Herramientas computacionales de software libre en la Física de Secundaria

Beatriz Padín. Colexio M. Peleteiro (Santiago de Compostela)

XXXI Encuentro Ibérico de Enseñanza y Divulgación de la Física
Murcia, 11-13 de julio de 2022

Herramientas computacionales

Imagen: Pixabay

Ventajas

  • Posibilitan adoptar enfoques didácticos alternativos.

  • Permiten afrontar retos más interesantes y realistas que los habitualmente tratados en el aula.

  • La traducción del lenguaje de la física a un lenguaje de programación obliga a centrarse en el significado físico de las magnitudes implicadas.

  • Los alumnos desarrollan competencias digitales y computacionales.

  • Se fomenta la utilización de tecnologías libres como parte de la alfabetización digital de los estudiantes.

Inconvenientes

  • El uso de las herramientas computacionales no es inmediato ni intuitivo.

  • Los temarios oficiales son muy extensos como para introducir nuevos contenidos.

  • Falta de formación del profesorado en este tipo de herramientas.

  • No hay bibliografía con recursos de calidad.

Programación en el aula de Física… ¿sí o no?

Imagen: Freepik

Resolución computacional de problemas con SageMath

SageMath

  • SageMath: https://www.sagemath.org/

  • Herramientas:

    • Álgebra lineal (resolución de ecuaciones y sistemas, vectores, matrices).
    • Cálculo (límites, derivadas e integrales).
    • Representación de funciones (en dos y tres dimensiones).

  • Cálculos:

    • Numéricos.
    • Simbólicos.

Ejemplo: lanzamiento en paracaídas

Código: https://fisicabachillerato.netlify.app/movimiento-paracaidas.html

Análisis de datos experimentales con R

R

  • R: https://www.r-project.org/

  • Tratamiento de los datos experimentales:

    • Análisis estadístico de los datos.
    • Representaciones gráficas.
    • Ajuste de los datos experimentales a una recta.
    • Escribir programas para calcular magnitudes a partir de los datos medidos.

Ejemplo: medida de la masa de la Tierra

Satélite hA (km) hP (km) T (min)
INTELSAT 2-F3 35850 35714 1435,49
INTELSAT 3-F4 39037 38822 1599,25
GSTAR 4 36140 36088 1452,49
COSMOS 2382 19151 19122 675,71
ARIANE 5 35172 247 619,81
GALILEO 24 23233 23225 844,69
TACSAT 4 12300 463 238,87
ATLAS 75E 20493 1046 372,22
TELSTAR 1 5652 950 157,78
RBSP B 28863 219 501,59
NAVSTAR 18 21244 21164 759,5
MOLNIYA 1-90 25309 958 451,82
SATCOM K1 33248 394 585,81
BREEZE-M 38407 36200 1513,91
FREGAT 35853 34297 1399,55
SYNCOM 1 34568 29003 1236,26
STARLINK-2558 556 554 95,6

Código: https://rpubs.com/bpadin/masa_tierra

Arduino: sensores y prototipos

Arduino

  • Arduino: https://www.arduino.cc/

  • Plataforma de prototipado de objetos electrónicos interactivos.

  • Programación de sensores:

    • Tomar medidas en las actividades de laboratorio.
    • Mostrar relaciones entre magnitudes de manera práctica.
    • Simular fenómenos.
    • Explicar leyes físicas.

  • Construcción de modelos o prototipos:

    • Trabajar de manera práctica conceptos que fueron tratados en el aula de manera teórica.

Ejemplo: frecuencia del sonido

Código: sonido.ino

Godot: simulaciones interactivas

Godot

  • Godot: https://godotengine.org/

  • Plataforma de creación de videojuegos 2D y 3D.

  • Creación de simulaciones:

    • Sirven de ayuda para visualizar ciertos fenómenos.
    • Se aplica lo estudiado a una realidad diferente a la vista en los ejercicios de clase.
    • Ayuda a transferir lo aprendido a nuevas situaciones.
    • Los cambios en los parámetros o en las condiciones se observan de manera inmediata.

Ejemplo: movimiento rectilíneo uniforme

Conclusiones

Conclusiones

  • Las herramientas computacionales aportan una enorme riqueza a la asignatura.

  • Los alumnos desarrollan habilidades fundamentales en su formación científica.

  • Su uso quiere un gran esfuerzo…

  • … ¡pero vale la pena!

¡Muchas gracias por vuestra atención!


Beatriz Padín Romero

/ @bpadinr

https://herramientas.netlify.app/