Vol. 4 – Núm. 1/Enero – Junio – 2023
Herramienta informática para el apoyo al proceso de enseñanza de la ley de FARADAY
Computer tool to support the teaching process of FARADAY's law.
Ferramenta de TI para apoiar o processo de ensino da lei de FARADAY.
Reynier Lastres Aleaga
1
rlastresa@fmsnor.org
Unidad Educativa Particular Pio XII
Arlys Michel Lastre Aleaga
2
arlys.lastre@ute.edu.ec
Universidad UTE
Alay Giler Alba Dolores
3
alba.alay@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Como citar:
Lastres, R. Lastre, A., & Alba, A. (2023). Herramienta informática para el apoyo al proceso
de enseñanza de la ley de FARADAY. Código Científico Revista de Investigación, 4(1), 484-
505.
Recibido: 20/04/2023 Aceptado: 25/05/2023 Publicado: 30/06/2023
1
Graduado de Ingeniero Radioelectrónico en Telecomunicaciones. Se destaca por su actividad docente en
bachillerato, pregrado. Posee reconocimientos por su trayectoria académica y científica. Además, ha realizado
conferencias, talleres e investigaciones en importantes sectores de la educación, https://orcid.org/0009-0001-
5773-0018.
2
Graduado de Ingeniero Mecánico, Máster en (CAD/CAM) y Doctor en ciencias Técnicas (PhD). Se destaca por
su actividad docente en pregrado y posgrados. Posee premios y reconocimientos por su trayectoria académica y
científica. Además, ha realizado proyectos e investigaciones de alto impacto en importantes sectores industriales
y es autor de libros y publicaciones de alto nivel científico, https//orcid.org/0000-0001-6140-6811.
3
Lcda. En Ciencias de la Educación, especialidad Física-Matemática, Mg. En Gerencia de Proyectos educativos
y Sociales, Doctoranda del Programa de Ciencias Sociales y Jurídicas en la Universidad de Córdoba España.
Profesora titular de la Universidad Técnica de Manabí, adscrita al Departamento de Matemática y Estadística.
Coordinadora de los Programas de maestría en Pedagogía de las Ciencias Experimentales mención Matemática y
Física y mención Química y Biología ., https://orcid.org/0000-0002-5436-9706.
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Resumen
La enseñanza de la Física en la formación del bachiller resulta uno de los elementos de suma
importancia para el desarrollo de su pensamiento cognitivo, además de formar las bases para
el desarrollo como futuro profesional en las ciencias técnicas. La ley de Faraday es uno de los
temas que permiten establecer conocimientos sobre la inducción de corriente y principios de
electromagnetismo. Durante su enseñanza se presentan diferentes escenarios que dificultan el
proceso de aprendizaje, sobre todo en instituciones que adolecen de laboratorios
especializados y el acceso a paquetes didácticos profesionales de la materia, es por ello que
resulta imprescindible el desarrollo de herramientas didácticas, capaces de ilustrar
gráficamente y de manera interactiva el tema en aras de contribuir a un adecuado rendimiento
académico en los estudiantes que satisfaga los resultados de aprendizajes definidos en el
programa de estudio. En la presente investigación se logró desarrollar una herramienta que
integra los principios y fundamentos de la ley de Faraday bajo un entorno didáctico e
informático que simula el comportamiento de las variables que describen dicha ley, lo cual
contribuye a enriquecer el proceso de enseñanza y aprendizaje. Con el empleo de esta
herramienta se espera un mejor aprovechamiento y comprensión de los estudiantes, así como
la disponibilidad de un sistema informático accesible y adecuado a las condiciones de
enseñanza del sistema nacional. Durante el desarrollo de la investigación fueron estudiadas
diferentes propuestas realizadas por otros autores las cuales dieron paso a las vías de
perfeccionamiento para la concepción e implementación del sistema informático desarrollado.
Fueron establecidos los modelos y algoritmos de la Ley de Faraday e implementados en el
entorno de MatLab, logrando así, una aplicación con una interfaz didáctica e intuitiva para el
estudiante.
Palabras claves: Farady, educación, herramienta informática, enseñanza.
Abstract
The teaching of Physics in high school education is one of the most important elements for the
development of their cognitive thinking, in addition to forming the basis for development as a
future professional in technical sciences. Faraday's law is one of the topics that allow
establishing knowledge about current induction and electromagnetism principles. During its
teaching there are different scenarios that hinder the learning process, especially in institutions
that lack specialized laboratories and access to professional teaching packages of the subject,
which is why it is essential to develop teaching tools capable of illustrating graphically and
interactively the subject in order to contribute to an adequate academic performance in students
that meets the learning outcomes defined in the curriculum. In the present research, it was
possible to develop a tool that integrates the principles and fundamentals of Faraday's law under
a didactic and computer environment that simulates the behavior of the variables that describe
this law, which contributes to enrich the teaching and learning process. With the use of this
tool, a better use and understanding of the students is expected, as well as the availability of an
accessible and adequate computer system to the teaching conditions of the national system.
During the development of the research, different proposals made by other authors were
studied, which gave way to the ways of improvement for the conception and implementation
of the developed computer system. The models and algorithms of Faraday's Law were
established and implemented in the MatLab environment, thus achieving an application with a
didactic and intuitive interface for the student.
Keywords: Farady, education, computer tool, teaching.
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Resumo
O ensino de física no ensino médio é um dos elementos mais importantes para o
desenvolvimento do pensamento cognitivo, além de estabelecer as bases para o
desenvolvimento de um futuro profissional nas ciências técnicas. A lei de Faraday é um dos
assuntos que permitem estabelecer o conhecimento sobre a indução de corrente e os princípios
do eletromagnetismo. Durante seu ensino, existem diferentes cenários que dificultam o
processo de aprendizagem, especialmente em instituições que não dispõem de laboratórios
especializados e acesso a pacotes de ensino profissional para a matéria, razão pela qual é
essencial desenvolver ferramentas de ensino capazes de ilustrar a matéria de forma gráfica e
interativa, a fim de contribuir para um desempenho acadêmico adequado dos alunos que
satisfaça os resultados de aprendizagem definidos no programa de estudos. Na presente
pesquisa, foi possível desenvolver uma ferramenta que integra os princípios e fundamentos da
lei de Faraday em um ambiente didático e computacional que simula o comportamento das
variáveis que descrevem essa lei, o que contribui para enriquecer o processo de ensino e
aprendizagem. Com o uso dessa ferramenta, espera-se que os alunos possam utilizá-la e
compreendê-la melhor, bem como a disponibilidade de um sistema de computador acessível e
adequado às condições de ensino do sistema nacional. Durante o desenvolvimento da pesquisa,
foram estudadas diferentes propostas feitas por outros autores, que deram origem às formas de
aprimoramento para a concepção e implementação do sistema de computador desenvolvido.
Os modelos e algoritmos da Lei de Faraday foram estabelecidos e implementados no ambiente
MatLab, obtendo-se assim um aplicativo com uma interface didática e intuitiva para o aluno.
Palavras-chave: Farady, educação, ferramenta de computador, ensino.
Introducción
La revolución tecnológica que hoy se experimenta a nivel mundial no tiene precedentes
en la historia. No existe proceso, industria o producto que escape de su influencia, ni grupo
social que no reciba su impacto. En algunos casos es tan vertiginoso el desarrollo que hasta
para los seres humanos se torna difícil realizar interpretaciones.
Por estas razones se hace indispensable, en el ámbito educativo, el empleo de
herramientas para el análisis de procesos en las diferentes asignaturas. En el marco
internacional al igual que en el nacional, siempre ha existido esta preocupación y muchos
docentes investigadores se han dado a la tarea de realizar estudios respecto al tema.
La metodología tradicional presupone la presentación de conceptos teóricos, los cuales
son validados a través de ejercicios de laboratorio destinados a potenciar el dominio y
comprensión de dicha teoría. Pero con el desarrollo de la informática, se han puesto a
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disposición una serie de herramientas, incluido software educativo y sitios web de nicho que
permiten a los usuarios interactuar con fenómenos a través de simuladores. (Niño Vega &
Fernández Morales, 2019)
El logro de las metas, logros u objetivos planteados en el curso o materia que cursa el
estudiante se considera señal de buen rendimiento académico (Usán Supervía. et al., 2020). El
análisis del rendimiento académico de un estudiante se puede utilizar para medir sus
habilidades y determinar lo que ha aprendido a lo largo del proceso de formación (Caballero
D. et al., 2007).
La física, junto con las matemáticas, es una ciencia experimental que constituye la base
de la formación del conocimiento científico, parte importante del desarrollo cognitivo de los
estudiantes al observar, comprender y predecir los fenómenos del mundo que les rodea. nos
rodea Todos los métodos y técnicas que hacen posibles las mediciones son parte de la física.
Es responsable de estudiar el funcionamiento del universo, desde el movimiento de la materia
a través del espacio y el tiempo hasta la energía y las fuerzas. Esta materia de ciencias naturales
juega un papel muy importante en el currículo escolar y nos permite comprender muchos
fenómenos naturales que no ocurren por casualidad, sino que su comportamiento se rige por
leyes fundamentales. Estos cambios deben tenerse en cuenta en el proceso de enseñanza-
aprendizaje de esta disciplina científica (Arrieta, X. & Delgado, M., 2006).
La sociedad requiere de una educación científica que dote a la gran mayoría de la
población de los conocimientos necesarios para desenvolverse en la vida cotidiana, ayude a
abordar cuestiones básicas de salud y supervivencia, tome conciencia de las complejas
interrelaciones entre ciencia y sociedad, que le permitan participar en la toma de decisiones y,
en última instancia, ver la ciencia como parte de la cultura de nuestro tiempo (Elosegi, 2019).
Es de suma importancia el tema de la inducción electromagnética en los estudiantes de
tercero de bachillerato, por lo que en este nivel varias destrezas y objetivos apuntan a
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desarrollar dicho tema por la necesidad de conocer disímiles aplicaciones de la inducción,
electromagnética en el desempeño del ser humano en el transcurso de la vida cotidiana
Durante la enseñanza de la ley de Faraday se presentan dificultades en su aprendizaje,
sobre todo en instituciones que adolecen de laboratorios especializados y el acceso a paquetes
didácticos profesionales de la materia, lo que conlleva a que los temas referentes a esta ley se
desarrollen de manera teórica convirtiéndose en un proceso abstracto para el estudiante que
afecta su comprensión y dominio cognitivo. Es por ello por lo que resultan imprescindibles
herramientas didácticas, capaces de ilustrar gráficamente y de manera interactiva el proceso en
aras de contribuir a un adecuado rendimiento de los estudiantes que satisfagan los resultados
de aprendizajes definidos en el programa de estudio.
Actualmente existen herramientas computacionales que permiten el análisis y
comprensión de la Ley de Faraday, algunas de estas aplicaciones presentan licencia de software
propietario, siendo esto una limitante económica para su adquisición y otro grupo de estas
aplicaciones se encuentran libres en internet, pero resultan muy básicas, adolecen de una
representación gráfica adecuada y de la interacción con las diferentes variables que determinan
el comportamiento del modelo de Faraday.
En nuestro contexto regional en las distintas Unidades Educativas se trata el tema de la
ley de Faraday de manera teórica y en algunos casos se evidencian algunas de sus aplicaciones
en la vida diaria, por lo que los estudiantes en su gran mayoría por lo abstracto de la temática
no logran relacionar concretamente los conocimientos para poder explicar de manera concreta.
A partir de lo antes expuesto, se define como problema de investigación: ¿Cómo
enriquecer el proceso de enseñanza-aprendizaje de la ley de Faraday en la asignatura de Física
en los estudiantes de tercero de bachillerato?
De esta manera surge la necesidad de la incorporación de herramientas de apoyo al
proceso de enseñanza-aprendizaje específicamente para una mayor interpretación y
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asimilación de los conceptos y fundamentos de la ley de Faraday, a partir de la representación
y simulación del modelo que contribuyan al cumplimiento de los resultados de aprendizaje.
Se define como hipótesis de la investigación que: El análisis de las variables que
determinan el modelo de la ley de Faraday su cálculo, representación gráfica y simulación de
manera automatizada en el entorno de una interfaz informática interactiva, permitirá contribuir
al perfeccionamiento del proceso de enseñanza y aprendizaje de la temática en la asignatura de
Física.
El objetivo general de la investigación consiste en: Analizar la enseñanza de la ley de
Faraday en el bachillerato, identificando los principales desafíos que enfrentan los estudiantes
y los docentes en el proceso de enseñanza y aprendizaje. Además, se proponen estrategias para
mejorar la comprensión de esta ley en los estudiantes.
Marco teórico
Desde una perspectiva de aprendizaje permanente, las actividades centradas en la
resolución de problemas, así como la instrucción en técnicas de estudio, trucos de aprendizaje
y pensamiento crítico, no solo son una adición crucial a la capacitación general del estudiante,
sino también un requisito previo para avanzar a niveles más altos de aprendizaje y
conocimiento (Cabrera & Sanchez, 2016).
Según Sánchez (2000), el Proyecto Enlaces de la Universidad de Chile, las
metodologías constructivistas deben ser utilizadas en la educación como paradigma, con
énfasis en cómo aprender más que en qué aprender. Se promueve una metodología en la que
se aprende de los errores y de los errores que se cometen y se rehace, se construye y se
reconstruye, y se trabaja con diversas personalidades que aprenden, conocen y se comportan
de diversas formas. La tecnología es solo una herramienta poderosa que, cuando se utiliza con
la metodología y el diseño adecuados, puede servir como una herramienta eficaz para construir
y crear. La presente investigación utilizará esto como su marco teórico de referencia.
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La literatura consultada está especializada en la creación de recursos educativos,
Arrieta, X. & Delgado, M. (2006), identifican algunas ideas fundamentales que se pueden
aprender utilizando herramientas tecnológicas, de las cuales se destacan las siguientes:
Es fundamental fomentar el aprendizaje exponiendo a los alumnos a contenidos
importantes y contextualizados. El docente no solo debe establecer las condiciones para la
construcción del aprendizaje, sino también dirigir explícitamente la construcción, a fin de
vincular los procesos de comunicación de los aprendizajes con los saberes colectivos
culturalmente organizados.
Se necesita la participación activa del alumno para ensamblar, extrapolar, reorganizar e
interpretar la información, es decir, para construir conocimiento a partir de la experiencia y la
información, en lugar de simplemente transmitir, internalizar o acumular conocimiento. Esto
incluye perspectivas tanto individualistas como socioculturales sobre el conocimiento. Las
perspectivas individualistas enfatizan la mente del alumno.
Las ciencias naturales, especialmente la física, se basan en un proceso de pensamiento
hipotético-deductivo que se caracteriza por una metodología científica que comienza con una
hipótesis teórica y avanza hacia sus conclusiones lógicas. Luego de su descripción, estos
pasarán por una verificación experimental en forma de aplicación práctica de una teoría o
confirmación específica. A partir de estas ideas, es posible construir un modelo didáctico
teórico-formal que se base científicamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la física,
de acuerdo con los requerimientos de periodos históricos específicos, y que recopile
conocimientos y habilidades de manera integrada, erradicar la dicotomía. Es posible superar
las carencias actuales en la preparación de los estudiantes para la Física combinando la teoría
y la práctica.
En particular, los eventos electromagnéticos plantean grandes desafíos en el
aprendizaje, porque algunos de los conceptos involucrados son muy claros, construidos a nivel
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histórico y formalismo matemático (Bradamente, 2007) durante los procesos de
transformación, y a menudo hay ejercicios tradicionales e intentos de conectar la clave falla. se
desarrollan los conceptos de la materia, y por lo tanto, es necesario presentar las ideas
presentadas en la teoría del electromagnetismo como algunos métodos nuevos (Molina &
Motta, n.d.).
La incorporación de estas tecnologías ha provocado cambios evidentes en la forma en
que se prepara, adquiere y transmite el conocimiento. Cuando un docente utiliza recursos
tecnológicos para apoyar las actividades establecidas en el ciclo de enseñanza-aprendizaje, ha
cambiado la metodología que utiliza (Hernández et al., 2018); (García, 2020).
Particularmente en campos como la física, las tecnologías de la información y la
comunicación (TIC) han brindado a los docentes nuevas oportunidades y expectativas para el
proceso de enseñanza-aprendizaje. Se señala en la Declaración Mundial sobre la Educación
Superior para el siglo XXI: visión y acción (UNESCO, 1998):
La tecnología es parte de la vida cotidiana y necesita ser considerada en los procesos de
formación; de lo contrario, los estudiantes se cuestionarán si lo que están aprendiendo les será
útil o si lo que están experimentando en el aula está relacionado con su trabajo, creando grandes
lagunas que se traducen en desatención y desmotivación.
La necesidad de realizar y comprender los necesarios procesos de abstracción que
implican las matemáticas que subyacen a muchos fenómenos físicos es uno de los retos a los
que se enfrentan los profesores de física. Actualmente, una variedad de recursos educativos
está disponibles gracias a la tecnología creada por software e Internet. Los applets, videos,
animaciones y laboratorios virtuales, entre otros programas informáticos, pueden apoyar el
aprendizaje cualitativo al mediar en los procedimientos de modelado y posibilitar el abordaje
de diversos tipos de situaciones. (Arellano González & Valdivia Lillo, 2022)
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Estas nuevas tecnologías favorecen y exigen nuevos tipos de conocimiento y
razonamiento, que todos deben adquirir y que la educación formal debe ayudar a desarrollar.
En este sentido, el objetivo de la educación obligatoria empieza a tener en cuenta el desarrollo
de competencias digitales. Estas habilidades permiten a los jóvenes estudiantes convertirse en
ciudadanos tecnológica y científicamente alfabetizados que pueden participar en la sociedad
actual, actuar con responsabilidad y transformarla. (Bravo et al., 2022)
La interacción de las TICs con la enseñanza de la Física ha resultado mayormente
abordada durante el proceso de enseñanza aprendizaje en las actividades de Laboratorio. Ello
está condicionado por la indiscutible importancia de estas prácticas como complemento a la
teoría recibida por los estudiantes durante las conferencias y resolución de ejercicios. Durante
el exhaustivo estudio de la bibliografía especializada se identificaron un conjunto de
herramientas informáticas que contribuyen, en mayor o menor medida, al proceso de enseñanza
aprendizaje, de la ley de Faraday de las cuales pueden destacarse las siguientes:
• "PhET Faraday's Law" - Una simulación interactiva en línea que permite a los usuarios
crear diferentes configuraciones de bobinas y experimentar con diferentes campos
magnéticos y velocidades. Disponible en:
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_es.html
• "Electromagnetic Induction" - Un software de simulación de física que permite a los
usuarios crear sus propios experimentos y visualizar las fuerzas y campos magnéticos
involucrados en la ley de Faraday. Disponible en:
https://www.compadre.org/EMI/items/detail.cfm?ID=13939.
• "EMF Lab" - Un software de simulación de laboratorio virtual que permite a los
usuarios diseñar experimentos con diferentes configuraciones de bobinas y campos
magnéticos, y medir los valores de voltaje inducido. Disponible en:
http://www.gpb.org/physics/physicssimulations/emf-lab.
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• "Lenz's Law and Faraday's Law" - Un software de simulación que permite a los usuarios
experimentar con diferentes configuraciones de bobinas y campos magnéticos, y
observar los efectos de la ley de Faraday y la ley de Lenz. Disponible en:
https://phet.colorado.edu/sims/html/lenzs-law-and-faradays-law/latest/lenzs-law-and-
faradays-law_es.html
Falencias de estas aplicaciones.
Falta de precisión: Las aplicaciones para simular la ley de Faraday pueden tener
limitaciones en cuanto a la precisión de los cálculos realizados. Esto puede deberse a una
variedad de factores, como la complejidad del modelo utilizado, la calidad de los datos de
entrada, o la capacidad de la computadora que ejecuta la simulación.
Dificultad para representar ciertos fenómenos: Aunque las aplicaciones para simular la
ley de Faraday pueden ser muy útiles para estudiar los efectos de la inducción electromagnética
en sistemas simples, pueden tener dificultades para representar ciertos fenómenos más
complejos, como la interacción entre campos electromagnéticos y materiales ferromagnéticos
o superconductores.
Limitaciones en la interfaz de usuario: Las aplicaciones para simular la ley de Faraday
pueden requerir un conocimiento técnico especializado para su uso, lo que puede dificultar su
accesibilidad para una audiencia más amplia. Además, la interfaz de usuario puede ser difícil
de usar o poco intuitiva, lo que puede dificultar la comprensión de los resultados de la
simulación.
Limitaciones en la capacidad de análisis de resultados: Aunque las aplicaciones para
simular la ley de Faraday pueden proporcionar resultados precisos, puede haber limitaciones
en la capacidad de analizar y visualizar los datos generados por la simulación. Esto puede hacer
que sea difícil para los usuarios interpretar los resultados y utilizarlos para tomar decisiones
informadas.
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De esta manera, aunque las aplicaciones para simular la ley de Faraday pueden ser útiles
para estudiar los efectos de la inducción electromagnética en sistemas simples, pueden tener
limitaciones en cuanto a la precisión de los cálculos realizados, la representación de ciertos
fenómenos, la accesibilidad para usuarios sin conocimientos técnicos, y la capacidad de análisis
de resultados
Metodología
La presente investigación atendiendo a su propósito, profundidad y la naturaleza de los
datos e información puede definirse como una investigación aplicada, descriptiva con enfoque
mixto. En función del propósito: Aplicada. Estará centrada en encontrar mecanismos o
estrategias que permitan lograr el objetivo en concreto elaborando un programa computacional
como herramienta didáctica, de esta forma innovando en el ámbito educativo y tecnológico. La
investigación no sólo busca indagar sino transformar, ir de las ideas a la acción para generar
una herramienta que sea de utilidad y enriquezca el proceso de enseñanza y aprendizaje. La
población y la muestra para realizar la investigación están compuestas por estudiantes de
tercero de bachillerato de una Unidad Educativa particular. Se utilizará un diseño
cuasiexperimental del tipo pretest / post test.
Los métodos empleados en la misma son:
Método hipotético-deductivo: Durante la definición de los principios de integración
para el desarrollo de la herramienta informática y la validación del modelo computacional.
Vías para el perfeccionamiento de la enseñanza de la ley de Faraday en el Bachillerato:
A partir del estudio realizado de los sistemas disponibles para el cálculo y simulación del
modelo de Faraday fueron detectadas ventajas y desventajas en los mismos que condujeron a
plantear la necesidad del desarrollo de una herramienta propia sobre la base de las vías para el
perfeccionamiento siguientes:
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• Hacer hincapié en los conceptos básicos: Es importante asegurarse de que los
estudiantes comprendan los conceptos básicos de la electricidad y el magnetismo
antes de enseñar la Ley de Faraday. Los estudiantes deben estar familiarizados con
los términos como campo magnético, flujo magnético y movimiento de cargas.
• Uso de ejemplos concretos: Es importante que los estudiantes comprendan cómo se
aplica la Ley de Faraday en situaciones cotidianas. Por ejemplo, se puede usar la
imagen de un generador para explicar cómo la ley de Faraday se usa para generar
electricidad.
• Enfoque en la práctica: La enseñanza de la Ley de Faraday debe incluir una amplia
variedad de ejercicios y problemas para que los estudiantes puedan aplicar los
conceptos que han aprendido. Los profesores pueden usar herramientas digitales
para mostrar simulaciones y hacer experimentos prácticos que ayuden a los
estudiantes a comprender mejor el concepto.
• Usar un lenguaje accesible: Es importante que los profesores usen un lenguaje
accesible y fácil de entender para explicar la Ley de Faraday. Los estudiantes
pueden sentirse abrumados si se les presenta el concepto en un lenguaje técnico.
• Integrar la tecnología: La tecnología puede ser una herramienta poderosa para
mejorar la enseñanza de la Ley de Faraday. Los profesores pueden utilizar recursos
en línea, como videos educativos, presentaciones y animaciones interactivas para
ayudar a los estudiantes a visualizar los conceptos.
• Enseñanza basada en proyectos: Los profesores pueden utilizar un enfoque basado
en proyectos para la enseñanza de la Ley de Faraday. Los estudiantes pueden
diseñar y construir su propio generador, lo que les permite aplicar los conceptos que
han aprendido y ver la Ley de Faraday en acción.
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• Relacionar la Ley de Faraday con otros temas: Es importante relacionar la Ley de
Faraday con otros temas que se están enseñando en el bachillerato, como la energía,
la física y las matemáticas. Los profesores pueden demostrar cómo la Ley de
Faraday se aplica en el mundo real y en otros campos de la ciencia.
La enseñanza de la ley de Faraday en el bachillerato puede ser un desafío para los
estudiantes y los docentes debido a la complejidad de los conceptos involucrados. Para los
estudiantes, la comprensión de esta ley requiere una sólida asimilación de los conceptos de
campo y flujo magnéticos, así como de las ecuaciones matemáticas involucradas. Para los
docentes, la enseñanza de esta ley requiere una comprensión profunda de la física del
electromagnetismo y la capacidad de comunicar de manera efectiva estos conceptos a los
estudiantes.
A partir de los modelos matemáticos y fundamentos que caracterizan la Ley de Faraday,
fue definido el algoritmo general del sistema (Ver figura 1) para ser implementado con el
empleo del Matlab R19b ya que este sistema permite la creación de aplicaciones con una
interfaz de usuario adecuada y la generación de código en lenguaje m con funciones específicas
para el cálculo matemático y representación gráfica.
Figura 1:
Algoritmo general del sistema
Fuente: Autores (2023)
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El algoritmo presupone la creación de 3 bloques principales dentro de la aplicación:
Bloque de entrada de datos: Es el encargado de establecer las variables independientes dentro
del sistema las cuales obedecen a los parámetros que describen el modelo de cálculo general.
Dentro de estas variables se definen el diámetro de la espira, número de espiras, material del
conductor entre otras. De esta manera el sistema ofrece al usuario la oportunidad de analizar la
influencia individual de cada variable de entrada en el resultado final y así establecer un mejor
criterio de evaluación y ayuda en la toma de decisiones.
Bloque de cálculo y procesamiento de resultados: Es el encargado de establecer los
valores de las variables dependientes a partir de los modelos matemáticos y restricciones
definidas. Dentro de las variables calculadas podemos mencionar a voltaje generado,
resistencia del conductor, intensidad de corriente generada entre otras.
Bloque de salida de resultados: Implica mostrar al usuario los valores numéricos
calculados y la correspondiente representación gráfica, acordes a los requerimientos y
restricciones establecidas. Es de señalar que cada uno de estos bloques se encuentran bien
definidos en la interfaz del sistema tal como se puede observar en la figura 2.
Figura 2:
Bloques de trabajo en la interfaz del sistema
Fuente: Autores (2023)
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Resultados
La interfaz propuesta fue desarrollada con el módulo App-Disigner de Matlab. Matlab
es una herramienta valiosa en la enseñanza de la física debido a su capacidad para visualizar
conceptos, realizar análisis numéricos, simular sistemas físicos y su amplia utilización en la
industria. En la ventana principal de la aplicación se interrelacionaron los controles visuales y
las funciones programadas para las llamadas de eventos lo cual permite la automatización del
proceso de cálculo garantizando el perfeccionamiento sobre la base de las vías definidas. (Ver
figura 3).
Figura 3:
Ventana principal de la aplicación para el cálculo de parámetros eléctricos según ley de
Faraday.
Fuente: Autores (2023).
Una vez implementada la aplicación fue introducida en el proceso de enseñanza en un
grupo de estudiantes de una Unidad Educativa particular en el año escolar 2022-2023 con un
total de 70 alumnos el cual denominaremos Grupo A. Para el contraste de resultados en cuanto
al aprendizaje de la temática en estudio fue seleccionado un grupo de la Unidad educativa
particular en el año 2021-2022 con un total de 70 alumnos, el cual llamaremos grupo B, que
recibió la temática con los medios tradicionales sin el empleo de la aplicación propuesta.
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Se utilizó como técnica de recolección de datos una encuesta la cual se recogen 10
preguntas orientadas a medir los niveles cognitivos en la ley de Faraday, Se utilizó un diseño
cuasiexperimental del tipo pretest / post test.
Al aplicar la encuesta a ambos grupos se obtuvieron los resultados siguientes: la
encuesta al Grupo B, solo 2 preguntas del cuestionario sobrepasan el 50% de ser contestada de
manera satisfactoria, en los 8 restantes, menos del 50 % del estudiante respondieron de manera
correcta, demostrando la insuficiente asimilación del contenido. En la figura 4 se ilustra el
porcentaje de respuestas correctas por cada pregunta y en la figura 5 se puede apreciar la
cantidad de estudiantes por pregunta que lo realizaron de manera correcta (barra en azul) e
incorrecta (barra naranja).
Figura 4:
Porcentaje de respuesta correctas por preguntas.
Fuente: Autores (2023).
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Figura 5:
Balance de respuestas por estudiante.
Fuente: Autores (2023).
Luego al aplicar el instrumento en el Grupo A, se procesaron las respuestas de los
estudiantes y se obtiene que más del 80% contestaron las preguntas de manera correcta lo que
denota un mayor nivel de asimilación del contenido gracias al uso de la herramienta y su
influencia al proceso de enseñanza y aprendizaje de los estudiantes. En la figura 6 se ilustra el
porcentaje de respuestas correctas por cada pregunta y en la figura 7 se puede apreciar la
cantidad de estudiantes por pregunta que lo realizaron de manera correcta (barra en azul) e
incorrecta (barra naranja).
Figura 6:
Porcentaje de respuesta correctas por preguntas.
Fuente: Autores (2023).
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Figura 7:
Porcentaje de respuesta correctas por preguntas.
Fuente: Autores (2023).
Discusión
La enseñanza de conceptos abstractos como la Ley de Faraday en el nivel de
bachillerato puede ser un desafío. Como apuntó Fernandez-Batanero (2020), este reto se puede
superar utilizando diferentes estrategias de enseñanza, incluyendo el uso de herramientas
digitales. La utilización de una herramienta informática como la que se describe en este estudio
permite a los estudiantes visualizar y experimentar con los conceptos de una manera más
concreta.
La Ley de Faraday, que se refiere a la inducción electromagnética, es fundamental para
entender cómo se genera y utiliza la electricidad en nuestra vida diaria (Feynman, 1965). Por
lo tanto, es crucial que los estudiantes comprendan bien esta ley. El enfoque práctico y
experimental propuesto en este estudio ayuda a los estudiantes a entender mejor los conceptos,
lo que está en línea con la literatura existente que sugiere que las metodologías de enseñanza
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activa y basada en la experimentación pueden mejorar la comprensión de los estudiantes en
ciencias (Freeman et al., 2014).
Además, la herramienta informática en propuesta de este estudio proporciona un
entorno didáctico para aprender sobre la Ley de Faraday. Aunque se necesita más investigación
para evaluar la eficacia de esta herramienta específica, los estudios anteriores sugieren que las
herramientas digitales pueden tener un impacto positivo en el aprendizaje de las ciencias (Kim
et al., 2013). De hecho, Kim y colegas (2013) argumentaron que las herramientas digitales
pueden proporcionar a los estudiantes una forma visual de entender conceptos abstractos, lo
que puede mejorar su comprensión.
Por último, la incorporación de recursos multimedia y actividades de laboratorio puede
proporcionar a los estudiantes oportunidades adicionales para aprender sobre la Ley de
Faraday. Como señaló Salinas (2018), el uso de recursos multimedia en la enseñanza de las
ciencias puede ayudar a los estudiantes a visualizar y comprender mejor los conceptos
científicos.
En resumen, este estudio presenta una valiosa herramienta informática para apoyar la
enseñanza de la Ley de Faraday en el bachillerato. Aunque se necesita más investigación para
evaluar su eficacia, la herramienta tiene el potencial de mejorar la comprensión de los
estudiantes de este concepto fundamental en física.
Concusión
• La enseñanza de la ley de Faraday en el bachillerato es fundamental para comprender
la generación y el uso de la electricidad en la vida cotidiana. Para mejorar la
comprensión de esta ley en los estudiantes, es importante utilizar enfoques prácticos y
experimentales, analogías y ejemplos concretos.
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• Se dispone de la herramienta que integra los principios y fundamentos de la ley de
Faraday bajo un entorno didáctico e informático que simula el comportamiento de las
variables que describen dicha ley
• Los docentes pueden utilizar recursos multimedia y actividades de laboratorio para
complementar la enseñanza en el aula y proporcionar a los estudiantes la oportunidad
de visualizar y comprender mejor los conceptos involucrados.
• Los principios científicos técnicos que establece la ley de Faraday representan el núcleo
para la simulación y automatización de cálculo de dicha ley.
• El estudio de las herramientas informáticas existentes para el análisis de dicho
fenómeno establece las vías de perfeccionamiento para el desarrollo de una herramienta
informática con fines didácticos
• La implementación del sistema informático mediante códigos de programación en
(MATLAB) permite realizar cálculos y representaciones gráficas de las variables
dependientes para el modelo de Faraday.
• El análisis de la influencia de la herramienta en el proceso de enseñanza y aprendizaje
de los estudiantes de 3ro de bachillerato, refleja una mejor disponibilidad de recursos
didácticos y metodológicos para la temática.
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