (para mostrar que se realizará una asociación) y luego suelte el botón del mouse. 5. Haz clic en Propiedades justo sobre el eje y selecciona Current de la lista que aparece. 6. Haz clic en el botón del eje x y selecciona la propiedad Local de la lista que aparece. Ahora haz clic en Propiedades y selecciona Voltaje de la lista que aparece. 7. Selecciona el grafico y abre el panel de propiedades. Abre el eje Y y configura como Min. y Max. Los valores de 0 y 1 mA respectivamente. 175 8. Abrir la sección del eje X y configurar Min. y Max. A los valores de 0 y 10 V respectivamente. 9. Mover el cursor en la fuente de alimentación y observar el gráfico. Recordar agregar el voltímetro (ubicado en Medidores) como se muestra en la gráfica paralelo a los componentes. Librerías y bloques de función (Partes) Biblioteca de Componentes y Carpeta Analógica: Simula todos los componentes de circuitos eléctricos análogos y digitales. Teniendo Circuitos integrados y mecanismos como prácticas adicionales de tecnología. Para el trabajo a realizar en el proyecto se requiere visualizar todos los componentes de la carpeta Analógica, empezando por fuentes de Energía: 176 Reconocer los Interruptores, componetes de entrada, componentes pasivos y semiconductores discretos: Identificar los Circuitos intergrados, Los Generadores de Señal y sonido, Salidas de Luz y Medidores: 177 Anexo G - Carta Aval Institucional