Las simulaciones de física son herramientas educativas que permiten recrear fenómenos físicos de forma interactiva y visual. Su utilidad en el aprendizaje radica en que facilitan la comprensión de conceptos abstractos, estimulan el razonamiento científico y fomentan la experimentación. Además, pueden ayudar a los estudiantes a desarrollar habilidades como la resolución de problemas, el pensamiento crítico y la creatividad.
Beneficios de utilizar simulaciones de física en el aula
Permiten más experiencias de laboratorio
Con simulaciones virtuales, los estudiantes pueden visualizar e interactuar con conceptos fuera del ámbito de un laboratorio tradicional. Por ejemplo, pueden manipular parámetros o variables como la gravedad y la fricción. También pueden recrear experimentos importantes de Física, pero que son demasiado laboriosos, riesgosos o costosos de realizar.
Facilitan la participación de todos los estudiantes.
Las simulaciones permiten que los estudiantes puedan practicar e interactuar con sus compañeros al compartir sus experiencias y discutir los resultados obtenidos.
Permiten que los estudiantes retengan mejor lo que han aprendido.
Actualmente, las simulaciones son más que aplicaciones de hacer clic y reproducir; algunas permiten una experiencia de laboratorio completa, ya que son diseñadas para funcionar como un laboratorio real. Utilizarlas en el aula de clases, ya sea de forma presencial o virtual, puede mejorar el desarrollo de habilidades de los estudiantes, así como su conocimiento conceptual.
Proporcionan retroalimentación inmediata
Las simulaciones permiten que los estudiantes, en caso de cometer errores, puedan corregir conceptos o datos erróneos, así como a los profesores intervenir en el proceso de aprendizaje cuando sea necesario.
Disponibilidad las 24 horas
Los estudiantes puede acceder en cualquier momento del día a las simulaciones virtuales, lo que brinda una excelente opción para recuperar clases perdidas o repetir experimentos sin preocuparse por costos de mantenimiento o materiales limitados.
Son seguras y rentables
En el caso de simulaciones de experimentos, los profesores pueden brindar asistencia a sus estudiantes de forma individual sin tener que estar monitoreando continuamente el cumplimiento de los procedimientos y la seguridad. Además, complementar las clases con simulaciones proporciona a cada estudiante una experiencia práctica y reduce la cantidad gastada en costosos instrumentos y suministros de laboratorio.
Criterios de selección para simulaciones de física
De forma general, algunos criterios a tomar en cuenta para seleccionar una simulación de físico son:
- Debe ser adecuada para el nivel de los estudiantes, ya que si la simulación es muy compleja o demasiado simple puede que no sea efectiva para su aprendizaje.
- También debe adaptarse a las necesidades específicas de los estudiantes y el contexto educativo en particular.
- Debe ser fácil de usar y navegar, puesto que los estudiantes deben centrar su atención en el aprendizaje y no en la tecnología que utilicen.
- Debe ser interactiva y permitir a los estudiantes experimentar con diferentes situaciones y escenarios.
- Debe ser precisa y estar basada en principios físicos. Por ejemplo, los datos generados deben ajustarse a unidades estándar y reconocibles. También debería reflejar situaciones de la vida real.
- Debe estar disponible y accesible para los estudiantes, preferiblemente en línea y de forma gratuita, sin importar también el sistema operativo o dispositivo que estén utilizando.
Algunos consejos para la implementación de simulaciones en el ambiente de aprendizaje
Stephanie Chasteen y Yuen-ying Carpenter ofrecen algunas recomendaciones para aprovechar al máximo las simulaciones de física en el salón de clases. Ellos se basan en PhET, pero estos consejos puede extrapolarse a otras simulaciones.
- Familiarizar a los estudiantes con la simulación: antes de hacer preguntas a los estudiantes sobre la simulación, hay que asegurarse de que tengan una descripción general y detallada del escenario que están viendo en pantalla y qué controles pueden usar para realizar cambios en esa escena.
- Hacer coincidir la simulación con los objetivos de aprendizaje: hay que preguntarse: ¿qué quiero que mis estudiantes aprendan? Se debe ser específico y pensar en resultados mensurables. ¿Se adapta bien la simulación a estos objetivos?
- Configurar escenarios de simulación para alcanzar los objetivos de aprendizaje: es importante configurar los escenarios para alcanzar los objetivos de aprendizaje. Los autores exponen que explorar las relaciones de causa y efecto en el escenario puede ayudar a los estudiantes a razonar sobre los factores y conceptos involucrados.
- Hacerlo interactivo: cuando los estudiantes son simplemente espectadores, es decir, solo miran una demostración, sin interactuar o hablar sobre los conceptos demostrados, tienden a aprender poco. Por lo tanto, si se desea aumentar el impacto de una demostración, hay que hacerlas interactivas y utilizar debates y predicciones que estén estructuradas u organizadas de manera más flexible.
Del mismo modo, los autores mencionan técnicas que el profesor puede utilizar para que sus estudiantes procesen y participen activamente en las demostraciones:
- El profesor puede dirigir debates con toda la clase, en los que los estudiantes hacen preguntas sobre la simulación y luego involucrarlos a todos en el razonamiento sobre esas preguntas.
- Utilizando preguntas de opción múltiple y un sistema de votación, el profesor puede hacer preguntas a sus estudiantes para profundizar su comprensión del contenido.
- También el profesor puede proporcionar orientación estructurada a los estudiantes, siguiendo un patrón predecir – experimentar – reflexionar para cada idea clave.
Para leer sobre las recomendaciones de Chasteen y Carpenter con más detalle, visita (en inglés): https://www.physport.org/recommendations/Entry.cfm?ID=93341
Los 6 mejores programas para crear simulaciones de física
Algodoo
Algodoo es un software de simulación de física 2D al estilo “sandbox” (caja de arena), desarrollado por Algorix Simulation AB, que permite a los usuarios crear escenarios interactivos y experimentar con diferentes situaciones físicas, ya que permite controlar una gran cantidad de variables y parámetros, como la gravedad, fricción, índice de refracción, densidad, presión, flotabilidad, entre otros. Es fácil de usar y tiene una interfaz intuitiva, tiene amplio soporte para acelerómetros, pantallas táctiles, e Intel Classmate PC. El motor físico del software está basado en la constante lineal SPOOL. También incluye contenido como planes de lecciones, escenas prediseñadas y tutoriales.
Algodoo es compatible con los sistemas operativo Windows y Mac OS, no cuenta con aplicaciones para dispositivos móviles. Visítalo en: http://www.algodoo.com/
Physion
Physion es un software de simulación de física gratuito que permite diseñar y simular experimentos de física realistas en un mundo físico virtual. Puede ser considerado como una aplicación CAD combinada con un motor de física 2D donde los objetos que se diseñan pueden simularse instantáneamente.
Physion es una aplicación web que requiere una conexión a Internet para usar y puede que no sea adecuado para realizar simulaciones físicas avanzadas. Sin embargo, permite crear escenas/escenarios utilizando herramientas de dibujo sencillas, y modificar las propiedades físicas (como gravedad, fricción, densidad, etc.). También admite secuencias de comandos con JavaScript. Por lo que se puede escribir scripts personalizados para mejorar sus creaciones con funcionalidades y comportamientos personalizados.
Visítalo en https://physion.net/
Tracker. Video Analysis and modeling tool
Tracker. Video Analysis and modeling tool es una herramienta gratuita de análisis de video y construcción de modelos diseñados para ser usado en la enseñanza de la Física. Está basada en el marco Java Open Source Physics (OSP). Entre sus características se encuentra:
- Seguimiento de objetos manual y automatizado con superposiciones y datos de posición, velocidad, y aceleración.
- La opción Model Builder crea modelos cinemáticos y dinámicos de partículas de masa puntual y sistemas de dos cuerpos.
- El motor de video gratuito Xuggle reproduce y graba muchos formatos (mov, avi, flv, mp4, wmv.) en Windows, MacOS y Linux.
- Posee herramientas de análisis de datos que incluyen ajuste de curvas manual o automático.
- Cuenta con una extensa biblioteca de recursos digitales.
Tracker. Video Analysis and modeling tool es compatible con los sistemas operativo Windows, Mac OS y Linux. Visítalo en https://physlets.org/tracker/
Easy Javascript Simulations
Easy Javascript Simulations (EJSS), anteriormente conocido como Easy Java Simulations, es una herramienta de autoría gratuita escrita en Java que ayuda a los no programadores a crear simulaciones interactivas en Java o Javascript, principalmente con fines educativos. EJS ha sido creado por Francisco Esquembre y forma parte del proyecto Open Source Physics.
Visítalo en https://www.um.es/fem/EjsWiki/
Energy2D
Energy2D es un software de simulación de física que se basa en la investigación de la física computacional y modela los tres mecanismos de transferencia del calor: conducción, convección y radiación. Es una herramienta útil para la enseñanza de las ciencias experimentales, ya que permite a los estudiantes comprender mejor los conceptos abstractos y complejos de la física, y les brinda la oportunidad de experimentar con diferentes situaciones y escenarios.
Es gratuito y de código abierto. Es compatible con los sistemas operativo Windows, MacOS y Linux.
Visítalo en https://energy.concord.org/energy2d/index.html
Simphy
Simphy es un software de simulación de física que ofrece simulaciones interactivas en 3D de electricidad, óptica, mecánica, fluidos, entre otros. Los profesores pueden crear sus propias simulaciones con herramientas de arrastrar y soltar, y acceder a una gran biblioteca de simulaciones (alguna de ellas gratis).
Es compatible con los sistemas operativo Windows, Mac OS y Linux.
Visítalo en https://simphy.com/
