Analysis of the use of a collision simulator to solve a traffic accident

Authors

Abstract

We analyse how secondary students use a collision simulator within an applied physics project about traffic accidents, in which students act as experts, lawyers and judges. The results show that this simulator is the most used resource by students in their arguments, compared to other resources such as real experiments with toy cars and other kinematic analyses such as graphs or calculations. We also note that these arguments are often incomplete, and they include misconceptions about the virtual and idealized nature of simulations. We identify, therefore, the need to address not only the conceptual and procedural understanding of simulations, but also its epistemology

Keywords

Simulation, Model, Collision, Physics, Argumentation

References

Anta, E. Z., de Barrón, I. C. O., Isasti, L. M. Z. y Escudero, I. E. (2019). Juego de rol para el desarrollo del pensamiento crítico en la formación inicial del profesorado. Revista Complutense de Educación, 30(3), 729. http://dx.doi.org/10.5209/RCED.58884

Blanco-López, Á., España-Ramos, E. y Franco-Mariscal, A. J. (2017). Estrategias didácticas para el desarrollo del pensamiento crítico en el aula de ciencias. Apice, 1(1), 107-115. https://doi.org/10.17979/arec.2017.1.1.2004

Byrne, J., Heavey, C. y Byrne, P. J. (2010). A review of Web-based simulation and supporting tools. Simulation Modelling Practice and Theory, 18(3), 253-276. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2009.09.013

Casas-Quiroga, L. y Crujeiras-Pérez, B. (2020). Epistemic operations performed by high school students in an argumentation and decision-making context: Setrocia’s alimentary emergency. International Journal of Science Education, 42(16), 2653-2673. https://doi.org/10.1080/09500693.2020.1824300

Cook, J., Mor, Y. y Santos, P. (2020). Three cases of hybridity in learning spaces: Towards a design for a Zone of Possibility. British Journal of Educational Technology, 51(4), 1155-1167. https://doi.org/10.1111/bjet.12945

Couso, D., Jimenez-Liso, M. R., Refojo, C. y Sacristán, J. A. (Coords.) (2020). Enseñando Ciencia con Ciencia. FECYT y Fundacion Lilly. Madrid: Penguin Random House.

Crujeiras, B. y Jiménez Aleixandre, M. P. (2012). Participar en las prácticas científicas: aprender sobre la ciencia diseñando un experimento sobre pastas de dientes. Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, 72, 12-19.

De Jong, T., Linn, M. y Zacharias, Z. (2013). Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science, 340(6130), 305-308. https://doi.org/10.1126/science.1230579

Domènech-Casal, J. (2019a). Aprenentatge basat en projectes, treballs pràctics i controvèrsies. 28 propostes i reflexions per a ensenyar Ciències. Barcelona: Rosa Sensat.

Domènech-Casal, J. (2019b). Escalas de certidumbre y balanzas de argumentos: una experiencia de construcción de marcos epistemológicos para el trabajo con Pseudociencias en secundaria. Ápice, 3(2), 37-53. https://doi.org/10.17979/arec.2019.3.2.4930

Domènech-Casal, J., Gasco, J., Royo, P. y Vilches, S. (2018). Proyecto CRASH: enseñando cinemática y dinámica en el contexto del análisis pericial de accidentes. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 15(2), 210301-210317. http://dx.doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2018.v15.i2.2103

Driver, R., Newton, P. y Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms. Science Education, 84(3), 287-312. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-237X(200005)84:3<287::AID-SCE1>3.0.CO;2-A

Evagorou, M., Korfiatis, K., Nicolaou, C. y Constantinou, C. (2009). An investigation of the potential of interactive simulations for developing system thinking skills in elementary school: A case study with fifth‐graders and sixth‐graders. International Journal of Science Education, 31(5), 655-674. https://doi.org/10.1080/09500690701749313

Erduran, S. (2020). Science Education in the Era of a Pandemic. Science & Education, 29(2), 233-235. https://doi.org/10.1007/s11191-020-00122-w

Feinstein, N. y Waddington, D. (2020) Individual truth judgments or purposeful, collective sensemaking? Rethinking science education’s response to the post-truth era. Educational Psychologist, 55(3), 155-166. https://doi.org/10.1080/00461520.2020.1780130

Fernández, J. E., Ávila, A. M. y Milanés, R. (2017). La Educación vial asistida por tecnología 3D: un modelo de su enseñanza-aprendizaje. Revista Universidad y Sociedad, 9(3), 130-134.

Gilbert, J. K. (2006). On the nature of «context» in chemical education. International Journal of Science Education, 28(9), 957-976. https://doi.org/10.1080/09500690600702470

Glew, R. H. (2003). The problem with problem-based medical school education: Promises not kept. Biochemistry and Molecular Biology Education, 31, 52-56. https://doi.org/10.1002/bmb.2003.494031010158

González-Sánchez, E. (2017). Contribución del juego de rol al desarrollo de la competencia científica en educación secundaria. Percepciones del alumnado participante en una experiencia de juego de rol y dramatización sobre energías alternativas. Enseñanza de las Ciencias, Número Extra X Congreso, 4769-4774.

Gutiérrez, R. (2004). Epistemological and ontological aspects in Science Teacher Education. Quality Development in Teacher Education and Training, 48.

Gutiérrez, R. y Pintó, R. (2005). Relaciones entre simulaciones y modelos: análisis de simulaciones científicas didácticas. Enseñanza de las Ciencias, Número Extra VII Congreso, 1-5.

Hasni, A., Bousadra, F., Belletête, V., Benabdallah, A., Nicole, M. C. y Dumais, N. (2016). Trends in research on project-based science and technology teaching and learning at K-12 levels: a systematic review. Studies in Science Education, 52(2), 199-231. https://doi.org/10.1080/03057267.2016.1226573

Herreid C. F. (2003) The death of problem-based learning? Journal of College Science Teaching, 32(6), 364-366.

Honey, M. A. y Hilton, M. (2011). Learning science through computer games and simulations. National Academies Press.

Izquierdo, M., Espinet, M., García, M. P., Pujol, R. M. y Sanmartí, N. (1999). Caracterización y fundamentación de la ciencia escolar. Enseñanza de las Ciencias, 17(1), 45-59.

Jiménez-Aleixandre, M. P. y Erduran, S. (2007). Argumentation in science education: An overview. En Argumentation in Science Education (pp. 3-27). Dordrecht: Springer.

Jiménez-Aleixandre, M. P., Reigosa-Castro, C. C. y De Díaz, B. J. (2003). Discourse in the laboratory: quality in argumentative and epistemic operations. In Science Education Research in the Knowledge-Based Society (pp. 249-257). Dordrecht: Springer.

Justi, R. (2006). La enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos. Enseñanza de las Ciencias, 24(2), 173-184.

Klahr, D., Triona, L. M. y Williams, C. (2007). Hands on what? The relative effectiveness of physical versus virtual materials in an engineering design project by middle school children. Journal of Research in Science Teaching, 44(1), 183-203. https://doi.org/10.1002/tea.20152

López, V., Couso, D. y Hernández, M. I. (2020). Nuevas miradas sobre el currículo de Física. Alambique, 100, 16-22.

López, V., Couso, D., Simarro, C., Garrido, A., Grimalt, C., Hernández, M. I. y Pintó, R. (2017). El papel de las TIC en la enseñanza de las ciencias en secundaria desde la perspectiva de la práctica científica. Enseñanza de las Ciencias, Número Extra X Congreso, 691-698.

López, V. y Pinto, R. (2017). Identifying secondary-school students’ difficulties when reading visual representations displayed in physics simulations. International Journal of Science Education, 39(10), 1353-1380. https://doi.org/10.1080/09500693.2017.1332441

Matas, A. (2003). Los juegos de rol como recurso formativo. Una aplicación en educación ambiental. Bordón. Revista de Pedagogía, 55(2), 281-291. https://doi.org/10.25267/Rev_educ_ambient_sostenibilidad.2020.v2.i1.1302

Minner, D. D., Levy, A. J. y Century, J. (2010). Inquiry‐based science instruction—what is it and does it matter? Results from a research synthesis years 1984 to 2002. Journal of Research in Science Teaching, 47(4), 474-496. https://doi.org/10.1002/tea.20347

Montané, J., Jariot, M. y Rodríguez, M. (2007). Actitudes, cambio de actitudes y conducción segura. Un enfoque crítico aplicado a la reducción de los accidentes de tráfico. Barcelona: Laertes

Olympiou, G. y Zacharias Z. (2012) Blending physical and virtual manipulatives: An effort to improve students’ conceptual understanding through science laboratory experimentation. Science Education, 96(1), 21-47. https://doi.org/10.1002/tea.20347

Osborne, J. (2014). Teaching scientific practices: Meeting the challenge of change. Journal of Science Teacher Education, 25(2), 177-196. https://doi.org/10.1007/s10972-014-9384-1

Pérez, M., Couso, D. y Márquez, C. (2020). ¿Cómo diseñar un buen proyecto STEM? Identificación de tensiones en la co-construcción de una rúbrica para su mejora. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 18(1), 1301. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2021.v18.i1.1301

Pessanha, M. C. R. (2014). Estrutura da matéria na educação secundária: obstáculos de aprendizagem e o uso de simulações computacionais (tesis doctoral). Universidade de São Paulo (Brasil).

PhET (2020). Collision Lab. https://phet.colorado.edu/es/simulation/collision-lab

Plass, J. L., Milne, C., Homer, B. D., Schwartz, R. N., Hayward, E. O., Jordan, T., Verkullen, J., Ng, F., Wang, Y. y Barrientos, J. (2012). Investigating the effectiveness of computer simulations for chemistry learning. Journal of Research in Science Teaching, 49(3), 394-419. https://doi.org/10.1002/tea.21008

Pons García, L. y de Soto García, I. S. (2020). Evaluación de una propuesta de aprendizaje basado en juegos de rol llevada a cabo en la asignatura de Cultura Científica de Bachillerato. Revista de Estudios y Experiencias en Educación, 19(39), 123-144. http://dx.doi.org/10.21703/rexe.20201939pons7

Rutten, N., van Joolingen, W. y van der Veen, J. (2012) The learning effects of computer simulations in science education. Computers & Education, 58(1), 136-153. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.017

Ryoo, K. y Linn, M. C. (2012). Can dynamic visualizations improve middle school students’ understanding of energy in photosynthesis? Journal of Research in Science Teaching, 49(2), 218-243. https://doi.org/10.1002/tea.21003

Sanmartí, N. y Márquez, C. (2017). Aprendizaje de las ciencias basado en proyectos: del contexto a la acción. Apice, 1(1), 3-16. https://doi.org/10.17979/arec.2017.1.1.2020

Simonneaux, L. (2001). Role-play or debate to promote students’ argumentation and justification on an issue in animal transgenesis. International Journal of Science Education, 23(9), 903-927. https://doi.org/10.1080/09500690010016076

Smetana, L. K. y Bell, R. L. (2012). Computer simulations to support science instruction and learning: A critical review of the literature. International Journal of Science Education, 34(9), 1337-1370. https://doi.org/10.1080/09500693.2011.605182

Vallverdú, J. (2014). What are simulations? An epistemological approach. Procedia Technology, 13, 6-15. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2014.02.003

Widiyatmoko, A. (2018). The Effectiveness of Simulation in Science Learning on Conceptual Understanding: A Literature Review. Journal of International Development and Cooperation, 24(1) 35-43.

Wieman, C., Adams, W. y Perkins, K. (2008). PhET: simulations that enhance learning. Science, 322(5902), 682-683. https://doi.org/10.1126/science.1161948

Zacharia, Z. (2007). Combining real and virtual laboratory experimentation: An effort to enhance students’ conceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23, 120-132. https://doi.org/10.1111/j.1365-2729.2006.00215.x

Zacharia, Z., Olympou, G. y Papaevripidou, M. (2008). Effects of Experimenting with Physical and Virtual Manipulatives on Students’ Conceptual Understanding in Heat and Temperature. Journal of Research in Science Teaching, 45, 1021-1035. https://doi.org/10.1002/tea.20260

Author Biography

Víctor López Simó, Universitat Autònoma de Barcelona

Investigador CRECIM y Profesor Asociado UAB

Published

02-08-2021

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