Can computer simulations substitute real laboratory apparatus?

• Autores: Getachew Tarekegn
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 3, Nº. 3, 2009
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Este estudio investiga la eficacia de las simulaciones computacionales en un enfoque centradas en el profesor (STC) y centradas en el estudiante (CSE) en sustitución de equipos de laboratorio real (REL) en el curso de física de grado 12.

    Se adoptó el experimento de circuitos de corriente directa (DC) para comparar las simulaciones en ambos casos con el equipo real. Se prestó especial atención a la comprensión conceptual y las habilidades de manipulación de equipos reales de los estudiantes. Sesenta y cuatro alumnos se dividieron en tres grupos de enseñanza. El grupo de estudiantes de simulación centrada en el maestro (STC), observó y participó cuando se hizo el experimento, los estudiantes de simulación centrada en el alumno (SSC), realizaron simulación computacional por sí mismos, y el grupo del equipo de laboratorio real (REL) utilizó la forma tradicional de realizar el experimento por sí mismos. La comprensión de los estudiantes de conceptos de circuitos de CC se evaluó utilizando la prueba de Determinación e Interpretación de Conceptos de Circuitos Eléctricos Resistivos (DIRECT). Otras medidas de evaluación incluyeron el tiempo utilizado por un grupo de laboratorio de tres estudiantes para construir un circuito de combinación serie-paralelo. La estadística de prueba T reveló diferencias estadísticamente significativas entre el tratamiento de instrucción y comprensión de los estudiantes de los circuitos de corriente continua, medida por DIRECT. Los resultados de este estudio muestran que el uso de la simulación en cualquier entorno puede servir para mejorar el rendimiento de los estudiantes. Los resultados del análisis estadístico para voltaje y preguntas de diagrama esquemático tampoco mostraron diferencias significativas entre el tratamiento y comprensión de estos conceptos, mientras que se observó una diferencia significativa entre conceptos como corriente y resistencia y los métodos de instrucción. El tiempo promedio para la construcción del circuito dado fue de 15.171 minutos para REL, 15.029 para el STC y 13.457 para el SSC. Tanto los grupos SSC y STC obtuvieron la habilidad de utilizar equipos reales, aunque no hicieron uso de instrumentos reales.

  • English

    This study investigates the effectiveness of computer simulations in teacher centered (STC) and student-centered (SSC) approaches in replacing real equipment laboratory (REL) in grade 12 physics course. The direct current (DC) circuit experiment was adopted to compare simulations in both cases with the real equipment. Particular attention was given to students' conceptual understanding and skills of manipulating real equipment. Sixty four students were divided into three instructional groups. The students in computer simulation teacher-centered (STC) group observed and participated when the experiment was done; students in computer simulation student centered (SSC) group performed computer simulation by themselves; and real equipment laboratory (REL) group used traditional way to perform the experiment by themselves. Students' understandings of DC circuit concepts were assessed using Determining and Interpreting Resistive Electric circuit Concepts Test (DIRECT). Other assessment measures included the time taken by a laboratory group of three students to construct a circuit of series-parallel combination. T-test statistics revealed statistically significant difference between instructional treatment and students' understanding of DC circuits as measured by DIRECT. The results of this study show that the use of simulation in either setting can serve to enhance students' achievement. Results of the statistical analysis for voltage and schematic diagram questions also showed no significant difference between treatment and understanding of these concepts, while a significant difference between concepts such as current and resistance and the instruction methods was observed. The resulting mean time taken on building the given circuit was 15.171 minutes for REL, 15.029 for STC and 13.457 for SSC. Both SSC and STC groups get the skill of using real equipments though they did not use real instruments.