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ISSN 1390-7778 (Versión Impresa)
ISSN 2528-8148 (Versión Electrónica)
YACHANA
Revista CientífiCa
Volumen 11, Número 2, Julio-Diciembre 2022
Fecha de recepción:
Fecha de aprobación:
El aprendizaje activo de la Física durante
la práctica del Péndulo Simple mediante
Simulación
Active learning of Physics during the practice
of the Simple Pendulum through Simulation
Rafael Norberto Calle Chumo1, Diego Alejandro Calle Chumo2
Resumen
El presente artículo tiene como nalidad
el análisis sobre el rendimiento de dos
metodologías para mejorar la didáctica
de la Física, a través de una comparación
entre la enseñanza Tradicional y la Acti-
va durante la práctica del Péndulo Simple
en estudiantes de nivel medio superior.
Se utilizó una metodología de investiga-
ción de nivel exploratorio con enfoque
cuantitativo. El estudio presentó pautas e
instrucciones para mejorar la enseñanza
del Péndulo Simple asistido por el ciclo
PODS: Predicción, Observación, Discu-
sión y Síntesis. Para ello, se determinó la
ganancia normalizada de Hake frente a los
dos escenarios de instrucción: tradicional
(grupos de control) frente a lo no tradicio-
nal (grupos experimentales). Como resul-
tado, se comparó ambas metodologías y
se presentó dos indicadores de rechazo:
probabilidad inferior a 0,05 y un factor F
mayor que el crítico de F. Seguidamen-
te, un análisis post-hoc sustentado por la
prueba de Tukey vericó los grupos con
mayores diferencias entre las medias de
calicaciones. Al nalizar, se comprobó
que la metodología activa del ciclo PODS
generó mayor ganancia de aprendizaje
para los grupos experimentales ya que sus
anchos de distribución fueron menores a
los reportados con la enseñanza tradicio-
nal.
Palabras clave: Enseñanza, Aprendizaje,
Metodología, Física, Péndulo.
Abstract
The purpose of this article was to analyze
the performance of two methodologies to
improve the teaching of Physics, through
a comparison between traditional teaching
and active teaching, during the practice of
the Simple Pendulum in high school stu-
dents. An exploratory level research me-
thodology with a quantitative approach
was used. The study presented guidelines
and instructions to improve the teaching
1 Ing. Químico. Lcdo. Ciencias de la Educación mención Fisicomatemático. Magister en Ciencias de la Ing. Química. Magister en
Educación. Docente en la Universidad de Chile. Santiago- Chile. https://orcid.org/0000-0002-0816-6879, rcalle@ing.uchile.cl
2 Ing. Químico. Lcdo. Ciencias de la Educación mención Fisicomatemático. Investigador independiente . https://orcid.org/0000-0002-
1370-0589, dacalle94@hotmail.com
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
of the Simple Pendulum assisted by the PODS cycle; Prediction, Observation, Discussion and
Synthesis. For this, the normalized Hake gain was determined against the two training scena-
rios; traditional (control groups) versus non-traditional (experimental groups). As a result, both
methodologies were compared and two rejection indicators were presented: probability less
than 0.05 and an F factor greater than the critical factor of F. Next, a post-hoc analysis supported
by the Tukey test veried the groups with greater differences between the mean grades. At the
end, it was veried that the active methodology of the PODS cycle generated greater learning
gain for the experimental groups since their distribution widths were smaller than those repor-
ted with traditional teaching.
Keywords: Teaching, Learning, Methodology, Physics, Pendulum.
Introducción
El proceso de enseñanza de la Física, hoy
en día, es muy censurada por la sociedad,
puesto que en muchas ocasiones la comu-
nidad educativa revela que los contenidos
de los programas no son graduales, care-
cen de sentido y la teoría se aleja mucho de
la practicidad. Por ello, el educador requie-
re de un cambio situacional no solo en las
estrategias de enseñanza/aprendizaje que
se implementan en el aula, sino en la forma
de pensar y actuar (Benegas et al., 2013).
En consecuencia, se busca que el diseño de
aprendizaje activo, transforme la concep-
tualización metodológica tradicionalista
de los docentes de Física reemplazando y
reforzando su clase teórica con actividades
que permitan al educando predecir eventos
mediante la observación de fenómenos fí-
sicos, discutan los resultados experimenta-
les y sinteticen la información sobre la base
de sus experiencias educativas en nuevos
entornos de aprendizaje. Promover activi-
dades independientes y complementarias
es el enfoque que se propone a la nueva
comunidad docente, ya que permitirá de-
sarrollar habilidades y competencias de los
estudiantes para su desenvolvimiento en la
sociedad actual debido a la constante reno-
vación en la enseñanza de la Física (Her-
nández-Silva et al., 2018).
En el texto “Cambiando paradigmas en la
enseñanza de las Ciencias”, se proponen
modelos didácticos-pedagógicos enfoca-
dos a favorecer el aprendizaje activo de la
Física, a través de un “conjunto de estra-
tegias y metodologías para la enseñanza/
aprendizaje, en donde los educandos son
orientados a construir su propio conoci-
miento respecto a los conceptos teóricos
mediante observaciones directas del mun-
do físico” (Mora, 2008, p. 26). Los méto-
dos de estos modelos pedagógicos fomen-
tan las destrezas de análisis y la escucha
activa, involucrando a un gran número de
individuos en las discusiones de clase; de
esta manera los estudiantes aprenden des-
de los puntos de vista de los demás con
empatía, justicando sus propias opinio-
nes, utilizando y poniendo en práctica las
habilidades del pensamiento crítico. De
modo que, para maximizar los resultados,
se sugiere que la implementación de la
tecnología sea a través de ordenadores y/o
plataformas que permitan diseñar modelos
y gracar resultados, para generalizar los
fenómenos experimentados en su entorno.
En concordancia con lo expuesto, el apren-
dizaje activo de la Física es una alternativa
para la enseñanza de la asignatura más in-
cluyente, que puede convertir al educando
en un sujeto eciente. Para desarrollarla
es indispensable que el docente se apoye
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de estrategias, enfoques y métodos psico-
pedagógicos que le permita cambiar su rol
como coordinador o guía, con un liderazgo
compartido, orientado a que las activida-
des sean realizadas por los estudiantes para
desarrollar procesos mentales con “un ma-
yor nivel de abstracción y generalización
de los fenómenos físicos de su entorno”
(Mirnada y Reynoso, 2006, p. 34).
Por otra parte, el constructivismo es uno de
los paradigmas más inuyentes en la psi-
cología y ha generado muchas expectativas
e impacto en el ámbito educativo. Dicho
modelo se basa en el diagnóstico, análisis,
planicación, toma de decisiones y evalua-
ción del proceso de enseñanza-aprendizaje
(Tigse, 2019). El constructivismo identi-
ca al aprendizaje con la creación de signi-
cados a partir de experiencias, conside-
rándolo como una actividad mental, donde
la mente ltra lo que nos llega del exterior
para producir su propia realidad (Pozo y
Gómez, 2006, p. 23). Este método busca
que el estudiante sea el centro del aprendi-
zaje y no los contenidos; que participe acti-
vamente en las tareas asignadas, proponga
soluciones innovadoras, construya su pro-
pio conocimiento contando de esta forma
con una visión activa y transformadora de
la realidad.
Recientemente, la utilización de meto-
dologías constructivistas sostiene que el
aprendizaje y la enseñanza tienen como
propósito transformar la mente de los dis-
centes, a través de actividades experimen-
tales que relacionen los contenidos con su
entorno. No obstante, pretender que los
alumnos retengan información mediante
mecanismos de acumulación y repetición
es inapropiado durante el proceso de en-
señanza/aprendizaje. Por ello, la nalidad
de las metodologías constructivistas es
abogar por el pensamiento crítico, dando
prioridad al aprendizaje sobre la enseñanza
y empoderando a los aprendices como res-
ponsables de su propio proceso (Aparicio
y Ostos, 2018).
La importancia del constructivismo radica
en el cambio del rol del docente, pasando
de ser un mero trasmisor de conocimien-
tos, a un ente innovador, que crea situacio-
nes signicativas de aprendizaje utilizan-
do estrategias cognitivas, metacognitivas y
afectivas que permitan activar los conoci-
mientos previos de los estudiantes (Tigse,
2019).
• En este contexto, Romero (2009) sos-
tiene que los esquemas constructivis-
tas se caracterizan por:
• Permitir la comprensión de procesos
naturales concretos a través de la ex-
perimentación, otorgando relevancia
al contenido y aprendizaje.
• Aprobar el uso de simulaciones físi-
cas, originando una implicación cog-
nitiva que profundice el entendimien-
to de teorías, de modo que sea posible
aprender más acerca de la naturaleza;
favoreciendo las prácticas de observa-
ción a partir de demostraciones expe-
rimentales o representaciones grácas
de fenómenos físicos.
• Promover la aplicación de la ciencia y
tecnología para originar criterios que
permitan disponer los conocimientos
de los estudiantes para benecio de la
humanidad, evitando caer en la me-
morización de contenidos teóricos y
expresiones matemáticas, empleadas
en el estudio de cada fenómeno.
• Presentar un diseño lúdico y atractivo,
basado en perspectivas creativas y po-
sitivas en torno a la ciencia, transfor-
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mándose en un estímulo para el apren-
dizaje.
En concreto, este conjunto de propuestas
es aplicable en la comunidad educativa
actual, pues promueve el desarrollo de
proyectos cientícos donde los educandos
plantean sus propios procedimientos eli-
giendo la manera de presentarlos. Sin em-
bargo, hoy por hoy, las clases magistrales
de los docentes, no resultan favorables en
el sistema educativo, ya que provoca un rol
pasivo en los estudiantes, excluyendo su
intervención y condicionando su participa-
ción como un simple observador de conte-
nidos propuestos. Por ello, Romero (2009)
arma que los educadores deberán reem-
plazar sus clases tradicionales teóricas por
actividades prácticas y signicativas que
fomenten el intercambio de ideas por parte
de los estudiantes, asimismo, el estudian-
tado realizará actividades asincrónicas o
autónomas con el propósito de desarrollar
habilidades y competencias. De esta forma,
se cubren los tres aspectos fundamentales
para el progreso social, que según Huber
(2008) son: (a) conocer y comprender, (b)
saber actuar, y (c) saber hacer.
El ciclo PODS
Es importante señalar, que el presente en-
foque de la educación así como, las nuevas
metodologías educativas, sin duda alguna,
se basan en teorías modernas, las cuales
enfatizan el uso de métodos didácticos que
ofrezcan al estudiante un aprendizaje diná-
mico.
Por su parte, el aprendizaje activo de la Fí-
sica es una técnica empleada en los Esta-
dos Unidos por profesores como Sokoloff,
Thornton y Priscilla W. Laws (Sokoloff
y Thornton, 1997, 2006; Sokoloff, 2006;
Sokoloff et al., 2012; Thornton, 1998),
los cuales buscan que los estudiantes de
Física tengan un alto nivel de aprovecha-
miento durante las asignaturas del pensum
académico. De esta manera, se ha desarro-
llado una propuesta para evitar problemas
de trabajo colaborativo entre estudiantes,
con la intención de tener soluciones que se
puedan poner en práctica en la asignatura
de Física.
El ciclo PODS, se ajusta muy bien a las
características pedagógicas de los méto-
dos constructivistas; es un ciclo de apren-
dizaje que promueve en los estudiantes la
elaboración de sus propias predicciones
de un fenómeno físico, para luego, reali-
zar observaciones detalladas, manipulando
objetos en experimentos que pueden ser
prediseñados o diseñados por ellos, para
posteriormente discutir el resultado de
sus ensayos en pequeños grupos; esto les
permite comparar y validar los datos obte-
nidos con las predicciones que hicieron al
inicio, identicando los errores o aciertos,
que permitan construir su aprendizaje nal
(Mora, 2008).
En las instituciones de educación superior
donde se ha promovido el ciclo PODS, los
resultados obtenidos por los estudiantes
en nivel de comprensión de los fenóme-
nos físicos, en algunos casos ha sido su-
perior al 60%, en comparación con méto-
dos convencionales. Como resultado, de la
enseñanza tradicional solo 23 de cada 100
educandos perciben el objetivo de la clase,
mientras que con el ciclo PODS, al pro-
mover el aprendizaje activo de la Física,
se alcanza en 83 de cada 100 educandos
la interpretación adecuada del fenómeno
estudiado (Romero, 2009).
La perspectiva de un gran avance en la
educación vislumbra los principios funda-
mentales del ciclo PODS, en primer lugar,
fomenta la colaboración entre el estudian-
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tado y la concepción de soluciones prácti-
cas. En segundo lugar, permite familiarizar
al estudiante con distintos estilos de apren-
dizaje, además estimula la instrucción por
pares. De esta forma, los rápidos cambios
están asumiendo un grave efecto sobre el
conocimiento adquirido grupalmente, ne-
gociando las reglas, así como los procesos
de reexión. De modo que, el desarrollo
del ciclo PODS radica en la identicación
de situaciones fundamentales de enseñan-
za, la resolución de problemas, la auto-
matización de rutinas y la unicación del
aprendizaje teórico con el práctico.
Material y método
Metodología de la investigación
El presente estudio es de nivel exploratorio
y apoyado desde un enfoque cuantitativo
pues como asegura Sheard (2018), trata
variables numéricas que pueden ser ex-
presadas a través de métodos estadísticos,
principalmente el análisis, interpretación
y descripción de resultados. Además, pro-
cura analizar una problemática de escasos
precedentes que ocurre en el contexto edu-
cacional ecuatoriano, especícamente, en
cuanto a los desafíos o dicultades que en-
frentan los docentes de Física de una insti-
tución particular durante la enseñanza del
Péndulo Simple en el periodo 2019-2020.
Por otra parte, el instrumento de evalua-
ción utilizado para ambos grupos, constará
de un cuestionario con diez preguntas su-
jetas a la temática del Péndulo Simple con
opciones múltiples de respuesta única para
evitar sesgos durante los tratamientos. Del
mismo modo, se ha denido una población
especíca, es decir, los individuos que
estarán sujetos al estudio detalladamente
(Gamboa, 2018). Por ello, la población
está conformada por 195 estudiantes de
tercero de bachillerato, cuyas edades osci-
lan entre los 16 – 18 años, con una distri-
bución de seis cursos; tres grupos de con-
trol (A, B, C) y tres grupos experimentales
(D, E, F), proponiendo un pre-test (previo
a la enseñanza) y un post-test (posterior a
la enseñanza), con el propósito de com-
parar las calicaciones obtenidas y deter-
minar la ganancia de aprendizaje entre los
cursos. De esta manera, se determinará la
metodología con mayor rendimiento para
identicar la inuencia del ciclo PODS
como aprendizaje activo en la enseñanza
del Péndulo Simple asistido por simulacio-
nes.
Simulador PhET
La Universidad de Colorado Boulder, en
Denver, Estados Unidos, ha desarrollado
un sitio web lleno de recursos de simula-
ción en varios campos de la Ciencias Natu-
rales (Física, Química, Biología, Ciencias
de la Tierra) y Matemáticas. Este sitio web
se encuentra disponible y de forma gra-
tuita en el siguiente enlace: https://phet.
colorado.edu/es/. Aquí, los maestros pue-
den acceder a simulaciones auxiliares o de
apoyo técnico durante sus clases. Entre las
simulaciones, destacan experimentaciones
de acuerdo al contexto educativo y por ni-
veles graduales para diferentes temas re-
lacionados con la Física (Sánchez, 2017).
Hasta la fecha, un considerable número de
investigadores ha referido la implementa-
ción de las TIC en la enseñanza de la Fí-
sica, por ejemplo, el estudio del péndulo
simple (Aveleyra y Ferrini, 2005) y el uso
de programas que procesan imágenes (Da-
damia et al., 2009).
Para ingresar a la simulación de péndulo
simple se direcciona a través del siguien-
te enlace: https://bit.ly/2HMzncv, la cual
ofrece tres secciones, descritas en la si-
guiente Figura 1. Aquí, se puede observar
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el movimiento del péndulo y progresiva-
mente se vislumbran herramientas en el si-
mulador; en la sección denominada “Ener-
gía”, el usuario puede emplear una gráca
que detalla la energía cinética, potencial,
térmica y total del sistema, mientras que en
la versión “Laboratorio”, además de la grá-
ca energética, se puede activar opciones
que permiten analizar los vectores veloci-
dad y aceleración durante las oscilaciones
del péndulo. Del mismo modo, todas las
variantes del simulador permiten trabajar
con uno o dos péndulos simples a la vez,
incluso modicar ciertas variables físicas,
como la longitud de la cuerda, la masa y la
gravedad.
Péndulo simple
Un péndulo simple se caracteriza por ser
una partícula sostenida por una cuerda
de masa despreciable que, al desplazarse
respecto a su posición de equilibrio, expe-
rimenta un movimiento oscilatorio, pero
en estricto rigor, estos no son osciladores
armónicos; se aproximan a un sistema de
este tipo siempre que se utilicen ángulos
menores a veinte. El oscilador armónico
describe un movimiento armónico simple,
caracterizado por sus vibraciones restaura-
doras, proporcionales a su desplazamiento
respecto al equilibrio; en el caso del pén-
dulo, dicha fuerza es el peso. En un péndu-
lo ideal se asume que la energía mecánica
se conserva; no obstante, en la práctica,
resulta una pérdida progresiva en forma
de calor, de modo que, la energía cinética
se maximiza en el punto de equilibrio y la
energía potencial en la amplitud (Martínez,
2015).
Figura 1
Secciones del simulador: laboratorio de péndulo simple con herramientas de trabajo auxiliares.
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Figura 2
Mapa conceptual de la propuesta tradicional en orden jerárquico de lo aprendido.
Grupos de control
Para los grupos A, B, C el proceso de en-
señanza/aprendizaje se establece con la
metodología tradicional. Inicialmente, la
propuesta se basa en pautas (Martínez et
al., 2012) con procedimientos que detallan
pasos mecanicistas que permiten consoli-
dar el contenido entregado a los estudian-
tes. A pesar de que estos proponen estudiar
conceptos o teorías físicas, se hace énfasis
o mención en la teoría de errores; estrictos
e inexibles pasos cientícos que coac-
cionan u obstaculizan la propia búsqueda,
toma de decisiones de los estudiantes y
obtención de resultados. Finalmente, todo
esto lleva al educador a asumir una acti-
tud distante y administrativa, tal como se
observa en el siguiente mapa conceptual,
que proporciona un resumen esquemático
de lo aprendido y sistematizado de forma
jerárquica (Cadena, 2002) referente a la
propuesta tradicional.
Grupos experimentales
Se construyó una propuesta metodoló-
gica activa a través del ciclo PODS. El
Pre - Test
Post - test
Tipos de errores
Ecuaciones
experimentales Conceptos
Difusión del
conocimiento
Péndulo Simple
Procedimientos y/o
pautas para cálculos
Pautas estandarizadas y
precisas para análisis de
grácas
Relación burocrática
estudiante - docente
Busqueda sistemática
de resultados
Síntesis
de datos
Análisis supercial de resultados
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objetivo medular consiste en generar
un cambio actitudinal en los estudian-
tes, mediante la promoción de un con-
icto cognitivo; proceso que permite
vincular el nuevo conocimiento con
las experiencias educativas del apren-
dizaje estimulando, de esta forma, el
pensamiento crítico y el método cientí-
co. Por ello, su principio se da desde
los conceptos básicos sobre Dinámica
insertando la situación experimental
mediante laboratorios virtuales asisti-
dos por el simulador PhET.
A continuación, las dicultades de com-
presión y solución de los problemas plan-
teados se resolvieron al construir un nuevo
concepto relacionado con la determinación
de la aceleración de gravedad. Para alcan-
zar dichos logros, se aplicó las siguientes
estrategias didácticas y evaluadoras:
i). Una prueba objetiva corta de entra-
da (Pre-Test), con intención de diag-
nosticar conocimientos previos del
estudiante promoviendo la toma de
conciencia sobre el estado de su propia
información cientíca, lo cual permite
claricar la búsqueda futura en el pro-
ceso experimental y reporte de resul-
tados.
ii). Una clase teórica, haciendo énfasis
o mención en la discusión de funda-
mentos físicos referidos a la práctica
de Péndulo Simple, entre ellos: Mo-
vimiento Oscilatorio, Método Expe-
rimental y Dinámica vinculada con la
Segunda Ley de Newton.
iii). Una vez socializado el material así
como el equipo de laboratorio virtual
PhET, se inició la evaluación formati-
va.
La metodología didáctica es una adapta-
ción basada en la propuesta de Sokoloff y
Thornton (2006), que consiste en una serie
de pasos, propios del esquema del ciclo
PODS, por su sigla en inglés, Predecir, Ob-
servar, Discutir y Sintetizar. Básicamente,
consiste en dar una breve explicación teó-
rica o introductoria al problema del movi-
miento libre del péndulo simple en el aire,
despreciando desde luego los efectos que
ocurren debido a la fricción. Se describe a
los estudiantes en qué consiste el problema
que se va a estudiar, se forman equipos
(entre dos o tres) en el aula con el n de
que todos los integrantes de cada grupo
participen durante la metodología. A con-
tinuación, se describen los pasos del ciclo:
1. Se solicita a los estudiantes que
de manera individual realicen una ex-
plicación del fenómeno, prediciendo
el comportamiento respecto al cambio
de posición de un péndulo simple, a
su vez apunten las explicaciones con
dichas predicciones en una hoja elec-
trónica que sirva como referencia de
ideas previas sobre el fenómeno. A
esta fase se le conoce como la Predic-
ción (P).
2. Luego, se direcciona a los discen-
tes hacia la simulación PhET del labo-
ratorio virtual de péndulo, para indicar
las instrucciones de su uso. Posterior-
mente, los equipos observan la ejecu-
ción de la simulación en las tres sec-
ciones correspondiente para describir
el fenómeno. A esta etapa se la conoce
como Observación (O).
3. Si la predicción y la observación
no coinciden en sus resultados, el pro-
fesor pide a los integrantes de cada
equipo que discutan los datos hasta
conseguir una explicación sobre el fe-
nómeno, igualmente, si la predicción
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y la observación coinciden, el docente
pide a los equipos elaboren por for-
malidad un breve reporte del principio
de funcionamiento u operación. A esta
fase se le conoce como la Discusión
(D).
4. Finalmente, durante una plena-
ria el profesor solicita que cada equi-
po exponga los resultados nales. Si
existen controversias durante la des-
cripción, se realizan observaciones
a los equipos, identicando errores y
proponiendo el mejor planteamiento
para que puedan enmendar y justicar
la respuesta válida. De la misma for-
ma, los equipos que no alcanzaron la
explicación acertada deben resaltar las
dicultades de sus análisis. A esta fase
del aprendizaje se la conoce como Sín-
tesis (S), en ella encontramos la inter-
vención activa tanto del profesor como
de los estudiantes.
iv). Al nalizar el proceso de enseñan-
za/aprendizaje, se realiza una prueba
objetiva corta de salida (Post-Test),
que consiste en una serie de ítems de
selección múltiple, los cuales facilita-
ran una tendencia sobre la proyección
de ganancia normalizada del aprendi-
zaje para comparar la consecuencia di-
dáctica de la metodología activa.
Estadísticos del aprendizaje
La ecacia de ambas metodologías de
enseñanza se verica con estadísticos de
control como: medidas de tendencia cen-
tral, medidas de dispersión, ANOVA de
una vía y Prueba de Tukey. Por otro lado,
la evolución del aprendizaje se desarro-
lla con un estadístico denominado factor
de Hake <G>, el cual permite comprobar
los cambios o modicaciones que ocurren
durante la interpretación de nuevos con-
ceptos sobre la base del conocimiento ini-
cial de sus participantes. Básicamente, la
ganancia de aprendizaje normalizada con
dicho factor se detalla en la Ecuación 1, y
se dene como el cociente entre la diferen-
cia del puntaje promedio de una prueba de
salida (Ms) y el puntaje promedio de una
prueba de entrada (Me), respecto al mayor
incremento posible del puntaje promedio
inicial.
Ecuación 1
Esta expresión matemática representa la
ganancia cognitiva que se adjudica a una
población, cuando empieza con un baga-
je de conocimiento preliminar referente
a cualquier temática. En otras palabras,
muestra la proporción de conocimiento
que ha sido alcanzada. Además, se caracte-
rizó los anchos de distribución en los pun-
tajes del pre-test y post-test con sus respec-
tivas desviaciones estándar que se denotan
por la nomenclatura Δ〈G〉, y según Hake
(1998) se calculan con el siguiente trata-
miento convencional:
Ecuación 2
Luego, con el promedio del puntaje del
pre-test (Me) y la ganancia normalizada
se construye un gráco «〈G〉 vs 〈Me〉».
De modo que, para interpretar dichos
resultados se propone dividir el gráco en
tres regiones:
1. Región 1: Alta–G para valores
cuya ganancia es 〈G〉 ≥ 0,7
2. Región 2: Media–G para valores
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
cuya ganancia oscila entre 0 ,7 > 〈G〉 ≥ 0,3
3. Región 3: Baja–G para valores
cuya ganancia es 〈G〉 < 0,3.
Por consiguiente, las regiones permitirán
identicar los grupos de alto rendimiento,
la mejor metodología empleada y aquellas
poblaciones en donde el conocimiento
adquirido de los sujetos aún represente una
brecha distante respecto al conocimiento
de la comunidad cientíca.
Resultados y Discusión
Efectividad de metodologías
En la tabla 1, se detallan las calicaciones
nales para los dos conjuntos: grupo de
control con 99 estudiantes (metodología
de enseñanza tradicional), frente al
grupo experimental con 96 estudiantes
(metodología de enseñanza no tradicional).
El contenido evaluativo de las pruebas
antes y después de las sesiones de clases
se encamina a explicar el concepto de
conservación de energía mecánica a
través del Péndulo simple. Las preguntas
incluidas en los test, se orientan hacia la
afectación del péndulo cuando varían sus
condiciones de entorno, a n de que se
determine cuáles son las variables físicas
que realmente inuyen en el movimiento.
A continuación, en la tabla 1, se presentan
las notas obtenidas por los estudiantes para
ambas metodologías.
Para ambos grupos, el pre-test y post-test
monitorean la evolución del aprendizaje
mediante preguntas con opción múltiple
que fueron elaboradas por el grupo de
investigación. Además, los equipos eran
similares en cuanto a edad, estatus social
y contenido del programa de Física. En el
momento de implementar la metodología,
en los dos grupos se asignó diez periodos
de instrucción con una hora pedagógica por
periodo (40 minutos). Los grupos de control
con metodología tradicional, realizaron la
Grupos de control Grupos experimentales
Grupo A Grupo B Grupo C Grupo D Grupo E Grupo F
Preguntas Pre-
test
Post-
test
Pre-
test
Post-
test
Pre-
test
Post-
test
Pre-
test
Post-
test
Pre-
test
Post-
test
Pre-
test
Post-
test
1 0,55 0,75 0,40 0,55 0,60 0,55 0,55 0,85 0,40 0,55 0,50 0,65
2 0,45 0,55 0,70 0,75 0,65 0,75 0,80 0,90 0,30 0,50 0,40 0,60
3 0,55 0,55 0,65 0,70 0,60 0,60 0,65 0,75 0,55 0,70 0,65 0,70
4 0,40 0,50 0,65 0,55 0,55 0,60 0,70 0,75 0,25 0,45 0,35 0,55
50,50 0,45 0,25 0,45 0,55 0,60 0,40 0,70 0,30 0,60 0,30 0,60
60,40 0,50 0,60 0,60 0,50 0,75 0,80 0,80 0,25 0,40 0,35 0,60
70,65 0,75 0,50 0,70 0,40 0,55 0,80 0,85 0,25 0,55 0,35 0,70
8 0,45 0,80 0,50 0,70 0,55 0,55 0,40 0,85 0,30 0,55 0,50 0,50
9 0,35 0,60 0,30 0,55 0,55 0,60 0,75 0,85 0,20 0,45 0,50 0,65
10 0,30 0,55 0,30 0,40 0,35 0,65 0,85 0,95 0,30 0,60 0,50 0,80
Tabla 1
Resultados de las evaluaciones de entrada y de salida.
Nota: Para ambos test, se reporta el promedio de calicaciones por pregunta en una escala ponderada entre 0 -1.
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El aprEndizajE activo dE la Física durantE la práctica
dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
introducción del tema en tres periodos,
la resolución de problemas aplicados en
cuatro periodos e ilustración de situaciones
y exposición de casos cotidianos en tres
periodos. Por otro lado, para los grupos
experimentales, se utilizaron cuatro
periodos como introducción; un periodo
de inducción con el ciclo PODS y tres
periodos para trabajar la secuencia
didáctica relacionada con el ciclo, de
ahí que, los últimos periodos sirvieron
como casos de aplicación y resolución
de problemas. Aunque los cursos tenían
una media de 35 estudiantes, algunos
faltaron a sesiones programadas debido
a enfermedades comunes, calamidades
domésticas y/o atrasos escolares. Por
ello, dichos estudiantes fueron retirados
de la investigación tanto en los grupos
experimentales como en los grupos de
control. En aras de claridad y brevedad,
la tabla 2 proporciona el resumen de los
grupos de estudio identicando una serie
de tendencias generales.
Cabe señalar que, el promedio general para
los grupos de control y experimental previo
a la instrucción son 0,49 y 0,47 mientras
que, al culminar ambas metodologías
el promedio nal obtenido es de 0,61 y
0,67 respectivamente. Así pues, a partir
de dichos resultados estadísticos, nuestra
atención se enfoca en la varianza de los
grupos, debido a que durante el pre-test
los valores para el grupo B y D presentan
una alta desigualdad colectiva en relación
a sus conocimientos previos. Esto puede
ser un indicador de tendencia respecto a la
mejor metodología aplicativa. Al nalizar
el postest, los resultados provistos de la
varianza en ambos grupos vislumbran
una mejoría en su uniformidad cognitiva;
no obstante, los grupos experimentales
direccionados por la enseñanza no
tradicional muestran una mayor simetría
de conocimiento, al mantener la cuantía
de la variante menor frente a la tradicional.
Del mismo modo, se dará seguimiento
al grupo E ya que gura como un grupo
crítico, por presentar el menor promedio
de calicaciones durante el pretest.
Por otro lado, a la condición dispuesta por
las dos secuencias didácticas, se admite
que un periodo adicional de la metodología
activa en los grupos experimentales no es
un factor incidente para obtener mayor
logro que en los grupos de control. La
sesión extra se usó para que el grupo
experimental descubriera cómo proceder
con la metodología activa para lo cual se
recurrió a situaciones o casos de la física
distintas a la enseñanza tradicional con un
tema diferente al de péndulo simple.
La sistematización de datos se llevó a
cabo con pruebas estadísticas de ANOVA
unifactorial, las cuales revelan la inuencia
de los tratamientos metodológicos en
grupos de estudio. En la tabla 3, se reporta
un análisis estadístico de varianza con una
vía, que permite obtener información sobre
el resultado comparativo de los distintos
equipos. Es decir, permite concluir si
los estudiantes sometidos a distintos
programas o tratamientos, dieren de la
medida de rendimiento utilizado.
La hipótesis alternativa (Ha) referida por
el ANOVA unifactorial para ambos test es
aceptada, debido a que nuestros resultados
indican una probabilidad (P) menor a 0,05
lo cual justica el rechazo de la Hipótesis
Nula (H0), asimismo como el valor de
F es mayor que el valor crítico para F,
estamos seguros que los datos obtenidos
de las pruebas son signicativos. Esto
representa que los grupos de investigación
antes de la instrucción del Péndulo Simple
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
ANOVA PRE-TEST
Origen de las
Variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados F Probabilidad Valor crítico
para F
Entre grupos 0,694875 50,138975 8,6834249 4,3296E-06 2,3860698
Dentro de los grupos 0,86425 54 0,01600462963
Total 1,559125 59
ANOVA POST-TEST
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de
los
cuadrados F Probabilidad Valor
crítico
para F
Entre grupos 0,4915 50,0983 10,723636 3,43486E-07 2,3860698
Dentro de los grupos 0,495 54 0,00916667
Total 0,9865 59
Estadística de calicaciones en pre-test Estadística de calicaciones en post-test
Grupo Metodología Media Error
típico Varianza Grupo Metodología Media Error
típico Varianza
A
Tradicional
0,46 0,03317 0,011 A
Tradicional
0,60 0,03873 0,015
B 0,49 0,05220 0,027 B 0,60 0,03686 0,014
C 0,53 0,02906 0,008 C 0,62 0,02380 0,006
D
No Tradicional
0,67 0,05281 0,028 D
No
Tradicional
0,83 0,02386 0,006
E0,31 0,03145 0,010 E0,54 0,02794 0,008
F 0,44 0,03399 0,012 F 0,64 0,02693 0,007
Tabla 2.
Resumen estadístico por grupos respecto a evaluaciones de entrada y salida.
Tabla 3.
Análisis estadístico de varianza para evaluaciones de entrada y salida.
Nota: Datos estadísticos de comparación entre los resultados del pre-test y post-test de los grupos de
investigación.
presentan diferencias entre sí, ya sea por
el conocimiento previo o experiencias
adquiridas antes de su aprendizaje. Por
ello, a través de un análisis post-hoc
asistido por la prueba de Tukey en la tabla
4 se verica que parejas de tratamientos
tienen diferencias entre las medias de
calicaciones durante las evaluaciones de
entrada y salida.
Nota: (H0): las medias de todos los grupos son iguales; (Ha): en al menos un grupo la media de calicaciones
es distinta.
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
Pre-test
Grupos Diferencia SEM Valor q Probabilidad Alfa Sig. LCL UCL
B A 0,025 0,05658 0,62491 0,99776 0,05 0 -0,14216 0,19216
C A 0,07 0,05658 1,74975 0,8166 0,05 0 -0,09716 0,23716
C B 0,045 0,05658 1,12484 0,96713 0,05 0 -0,12216 0,21216
D A 0,21 0,05658 5,24924 0,00618 0,05 1 0,04284 0,37716
D B 0,185 0,05658 4,62433 0,02192 0,05 1 0,01784 0,35216
D C 0,14 0,05658 3,49949 0,15002 0,05 0 -0,02716 0,30716
E A -0,15 0,05658 3,74946 0,10253 0,05 0 -0,31716 0,01716
E B -0,175 0,05658 4,37437 0,03512 0,05 1 -0,34216 -0,00784
E C -0,22 0,05658 5,4992 0,00361 0,05 1 -0,38716 -0,05284
E D -0,36 0,05658 8,9987 6,97E-07 0,05 1 -0,52716 -0,19284
F A -0,02 0,05658 0,49993 0,99923 0,05 0 -0,18716 0,14716
F B -0,045 0,05658 1,12484 0,96713 0,05 0 -0,21216 0,12216
F C -0,09 0,05658 2,24967 0,60806 0,05 0 -0,25716 0,07716
F D -0,23 0,05658 5,74917 0,00207 0,05 1 -0,39716 -0,06284
F E 0,13 0,05658 3,24953 0,21287 0,05 0 -0,03716 0,29716
Post-test
Grupos Diferencia SEM Valor q Probabilidad Alfa Sig. LCL UCL
B A -0,005 0,04282 0,16514 1 0,05 0 -0,1315 0,1215
C A 0,02 0,04282 0,66058 0,99708 0,05 0 -0,1065 0,1465
C B 0,025 0,04282 0,82572 0,9917 0,05 0 -0,1015 0,1515
D A 0,225 0,04282 7,43151 3,69E-05 0,05 1 0,0985 0,3515
D B 0,23 0,04282 7,59665 2,44E-05 0,05 1 0,1035 0,3565
D C 0,205 0,04282 6,77093 1,89E-04 0,05 1 0,0785 0,3315
E A -0,065 0,04282 2,14688 0,65436 0,05 0 -0,1915 0,0615
E B -0,06 0,04282 1,98173 0,72605 0,05 0 -0,1865 0,0665
E C -0,085 0,04282 2,80746 0,36409 0,05 0 -0,2115 0,0415
E D -0,29 0,04282 9,57838 1,81E-07 0,05 1 -0,4165 -0,1635
F A 0,035 0,04282 1,15601 0,96307 0,05 0 -0,0915 0,1615
F B 0,04 0,04282 1,32116 0,93582 0,05 0 -0,0865 0,1665
F C 0,015 0,04282 0,49543 0,99927 0,05 0 -0,1115 0,1415
F D -0,19 0,04282 6,27549 6,19E-04 0,05 1 -0,3165 -0,0635
F E 0,1 0,04282 3,30289 0,19808 0,05 0 -0,0265 0,2265
Tabla 4.
Prueba Tukey: comparación entre pares durante el pre-test y post-test.
Nota: Sig. igual a 1 indica que la diferencia de las medias es signicativa al nivel 0.05 y Sig. igual a 0 indica que la diferencia de las medias no
es signicativa al nivel 0.05.
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
Análogo al observable anterior y usando
el valor Sig, se evidencia que durante el
pre-test los grupos D, E, F maniestan
desigualdad frente a los grupos de A, B, C
ya sea por tendencias positivas o negativas
referidas a su experiencia educativa. Sin
embargo, el resultado más impresionante
que se puede examinar es que al nalizar
ambas metodologías los grupos D y C que
no presentaron divergencias preliminares,
ahora maniestan disparidad por el uso
de metodologías activas. Paralelamente,
el grupo E denominado crítico, pudo
alcanzar una simetría de conocimientos en
comparación con los otros equipos, dando
crédito a que el empleo de metodologías
activas asistidas por el ciclo PODS
con simulaciones PhET resulta ser una
propuesta innovadora durante la enseñanza
del Péndulo Simple.
Evolución del aprendizaje
En la tabla 5, se detalla una caracterización
para ambas metodologías a partir de los
promedios de entrada y salida de todos los
grupos, con el propósito de determinar la
proporcionalidad de crecimiento por cada
uno. Luego, para la sistematización de datos
y el cálculo de indicadores de evolución, se
precisó con el software ORIGIN-PRO 9.0
la ventaja de un aprendizaje normalizado
de Hake (G), el ancho de distribución
de ganancia (Δ<G>) y las medidas de
tendencia central con una ponderación
hacia la escala [0,0 – 1,0]. De manera que,
dicha ganancia normalizada no dependa
de los conocimientos preliminares de los
estudiantes.
Por consiguiente, cuando los anchos
de distribución son próximos a la
ganancia normalizada el instrumento de
investigación presenta una zona ciega,
es decir que, se genera un sesgo durante
la investigación. Por lo tanto, se ha
demostrado que la metodología tradicional
empleada en los grupos de control no
genera un cambio sustancial por lo que
el aprendizaje carece de signicado. En
cambio, la metodología activa asistida con
el ciclo PODS promueve en los estudiantes
el aprendizaje signicativo debido a que
el valor de su ganancia normalizada es
mayor frente al tradicional y la amplitud
de distribución no presenta una cuantía
próxima a la misma.
Por simplicidad, en la gura 3 se aclara
las tres regiones propuestas; Baja–G,
Media–G y Alta–G, en donde se muestra el
avance de los seis grupos frente al empleo
de dos metodologías; la tradicional versus
la no tradicional.
Indicadores Grupo A Grupo B Grupo C Grupo D Grupo E Grupo F
Me0,46 0,49 0,53 0,67 0,31 0,44
DSe0,10 0,16 0,09 0,17 0,10 0,11
Ms0,60 0,60 0,62 0,83 0,54 0,64
DSs0,12 0,12 0,08 0,08 0,09 0,09
G0,26 0,22 0,19 0,48 0,33 0,36
Δ <G> 0,27 0,34 0,23 0,35 0,16 0,20
Tabla 5.
Indicadores de aprendizaje para grupos de control y experimental.
Nota: (Δ<G>): Distribución o desviación de la ganancia normalizada de Hake.
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dEl péndulo simplE mEdiantE simulación
Nota de la gura: (
◀
) Grupo A; (▲) Grupo B;
(
▶
) Grupo C; Experimental: (●) Grupo D; (█)
Grupo E; (◆) Grupo F.
Evidentemente, los grupos de control
alcanzan una región Media–G con
enseñanza tradicional; sin embargo, los
grupos experimentales superan la ganancia
normalizada, esto se debe a la secuencia
didáctica propuesta por al ciclo PODS
asistido por simulaciones PhET, que
permitr conseguir para el grupo D, la región
de Alta–G. Por ello, la implementación de
metodologías activas para la enseñanza del
Péndulo Simple, pues permite el desarrollo
de un aprendizaje signicativo en los
estudiantes de nivel medio, asegurando
una ganancia superior a la esperada por las
estrategias convencionales.
Conclusiones
Lo relevante de la investigación está
claramente sustentada por los resultados
estadísticos referentes a la ganancia
normalizada de Hake. Aunque los grupos
experimentales E y F se mantuvieron en
la región Media–G sus valores frente a
los tres grupos de control A, B, C fueron
superiores, debido a la metodología activa
del ciclo PODS. Del mismo modo, los
anchos de distribución para los grupos
de control detectaron una cuantía mayor
a su ganancia normalizada, lo cual no
es permitido ya que invalida o limita
el uso de la metodología tradicional
por el signicado de los resultados. De
esta manera, durante la enseñanza del
Péndulo Simple el impacto del simulador
PhET como aprendizaje activo a través
de procesos de predicción, observación,
discusión y síntesis incrementan con éxito
las ganancias de aprendizaje de cualquier
grupo de estudio sin importar su estado de
conocimiento preliminar.
En síntesis, la caracterización del
estudio ha demostrado cuantitativamente
evidencias signicativas para los
catedráticos de Física en dos escenarios
educativos: metodología tradicional
frente a metodología activa. El diseño
de una mejor orientación metodológica
fundamentada desde una perspectiva
experimental asistida por simulaciones
interactivas y pautas del ciclo PODS,
presenta mayor ganancia de aprendizaje
debido a que el protagonismo de la función
docente como una construcción de bases
teóricas y/o prácticas, se corresponde con
los estudiantes sin causar un rol pasivo
en ellos y confrontando paulatinamente
un desempeño auténtico a través de
laboratorios virtuales que demuestran
mejor comprensión de contenidos a largo
plazo, optimizando así la didáctica de la
Física. No obstante, la implementación
de nuevas tecnologías al aula tradicional
no pretende reemplazar los recursos
didácticos ecaces para el aprendizaje, sino
incorporar herramientas que simpliquen y
enriquezcan las metodologías tradicionales
o convencionales.
Por ello, el aprendizaje activo mediado
Figura 3
Ganancia normalizada frente al promedio del
Pre-Test. Control
90
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por simulaciones, tiene la facilidad de
reproducir con gran precisión y exactitud
la mayoría de fenómenos físicos,
consiguiendo una mayor familiaridad de
contenidos con un bajo costo, reducción de
materiales de laboratorio y prevención de
accidentes durante prácticas diseñadas. Por
consiguiente, la metodología activa busca
el desarrollo de habilidades analíticas y
comparativas en los educandos, reduciendo
el empleo de métodos memorísticos en el
aprendizaje, asegurando el razonamiento
con la deducción de fenómenos a partir de
eventos preliminares.
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Para referenciar este artículo utilice el siguiente formato:
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