Alternative conceptions about angular momentum and guided work based on computational simulation as a tool to overcome it

Main Article Content

Luis Humberto Martínez Palmeth https://orcid.org/0000-0002-4336-1215
María Angelica González Carmona
Andrés Felipe Lázaro Alvarado

Keywords

Alternative Conceptions, Guided Work, Computational Simulations, Angular Momentum

Abstract

The main objective of this work is to collect the alternative conceptions presented by fourthyear engineering students about angular momentum. For this, a diagnostic instrument is designed, in the form of a multiple-choice test, which allows extracting the pre-existing alternative conceptions in the students. Then, a pedagogical tool is designed and implemented to support the learning process, with the aim of reducing alternative conceptions. The new tool developed is the implementation of the concept of guided work plus the use of computer and video tools. The results showed that the main alternative conceptions found were angular momentum only exists if there is rotational motion and angular momentum depends on kinetic energy. When applying the intervention, the percentage of students who had alternative conceptions decreased by around 11% and the students’ ability to quantify the phenomenon of angular momentum increased by 30%.

Abstract 333 | PDF (Spanish) Downloads 325

References

Arenas Bedoya, J., & Giraldo, J. (2019). Los simuladores: estrategia didáctica en la inclusión de los conceptos matemáticos en la Física. Revista Científica, 110-120. doi:https://doi.org/10.14483/issn.2344- 8350

Aristizábal, L., Correa, J., Ramírez Macías, J., & Flórez, D. (2020). Implementacion de ayudad didacticas para el estudio y la enseñanza de emcanismos. Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI 2019 (págs. 1-9). Cartagena de Indias: sociación Colombiana de Facultades de Ingeniería (ACOFI).

Artamonova, I., Mosquera, J., & Mosquera Artamanov, J. (2017). Aplicación de force concept inventory en América Latina para la evaluación de la comprensión de los conceptos básicos de mecánica a nivel universitario. Revista Educación En Ingeniería, 56-63. doi:https://doi. org/10.26507/rei.v12n23.729

Bernal Ortiz, M., & Peña Ayala, L. (2019). Modelado, simulación y representaciones mentales: una propuesta metacognitiva para el análisis del movimiento 3D de proyectiles. Revista Científica, 252-261. doi:https://doi.org/10.14483/issn.2344- 8350

Bozzi, M., Ghislandi, P., & Zani, M. (2020). Misconceptions in Physics: an uphill climb. International Technology, Education and Development Conference “INTED” - INTED 2020 (págs. 2162-2170). Valencia - Spain: IATED. doi:http://dx.doi.org/10.21125/ inted.2020.0670

Cajas Narváez, B. (2020). Uso de simuladores para el estudio de mecánica de sólidos en los estudiantes de primero de bachillerato del Colegio Universitario “UTN”, periodo académico 2019-2020. Ibarra: Tesis de Licenciatura - Facultad de Educación Ciencia y Tecnología - Universidad Técnica del Norte.

Chen, Z., Whitcomb, K., Guthrie, M., & Singh, C. (2019). Evaluating the Effectiveness of Two Methods to Improve Students’ Problem Solving Performance After Studying an Online Tutorial. SSRN, 1-6. doi:http://dx.doi.org/10.2139/ ssrn.3522734

Cruz, É., O’Shea, B., Schaffenberger, W., Wolf, S., & Kortemeyer, G. (2010). Tutorials in Introductory Physics: The Pain and the Gain. The Physics Teacher, 453-457. doi:https://doi.org/10.1119/1.3488188

Duarte, J. E., Vega, J. A. N., & Morales, F. H. F. (2022). Simulando y resolviendo, la teoría voy comprendiendo: una estrategia didáctica para la enseñanzaaprendizaje de la física. Revista Boletín Redipe, 11(1), 158-173.

Escudero, C., Jaime, E., & González, S. (2017). Un estudio sobre situaciones problemáticas como herramientas de aprendizaje significativo en Física. Revista Facultad de Ciencias Exactas, Física y Naturales, 83-94.

González Estrada, O., & Sánchez Acevedo, H. (2017). Uso de TIC para la enseñanza de la asignatura Dinámica. Bucaramanga: Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas. doi: hal-01545678

Hernández Sampieri, R. (2018). Metodología de la investigación. Ciudad de México: McGraw-Hill Interamericana.

Janeusse Fratiwi, N., Samsudin, A., Ramlan Ramalis, T., Saregar, A., Diani, R., Irwandani, . . . Ravanis, K. (2020). Developing MeMoRI on Newton’s Laws: For Identifying Students’ Mental Models. European Journal of Educational Research, 699-708. doi:doi: 10.12973/ eu-jer.9.2.699

Jiménez Chinga, P. (2015). Determinación de dificultades y concepciones alternativas de los estudiantes del curso de mecánica racional, del programa académico de ingeniería industrial y de sistemas sobre el momento angular. Piura: Tesis de maestría - Universidad de Piura - Facultad de Ciencias de la Educación.

López Donoso, E., Castillo Cortés, C., & Véliz Veas, J. (2008). Aprendizaje colaborativo y significativo en la resolucion de problemas de fisica en estudiantes de ingeniería. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 55-76. doi:https://doi. org/10.5007/2175-7941.2008v25n1p55

Luthfiani, T., Sinaga, P., & Samsudin, A. (2018). Preliminary development of POEAW in enhancing K-11 students’ understanding level on impulse and momentum. Journal of Physics: Conference Series, 1-7. doi:doi :10.1088/1742- 6596/1013/1/012053

Maries, A., Sayer, R., & Singh, C. (2017). Effectiveness of interactive tutorials in promoting “which-path” information reasoning in advanced quantum mechanics. Physical Review Physics Education Research, 020115. doi:https://doi.org/10.1103/ PhysRevPhysEducRes.13.020115

Marshman, E., DeVore, S., & Singh, C. (2020). Holistic framework to help students learn effectively from research-validated selfpaced learning tools. Physical Review Physics Education Research, 020108 (1-17). doi:https://doi.org/10.1103/ PhysRevPhysEducRes.16.020108

Martínez Palmeth, L. (2018). Herramienta Pedagógica Basada en el Concepto de Tutorial Para el Tema de Momento Cinético. Bogotá: Tesis Especialización - Facultad de Educación FUAA.

Martínez Sicachá, Sandra Milena. (2017). Resolución de situaciones problema de la mecánica newtoniana con prácticas de laboratorio presenciales y virtuales apoyados en herramientas tecnológicas. Bucaramanga: Facultad Ciencias Sociales, Humanidades y Artes: Tesis de Maestria.

Mwansa, F., Kabwita, P., & Jumbe, J. (2018). Analysis of Undergraduate Physics Student’s Perception of Angular Momentum in Quantum Mechanics at the University of Zambia. Journal of Education, Society and Behavioural Science, 1-17. doi:10.9734/ JESBS/2018/40980

Parra Bermúdez, F., & Figueroa Navarro, C. (2017). Análisis didáctico de un episodio de aula en el estudio de un tema de mecánica newtoniana. Latin-American Journal of Physics Education., 2307-1 - 2307-7.

Peñalba, M., & Del Rio, T. (2005). ¿Qué comprenden los estudiantes universitarios cuando enseñamos el momento angular? Enseñanza de las ciencias numero extra, 1-5.

Rafika, R., & Syuhendri, S. (2021). Students’ misconceptions on rotational and rolling motions. Journal of Physics: Conference Series. The 10th International Conference on Theoretical and Applied Physics (ICTAP2020), 1-6doi:doi: 10.1088/1742-6596/1816/1/012016

Sarioglan, A., & Kucukozer, H. (2017). Effect of Meaning Making Approach on Students’ Conceptual Understanding: An Examination of Angular Momentum Conservation. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 203-220. doi: 10.18404/ijemst.296035

Singh, C., & Rosengran, D. (2001). Students’ conceptual knowledge of energy and momentum. Proceedings of the Physics Education Research conference 2001, (págs. 123-126). Rochester. doi: 10.1119/perc.2001.pr.018