Bruce Sherwood
Principal Research Scientist, Center for Innovation in Learning
and
Professor, Department of Physics
Carnegie Mellon University
Pittsburgh, Pennsylvania
Bruce.Sherwood@cmu.edu
Los estudiantes encuentran muchas dificultades en electricidad y
magnetismo. Ruth Chabay y Yo hemos atacado esos problemas
desarrollando un nuevo curso de física a nivel universitario
basado en cálculo y un nuevo texto ``Electric & Magnetic
Interactions,'' Wiley 1995) en el cual enfatizamos fuertemente tanto
el razonamiento cualitativo como el cuantitativo, de esta forma
proveemos un marco conceptual en el cual las manipulaciones
cuantitativas tienen más sentido. El curso le da bastante peso
al análisis y descripción a nivel atómico, con atención
detallada a la estructura atómica de la materia y sus interacciones
eléctricas y magnéticas, con especial énfasis en los
fenómenos de polarización en metales, aislantes y soluciones
ionicas. Cada estudiante tiene un equipo no costoso el cual le permite
realizar experimentos cruciales durante la clase, exámenes, ó en
la casa, los cuales permiten una fuerte integración de la teoría
y los ``justo a tiempo'' experimentos. Electrostática y circuitos
son usualmente concebidos como ciencias completamente separadas pero
nosotros las unificamos mediante el análisis de los circuitos
directamente en términos de la interacción fundamental de
Coulomb. ``Software'' especial ayuda a los estudiantes a visualizar campos
eléctricos y magnéticos.
Una prueba de retención cubriendo los aspectos básicos más importantes de Electromagnetismo a nivel introductorio fue administrada a estudiantes que habían tomado ya sea el curso reformado o el tradicional de entre uno a cinco años antes. En ambos casos, ya sea poco o mucho después de haber tomado el curso, a los estudiantes quienes siguieron el currículum reformado les fue significativamente mejor en esta prueba.
Chabay y Yo estamos ahora desarrollando una alternativa para el primer semestre del curso universitario de mecánica y termodinámica, con énfasis en modelado físico. Típicamente los libros de texto y los problemas de tarea comienzan en el punto donde todas las idealizaciones y aproximaciones han sido hechas para el estudiante. No obstante que este modelado es la física importante, si bien el trabajo asignado al estudiante es mayormente manipulación de formulas. Esto contribuye a la típica visión estudiantil de que la física consiste de un gran conjunto de formulas mágicas.
El nuevo curso y libro de texto, ``Matter & Interactions,'' coloca fuerte énfasis en hacer que sean los mismos estudiantes quienes se comprometan en el proceso del modelado de sistemas físicos, incluyendo modelado computacional. Átomos y partículas elementales juegan un papel significativo en el curso. El énfasis sobre el análisis y descripción a nivel atómico hace posible unificar la mecánica y los procesos térmicos. El razonamiento cualitativo juega el papel principal. Como en nuestro curso de electricidad y magnetismo, los estudiantes hacen experimentos justo a tiempo sobre el escritorio, los cuales están cercanamente relacionados a sus modelos teóricos. Se proveen oportunidades para la reflexión sobre los grandes temas, por ejemplo determinismo vs. incertidumbre. Este curso responde al problema de que muchos estudiantes con buenas bases de física a nivel preparatoria sean aburridos por el curso estándar de mecánica a nivel universitario.
Este trabajo fue apoyado en parte por ``National Science Foundation'' convenio MDR-893367, USE-9156105, y DUE-95-54843.