Seminarios



  • Taller-Workshop:
"Computación Científica con Software Libre Aplicada a la Enseñanza de la Física."
Desarrollado en el XIX Encuentro Nacioanl de Profesores de Física.
21 al 24 de Septiembre de 2009, Piriápolis,Uruguay.
Coordinador del taller: Martín Monteiro.
Resumen:
En este taller se propone una introducción a las TICs aplicadas a la enseñanza de la física, a través de tres herramientas diferentes de software libre. Scilab: cálculo numérico. Tracker: análisis de video. EJS: creación de simulaciones. Estos cumplen con las actuales tendencias, que llevan a una presencia cada vez mayor de las herramientas informáticas en el ámbito educativo, como recurso didáctico, motivador, involucrador, así como mecanismo temprano de alfabetización científico-informático.

Objetivos:
Brindarle a los docentes (especialmente aquellos que cuentan con computadora portátil), herramientas informáticas aplicadas a la física, que aumenten el rendimiento de su computadora como valioso instrumento didáctico en el aula.

Introducción:
El plan ceibal ha disparado el interés por las aplicaciones informáticas, así como el número de docentes que disponen de computadoras portátiles, y la presencia de este instrumento en las aulas. Hoy en día la computadora es imprescindible en el ámbito de ciencia, en los laboratorios de investigación, y cada vez más en el aula docente. En este taller se propone una introducción a las TICs (Tecnologías de la Información y la Comunicación) aplicadas a la enseñanza de la física, así como al concepto de software libre y de código abierto. Se brindará una reseña de algunas de las referencias más importantes en las diferentes áreas y se trabajará extensamente, en modalidad de taller, en torno a tres herramientas de propósitos bien diferenciados: Scilab, Tracker y EJS. Scilab, como paquete de programación orientado al cálculo numérico. Tracker, como herramienta de modelado físico a través del análisis de video. EJS, como aplicación de la tecnología Java al campo específico de la creación de simulaciones físicas. Estas herramientas resultan de interés para los docentes de física, tanto a nivel de bachillerato, así como a nivel universitario. Las mismas pueden ser utilizadas por el docente con los más diversos propósitos.
A modo de ejemplo:
  • Como herramienta para el docente, para crear sus propias aplicaciones multimedia como recurso de apoyo a los cursos teóricos;
  • Como herramienta de laboratorio:
    • para el tratamiento de datos,
    • para la creación de representaciones gráficas,
    • para el análisis por video,
    • para el modelado físico por simulaciones.
  • Como instrumento motivador para los estudiantes (“aprender jugando”, o aprendizaje a través de la investigación):
    • para aprender a modificar y programar simulaciones físicas;
    • para introducirse en el concepto de modelo físico;
    • para introducirse en el campo de la computación científica con vistas al futuro profesional.

Desarrollo del Taller.
Se propone el siguiente cronograma (3 días de 4 horas. Total 12 horas):

1ª Jornada.
Introducción al concepto de software libre.
Introducción y taller sobre Scilab.

2ª Jornada.
Introducción a las simulaciones informáticas. Principios básicos y demostraciones existentes.
Introducción y taller sobre EJS.

3ª Jornada.
Introducción a las herramientas multimedia, en particular de edición de audio y video.
Introducción y taller sobre Tracker.


1ª JORNADA:
Introducción al concepto de software libre:
El Software libre (free software) es la denominación del software que brinda libertad a los usuarios sobre su producto adquirido y por tanto, una vez obtenido, puede ser usado, copiado, estudiado, modificado y redistribuido libremente. Según la Free Software Foundation, el software libre se refiere a la libertad de los usuarios para ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el software; de modo más preciso, se refiere a cuatro libertades de los usuarios del software:

Las cuatro libertades:
  1. la libertad de usar el programa, con cualquier propósito;
  2. libertad de estudiar el funcionamiento del programa, y adaptarlo a las necesidades;
  3. libertad de distribuir copias, con lo que puede ayudar a otros;
  4. libertad de mejorar el programa y hacer públicas las mejoras, de modo que toda la comunidad se beneficie.
Algunas ventajas de utilizar y difundir software libre:
  • Independencia tecnológica: al ser de código abierto, el software libre es independiente de las decisiones de fabricantes -como ocurre con el software propietario-, lo que permite asegurar que estará siempre disponible y con su funcionalidad a disposición de la comunidad de usuarios y desarrolladores.
  • Gratuidad: si bien el software libre no implica gratuidad, lo cierto es que la libertad de distribución permite que sea adquirido legalmente en forma totalmente gratuita, sin necesidad de pago de licencias ni royalties, como ocurre con el software propietario. 
  • Alfabetización informática: El software libre es una herramienta única hacia la reducción de la brecha informática. Enseñar software propietario (sobre todo en el ámbito público) conlleva una riesgosa dependencia de un único fabricante -que solo beneficia al fabricante y no a la comunidad-, que induce su adopción por parte de los estudiantes y por lo tanto de la sociedad toda. Todo esto genera la necesidad de comprar determinado software, lo que a su vez reduce la posibilidad del acceso al conocimiento.

Introducción y taller sobre Scilab.

Desarrollado en Francia por el INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique), Scilab se ha desarrollado para el control de sistemas y aplicaciones de procesamiento de señales. Es de libre distribución en formato de código fuente. Scilab se compone de tres partes diferenciadas: un intérprete, las bibliotecas de funciones (procedimientos Scilab) y las bibliotecas de rutinas Fortran y C.

Una característica fundamental de la sintaxis Scilab es su capacidad para manejar matrices: manipulaciones básicas de matrices como la concatenación, la extracción o la transposición, así como las operaciones básicas tales como la adición o la multiplicación. Scilab también apunta a la manipulación de objetos más complejos.
Scilab provee una variedad de potentes primitivas para el análisis de sistemas no lineales. Integración
numérica de sistemas dinámicos explícitos e implícitos. El paquete adjunto Scicos, una caja de herramientas que permite la definición gráfica y simulación de sistemas híbridos complejos interconectados.
Scilab, a diferencia de otros sistemas similares, es abierto, lo que permite un entorno de programación donde la creación de las funciones y de las bibliotecas está completamente en manos del usuario. Las funciones son reconocidas por Scilab como objetos de datos y, por tanto, pueden ser manipuladas o creadas del mismo modo que otros objetos de datos. Por ejemplo, las funciones definidas dentro de Scilab pueden ser pasadas como argumentos de entrada o de salida de otras funciones.
Además Scilab soporta el uso de cadenas de caracteres. Matrices de cadenas de caracteres también son manipuladas con la misma sintaxis que las matrices numéricas.

La filosofía general de Scilab es proporcionar un entorno de programación con las siguientes características:
  1. Contar con estructuras de datos variadas y flexibles con una sintaxis natural y fácil de usar.
  2. Proporcionar un conjunto de primitivas que sirven de base para una amplia variedad de cálculos.
  3. Brindar un entorno de programación donde las nuevas primitivas son fácilmente agregadas por el usuario.
Apoyar el desarrollo de bibliotecas (libraries) a través de "cajas de herramientas" (toolboxes) de funciones dedicadas a aplicaciones específicas (control lineal, procesamiento de señales, análisis de redes, control no lineal, etc.)

2ª JORNADA:
Introducción a las simulaciones informáticas y taller sobre EJS.

El interés de este taller sobre EJS es trabajar sobre Java y generar código Java sin necesidad de aprender el lenguaje Java.

EJS (Easy Java Simulations) es un programa Java especialmente diseñado para construir simulaciones visuales de procesos físicos, con el foco puesto en la física-matemática y no en los detalles de programación de la interfase. Esto permite a los docentes y estudiantes concentrarse en las dificultades específicamente científicas del modelo desarrollado y no perder tiempo en los detalles más informáticos, como por ejemplo, la creación complicada de módulos, de la interfase visual, de imágenes para las simulaciones, etc.

Algunas ventajas de EJS.
  • Es Java: “Un lenguaje simple, orientado a objetos, distribuido, interpretado, robusto, seguro, neutral a la arquitectura, multitarea y dinámico.” (Libro blanco de Sun para el lenguaje Java.)
  • Es multiplataforma.
  • Es distribuible en internet.
  • Hace especial uso de lo que se conoce como aprendizaje de los estudiantes a través de la investigación.
Cuenta con una biblioteca de simulaciones, que sirven para:
  • Utilizarlas como demostraciones y material de apoyo en las clases teóricas.
  • Utilizarlas como ejemplos para desarmar y enseñar el funcionamiento de las simulaciones.
  • Utilizarlas como punto de partida para preparar nuevas simulaciones.
Justificación didáctica del empleo de herramientas interactivas de simulación:
  1. Para ayudar eficazmente a los estudiantes a desarrollar habilidades para usar diferentes representaciones que le permitan construir significado físico.
  2. Para entender las ecuaciones como relaciones física entre medidas, preparando simulaciones en las que los estudiantes pueden variar parámetros y observar su efecto.
  3. Para ayudar a los estudiantes a construir modelos mentales de sistemas físicos a través de las visualizaciones por computadora.
  4. Como experiencia de aprendizaje activa, estimulante y del tipo “mano a la obra”. La investigación educativa ha demostrado una y otra vez que los estudiantes aprenden de manera mucho más eficaz cuando son ellos los que están al mando.
  5. Como libretas de notas en las que los estudiantes pueden explicarse y describirse mutuamente lo que están entendiendo. La investigación educativa a nivel lingüístico ha mostrado desde diferentes modelos psicológicos y didácticos, la importancia de que los estudiantes expliquen lo que están pensando, tanto a sí mismos como entre ellos.
  6. Como excusa para compartir conocimiento y aprender compartiendo, al comunicarse y publicar mutuamente los resultados de sus exploraciones con las simulaciones.
  7. Facilita el “involucramiento interactivo” (Interactive Engagement), esto es, promueve la comprensión conceptual involucrando interactivamente al estudiante en una actividad que lo obliga a pensar para resolver un problema, que le brindará respuestas inmediatas una vez resuelto a través de la interacción con el sistema, como de la discusión con sus pares y el docente.

3ª JORNADA
Introducción al AV (análisis de video) con Tracker.

Tracker es un sistema de análisis de video, ideal para los siguientes fines:
  1. Como herramienta para crear demostraciones de clase preparadas por el docente para mostrar fenómenos físicos reales registrados en video, acompañados de elementos gráficos superpuestos, como vectores, indicadores de magnitud, gráficas, etc.
  2. Como herramienta de laboratorio para analizar datos experimentales desde el punto de vista cinemático, aplicable a casi todas las áreas de la mecánica.
La extensa difusión que las tecnologías económicas de video está teniendo en la sociedad hacen del AV una poderosa herramienta en el campo didáctico, para involucrar a los estudiantes en sus propias experiencias y en la exploración de diversos fenómenos físicos.

En esta última jornada se trabajará sobre experiencias sencillas de mecánica, que serán procesadas en video con los diversas recursos de Tracker.


ENLACES DE REFERENCIA A LOS SITIOS OFICIALES:

Suscribirse a: Entradas (Atom)