Herramientas de simulación como apoyo en la enseñanza de teoría
electromagnética para ingeniería en el contexto de la virtualidad
InterSedes, Revista electrónica de las sedes regionales de la Universidad de Costa Rica,
ISSN 2215-2458, Volumen XXIV, Número Especial 1, Enero-Junio, 2023.
10.15517/isucr.v24inúmero especial 1.53698 | intersedes.ucr.ac.cr | intersedes@ucr.ac.cr
José Pablo Araya Garbanzo
Universidad de Costa Rica
Escuela de Ingeniería Eléctrica
San José, Costa Rica
josepa9911@gmail.com
Simulation tools to support the teaching of electromagnetic theory for engineering
Diego Sayed Dumani Jarquín
Universidad de Costa Rica
Escuela de Ingeniería Eléctrica
San José, Costa Rica
diego.dumani@ucr.ac.cr
A: Teaching of core engineering courses involves significant challenges due to the complexity of
illustrating abstract concepts while maintaining student attention, particularly in the context of virtual
learning. However, virtual modalities also allow to take advantage of simulation tools to visualize such
concepts. is paper discusses the experience of different didactic strategies implemented in a virtual
environment for teaching electromagnetic theory in the Electromagnetism I course at the School of
Electrical Engineering. e strategies implemented included synchronous and asynchronous sessions,
forums, simulations, among others. e effectiveness of the strategies was evaluated using student surveys
at the end of each semester. e results of this experience will be a useful resource for future versions of the
course, both for teaching and evaluation activities. It was concluded that active learning allowed students to
understand abstract concepts in a visual way, which resulted in a better academic experience.
R: La enseñanza de los cursos troncales de ingeniería conlleva importantes retos debido a la
complejidad de ilustrar conceptos abstractos y a la vez mantener la atención del estudiantado, especialmente
en modalidad virtual. Sin embargo, la modalidad virtual también permite aprovechar las ventajas de las
herramientas de simulación para visualizar dichos conceptos. En este trabajo se aborda la experiencia de
diversas estrategias didácticas desarrolladas en ambientes virtuales para la enseñanza y aprendizaje de teoría
electromagnética en el curso Electromagnetismo I de Ingeniería Eléctrica. Las estrategias implementadas
incluyeron sesiones sincrónicas, asincrónicas, foros, simulaciones, entre otras. La efectividad de las
estrategias fue evaluada mediante sondeos al estudiantado al final de cada semestre. Los resultados de esta
experiencia son un insumo útil para ser tomado en cuenta para futuras ediciones del curso tanto para
la enseñanza como para las actividades de evaluación. Se concluyó que el aprendizaje activo permitió al
estudiantado comprender conceptos abstractos de una forma visual, lo cual derivó en una mejor experiencia
académica.
Publicado por la Editorial Sede del Pacífico, Universidad de Costa Rica
P : aprendizaje activo, electromagnetismo, enseñanza asistida por ordenador, educación a
distancia, educación técnica superior, enseñanza virtual.
K: active learning, electromagnetism, simulation, remote teaching, visualization.
Recibido: 10-06-22 | Aceptado: 24-10-22
C (APA): Araya Garbanzo, J.P. & Dumani Jarquín, D. (2023). Herramientas de simulación
como apoyo en la enseñanza de teoría electromagnética para ingeniería en el contexto de la virtualidad.
InterSedes, 24 (Número Especial 1), 52-66. DOI 10.15517/isucr.v24inúmero especial 1.53698
InterSedes, ISSN 2215-2458, Volumen 24, Número Especial1,
Enero-Junio, 2023, pp. 52-66 (Artículo).
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Introducción
La teoría electromagnética estudia la carga y los campos de
fuerza asociados a ella, así como los campos eléctricos y mag-
néticos. Esta rama del conocimiento, también llamada teoría de
campo o electromagnetismo, es indispensable para el desarrollo
de profesionales en áreas de la ingeniería y física. No obstante,
varios factores impiden que se tenga una visión favorable del
curso relacionado con esta teoría tanto por parte del estudiantado
como del personal docente, entre ellos la característica abstracta
de los contenidos. Por tanto, se presenta un reto en la enseñanza
del electromagnetismo que dificulta el correcto aprendizaje.
Una técnica de enseñanza que presenta una oportunidad para
superar este reto es la implementación de herramientas de simu-
lación para visualizar los efectos electromagnéticos. Esta técnica
constituye un recurso digital o tecnológico que permite al estu-
diantado observar y experimentar con los conceptos de teoría
de campo en una interfaz más clara (Dori y Belcher, 2005a). De
igual manera, al implementar las herramientas de simulación, el
docente puede presentar los conceptos de una forma más inte-
gral, reduciendo las limitaciones presentes en libros de texto o
apuntes de clase. La implementación de esta técnica de enseñan-
za se llevó a cabo en el contexto de la virtualización de la edu-
cación provocada por la crisis sanitaria global de la COVID-19.
Por tanto, sus efectos positivos y negativos deben ser analizados,
para decidir las técnicas a conservar una vez finalizada la crisis
sanitaria, con el propósito de superar los retos inherentes de la
enseñanza del electromagnetismo mediante la implementación
herramientas didácticas sustentadas por la tecnología.
La teoría de campos electromagnéticos se sustenta signifi-
cativamente en conceptos matemáticos como el álgebra lineal,
cálculo vectorial, cálculo integral y funciones complejas. La pro-
funda relación de los tópicos del curso con la matemática crea
una barrera para la disposición del estudiantado, ya que causa
la impresión de que el curso es difícil o demandante (Roussel y
Hélier, 2012). Por lo tanto, se produce un prejuicio erróneo hacia
los temas del curso, lo que ha incrementado el índice de deser-
ción de cursos relacionados con los temas de electromagnetismo
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(Roussel y Hélier, 2012). Además del considerable sustento mate-
mático, la teoría electromagnética describe fenómenos de carác-
ter intangible, lo que también dificulta el correcto entendimiento
por parte del estudiantado. En contraste con cursos introducto-
rios de física, no se pueden entablar analogías fácilmente para
fenómenos electromagnéticos (Sağlam y Millar, 2006). Los temas
iniciales de mecánica clásica son más simples de concebir por
parte del estudiantado, por ejemplo, los eventos de caída libre
(Özcan, 2010). Esto se debe a que los conceptos son más fácil-
mente asociados con situaciones cotidianas experimentadas por
el estudiantado. En cambio, la teoría de campo cubre tópicos
desde el comportamiento del campo eléctrico y magnético en el
espacio hasta la propagación de ondas en distintos materiales.
Por esta razón, es más complejo asociar los fenómenos del elec-
tromagnetismo con situaciones cotidianas para su entendimien-
to y, por ende, se les atribuye un cierto grado de abstracción. Por
último, los fenómenos electromagnéticos son tridimensionales,
pero se suelen representar en interfaces bidimensionales, por
ejemplo: pizarra, libro de texto, notas de clase. Al representar un
evento tridimensional en dos dimensiones, es esperado que se
pierda información global del sistema (Sağlam y Millar, 2006).
Por tanto, la enseñanza del electromagnetismo depende, en gran
medida, de la capacidad de la persona docente para interpretar y
representar el fenómeno, así como para transmitir correctamen-
te estas representaciones al estudiantado.
Adicionalmente, en la enseñanza clásica del electromagnetis-
mo, el estudiantado tenía un rol pasivo, en el cual el aprendi-
zaje se basaba en las clases magistrales de la persona docente.
De esta forma, se entabla una dependencia directa en las capa-
cidades de enseñanza del profesorado, su forma de interpretar
el conocimiento del contenido y visualizarlo (Dori y Belcher,
2005b). Por otro lado, el aprendizaje activo supone un rol diná-
mico y participativo por parte del estudiantado, y pretende que
este desarrolle habilidades de búsqueda, análisis, síntesis, resolu-
ción de problemas, comunicación, entre otros, en un ambiente y
acompañamiento favorables para su crecimiento (Dori y Belcher,
2005a). La presencia de la persona docente es fundamental para
el correcto aprendizaje del estudiantado, debido a que es quien
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facilita este entorno de aprendizaje y, de igual forma, supervisa la
debida formación del estudiantado (Dori y Belcher, 2005b). Sin
embargo, las herramientas de aprendizaje activo permiten redu-
cir la dependencia de la capacidad de transmitir conocimiento
de la persona docente, a la vez que se incrementa la responsabili-
dad del estudiantado sobre su aprendizaje.
En este artículo se considera la tecnología como una poten-
cial herramienta para fomentar el aprendizaje activo y mejorar la
comprensión de conceptos abstractos de la teoría electromagné-
tica. El uso de las herramientas de simulación permite promover
un rol activo en el estudiantado con respecto a su aprendizaje y
rompe con los esquemas tradicionales en la enseñanza de la teo-
ría electromagnética (SenthilKumar, 2019). Lo anterior hace alu-
sión a que el estudiantado dispone de la tecnología para visua-
lizar y experimentar con los conceptos del curso; por tanto, se
desarrolla un entorno donde puede experimentar y formular sus
propias conclusiones sobre los fenómenos electromagnéticos. La
implementación de las herramientas de simulación puede utili-
zarse para la resolución de ejercicios, la ilustración de conceptos,
distintos casos de estudio, entre muchas otras aplicaciones.
El uso de herramientas de simulación para la enseñanza de
electromagnetismo representa, entonces, claros beneficios hacia
la población estudiantil. Primero, le brinda la potestad al estu-
diantado de asociar las imágenes, figuras o resultados de las dis-
tintas simulaciones con conceptos abstractos de la teoría. De esta
manera, preserva y recuerda la esencia de estos fenómenos con
más eficiencia, en lugar de limitarse a descripciones verbales o
textuales. Además, al utilizar tecnología no solo para el desa-
rrollo de ejercicios, sino también para la ilustración de la parte
teórica del electromagnetismo, se promueve un entorno creativo
e innovador para el estudiantado. En esencia, el principal benefi-
cio es proveer una visualización y expresión más clara de los con-
ceptos abstractos del electromagnetismo (Coetzee et al., 2020).
Al ser un curso con un fuerte sustento matemático, debe de
existir un balance entre las aplicaciones teóricas y prácticas de la
teoría electromagnética (Leppävirta et al., 2011). En ese senti-
do, las herramientas tecnológicas pueden ser explotadas para la
ilustración tanto de la teoría del curso como de la parte práctica.
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La crisis sanitaria global causada por la COVID-19 obligó
a generalizar la virtualización de la educación o la enseñanza
remota, por lo que se acentuaron los retos en lo que respecta a
la enseñanza del electromagnetismo. Por ejemplo, en un entorno
presencial, la persona docente puede hacer mímicas o demos-
traciones que estimulen la percepción espacial del estudianta-
do, aun si la materia se presenta en una pizarra o proyección.
En un entorno virtual, la persona docente pierde la habilidad
de interactuar con el estudiantado en forma tridimensional, y
se torna en un elemento bidimensional más dentro de la clase.
Adicionalmente, se debió plantear una nueva metodología
teniendo en consideración los retos ya presentes en la enseñanza
de teoría de campo, así como los nuevos planteamientos de la
virtualización de la educación. A pesar de ser un panorama com-
plejo, esto permitió dar paso al uso consistente de herramientas
de simulación en el desarrollo del curso. Por tanto, se utilizaron
las simulaciones junto con el aprendizaje mediante problemas
conceptuales y ejercicios, lo que permitió al estudiantado expe-
rimentar y formular sus propias conclusiones de los fenómenos
electromagnéticos.
Metodología aplicada
Dada la crisis sanitaria global causada por la COVID-19, la
Universidad de Costa Rica implementó medidas para que la ense-
ñanza de los cursos se realizara de manera remota. Desde marzo
del 2020 hasta diciembre del 2021, el curso de Electromagnetismo
1 de la Escuela de Ingeniería Eléctrica se impartió de forma
completamente virtual. En ese plazo, se enfrentaron numerosos
desafíos para asegurar el óptimo aprendizaje del estudiantado.
Principalmente, fue necesario un cambio en la metodología del
curso para adaptarlo a la enseñanza remota. La metodología
utilizada involucró principalmente el uso de siete actividades
didácticas: clases sincrónicas, clases asincrónicas, demostracio-
nes de laboratorios virtuales, foros, simulaciones, charlas, y eva-
luaciones asincrónicas.
Las clases sincrónicas se desarrollaron con el propósito de
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mantener un balance entre la solución de ejercicios y la explica-
ción del material teórico. Se utilizó la herramienta de videocon-
ferencia Zoom para su desarrollo. Se buscó producir un espacio
de aprendizaje cercano al que se tiene en modalidad presencial,
y el principal beneficio fue la comunicación en tiempo real entre
el estudiantado y el cuerpo docente. Esta comunicación incluyó
la discusión de dudas de la temática del curso, problemas pun-
tuales o aspectos generales, con la persona docente supervisando
la formación del estudiantado. Las clases en tiempo real tienen
como enfoque la solución de temas teóricos con un mayor grado
de complejidad al igual que la solución de ejercicios. Otra carac-
terística importante de las lecciones sincrónicas es que se pueden
grabar y seguidamente publicarse en el entorno virtual del curso
para que el estudiantado pueda disponer de ellas.
Por otra parte, las clases asincrónicas consisten en lecciones
pregrabadas por la persona docente que se encuentran a dispo-
sición del estudiante en el entorno virtual. La mayor parte del
material teórico del curso de Electromagnetismo 1 se impartió
mediante clases asincrónicas. El principal beneficio consistió en
brindar flexibilidad de horario, pues el estudiantado pudo acce-
der al material en todo momento, independientemente del hora-
rio de clase. Las lecciones asincrónicas cubrieron principalmente
el material teórico y ejercicios demostrativos básicos. Luego de
presentar el material, se formularon preguntas abiertas al estu-
diantado, para fomentar la reflexión y posterior discusión en
las sesiones sincrónicas. Asimismo, la asignación de preguntas
abiertas fomentó que el estudiantado siguiera el cronograma del
curso y asistiera a las grabaciones cada semana sin rezago.
La virtualidad implicó que el estudiantado no pudiera asis-
tir en forma presencial a las prácticas de laboratorio. Por esta
razón, las prácticas se llevaron a cabo por el personal docente en
el laboratorio, donde se grabaron mientras se comentaban deta-
lladamente. El video de la práctica se puso luego a disposición
del estudiantado en el entorno virtual del curso. La evaluación
de dicha actividad consistió en un reporte breve que incluyera
una reflexión sobre la relación de la práctica experimental con la
teoría del curso.
Se utilizaron foros para alentar la participación e interacción
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del estudiantado y, consecuentemente, fomentar un interés en
los temas de electromagnetismo. En estas actividades, se instó al
estudiantado a investigar aplicaciones prácticas de los temas del
curso, programas de simulación de acceso libre sobre fenóme-
nos electromagnéticos o contenido de interés en lo que respecta
al aprendizaje. Los resultados obtenidos se compartían entre los
compañeros y compañeras del curso mediante el foro.
Las herramientas de simulación se utilizaron con el fin de pro-
mover el aprendizaje activo del estudiantado, así como una más
clara visualización de los conceptos abstractos. Luego de ejecutar
e interactuar con las simulaciones, se le solicitó al estudiantado
compartir en foros lo hallado durante la simulación. Además,
se realizaron simulaciones de conceptos más complejos con dos
propósitos: consolidar el entendimiento de los fundamentos de
la teoría y, a la vez, permitir la asimilación de nuevos conceptos.
Se realizaron actividades en las que se le brindó al estudiantado
un archivo editable con código de MATLAB y se le solicitó ana-
lizar y discutir los efectos que se presentan al cambiar distintos
parámetros dentro de la simulación. De esta forma, se permitió
observar y describir el comportamiento de distintos fenómenos
electromagnéticos y su comparación con lo visto en la teoría.
Otra de las actividades implementadas fue la participación
en charlas impartidas por personas profesionales invitadas.
La importancia de la teoría electromagnética en el desempeño
profesional y el desarrollo de nuevas tecnologías no suele ser
un aspecto que el estudiantado asimile. Mediante estas charlas
dirigidas por profesionales en ingeniería, el estudiantado pudo
escuchar directamente cómo se aplican los conceptos del curso
cotidianamente en la industria. Esta actividad no es necesaria-
mente nueva en la enseñanza de la ingeniería, sin embargo, no
solía ser frecuente en el curso de electromagnetismo en cuestión.
Asimismo, la virtualidad permitió una mayor facilidad para que
profesionales del área pudieran compartir sus conocimientos, sin
necesidad de transportarse a las instalaciones universitarias. Por
último, otra ventaja de este tipo de actividad en la virtualidad es
romper con la monotonía usual de la clase magistral y permi-
tir que el estudiantado interactúe y se motive con respecto a los
temas del curso.
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Finalmente, la evaluación del conocimiento en los cursos aca-
démicos es una necesidad. Para este efecto, se implementaron
exámenes y actividades de evaluación asincrónicas. Los exáme-
nes representaron un 65 % de la evaluación final del curso mien-
tras que el resto del porcentaje se asignó a las evaluaciones de
actividades asincrónicas semanales. Estas actividades se pueden
desglosar en la participación de los foros y las charlas, los repor-
tes de laboratorio, la resolución de ejercicios cortos, y las res-
puestas a las preguntas abiertas del material del curso. En cuanto
a los exámenes parciales, se asignaron de forma individual y su
formato fue similar al utilizado en la presencialidad, con la dife-
rencia de que se permitió al estudiantado resolverlo en modali-
dad “libro abierto”, dada su naturaleza virtual.
Con el fin de conocer los efectos de las distintas actividades
en la experiencia de aprendizaje del estudiantado, se realizó un
sondeo a partir de la aplicación de un cuestionario anónimo
como instrumento. El sondeo constó de 15 preguntas obligato-
rias de selección múltiple sobre las distintas actividades realiza-
das. Además, se incluyeron 4 espacios opcionales para añadir
comentarios específicos sobre las actividades que el estudiantado
consideró de mayor o menor valor, y los efectos percibidos en su
experiencia de aprendizaje.
Simulaciones
Las simulaciones implementadas en el curso se usaron con
dos enfoques principales: la ilustración de conceptos abstractos
de la nota teórica, y en proyectos de simulación con archivos
de MATLAB como parte de las actividades asincrónicas. Para
las simulaciones con enfoque ilustrativo, existe gran variedad
de recursos en línea que presentan simples simulaciones para
exponer conceptos electromagnéticos como la Ley de Faraday
o el comportamiento de las líneas de campo eléctrico con dis-
tintas cargas presentes.
En el caso de la Ley de Faraday, su demostración consiste en
inducir una corriente eléctrica mediante cambios en el campo
magnético aplicado a una bobina. Esto se suele demostrar con
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el experimento clásico de Faraday, que muestra el principio de
inducción mediante un imán que pasa a través de una bobina
que se encuentra conectada a un galvanómetro o a un bombillo.
Mientras el imán esté en reposo dentro o fuera de la bobina, no
se produce el efecto de inducción y, por ende, no se detecta una
medida en el galvanómetro y la bombilla no se enciende. En el
momento en que se desplaza el imán por la bobina, se produce
un campo magnético variable que induce una corriente en el
circuito de la bobina. Este movimiento del imán logra producir
una medida de tensión eléctrica en el galvanómetro o enciende
la bombilla.
En el caso de este estudio, se presentó al estudiantado
una simulación parte del paquete PhET, desarrollado por la
Universidad de Colorado en Boulder (Perkins et al., 2006). Este
paquete no solo incluye la demostración de la Ley de Faraday,
sino que permite a la persona usuaria interactuar con el movi-
miento del imán en distintas posiciones, velocidades, entre
otros parámetros, a través de la interfaz gráfica, según se mues-
tra en la figura 1.
Figura 1
S L F
Fuente: PhET. (s.f.). Ley de Faraday. PhET University of Colorado Boulder.
Consultado en febrero, 2022. https://phet.colorado.edu/es/simulations/faradays-law
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En el instante en que el imán se mueve dentro de la bobina,
se nota cómo se enciende la bombilla y se registra un cambio
en el indicador de tensión eléctrica. Esta es una demostra-
ción simple, clara e interactiva sobre la Ley de Faraday. Este
tipo de simulaciones, que exponen de una manera creativa los
fundamentos de los fenómenos electromagnéticos, son idea-
les para ilustrar los conceptos que tradicionalmente se presen-
tarían de forma abstracta.
En el caso de los proyectos de simulación en MATLAB, se
posee un enfoque adicional al de solamente ilustrar las nocio-
nes de teoría de campo. Se busca utilizar el programa de simu-
lación MATLAB para sustentar el desarrollo de los ejercicios
prácticos con gráficas que muestran el comportamiento de las
variables de importancia. La principal ventaja de estas evalua-
ciones es que el estudiantado puede visualizar los problemas
con mayor facilidad y, a la vez, tienen la oportunidad de expe-
rimentar con los parámetros del ejercicio. Al cambiar las mag-
nitudes de distintas variables, se puede compilar nuevamente
la simulación y obtener distintos resultados según el compor-
tamiento de las variables de interés. Lo anterior permite que
se formulen conclusiones sobre los fenómenos electromagné-
ticos, sus características, y su dependencia en cada variable en
distintos escenarios.
De igual forma, mediante las simulaciones de MATLAB, se
pueden asociar los conceptos teóricos con las respuestas grá-
ficas generadas. En el caso del tema de propagación de onda,
cuando una de ellas se desplaza en el espacio y pasa por un
material, se espera que se refleje una parte de la onda inciden-
te conocida como onda reflejada. Las gráficas en MATLAB,
tal como la mostrada en la figura 2, permiten observar direc-
tamente cómo las magnitudes de estas ondas varían en el
tiempo y en el espacio. A partir de la información del enun-
ciado del problema y los datos de la gráfica, se pueden estu-
diar conceptos teóricos como la diferencia entre la potencia
incidente y la potencia reflejada, el principio de conservación
de energía, entre otros.
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Figura 2
S
Fuente: Elaboración propia.
Otra simulación implementada en el desarrollo del curso fue
la visualización de una onda plana uniforme, que consta de cam-
pos eléctricos y magnéticos que oscilan y viajan en un espacio
tridimensional, tal y como se muestra en la figura 3. En este caso,
el campo eléctrico y magnético son ortogonales entre sí, por lo
que existe una diferencia de noventa grados entre sus curvas. La
presentación tradicional de estas ondas en una pizarra o libro de
texto podría resultar confusa para el estudiantado, pues muestra
únicamente la proyección bidimensional de la onda y, además,
omite el comportamiento dinámico en el tiempo y espacio. En
especial, pueden ser confusos aspectos como la dirección de pro-
pagación, en cuál eje se propagan los campos, cuándo suceden
los valores máximos y mínimos en ambas curvas, entre otros fac-
tores. Por lo tanto, la simulación ayuda a una mejor comprensión
pues ilustra los aspectos de la onda en tres dimensiones, muestra
las variaciones espaciotemporales y, a la vez, permite manipular
la ilustración para verla desde diferentes ángulos, visualizar pro-
yecciones, así como alterar distintos parámetros de la onda.
Como se mencionó anteriormente, a partir de una interfaz
bidimensional no se pueden representar fenómenos tridimensio-
nales en su totalidad. No obstante, las simulaciones rompen con
las limitaciones presentes en libros de texto o representadas en
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la pizarra, debido a que se les puede añadir características como
mover manualmente los ejes o que el desarrollo de la gráfica sea
animado.
Por último, un beneficio añadido del trabajo con código y
programas de simulación es que el estudiantado se familiarice
e incremente su experiencia con herramientas tecnológicas que,
en el caso de la ingeniería, serán parte importante de su ejercicio
profesional.
Figura 3
S
Fuente: Elaboración propia.
Resultados
Con el fin de evaluar directamente la opinión respecto a la
implementación de herramientas de simulación en el desarrollo
del curso, se utilizó un sondeo como herramienta de recolec-
ción datos. Se solicitó a la población de veinticuatro estudiantes
que cursaron Electromagnetismo 1 en el periodo I-2021 en la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica
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completar un sondeo de carácter anónimo al finalizar el semes-
tre. Se utilizó una escala de Likert como el principal criterio
de evaluación para medir la utilidad de la estrategia didáctica.
Para cuantificar las mediciones, se le asignó a la respuesta “muy
útil” un valor de 5 y a la respuesta “para nada útil” un valor de
1. De esta forma, se puede apreciar la perspectiva del grupo de
estudiantes que cursaron Electromagnetismo 1 ante las herra-
mientas de simulación implementadas. En la tabla 1 se detallan
los resultados de interés.
Tabla 1
E
Pregunta
Muy útil y
útil (%)
Para nada
útil y poco
útil (%)
Moderada-
mente útil (%)
Moda
Prome-
dio
Herramientas
de simulación
91.6 0.0 8.3 5 4.63
Foros de
investigación
87.5 4.2 8.3 5 4.42
Proyectos de
simulación en
MATLAB
87.5 0.0 12.5 5 4.58
Nota: Resultados del cuestionario aplicado a estudiantes del curso
Electromagnetismo 1. Fuente: Elaboración propia.
Se desprende directamente de los resultados que la percep-
ción del estudiantado sobre la implementación de herramientas
de simulación es muy favorable. Las respuestas del cuestionario
mostraron que la mayoría del estudiantado valora estas técni-
cas de enseñanza como muy útiles para la explicación de temas
con un alto grado de abstracción. Por lo tanto, la metodolo-
gía empleada fue bien recibida por parte del estudiantado y, a
partir de los resultados expuestos, se puede afirmar que el uso
de tecnología para la enseñanza del electromagnetismo es un
apoyo valioso para el aprendizaje del estudiantado.
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Conclusiones
Este artículo tomó como enfoque el uso de las herramientas
de simulación en la enseñanza del curso de Electromagnetismo
I de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa
Rica. Mediante la aplicación de un sondeo al final del semestre,
se estudió la opinión que tuvo el estudiantado respecto a las dis-
tintas simulaciones vistas en el desarrollo del curso. Se obtuvo
como resultado que las simulaciones le permitieron al estudianta-
do visualizar, de manera eficaz, conceptos abstractos de la teoría
de campo.
El alcance que tuvieron estas herramientas de simulación fue
sustentar tanto el desarrollo del material teórico como algunos
ejercicios prácticos. Contrario a los medios convencionales como
pizarras o libros de texto, las simulaciones permiten visualizar
conceptos de forma tridimensional y con un comportamiento
dinámico. De esta manera, los recursos digitales se utilizan tanto
para la comprensión de las bases del electromagnetismo como
para asimilar nuevos conceptos a lo largo del curso. De este modo,
el uso de tecnología como enfoque del aprendizaje activo del estu-
diantado resultó de utilidad en el aprendizaje de los conceptos del
curso.
Por otro lado, uno de los principales desafíos con los que se
enfrenta el estudiantado proviene del carácter abstracto de los
conceptos vistos en clase y la relación que se percibe entre la teoría
y sus aplicaciones en el ámbito profesional. Por tanto, enfrentar
estos retos puede mejorar considerablemente la experiencia del
estudiantado en el curso. La desconexión entre la teoría y sus usos
industriales pudo mitigarse gracias a actividades como charlas de
personas profesionales invitadas y recursos en línea para ilustrar
distintos conceptos del electromagnetismo.
La enseñanza del electromagnetismo aún presenta muchos
retos, tanto en modalidad presencial como virtual. Es importante
considerar que el soporte de la tecnología abre numerosas puertas
hacia una enseñanza potencialmente más integral, al permitir la
visualización y entendimiento de conceptos abstractos del elec-
tromagnetismo, así como para fortalecer las bases teóricas en el
estudiantado.
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Referencias
Coetzee, C., Rollnick, M., y Gaigher, E. (2020). Teaching
Electromagnetism for the First Time: a Case Study of Pre-service
Science Teachers’ Enacted Pedagogical Content Knowledge.
Research in Science Education, 52, 357 - 378.https://doi.org/10.1007/
s11165-020-09948-4
Dori, Y.J., y Belcher, J. (2005a). How Does Technology-Enabled Active
Learning Affect Undergraduate Students Understanding of
Electromagnetism Concepts? e Journal of the Leaning Sciences,
14(2), 243 - 279. https://doi.org/10.2528/pierb08031103
Dori, Y.J., y Belcher, J. (2005b). Learning Electromagnetism with
Visualizations and Active Learning. En Gilbert, J.K. (Ed.)
Visualization in Science Education (pp. 187-216). Springer. https://
doi.org/10.1007/1-4020-3613-2_11
Leppävirta, J., Kettunen, H., y Sihvola, A. (2011). Complex Problem
Exercises in Developing Engineering Students’ Conceptual and
Procedural Knowledge of Electromagnetics. IEEE Transactions on
Education, 54(1), 63-66. https://doi.org/10.1109/TE.2010.2043531
Özcan, Ö. (2010). How do the Students Describe the Quantum
Mechanics and Classical Mechanics? Latin-American Journal of
Physics Education, 4(1), 22 - 26. https://dialnet.unirioja.es/servlet/
articulo?codigo=3694882
PhET. (s.f.). Ley de Faraday. PhET University of Colorado Boulder.
Consultado en febrero, 2022. https://phet.colorado.edu/es/
simulations/faradays-law
Perkins, K., Adams, W., Dubson, M., Finkelstein, N., Reid, S., Wieman,
C., y LeMaster, R. (2006). PhET: Interactive simulations for teaching
and learning physics. e physics teacher, 44(18), 18 - 23. https://doi.
org/10.1119/1.2150754
Roussel, H., y Hélier, M. (2012). Difficulties in teaching electromagne-
tism: an eight year experience at Pierre and Marie Curie University.
Advanced Electromagnetics, 1(1), 65 - 69. https://doi.org/10.7716/
aem.v1i1.59
Sağlam, M. y Millar, R. (2006). Upper High School Students’ Understanding
of Electromagnetism. International Journal of Science Education,
28(5), 543 - 566. https://doi.org/10.1080/09500690500339613
SenthilKumar, R. D. (2019). Work in progress: Use of Interactive
Simulations in the Active Learning Model in Physics Education for
Engineering Students at a College in Oman. En A. K. Ashmawy
y S. Schreiter (Comp.), 2019 IEEE Global Engineering Education
Conference (EDUCON) (pp. 1359-1362). https://doi.org/10.1109/
TE.2010.2043531
