A study about how students are able to analyze mechanics situation using Newton's laws

Con el fin de ayudar a los estudiantes a reconocer sus capacidades para comprender el entorno, es necesario involucrar a los estudiantes en actividades apropiadas, y para encontrar varias maneras de evaluar el desempeño de los estudiantes por las actividades de evaluación formativa. Este trabajo se centra en la comparación de dos métodos de enseñanza para lograr una mejor comprensión del medio ambiente a través de las leyes de Newton. Mostramos una propuesta metodológica basada en la física de Aprendizaje Activo con el apoyo de la metodología de la Instrucción Conceptual Interactiva (de siglas en inglés: ICI), que está diseñado para promover el Aprendizaje Colaborativo en los estudiantes de secundaria. Comenzamos por las actividades de planificación en las funciones físicas como una de las formas de representar las ideas físicas, sobre todo en la fuerza y el movimiento. Entonces las aplicamos en nuestro método de enseñanza, comparando contra el proceso de Enseñanza Tradicional. Estos procesos implican la observación, la búsqueda de patrones, la construcción y la prueba de las explicaciones de los patrones, y el uso de múltiples representaciones para razonar sobre los fenómenos físicos. La muestra para este estudio consistió en 41 niñas que son estudiantes de secundaria en la escuela secundaria de Somayeh en la región 5 de Teherán, Irán. La muestra fue seleccionada al azar de un grupo de estudiantes de segundo año (niñas de 16 años) donde se hizo la realización de un curso de introducción a la física y las personas de la muestra, se dividieron al azar, en un grupo de control (con Enseñanza Tradicional, N=20), y un grupo experimental (con MRA [Actividades de Representación Múltiple], N=21). Estos estudiantes tomaron Mecánica por primera vez en sus cursos de física en la escuela secundaria. El curso consta de dos secciones de conferencias con setenta minutos por semana, para la enseñanza regular y para la aplicación de la ERM en el grupo experimental. Después, 20 minutos por semana se agregan como una clase extra. Las variables independientes son dos métodos diferentes para llevar a cabo el método de enseñanza que se divide en el Aprendizaje Tradicional y el Aprendizaje Activo (con base en un conjunto de actividades, que consisten en demostraciones, videos y hojas de cálculo) y la metodología de enseñanza llamada Instrucción Conceptual Interactiva o ICI. La variable dependiente en este estudio son el aprendizaje conceptual de las leyes de Newton y la habilidad que vamos a explorar es en base a los cambios en estos dos dominios por separado para cada uno de los grupos antes y después de los tratamientos del estudio y compararlos entre sí. Para evaluar el efecto delAprendizaje Activo en el aprendizaje de los estudiantes, se utiliza el FCI (siglas en inglés de Inventario de Conceptos de Fuerza). El análisis en la respuesta de las actividades ya mencionadas, demuestra que la maduración de los conceptos de los estudiantes está en aumento. Para el análisis de datos utilizamos a Hgain y Dgain y Dloss y el factor de retención, que permite obtener un análisis con más detalle en la mejora conceptual de los estudiantes que han comenzado el curso y podemos mostrar avances en el alcance de su razonamiento, al final de la instrucción. Estos factores permiten obtener gráficos en los que se etiquetan la puntuación, dependiendo de los conceptos de FCI que obtengan en cada pregunta, y permiten ver la Hgain, Dgain, Dloss, de cada estudiante y los cambios de retención en cada grupo. Los resultados muestran avances significativos en el grupo experimental, así que el aprendizaje conceptual en las Leyes de Newton que conduce a los estudiantes a analizar la Mecánica es más posible que se de bien en la práctica, gracias a la ayuda de la representación múltiple y las actividades de la Instrucción Conceptual Interactiva (ICI), que a la Enseñanza Tradicional. Abstract To help students recognize their abilities to understand the environment, it needs to engage students in appropriate activities, and also, to help us to find ways to assess students’ performance by formative assessment activities. This work focuses on comparing two methods of teaching to achieve a better understanding of the environment through Newton's laws. We show a methodological proposal based on Active Learning Physics supported by Interactive Conceptual Instruction (ICI) methodology, which is designed to promote collaborative learning in high school students. We begin by planning activities in physics functions as one of the ways of representing physical ideas, especially in force and motion. Then applying them in our teaching method, comparing traditional teaching process. These processes involve observing, finding patterns, building and testing explanations of the patterns, and using multiple representations to reason about physical phenomena. The sample for this study consisted of 41 secondary girls students in Somayeh High school in the region 5 of Tehran, Iran. The sample was randomly selected from second year student (16 years old girls) undertaking an introductory physics course and the sample were randomly divided into a control group (Traditional, N=20), experimental group (MRA [Multiple Representation Activities], N=21). These students took Mechanics for the first time in their physics courses at high school. The course consists of two seventy-minute lecture sections per week for regular teaching and for applying MRA in experimental group, 20 minutes per week is added as an extra class. The independent variables are two different methods of performing teaching these are divided into Traditional and Active Learning (based on a package of activities, that consist in demonstrations, videos, worksheets) and ICI (teaching methodology). The Dependent Variable in this study are the conceptual learning of Newton's Laws and the skill form these we will explore the changes in these two domains separately for each group before and after the study’s treatments and compare them with each other. To evaluate the effect of the Active Learning on students’ learning, FCI (Force Concept Inventory) is used. Analysis response of activities mentioned show that maturities in students’ analysis are increasing. For analysis data we use Hgain and Dgain and Dloss and Retention Factor, which allow obtain an analysis with more detail in conceptual improvement that students have starting the course and can show advances reach in their reasoning at the end of instruction. These factors allow obtain charts which are labeled depending on the score and the FCI items reached in each question, and allow view students’ Hgain, Dgain, Dloss and Retention changes in each group. Results show significant advances in experimental group so the conceptual learning in Newtons’ Laws that conducts students to analyze Mechanics situations with the help of Multiple Representation Activities and Interactive Conceptual Instruction is more possible than the last