Electric energy in simple direct current circuits. Macroscopic and microscopic analysis of university students
DOI:
https://doi.org/10.55767/2451.6007.v31.n2.26903Keywords:
Energy; Resistive circuit; Macroscopic analysis; Microscopic analysis.Abstract
The work objective is carried out a study about the comprehension achieved byundergraduate engineering students concerning energy processes in simple DC circuits. The methodology used in the research consisted of a first "exploratory" stage of more qualitative characteristics, which allowed us to state working hypotheses. In a second stage, of a more quantitative nature, written questionnaires were developed and administered to the students in order to experimentally test the formulated hypotheses. The research shows, on one hand, that many students do not adequately interpret some energy exchanges on a macroscopic basis. On the other hand, it also shows that they do not link (or they incorrectly link) macroscopic and microscopic interpretations of the proc-esses that energy undergoes in the circuit. Possible reasons are suggested for the detected mistakes; among them, the shortage of bibliography on the subject, the use of non-scientific modes of reasoning, the poor differentiation between the transitory and stationary stages that the circuits undergo, or the lack of discrimination between macroscopic and microscopic analysis.
References
Ameneyro, H. y Mora, C. (2010). Cuaderno de mediación de significados para la enseñanza del concepto de energía mecánica. Latin American Journal of Physics Education, 4(3), 756-773.
Borovia, R. (2004). La hipótesis en estudios cualitativos. El caso de la inducción analítica en una investigación sobre adolescencia, Revista Pilquen, Sección ciencias sociales, 15(6), 1-12.
Chabay, R. y Sherwood, B. (1999). Electric and magnetic interactions. New York: J. Wiley & Sons.
Cohen, R., Eylon, B. y Ganiel, V. (1983). Potential difference and current in simple electric circuits: a study of students' concepts. American Journal of Physics, 51(5), 407-412.
Cokelez, A. y Yorumezoglu, K. (2009). Conceptualization of “electricity, electric current and electrical energy” by junior high school (aged 12-14) students. Latin American Journal of Physics Education, 3(3), 496-504.
Coll, C. (1988). Conocimiento psicológico y práctica educativa. Buenos Aires: Barca Nova.
Cudmani, L. C. de y Fontdevila, P. (1990). Concepciones previas en el aprendizaje significativo del elec-tromagnetismo. Enseñanza de las Ciencias, 8(3), 215-222.
Doménech, J. L., Gil-Pérez, D., Gras, A., Guisasola, J., Martínez-Torregrosa, J., Salinas, J., Trumpeter, R. y Valdés P. (2003). La Enseñanza de la Energía: una propuesta de debate para un replanteamiento global. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 20(3), 285-311.
Domínguez M. y Stipcich M. (2010). Una propuesta didáctica para negociar significados acerca del concepto de energía. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 7(1), 75-92.
Eylon B. S. y Ganiel U. (1990). Macro – micro relationship: the missing link between electrostatics and electrodynamics in students´ reasoning. International Journal of Sciences Education, 12(1), 19-94.
Garzón, I., De Cock, M., Zuza, K., van Kampen, P. y Guisasola, J. (2014). Probing university students’ understanding of electromotive force in electricity. American Journal of Physics, 82(1), 72-79.
Gil Pérez, D., Furió-Más, C., Valdés, P., Salinas, J., Martínez Torregrosa, J. (1999). ¿Tiene sentido seguir distinguiendo entre aprendizaje de conceptos, resolución de problemas de lápiz y papel y realización de prácticas de laboratorio? Enseñanza de las Ciencias, 17(2), 311-320.
Guisasola, J. (2014). Teaching and Learning Electricity: The Relations Between Macroscopic Level Observations and Microscopic Level Theories. En Matthews, M.R. (Ed.), Teaching about Thermal Phenomena and Thermodynamics: The Contribution of History and Philosophy of Science. Dordrecht: Springer.
Guisasola J., Montero A. y Fernández M. (2005). Concepciones de futuros profesores de ciencias sobre un concepto olvidado en la enseñanza de la electricidad: la fuerza electromotriz. Enseñanza de las Ciencias, 23(1), 47-60.
Gutiérrez, E., Perrotta, M., Dima, G., Capuano, V., Botta, I. y Follari B. (2007). El concepto unificador de la energía en un curso de electromagnetismo. Resultados de un pretest y posttest. Cohorte 2007. Latin American Journal of Physics Education, 4(1), 153-159.
Gutierrez-Berraondo, J., Zuza, K., Zavala, G. y Guisasola, J.(2018). Ideas de los estudiantes universitarios sobre las relaciones trabajo y energía en Mecánica en cursos introductorios de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, 40(1), 1-7.
Hernandez Abenza L. (2008). La enseñanza de la energía desde la óptica de la convergencia europea: Una propuesta para la formación del profesorado de educación primaria. Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales, 22, 241-252.
Hernandez Sampieri, R., Fernández Collado, C. y Baptista Lucio P. (2006). Metodología de la investiga-ción, cuarta edición. México: McGraw-Hill.
Hierrezuelo Moreno J. y Molina González E. (1990). Una propuesta para la introducción del concepto de energía en el bachillerato. Enseñanza de las Ciencias, 8(1), 23-30.
López Alcantud J. (2007). La enseñanza/aprendizaje de la energía en la educación tecnológica. Una ocasión privilegiada para el estudio de la situación de emergencia planetaria. Tesis Doctoral. Universitat de Valѐncia, Departament de Didàctica de les Ciències Experimentals i Socials, Valencia, España.
Martínez Torregrosa, J. (2005). Desarrollo de competencias en ciencia e ingeniería: Hacia una enseñanza problematizada. Bogotá: Cooperativa Editorial Magisterio.
Matar M. y Welti R. (2009). Las cargas superficiales y los campos de circuitos simples. Latin American Journal of Physics Education, 3(3), 631-637.
Michinel Machado, J. y D’Alessandro Martínez A. (1992). Energía y Sistemas: Conceptos Relevantes en un Programa para Aprender Física Dirigido a Estudiantes de Ciencias de la Salud. Revista Brasileira de Ensino de Física, 14(1), 9-15.
Millar, R. y Lim Beh K. (1993). Students' understanding of voltage in simple parallel electric circuits. International Journal of science Education, 15(4), 351-361.
Nola, R. e Irzik, G. (2005). Philosophy, science, education and culture.Dordrecht: Springer.
Pacca, J., Fucui, A., Bueno, M., Costa, R., Valério, R. y Mancini S. (2003). Corrente elétrica e circuito elétrico: algumas concepções de senso comum. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 20(2), 151-167.
Pérez Landazábal, M., Favieres, A., Manrique, M. y Varela, P. (1995). La energía como núcleo en el diseño curricular de la física. Enseñanza de las Ciencias, 13(1), 55-65.
Perrotta, M., Dima, G., Capuano, V., Botta, I., Follari, B., de la Fuente, A. y Gutiérrez, E. (2009). La energ-ía. Planificación, aplicación y evaluación de una estrategia didáctica para un curso universitario de física básica en carreras de ciencias naturales. Latin American Journal of Physics Education, 3(2), 350-360.
Pintó, R. (1991), Algunos aspectos implícitos en la primera y segunda ley de la termodinámica: una aportación al estudio de las dificultades de su aprendizaje, Tesis doctoral, Universitat Autónoma de Barcelona.
Pozo, J. I. y Gómez Crespo, M. A. (2001). Aprender y enseñar ciencia. Madrid: Ediciones Morata.
Ramos, T. C., Fernandes,M.; Santos, W. (2017). Pesquisas sobre o ensino de matriz energética em periódicos nacionais e internacionais: desafios para a educação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS). Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 34(2), 344-371.
Sandoval M., Mora C. (2009). Modelos erróneos sobre la comprensión del campo eléctrico en estudiantes universitarios. Latin American Journal of Physics Education, 3(3), 647-655.
Sevilla Segura, C. (1986). Reflexiones en torno al concepto de energía. Implicaciones curriculares. Enseñanza de las Ciencias, 4(3), 247-252.
Shipstone, D. (1984). A study of children's understanding of electricity in simple DC circuits. European Journal of Science Education, 6(2), 185-198.
Solbes, J. (2007). Una propuesta para la enseñanza-aprendizaje de la energía y su conservación basada en la investigación didáctica de las ciencias. Revista de Enseñanza de la Física, 20, 65-91.
Solbes, J. y Tarín, F. (2004). La conservación de la energía: un principio de toda la física. Una propuesta y unos resultados. Enseñanza de las Ciencias, 16(3), 387-397.
Thacker, B. A., Ganiel, U. y Boys, D. (1999). Macroscopic phenomena and microscopic processes: student understanding of transients in direct current electric circuits. American Journal of Physics, 67(7), 25-31.
Velazco, S. y Salinas, J. (2001). Comprensión de los Conceptos de Campo, Energía y Potencial Eléctricos y Magnéticos en Estudiantes Universitarios. Revista Brasileira de Ensino de Física. 23(3), 308-318.
Velazco, S. y Salinas, J. (2014). Análisis y Profundización de Conceptuaciones Científicas en el Contexto de una Investigación Educativa. Procesos Energéticos en Circuitos Resistivos Puros de Corriente Continua.
Revista de Enseñanza de la Física, 26(Extra), 207-216.
Viennot, L. (1979). Spontaneous reasoning in elementary dynamics. European Journal of Science Education, 1(2), 205-221.
Villani, A. y Pacca, J. (2001). Como avaliar um projeto de pesquisa em educação em ciências. Investigações em Ensino de Ciências, 6(1). Site: http.//www.if.ufrgs.br/ensino/revista.htm.
Villani, A. y Pacca, J. (mayo de 1994), Qual a fundamentação de seu trabalho de pesquisa?, IV Encontro de pesquisa em ensino de física, 1, 15-17, Florianópolis.
Warren J. (1982). The nature of energy. European Journal of Science Education, 4(3), 295-297.
Welti R. (2005). Las cargas superficiales y el flujo de energía en un circuito simple. Revista Brasileira de Ensino de Física, 27(4), 577-582.
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