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UPV
 

Un laboratorio en el bolsillo

Profesores de la UPV emplean los sensores de los smartphones para explicar conceptos de física experimental

[ 18/10/2017 ]

Tradicionalmente, el objetivo de las prácticas de laboratorio de las asignaturas de Física es doble. Por una parte, que los estudiantes refuercen los conocimientos adquiridos en las clases de teoría, y por otra, que se habitúen a las técnicas experimentales. Sin embargo, los alumnos suelen considerar en muchas ocasiones estas prácticas como rutinarias y poco interesantes.


Para paliar este problema, profesores de la Universitat Politècnica de València (UPV) iniciaron hace tres años una experiencia pionera en el mundo universitario: aprovechar los sensores de los smartphones como nueva herramienta didáctica aplicada a la enseñanza de la física experimental. Su iniciativa ha sido un éxito, y ha despertado el interés en numerosas instituciones europeas. No en vano, su último trabajo ha sido publicado recientemente en la revista The Physics Teacher, en colaboración con el Imperial College de Londres.


Un modelo didáctico diferente, divertido y más interactivo


Juan A. Monsoriu, investigador del Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica y profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño (ETSID-UPV), señala: "Fuimos el primer grupo en todo el mundo en publicar un artículo internacional sobre la utilidad de los teléfonos inteligentes y, en concreto, de sus sensores, para explicar conceptos básicos de física universitaria".


"Ahora", prosigue, "cada año, alrededor de 300 alumnos aprenden y refuerzan estos conceptos en las aulas de la UPV de una forma diferente, más interactiva y divertida. Llevamos nuestra investigación al aula, apoyándonos en todo el potencial didáctico de los smartphones".


Gracias a esta iniciativa, los profesores cuentan ya con una cartera de experimentos en los que se utilizan como herramientas de medida los sensores de los smartphones de los propios estudiantes, aprovechando las aplicaciones gratuitas existentes para el control de los citados sensores y la toma y transmisión de los datos obtenidos. Varios de estos experimentos han sido recogidos en la tesis doctoral del profesor Marcos H. Giménez (ESTID-UPV), recientemente defendida.


"En estos experimentos", destaca Monsoriu, "se saca partido al sensor de aceleración del smartphone para el estudio de las oscilaciones libres y amortiguadas; del sensor de luz ambiente para el análisis de la eficiencia de diversos tipos de fuente, del micrófono para la caracterización del fenómeno del batido acústico y, además, de los modos de vibración de dos osciladores acoplados, del batido mecánico y de la dependencia de la iluminancia con la distancia".


Ejemplos sencillos


Los ejemplos son numerosos y, en algunos casos, tan sencillos como colgar un smartphone de un muelle dejando que oscile libremente. De este modo, gracias al sensor de aceleración que lleva integrado el teléfono inteligente, se puede caracterizar el movimiento vibratorio armónico simple que describe obteniendo, con precisión, la frecuencia de oscilación.


Otra idea trabajada en los talleres de la UPV consiste en determinar la intensidad de luz de una pequeña bombilla en función de la distancia a la misma, utilizando para ello el sensor de luz ambiente del smartphone. "Con este experimento", indica Monsoriu, "los alumnos verifican la ley de inverso del cuadrado de la distancia (si duplicamos la distancia a la fuente la intensidad luminosa, decae en un factor cuatro)".


Secundaria y bachillerato


Además de en las aulas universitarias, los investigadores de la UPV están impartiendo también estos talleres para alumnos de secundaria y bachillerato, así como en los Campus Científicos de Verano organizados por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte


"Los contenidos se adaptan al nivel de conocimientos de los estudiantes, pero la base es la misma", destaca Monsoriu. "Además, con estos talleres, facilitamos las prácticas de laboratorio a los institutos, que en muchas ocasiones no tienen capacidad para disponer de los equipos tradicionales. Con los smartphones de los profesores y alumnos, acercamos a estos últimos la física experimental. Es, prácticamente, como si tuviéramos un laboratorio en nuestro bolsillo".


Encuestas al alumnado avalan el método


Las encuestas realizadas muestran la mayor calificación otorgada a este tipo de experiencias con respecto a sus alternativas tradicionales. Como ejemplo, en el taller universitario sobre oscilaciones, el nivel de satisfacción de los alumnos fue de un 6,8 con el método tradicional y de un 8,5 con los smartphones.


Así mismo, en el taller "Experimenta la física con tu smartphone" del Campus Científico de Verano, el nivel de aceptación entre los alumnos de 4º de la ESO fue de un 8,9, y entre los alumnos de 1º de bachillerato, de 9,1.


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