Introducción

Para ^{McDermott (2001)} la enseñanza tradicional (ET), como se ha demostrado en diversos estudios, no permite que el estudiante realice adecuadas conexiones entre conceptos, representaciones formales y situaciones del mundo real. Las concepciones previas, en algunos casos, erradas, no son superadas bajo este esquema de enseñanza, no se promueve una estructura conceptual coherente y no se incrementa en capacidad de análisis y razonamiento. La responsabilidad del proceso de enseñanza-aprendizaje recae en el docente, el estudiante no es el centro de este, es un agente pasivo y receptor, la autoridad intelectual la tienen el profesor y los libros de texto y debido al afán por cumplir con un plan curricular, no hay tiempo para escenarios en los que se genere gusto y actitud por el asombro, por la observación, por la pregunta, por la conjetura, por el análisis, como señalan ^{Bruner (1987)}, ^{Barrera (2007)}, citados por ^{Barbosa (2008)}, generando en los estudiantes -como afirman ^{Solbes, Monserrat y Furio (1997)}-, una valoración negativa de las ciencias, que las hacen difíciles, aburridas, con currículos rígidos y en donde la falta de conexión entre los contenidos y la vida diaria hace que les resulten poco atractivas, confirmando el bajo interés y motivación por su estudio (^{Villarreal et al., 2005}).

Además de lo anterior, el deficiente desarrollo de habilidades comunicativas propias de las temáticas requeridas para la física, el ignorar que los estudiantes tienen experiencias previas del mundo real y que las tienen organizadas de una forma particular que les explique, a su modo, los hechos reales (^{Elizondo, 2013}), ocasiona dificultades en el aprendizaje de dicha ciencia, convirtiéndose en un obstáculo para el avance en la comprensión de los principios y leyes en las que se sustenta y permiten explicar el comportamiento de la naturaleza.

Por otra parte, el trabajo de experimentos aislados y descontextualizados, la estructura de contenidos de manera rígida sin tener en cuenta el nivel de desarrollo de los estudiantes, la enseñanza memorística y la desarticulación de conceptos científicos con las ideas previas de los estudiantes, así como la estructura lógica de los contenidos conceptuales, el nivel de exigencia formal y la influencia de los conocimientos previos y preconcepciones del alumno, como lo señalan ^{Campanario y Moya (1999)}, son poco eficaces para promover aprendizajes significativos.

Como estrategia alternativa a la enseñanza tradicional se propone la metodología de aprendizaje activo (MAA); bajo este enfoque los alumnos deben plantear sus predicciones acerca de diversas experiencias, argumentar las razones en las que se basan para formular las predicciones, realizar el diseño experimental, para, después, contrastar los resultados de la experiencia con sus predicciones iniciales, de esta manera se ayuda a los estudiantes a ser conscientes de sus propios procesos cognitivos; así mismo, con este tipo de tareas se llama la atención sobre el papel de la observación y validación de hipótesis en la ciencia.

Fundamentación de la experiencia

El aprendizaje activo se define como un método de instrucción que involucra a los estudiantes en el proceso de aprendizaje; se requiere que los estudiantes realicen actividades de aprendizaje y reflexionen acerca de lo que están haciendo, mientras que el papel del docente se visualiza como el generador de un clima de desequilibrio conceptual. El uso de técnicas activas logra un ambiente de aprendizaje más eficaz; al respecto ^{Thornton y Sokoloff (1997)} afirman que este permite el desarrollo de habilidades del pensamiento, es ágil, divertido, útil, lográndose con frecuencia que los alumnos abandonen sus asientos para moverse por el aula y pensar en voz alta (^{Silberman, 1998}).

Con la metodología de aprendizaje activo (MAA) se busca generar un cambio procedimental y de protagonismo en el papel que desempeña tanto el docente, como el estudiante en los procesos educativos, en los que el profesor sea una guía del proceso de aprendizaje permitiendo que el estudiante realice tareas experimentales de observación, predicción, medición, análisis, contrastación y comparación, que propicien una mejor construcción de su conocimiento. Se busca en este enfoque, además, que se estimule la colaboración entre estudiantes en un ámbito de enseñanza orientado desde el trabajo cooperativo (^{Benegas, 2007}; ^{Benegas et al., 2011}; ^{McDermott, 2001}, citados por ^{Zapata et al., 2012}).

En este orden de ideas, para que el proceso de enseñanza-aprendizaje de la física esté enmarcado en el tipo de metodología descrito, se requiere además de lo anterior, que se incluyan preguntas o situaciones que impliquen un razonamiento cualitativo y explicaciones verbales; se deben realizar prácticas sostenidas para interpretar el formalismo físico y relacionarlo con el mundo real, donde se articulen los conocimientos teóricos y prácticos (^{Franco, Velasco y Riveros, 2017}). Los estudiantes deben participar en el proceso de construcción de modelos cualitativos y en la aplicación de estos para predecir y explicar los fenómenos observados, también, se debe cultivar el razonamiento científico (^{McDermott, 1993}, citado por ^{Benegas, 2007}).

La MAA propuesta por ^{Thornton y Sokoloff (1997)}, contempla ocho pasos para su implementación en el aula, los cuales están descritos en la figura 1. Para la estrategia en el aula existen dos variantes que pueden ayudar en su realización, clases interactivas demostrativas (CID) o laboratorios de aprendizaje activo (LAA) (^{Sokoloff y Thornton, 2004}).

Fuente: adaptado de ^{Sokoloff y Thornton (2004)}.

Figura 1 Pasos de la MAA. 

Sistematización y análisis de la experiencia

Para el desarrollo de la experiencia, en primer lugar, se planeó la unidad didáctica (UD); para ello se tuvo en cuenta la malla curricular de la Institución Educativa Emiliano Restrepo Echavarría, institución de carácter oficial del municipio de Restrepo (Meta). Se trabajó con una muestra de 39 estudiantes de grado 10-1 (año lectivo 2016), se diseñó para ser ejecutada en cuatro intervenciones; posteriormente, se implementó la UD, de manera simultánea se hizo la observación y la reflexión, de tal forma que si era preciso realizar ajustes al diseño de la UD para lograr el propósito, se hicieran. En la tabla 1 se presentan las situaciones propuestas que permitieron abordar la temática de caída libre.

Tabla 1 Consolidado de situaciones propuestas en la UD para el desarrollo de la temática. 

Fuente: Riveros (2016).

Para evaluar la efectividad de la estrategia, se trabajó con el factor de Hake (^{Hake, 1998}) o ganancia relativa de aprendizaje conceptual, esta cantidad indica la ganancia promedio del aprendizaje conceptual y permite comparar el grado de logro de la estrategia educativa, en la ecuación 1 se presenta cómo se calcula el factor de Hake:

Una ganancia de Hake baja se encuentra cuando h < 0,3, media cuando 0,7 > h ≥ 0,30 y alta para h ≥ 0,7.

En la tabla 2 se presentan los resultados obtenidos en la aplicación del pretest, en donde se puede ver el porcentaje de estudiantes que seleccionaron cada una de las cinco opciones de respuesta para las nueve preguntas. El porcentaje de la respuesta correcta está señalado en negrita. Los datos corresponden al pretest de los 39 estudiantes de grado 10-1.

Tabla 2 Resultados del pretest. 

Fuente: elaboración propia.

En la figura 2, en el eje de las abscisas se grafican las nueve preguntas realizadas a los estudiantes en cada una de las cinco opciones de respuesta y en el eje de las ordenadas el porcentaje obtenido por los estudiantes en cada una de ellas. La opción de respuesta correcta está señalada con un asterisco amarillo.

Fuente: elaboración propia.

Figura 2 Resultados del pretest. 

En el ítem 1 se indaga por el tiempo de caída de dos esferas de igual tamaño y diferente masa que se dejan caer a la misma altura. Se encuentra que el 30,77% de los estudiantes contestó correctamente la pregunta, opción C, afirmando que el tiempo de caída era igual para ambas esferas. Se observa que la opción de respuesta A y D es seleccionada por los estudiantes con porcentajes de 28,21% y 25,64%, estas opciones de respuestas hacen énfasis en que la esfera de mayor peso se demora menos tiempo en caer, mientras que la opción E con un porcentaje de 15,38%, señala que la esfera liviana llegaba primero al suelo. La opción B no fue considerada como respuesta entre los estudiantes, indicaba que la esfera más liviana tardaría aproximadamente la mitad del tiempo que la esfera pesada en llegar al suelo.

La pregunta 2 cuestiona sobre lo que pasaría si dos esferas de metal de igual tamaño y diferente peso ruedan sobre una mesa horizontal con la misma velocidad y caen al suelo al llegar al borde de la mesa. Un 23,08 % de los estudiantes contestaron correctamente la opción A, considerando que ambas golpean el suelo aproximadamente a la misma distancia horizontal de la base de la mesa, mientras que la opción D representada por el mayor porcentaje de selección de 41,03% indicaba que la más pesada golpeaba el suelo considerablemente más cerca de la base de la mesa que la liviana. Para las opciones B y C el porcentaje fue menor, de 12,82% cada una, la opción A indicaba que la más pesada golpea el suelo aproximadamente a la mitad de la distancia horizontal de la base de la mesa que la más liviana, mientras que la opción B decía lo contrario, y por último la opción C, seleccionada por un 10,26% de los estudiantes, afirma que la más pesada golpea al suelo mucho más cerca que la liviana.

El ítem 3 pregunta por lo que sucede con la velocidad y la aceleración cuando se deja caer una piedra desde el techo de un edificio de un solo piso hasta la superficie de la tierra. Un 28,21% de los estudiantes eligieron la respuesta correcta (opción C) que afirmaba que la velocidad de la piedra aumenta debido a una fuerza de gravedad constante que actúa sobre ella. Las opciones A, D y E muestran porcentajes bajos de 12,82%, 10,26% y 7,69% respectivamente, la opción A indica que alcanza un máximo de velocidad apenas se suelta la piedra y luego sigue su trayectoria con velocidad constante; en la opción D se afirma que cae, debido a la tendencia natural de todos los cuerpos a descansar sobre la superficie y en la opción E cae debido a los efectos combinados de la fuerza de gravedad empujándola hacia abajo y la fuerza del aire empujándola hacia arriba. La opción de respuesta B resulta la opción incorrecta más popular entre los estudiantes con un porcentaje de 41,03%, porque consideran que la velocidad de la piedra aumenta mientras cae debido a que la atracción gravitatoria se hace mayor cuanto más se acerca la piedra a la tierra.

En la pregunta 4, se quiere saber qué sucede con la velocidad inicial de una cubeta que se deja caer desde la azotea de un edificio, en donde un 23,08% de los estudiantes contestó correctamente la pregunta (opción C), considerando que su velocidad inicial era cero por partir del reposo, mientras que las opciones de respuesta A y B resultan ser opciones incorrectas y atractivas para los estudiantes con porcentajes del 25,64% y 33,33% respectivamente. Con la opción A establecieron que al ser soltada la cubeta esta alcanza un máximo de velocidad y luego se mantiene con velocidad constante, y con la opción B que la velocidad aumentaba debido a la atracción gravitatoria que se hace mayor cuanto más se acerca a la tierra. En la opción D un 17,95% de los estudiantes sugieren que la velocidad inicial aumenta aproximadamente a la mitad de su trayectoria. La opción E no fue considerada como respuesta entre los estudiantes, seguramente porque en esta opción se plantea que la velocidad inicial disminuye.

En el interrogante 5, se cuestiona sobre tiempo de caída de una moneda y una hoja de papel extendida que se dejan caer a la misma altura y en el mismo instante. El 33,33% de los estudiantes contestó correctamente la opción B, en donde sugiere que el tiempo para la moneda será menor comparada con la hoja de papel extendida. La respuesta A fue la opción incorrecta con mayor porcentaje de selección con un 46,15%; los estudiantes creen que el tiempo de caída es mayor para la moneda comparada con la hoja de papel. Las opciones C y D muestran porcentajes bajos de 10,26% cada una, en la opción C el tiempo de caída es igual para ambos objetos, y en la opción D es aproximadamente la mitad para la moneda comparada con la hoja de papel extendida. La opción E no fue considerada por los estudiantes como opción de respuesta.

El numeral 6 averigua cómo es la aceleración de una pelota de ping-pong que se deja caer desde un edificio de dos pisos. Un 15,38% de los estudiantes contestó correctamente al elegir la opción A, afirmando que su aceleración es constante. Se puede apreciar que las respuestas B y C son opciones incorrectas escogidas por los estudiantes con porcentajes de 30,77% y 35,77% respectivamente, en la opción B se afirma que la aceleración aumenta debido a que la atracción gravitatoria se hace mayor cuanto más se acerca la pelota de ping-pong a la superficie y en la opción C se señala que la aceleración aumenta porque la fuerza de gravedad es constante. Las opciones D y E muestran porcentajes bajos de selección, de 12,82% y 5,13% respectivamente, en estas opciones se considera que la aceleración disminuye debido a la tendencia natural de todos los cuerpos al caer o a la fuerza de gravedad que actúa sobre ella.

Para los ítems 7, 8 y 9, la situación que se propone es dejar caer una moneda verticalmente desde dos alturas distintas (altura mayor H, altura menor h). En el 7 se interroga sobre la aceleración de la moneda justo al final de su recorrido. Tan solo un 15,38% de los estudiantes contestó correctamente (opción C), indicando que la aceleración es igual para la moneda desde las dos alturas. La opción D, aunque es una respuesta incorrecta, es escogida por un buen número de estudiantes, con un 51,38% de elección, en ella se afirma que es mayor la aceleración si cae desde una altura H. Las opciones B y D resultan ser muy poco consideradas por los estudiantes, logrando porcentajes de 12,82% cada una, en ellas se afirma que la aceleración es menor si cae desde la altura H o justamente la mitad de la altura H comparado con el cuerpo que cae desde h. El 7,69% consideró que ninguna de las opciones anteriores era la respuesta correcta y seleccionó la opción E.

En el 8 se pregunta por el tiempo que tarda la moneda en llegar al suelo desde las alturas H y h. Se encuentra que el 35,90% de los estudiantes contestó correctamente la pregunta, opción D, indicando que es mayor el tiempo de caída si cae desde la altura H. Para las opciones A y C se tiene un menor porcentaje de elección para cada una (17,95% y 20,51%), en la opción A se menciona que el tiempo es mayor si la moneda cae desde la altura h y en la opción C que los tiempos son iguales para las alturas H y h. Se observa que las opciones de respuesta B y D resultan poco interesantes para los estudiantes con igual porcentaje de 12,82% cada una, la opción B sugiere que el tiempo es mayor si la moneda cae de la altura h y la D considera que ninguna de las anteriores respuestas es válida.

En el 9, el 35,90% de los estudiantes contestó correctamente al elegir la opción A, indicando que, al caer, la moneda adquiere una velocidad distinta en cada punto de su trayectoria. También se puede apreciar que las respuestas B y D son las opciones que más escogen los estudiantes, con porcentajes del 23,08% y 25,64% respectivamente, la opción B afirma que la velocidad permanece constante y la opción D que la velocidad es igual a la aceleración. La opción C muestra que un 5,13% de los estudiantes consideran que la velocidad se comporta inversamente proporcional a la aceleración y la opción E que ninguna de las respuestas anteriores es la correcta.

Posterior a la aplicación del pretest, se realiza el análisis de las situaciones descritas en la tabla 1. En cada una de las intervenciones se realizó la secuencia de los ocho pasos presentados en la figura 1. En la figura 3 se muestra un ejemplo de las predicciones individuales relacionadas con la situación propuesta en la primera secuencia, en ella se observa que los estudiantes tienen una concepción aristotélica del movimiento de los cuerpos en caída libre.

Fuente: elaboración propia.

Figura 3 ¿Qué cae más rápido, la esfera de acero o la de plástico? 

En la figura 4 se presenta un estudiante realizando la demostración o diseño experimental; trabajaron en pequeños grupos, los mismos que se conformaron para las predicciones grupales, realizaron la práctica tantas veces como fue necesario, obteniendo sus propios resultados, para comparar luego con las predicciones y argumentar sus hallazgos.

Fuente: elaboración propia.

Figura 4 Demostración de esferas en caída libre. 

En la figura 5 se presenta un ejemplo de las predicciones de los estudiantes frente a la situación de la secuencia dos, en la que se observa que los estudiantes van modificando sus concepciones previas asociadas con la caída de los cuerpos.

Fuente: elaboración propia.

Figura 5 ¿Qué cae más rápido: un zapato o una moneda? 

En la figura 6 se evidencia el trabajo de LAA, de tal forma que los estudiantes pueden validar sus hipótesis y confrontar sus resultados.

Fuente: elaboración propia.

Figura 6 Demostración y resultado de caída de un zapato y una moneda. 

En la figura 7 se presenta un ejemplo de las predicciones individuales relacionadas con la situación planteada en la tercera secuencia; los estudiantes predicen lo que consideran que va a suceder, sin embargo, no hablan de movimiento vertical hacia arriba, ni de cambios en la velocidad en función del ascenso del pitillo.

Fuente: elaboración propia.

Figura 7 Predicciones del experimento de la botella. 

En la figura 8 se observa a un estudiante realizando la práctica, posterior a la discusión de resultados, los estudiantes afirmaron que el pitillo sale disparado con una velocidad inicial y, como la botella está en dirección vertical, el pitillo se mueve verticalmente hacia arriba, la velocidad del pitillo va disminuyendo a medida que asciende, hasta que se hace cero en la parte más alta de su trayectoria.

Fuente: elaboración propia.

Figura 8 Demostración del experimento de la botella. 

Finalmente se aplica el postest para evaluar qué sucedió con las ideas previas de los estudiantes luego de las intervenciones; en la tabla 3 se presentan los porcentajes de estudiantes que seleccionaron cada una de las cinco opciones de respuesta para las nueve preguntas de la prueba. El porcentaje de la respuesta correcta está señalado en negrita.

Tabla 3 Resultado del postest. 

Fuente: resultados de la prueba postest aplicada a los estudiantes de grado 10-1, de la Institución Educativa Emiliano Restrepo.

En figura 9 se presentan los resultados relacionados en la tabla anterior, se hace de forma similar a la figura 2.

Fuente: elaboración propia.

Figura 9 Resultados del postest. 

Pregunta 1. Se pregunta por el tiempo que tardan dos esferas del mismo tamaño y diferente masa en llegar al suelo, cuando se dejan caer desde el techo de un edificio en el mismo instante. Un 87,18% de los estudiantes contestó correctamente la pregunta con la opción C, afirmando que el tiempo empleado por las dos esferas al caer era aproximadamente el mismo. Para las opciones A, B y D muestran porcentajes inferiores al 7,69%; la opción E no fue considerada como respuesta entre los estudiantes. En estas opciones se considera que los tiempos de caída varían de acuerdo con el peso de las esferas.

Ítem 2. Si las dos esferas de metal del problema anterior ruedan sobre la mesa horizontal con la misma velocidad y caen al suelo al llegar al borde de la mesa. Ante esta situación, un 69,23% de los estudiantes contestaron afirmativamente la opción A, indicando que ambas golpearían el suelo aproximadamente a la mitad de la distancia horizontal de la base. Sin embargo, las opciones B y D muestran que un 17,95% y 10,26% de los estudiantes consideraron que la pesada golpea el suelo aproximadamente a la mitad o aún más cerca de la distancia horizontal de la base de la mesa que la bola liviana. La opción C y E no fue considerada como respuesta entre los estudiantes

Numeral 3. Cuando se pregunta sobre la velocidad que adquiere una piedra al dejarla caer desde el techo de un edificio de un solo piso hasta la superficie de la tierra. Solo el 20,51% de los estudiantes eligieron afirmativamente la opción C, indicando que la velocidad aumenta debido a una fuerza de gravedad constante que actúa sobre la piedra. Mientras que las respuestas A y B resultan ser opciones incorrectas con porcentajes del 38,46% y 33,33%, superando a la respuesta correcta, los estudiantes consideran que efectivamente existe un cambio en la velocidad mientras cae la piedra, pero no fue clara la causa que generó ese aumento, asumiendo que la atracción gravitatoria se hace mayor a medida que se acerca a la superficie de la tierra. La opción D muestra porcentajes bajos de 7,69% y la opción E no fue considerada como respuesta entre los estudiantes.

Interrogante 4. ¿Cómo sería la velocidad inicial de una cubeta que se deja caer desde la azotea de un edificio hasta la superficie de la tierra? Para esta pregunta el 71,79% de los estudiantes contestó correctamente la opción C, afirmando que era cero debido a que parte del reposo. Las opciones de respuesta A, B y D tienen porcentajes del 10,26%, 15,38% y 2,56% respectivamente, los estudiantes consideraron que la velocidad inicial es diferente de cero; en la opción A se señala que el cuerpo alcanza un máximo de velocidad al ser soltado y luego continúa con velocidad constante, en la opción B el cuerpo aumenta la velocidad por la acción gravitatoria a medida que se acerca a la superficie de la tierra y en la opción D la velocidad aumenta en la mitad de su trayectoria. La opción E no fue considerada como respuesta por ningún estudiante.

Pregunta 5. Cuestiona el tiempo que tarda en llegar al suelo una moneda y una hoja de papel extendida cuando se dejan caer desde la misma altura y en el mismo instante. Un porcentaje del 28,21% de los estudiantes contestó correctamente la opción B, afirmando que el tiempo era menor para la moneda comparada con la hoja de papel extendida. La opción A fue la opción incorrecta más popular entre los estudiantes con el 38,46%, considerando que el tiempo de la moneda era mayor que la hoja de papel extendida, seguida de la opción C con un 25,64%, en la que se mencionaba que el tiempo era igual para ambos objetos. Las opciones D y E muestran porcentajes bajos de 2,56% y 5,18% respectivamente, en donde el tiempo es aproximadamente la mitad o la cuarta parte para la moneda comparada con la hoja de papel extendida. En relación con esta pregunta, es importante mencionar que luego de la aplicación de la prueba y al hacer un conversatorio con los estudiantes, se puede considerar modificar la pregunta en la prueba o reformularla, haciendo énfasis en la situación en ausencia de aire y considerando su resistencia. Dado que como está redactada generó algunas dudas porque no es claro si se considera o no el efecto del rozamiento del aire sobre la hoja de papel. Posiblemente esto hizo que se obtuvieran los resultados que se presentan.

Ítem 6. La situación planteada indaga sobre la aceleración de una pelota de ping-pong que se deja caer desde el techo de un edificio de dos pisos hasta la superficie de la tierra. En esta pregunta, el 56,41% de los estudiantes contestó correctamente al elegir la opción A, admitiendo que la aceleración es constante. Se puede apreciar que la respuesta B tiene un porcentaje del 23,08%, los estudiantes consideraron que la aceleración aumentaba debido a la atracción gravitatoria que se hace mayor a medida que el objeto se acerca a la superficie. Las opciones C y D muestran porcentajes inferiores al 12,82%, parece que no se llega a comprender que la aceleración es constante en cualquier punto de la trayectoria, la opción E no fue considerada como respuesta entre los estudiantes.

Numeral 7. Se cuestiona la aceleración de una moneda que se deja caer desde dos alturas distintas (H y h) considerando que la altura H es exactamente el doble de la altura h. Se observa que el 43,59% de los estudiantes contestó correctamente (opción C), afirmando que la aceleración es igual en ambos casos. La opción A, aunque es una respuesta incorrecta, fue seleccionada por el 38,46% de los estudiantes, quienes consideran que la aceleración era mayor para la altura H. Las opciones B, D y E son poco consideradas por los estudiantes, logrando porcentajes inferiores al 10,26%.

Numeral 8. ¿Cómo sería el tiempo para la moneda si se deja caer de dos alturas (H y h) teniendo en cuenta que la altura H es exactamente el doble de la altura h? Los resultados muestran que un 82,05% de los estudiantes contestó correctamente la pregunta con la opción D, afirmando que este era mayor si cae de la altura H. Para las otras opciones, A, B y C, se tienen porcentajes inferiores al 7,69%. La opción E no fue considerada por ningún estudiante.

Interrogante 9. ¿Cómo sería la velocidad para la moneda si se deja caer de dos alturas (H y h) teniendo en cuenta que la altura H es exactamente el doble de la altura h? En esta pregunta, un 61,54% de los estudiantes contestó correctamente al elegir la opción A, considerando que la velocidad adquiere un valor distinto en cada punto de su trayectoria. La respuesta B fue seleccionada con un porcentaje del 20,51%, afirmando que la velocidad es constante. Las opciones C, D y E muestran porcentajes bajos del 5,13%, 10,26% y 2,56%, la opción E no fue seleccionada por ningún estudiante.

En la siguiente figura se relacionan los resultados correctos por pregunta, para el pretest y postest; en la tabla 4 se presenta el índice o factor de Hake (ganancia de aprendizaje global).

Tabla 4 Coeficiente Hake global del grado décimo. 

Fuente: resultados prueba pre y postest aplicada a los estudiantes de grado 10-1 de la Institución Educativa Emiliano Restrepo.

Fuente: elaboración propia.

Figura 10 Porcentaje de preguntas correctas pre y postest. 

La ganancia de aprendizaje, según el índice de Hake, se clasifica en el rango medio entre 0,3 y 0,7. Se observa un avance significativo en la comprensión del movimiento en caída libre.

Resultado por grupo de preguntas y su análisis

Para una mejor comprensión, se clasificaron las preguntas en tres grupos o variables, atendiendo a los conceptos que evalúa. La agrupación de preguntas se ilustra en la tabla 5.

Tabla 5 Agrupación de preguntas. 

Fuente: Riveros (2016).

La figura 11 presenta el resultado del pretest y postest por grupos de preguntas según las categorías dadas en la tabla 5. En la tabla 6 se presenta el índice o factor de Hake asociado a dichas variables.

Fuente: resultados prueba pre y postest aplicados a los estudiantes de grado 10-1 Institución Educativa Emiliano Restrepo.

Figura 11 Promedio de preguntas correctas pre y postest por agrupación de preguntas. 

Tabla 6 Coeficiente o factor de Hake por grupo de preguntas. 

Fuente: resultados prueba pre y postest aplicada a los estudiantes de grado 10-1 de la Institución Educativa Emiliano Restrepo.

De estas figuras y tablas se puede concluir que en cuanto al tiempo de caída se tuvo un buen nivel de asimilación (rango medio de ganancia de aprendizaje), que se puede atribuir de las situaciones físicas ejecutadas durante la unidad didáctica, así como la discusión de resultados y contrastación de predicciones; para la variable de velocidad se presentó una ganancia relativa de aprendizaje media. En relación con la aceleración, la ganancia relativa de aprendizaje es baja, los estudiantes tienen dificultades para asociar que en el movimiento de caída libre o lanzamiento vertical hacia arriba el cambio de la velocidad en función del tiempo es proporcional y que este hecho está relacionado con la aceleración constante. Se hace necesario implementar más situaciones experimentales que posibiliten mayor apropiación conceptual, en donde se analicen las variables físicas que intervienen; por ejemplo, disponer de esferas de poliestireno del mismo tamaño, hacerles hueco y rellenarlas de diferentes materiales, de tal forma que queden unas más pesadas que otras, dejar caer dos a dos las esferas, indagar a los alumnos por cuál llegará primero al suelo y por qué, realizar la práctica y discutir los resultados, repetir la situación, haciendo uso de celulares para grabar la caída de los cuerpos, y con ayuda de videotracker realizar el análisis de variables, enfatizando en la aceleración del movimiento.

Consideraciones finales

La UD diseñada bajo la MAA contribuyó en el mejoramiento de los procesos de enseñanza-aprendizaje de la física, toda vez que los estudiantes abordaron los conceptos básicos a partir de su propia experiencia. También se fomentaron espacios de discusión que les permitieron a los estudiantes contrastar sus ideas previas con los resultados de la práctica.

De acuerdo con la clasificación propuesta por Richard Hake al analizar los resultados de la ganancia normalizada promedio, después de las intervenciones con el instrumento de diagnóstico (pretest y postest), se encuentra que los estudiantes se ubican en una zona de ganancia media (0,42), logrando un avance conceptual; los resultados se pueden explicar a partir de las relaciones que hacen los alumnos de las variables que intervienen en el movimiento, a saber: tiempo de caída, velocidad y aceleración. En este sentido, en la comprensión de los conceptos de tiempo de caída y velocidad hubo un avance significativo, pero en el concepto de aceleración no hubo mayor ganancia conceptual, dado que luego de las intervenciones continúan afirmando que a medida que el cuerpo cae gana aceleración, por tanto en el diseño de la UD, se deben incluir más experiencias que les permitan a los estudiantes hacer el análisis de la variación de la velocidad para un cuerpo en caída libre, o en movimiento vertical hacia arriba y su relación con la aceleración.

Es deseable que se continúe trabajando con los estudiantes en propuestas alternativas como la discutida en este artículo para la enseñanza de la física, de tal forma que se afiancen los conceptos propuestos en la unidad didáctica y se planteen más experiencias que le permitan al estudiante la descripción, no solo cualitativa de la situación, sino la medición de variables y la verificación de hipótesis mediante el análisis cuantitativo de la experiencia.

Gracias al trabajo descrito se comprobó que los estudiantes presentaron una mejor apropiación conceptual, trabajaron en equipo de manera asertiva, y modificaron su interés, motivación y valoración de las ciencias. Esta metodología de aprendizaje busca una participación activa por parte del estudiante, brindándole la oportunidad de redescubrir la ciencia y cambiar la percepción que tiene de ella.

La elaboración de unidades didácticas usando la metodología presentada le permite al docente estructurar de manera secuencial y articulada cualquier situación particular.