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Hardware, Software y Mindware (HSM); Informática física en proyectos educativos

7 de junio de 2016

Por Jonás Torres Montealbán, Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco-México. IBERCIENCIA. Comunidad de Educadores para la Cultura Científica
La física informática se incorpora a la práctica docente, cuando trasladamos la información de variables físicas para detectar objetos con diferentes formas, colores, superficies de materiales, sonido, temperatura, humedad, presión, radiación y movimiento

Introducción

El contacto físico con objetos o sistemas complejos, ofrece la posibilidad de obtener información para el análisis y el estudio de fenómenos que nos rodean. Esto se vuelve relativamente accesible con microcontroladores como Arduino; en donde se monitorean variables y se guardan en entornos de programación visual gráfico amigable (LabVIEW). La placa, tiene componentes electrónicos que se programan para realizar: control de datos, procesamiento digital de señales y lectura de sensores. Con el software obtenemos un sistema de análisis y presentación de información adquirida. Se logra un potencial educativo al interaccionar, dispositivos electrónicos, el mundo digital y la práctica en el aula-laboratorio. Provocando que estudiantes y docentes, abandonen lentamente el rol de usuarios de tecnologías informáticas, para convertirse en productores de las mismas con aplicaciones concretas, mediante la solución de problemas en contexto y logrando la comprensión de conceptos interdisciplinarios para el desarrollo de proyectos.

Figura 1. Estructura general de la metodológica propuesta.

Como se muestra en la figura 1, la interface o tarjeta ensambladora, los sensores y otras dispositivos (Hardware); el uso del lenguaje Arduino y LabVIEW (Software); y las propuestas didácticas implementadas como: aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje activo, didáctica explorativa y el trabajo colaborativo (Mindware), son el HSM, tres importantes elementos, que se articulan para buscar soluciones a problemas reales.

Al utilizar sensores que convierten las medidas del mundo real en señales electrónicas que podemos analizar y tomar decisiones sustentadas en información valiosa. Logramos interpretar fenómenos físicos con fines educativos en proyectos ambientales. La medición de estas variables y el procesamiento de la información adquirida es fundamental en el proceso enseñanza aprendizaje de las ciencias experimentales.

Los proyectos a realizar, no sólo contribuyen en el desarrollo de habilidades de tipo informático, procedimental o conceptual; sino a comprometer a estudiantes en resolver situaciones problemáticas de la vida cotidiana. Se requiere de la creatividad, el conocimiento de las ciencias experimentales y el trabajo colaborativo. Al tener bien planificados lo pasos a seguir, el interés particular y los objetivos en común. Logramos una ruta que permite la aplicación de lo estudiado para proyectos de todo tipo y en particular para problemas de educación ambiental.

 

Figura 2. Pasos en la resolución de proyectos.

Se requiere entonces, identificar, evaluar, resolver situaciones de interés y poder tomar decisiones con dicha información. Al implementar, seguimos los ocho pasos propuestos: la 1necesidad en contexto, se presenta una secuencia de conceptos para explorar las variables física que se pretenden estudiar. El 2problema a resolver, se presentan preguntas tomando como referencia prerrequisitos mínimo de conocimiento. La 3solución propuesta, al estructurar el proyecto, se exteriorizan experiencias de los participantes y se prepara una ficha de trabajo. Se deben tener elementos conceptuales para iniciar las posibles soluciones. La 4experimentación, se muestran unidades piloto para analizar y realizar la descripción como modelos a extrapolar en el proyecto final. La 5conceptualización de la resolución del problema, en cada proyecto, las variables a monitorear son la prioridad, por lo que aislar los sistemas, definir alcances y delimitar los tiempos son parte de la conceptualización de la posible solución. La 6comunicación externa, se realiza una descripción explicativa de cada uno de los proyectos con dibujos o diagramas de bloques; es muy importante que utilicen el lenguaje científico que se ha proporcionado durante el proyecto y realizar el reporte experimental correspondiente, donde se reflexione sobre lo propuesto en los pasos anteriores. La 7revisión, el recorrido hasta aquí propuesto ha permitido estudiar situaciones en el plano fenomenológico y experimental, para posteriormente desarrollar implementar el proyecto. Lo anterior ayuda a la construcción conceptual a escala mayor y en contexto de aplicación, es así que se integran las observaciones en la hojas de trabajo y se concluye. La 8transferencia a otro contextos, se realiza cuando se da la pauta para nuevas preguntas que se perfilen en el proyecto a implementar con toda la información y análisis adquirido. Finalmente, se debe evaluar, el Hardware, el Software y el Mindware de manera constante en cada proyecto que se pretende realizar.

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