Diseño de prácticas complementarias por medio de interfaz para los laboratorios de las asignaturas de “Óptica y Acústica” y “Electricidad y Magnetismo”, que se imparten en el departamento de Física en la FES-Cuautitlán.

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Título :	Diseño de prácticas complementarias por medio de interfaz para los laboratorios de las asignaturas de “Óptica y Acústica” y “Electricidad y Magnetismo”, que se imparten en el departamento de Física en la FES-Cuautitlán.
Autor :	Osorio Galicia, Ramon Gaitan Lozano, Ricardo
Fecha de publicación :	2015
Resumen :	La Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán (FESC) es una unidad multidisciplinaria con una estructura matricial departamental, es decir, está formada por departamentos que atienden a las diferentes carreras que se ofrecen en esta Facultad. El departamento de Física da servicio a 11 de las 17 carreras existentes. El departamento de Física de las 11 carreras que atiende en nueve, se contempla las asignaturas de Electricidad y Magnetismo y Óptica y Acústica, dependiendo del programa de estudio de la carrera correspondiente puede cambiar de título pero el contenido es similar o igual al de las asignaturas antes mencionadas. A continuación se presenta las asignaturas por carrera: Química: Física II y Electromagnetismo Química Industrial: Electricidad y Magnetismo y Física de ondas Ingeniería Química: Electromagnetismo y Física de ondas Ingeniería en Alimentos: Electricidad y Magnetismo y ondas y óptica Ingeniería Agrícola: Mecánica (Electromagnetismo) Ingeniería Mecánica Eléctrica: Electricidad y Magnetismo Ingeniería Industrial: Electricidad y Magnetismo Ingeniería en Telecomunicaciones Sistemas y Electrónica: Electricidad y Magnetismo y teoría electromagnética y óptica y acústica. Ingeniería en Tecnología: Electromagnetismo, teoría electromagnética, acústica y óptica. Para cada laboratorio mencionado se cuenta con un manual de prácticas. Diseñadas con un cuestionario previo en donde se preguntan cuestiones relativas al fenómeno que se va analizar en la práctica, tiene un desarrollo que va guiando al alumno para realizar los diferentes experimentos, obteniendo los resultados y posteriormente entregará un reporte que contendrá; resultados, graficas, preguntas y una conclusión. Considerando que los laboratorios están Certificados bajo la norma ISO 9001-2008 en la Enseñanza Experimental, se debe cumplir una programación establecida, esto conlleva que cuando el alumno entregue el trabajo si existieron errores durante el experimento no los puede corregir y no se pueda realizar el experimento nuevamente en otra sesión, además de tener problemas de espacios y tiempo (días festivos), debido por una parte a las nuevas carreras a atender y los nuevos laboratorios que se generan con los cambios. Una alternativa de solución propuesta es utilizar la interfaces Science Workshop, en donde a través de los diferentes sensores, la computadora y el software DataStudio se pueden realizar prácticas en tiempo real, es decir, al ir haciendo los experimentos los resultados se van reportando y visualizando en la computadora en una tabla, una grafica, un medidor digital, un medidor analógico, entre otros. Esto permite que el alumno y el profesor corroboren que los resultados obtenidos sean los esperados y si no fuera así corregir en el mismo instante el experimento. Si bien es cierto que las interfaces como la mencionada proponen una serie de prácticas sobre los diferentes tópicos, también es cierto que en la mayoría de casos no contemplan los temas específicos ni la profundidad requerida a tratar en las asignaturas. Por lo que es necesario diseñar prácticas acorde a las necesidades de los temarios, y por otra parte no se quieren quitar los manuales de prácticas actuales. Lo que se pretende es que realicen la práctica como actualmente están diseñadas y al principio realicen el experimento utilizando la interfaz y obtengan directamente los resultados analizándolos en tiempo real, con el fin de que los alumnos observan que sean los correctos y sirvan como base para realizar la práctica tradicionalmente y así puedan detectar cualquier error es su experimentación, lo que evitaría la repetición de prácticas. Lo anterior se ha probado con grupos de alumnos en el laboratorio de electricidad y magnetismo en algunas prácticas y se ha observado el interés que muestran los alumnos al desarrollar la práctica, desde la conexión de la interfaz, la selección de los sensores y su calibración, así como la obtención de los datos
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5191
metadata.dc.contributor.responsible:	Osorio Galicia, Ramon
metadata.dcterms.callforproject:	2015
metadata.dc.coverage.temporal:	2015-2017
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura nivel superior
metadata.dc.description.objective:	La utilización de las nuevas tecnologías como la interface para un mejor desempeño en el desarrollo experimental en los laboratorios de electricidad y magnetismo y óptica y acústica. La incorporación de las TICS para una mejor didáctica de las prácticas de laboratorio. Generación de un manual de prácticas para las asignaturas de electricidad y magnetismo y óptica y acústica apoyándonos con alumnos de servicio social para el diseño editorial y multimedia en la realización de los manuales de las prácticas. Generar artículos para la presentación en congresos y foros académicos.
metadata.dc.description.hypothesis:	El problema de aprendizaje experimental se presenta al tener brigadas de trabajo de ocho a diez alumnos y los espacios de trabajo son pequeños, lo que impide que se puedan tener materiales y equipos para que todos los alumnos puedan participar en la experimentación, haciendo que el alumno si no experimenta o toma el papel de observador no aprenda adecuadamente. Por otra parte existe un desfasa miento entre la teoría y la práctica, lo que complica el análisis de los fenómenos adecuadamente, y si a esto le agregamos que realiza su reporte saliendo de la clase de laboratorio no tiene oportunidad de corregir errores experimentales si existieran. La utilización de las nuevas tecnologías en la enseñanza- aprendizaje por medio de la interfaz nos permite tener varios sensores que abarcan casi todos los temas que marca el programa de las asignaturas de electricidad y magnetismo y óptica y acústica. La parte de la preparación del experimento (conexión de interfaz, apertura y manejo del software) al alumno le llama mucho la atención ya que esta familiarizado con las nuevas tecnologías y ve su aplicación en el aula. Si se proyecta la pantalla de la computadora todos los alumnos pueden visualizar los resultados (graficas, tablas, medidores digitales, etc.) y la ventana es muy parecida a la que maneja el programa Excel, los alumnos pueden trabajar cambiando ejes, ajustando escalas, amplificando algún punto de interés en la graficas, analizando los resultados a través de una tabla, ajustando la grafica u obteniendo el modelo matemático. A demás por el tiempo de respuesta de los sensores el experimento se está analizando en tiempo real que es valor agregado que lo estimula y pasa a una experiencia dinámica, permitiendo al alumno y profesor observar el comportamiento del fenómeno y ver si los resultados son los esperados o hay que corregir o ajustar algo. La interfaz permite que cada uno de los alumnos realice el experimento y obtenga resultados, por ejemplo si va a medir carga eléctrica cada alumno frota su pluma, peine, regla de plástico u otro objeto de plástico y lo acerca al detector de carga eléctrica y obteniendo su valor. Esto los hace pensar en cómo se carga un cuerpo por frotamiento, al ir acercándolo como se presenta el fenómeno de inducción eléctrica y al encontrar el valor las magnitudes de carga que se manejan. Todo lo anterior lo pueden observar cuantificado a través de una gráfica, una tabla o un medidor en la pantalla de la computadora, percibiendo el alumno el uso de una diferente tecnología en la enseñanza experimental.Volviendo al alumno creativo, permitiendo que el instante que se realiza la práctica proponga alguna metodología o nuevo experimento y realice su análisis y lo relacione con algún fenómeno cotidiano. Esto motiva al alumno a realizar la práctica como se viene haciendo tradicionalmente y se ve que el entusiasmo para participar aumenta y nadie quiere ser observador y los experimentos se vuelven dinámicos y a su vez tecnológicos. Esto permite que los reportes y en especifico las conclusiones sean de mayor calidad en relación al análisis comparativo entre los dos métodos. Dando como resultado que se cumplan con los objetivos de la asignatura, que el alumno se vuelva analítico, deductivo y se plantee nuevas formas de realizar los experimentos, por ende obtenga mayores conocimientos y conozca la utilización de la interface como una herramienta de trabajo siendo esto muy común hoy en día, esto se traduzca en alumnos más propositivos y participativos. Por tal motivo el uso de las nuevas tecnologías como la interface ayuda a coadyuvar a los espacios del aula para la impartición de los experimentos, para cumplir con la programación y elevar la calificación de la certificación ISO 9001-2008, el uso de la interface y todos sus aditamentos ayudara al problema de los tiempos de ejecución, esto hace que la aplicación las TICS más en concreto la interface en el proceso de la enseñanza-aprendizaje sea un valo
metadata.dc.description.strategies:	La primera fase es tener reuniones para definir los experimentos que se pueden realizar en cada práctica, esto en función de los sensores existentes y del tiempo que se tiene para realizar la práctica (máximo dos horas). Principalmente se selecciona el fenómeno a experimentar más representativo del tema a tratar. Actualmente se cuenta con diferentes sensores para las mediciones, por ejemplo de corriente, voltaje, carga eléctrica, campo magnético, entre otros. Pero posiblemente no existan los suficiente al menos para que trabajen dos brigadas que se atienden en paralelo por laboratorio, además al mismo tiempo se puede dar un laboratorio similar en otra carrera, siendo esto lo que hay que considerar para proponer los experimentos, y por otra parte las prácticas tienen una duración máxima de dos horas, por tanto también se debe considerar el tiempo. La segunda fase es diseñar los experimentos para cada tema seleccionado, considerando los siguientes aspectos: Objetivo. Se tiene que plantear un objetivo particular relacionado con las prácticas actuales. Desarrollo. Se plantea tener una serie de procedimientos para el armado, proceso y análisis de la práctica. Introducción. Se indica la conexión, encendido de la interfaz, como se habilita el programa y la selección de sensores. Material y equipo. Se indica los materiales y equipos a utilizar en cantidad y características. Proceso. Se va indicando paso a paso como se desarrolla la práctica, por ejemplo calibración de sensores, obtención de resultados (datos, graficas, tablas, etc.) y análisis posibles de realizar (ajustes de curvas, cambio de ejes, selección de datos particulares, obtención del modelo matemático, etc.). Lo anterior da como resultado un manual de prácticas propuestas. La tercera fase es dar cursos a profesores sobre el uso y manejo de la interfaz y el desarrollo de las prácticas propuestas. Actualmente algunos profesores utilizamos la interfaz para realizar unas prácticas, pero no es la generalidad, lo que se pretende es dar un curso de uso y manejo de la interfaz, para que todo el personal del laboratorio la domine. Un curso sobre las prácticas propuestas, para que el profesorado las conozca debido a que se van a implementar en los cursos de los laboratorios. Cuarta fase realizar las prácticas propuestas con los grupos de laboratorios de la asignatura de Electricidad y magnetismo programados (aproximadamente 32 brigadas). Quinta fase retroalimentar las prácticas propuestas con los resultados obtenidos por parte de profesores y alumnos. Se propone en el segundo año realizar lo mismo para la asignatura de Óptica y Acústica.
metadata.dc.description.goals:	Para el primer año se contempla conseguir las siguientes metas: Consolidar un grupo de trabajo para la generación de las prácticas utilizando la interfaz. Tener servicios sociales (dos alumnos por lo menos). Generar un manual de prácticas complementarias a las actuales utilizando la interfaz de electricidad y magnetismo. Presentar el trabajo realizado en cuando menos dos foros académicos. Dar cursos de actualización sobre el uso y manejo de la interfaz y sobre el desarrollo de las prácticas propuestas a los profesores del departamento de Física de la FES Cuautitlán. Implementar las prácticas en los grupos programados de la asignatura. Evaluar los resultados obtenidos por los alumnos al finalizar el curso de laboratorio con respecto a los cursos anteriores. Para el segundo año se contempla conseguir las siguientes metas: Integrar a nuevos profesores al grupo de trabajo para la generación de las prácticas de Óptica y Acústica utilizando la interfaz. Tener servicios sociales (dos alumnos por lo menos). Generar un manual de prácticas complementarias a las actuales utilizando la interfaz de Óptica y Acústica. Presentar el trabajo realizado en cuando menos dos foros académicos. Dar cursos sobre el uso y manejo de la interfaz con mayor profundidad de tal forma que el maestro independientemente proponga algunos experimentos y sobre el desarrollo de las prácticas propuestas a los profesores del departamento de Física de la FES Cuautitlán. Implementar las prácticas en los grupos programados de la asignatura Óptica y Acústica. Evaluar los resultados obtenidos por los alumnos al finalizar el curso de laboratorio con respecto a los cursos anteriores. Tener el seguimiento de las prácticas de electricidad y magnetismo propuestas en el año anterior.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Con la aceptación del programa PAPIME, se logró continuar con un trabajo en los laboratorios de Física, este se dividió en dos partes: Primero, formar un grupo de trabajo en donde su objetivo era la revisión, actualización e implementación de sistemas de adquisitores de datos (interfaz), se invitó a participar a profesores de carrera y asignatura relacionados con las materias a tratar, logrando reunir en una primera parte a seis profesores trabajando continuamente hasta alcanzar la conclusión de las prácticas. Segundo, involucrar a todos los profesores de las diferentes licenciaturas que dan las asignaturas para tomar cursos sobre el uso y manejo de la interfaz para la realización de las prácticas del actual manual, en el periodo 2017-I se logró que el manual fuera la guía oficial en la asignatura de Electricidad y Magnetismo en las diferentes carreras. El manual de Óptica y Acústica también se concluyó, pero debido a que el equipo no se pudo adquirir en tiempo se implementará en el semestre 2018-I. Con lo que concluimos que en la parte de consolidación de equipo de trabajo y de manuales se cumplieron los objetivos. Por otra parte, se presentaron en diferentes foros los trabajos generados, se publicaron artículos en memorias de congreso, se incluyeron servicios sociales y se generó una tesis (en proceso de titulación), esto permite que la comunidad universitaria de la FES Cuautitlán conozca la forma de cómo se están impartiendo los laboratorios de Física y con qué equipo se cuenta para interactuar multidisciplinariamente con otras áreas. Los alumnos, comentaron la factibilidad de ver los resultados del fenómeno en tiempo real con el uso de la interfaz, ya que al poder visualizar la información de dicho fenómeno pueden realizar el análisis a través de los datos obtenidos en las tablas, gráficas y la obtención del modelo matemático, corroborando los resultados con la teoría. Lo anterior permite que el alumno adquiera los resultados en forma electrónica para el reporte de la práctica. Los profesores al inicio tenían temor de romper el paradigma de dar prácticas utilizando los adquisitores de datos y sensores, una vez que los profesores toman los cursos y ven la ventaja de tener en tiempo real los resultados y poder explicar de forma más integral los fenómenos, comienzan a utilizar las prácticas con la interfaz y se fomenta que los alumnos participen proactivamente durante el desarrollo. En caso de un error es más fácil detectarlo y corregirlo en el momento. También le da la versatilidad de realizar en tiempo real un análisis estadístico en función del modelo matemático y decidir si el experimento cumple con las expectativas. El utilizar la interfaz como un medio de adquisitor de datos en las prácticas ha motivado a los profesores a llevar el uso de este equipo a otras áreas; lo que nos permite concluir que el objetivo de mejorar la enseñanza experimental de la Física utilizando la interfaz se ha cumplido.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	• Se consolidó un grupo de trabajo formado por seis profesores, cuatro profesores de carrera y dos de asignatura, para la generación del manual de prácticas complementarias de Electricidad y Magnetismo. Para el manual de Óptica y Acústica se incorporaron dos profesores de asignatura. • Se integraron al proyecto los alumnos prestando su Servicios Social: Cervantes López Ricardo cta 307711205, Terán Juárez Andy, cta 413113140, Hernández Guevara Oscar Alberto cta 309541756. • Se concluyeron los manuales “Prácticas Complementarias por medio de Interface de laboratorio de Electricidad y Magnetismo y de Óptica y Acústica PAPIME - PE104815”. • Una ponencia en el 14º ciclo de conferencias del departamento de Física. FESC • Tres ponencias en el 10º congreso científico tecnológico de las carreras de IME, Industrial e ITSE. FESC. • Dos en el 11º congreso científico tecnológico de las carreras de IME, Industrial e ITSE. FESC. • Una conferencia en el 15º ciclo de conferencias del departamento de Física. FESC. • Se impartieron tres cursos para profesores del departamento de Física sobre el uso y manejo de interfaces, sensores y software. FESC. • El manual de Prácticas Complementarias por medio de Interface de laboratorio de Electricidad y Magnetismo PAPIME - PE104815, es la guía actual en las carreras de: IME, Ingeniería Industrial, ITSE y Química Industrial. En Ingeniería Química en la asignatura de “Electromagnetismo” y en Química en la asignatura de “Física II”, las cuales se encuentran en la liga https://www.facebook.com/Fes-Cuautitlan-Departamento-de-Fisica-788110427959526/ • El manual de prácticas complementaria de Óptica y Acústica también se concluyó, no se ha implementado en el semestre 2017-II debido a que no se cuenta con las interfaces suficientes y no se ha podido concluir la adquisición de las otras interfaces con las que fuimos favorecidos por el programa PAPIME 104815 por cuestiones administrativas fuera de nuestro alcance. Esperando implementarlas para el semestre 2018-I. • Los laboratorios en las asignaturas teórico-práctica no tienen un acta de calificación, sin embargo, es necesario aprobar el laboratorio para acreditar la asignatura. El referente respecto al desempeño del laboratorio se maneja a través del sistema de certificación de los laboratorios (SGC), en donde se ha registrado un mayor número de prácticas realizadas y a su vez un menor índice de reprobación en la parte experimental. Además de un mayor interés en el desarrollo y análisis de los experimentos. • Tesis en proceso “Apoyo didáctico en el proyecto PAPIME 104815 en el Diseño de prácticas complementarias por medio de un adquisidor de datos para el laboratorio de asignatura de Óptica y Acústica, que se imparten en el departamento de Física de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán”, realizada por el alumno Gutiérrez Luna Víctor Hugo de la carrera de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
metadata.dc.subject.DGAPA:	Física
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible:	Gaitan Lozano, Ricardo
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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