Diseño y evaluación de un laboratorio virtual de vectores en 3D

Abstract

[EN] In Physics, many quantities are vectors, and their use requires typical operations such as: addition, substraction, scalar multiplication, scalar product (dot product), vector product (cross product) and scalar triple product. This is a very basic topic in all General Physics courses for Engineering degrees. However, we have detected that some students lack of a deep understanding of vector operations and their properties. In this work, we present a virtual laboratory (developed using the tool “Easy Java Simulations”) for the study and understanding of these topics. The user can introduce the components of the input vectors and gets a 3D representation, which can be scaled and rotated for a better visualization. Any of the aforementioned operations can be selected, and the result is shown both numerically and graphically. The user can also modify any represented vector. In this way, the virtual lab provides a real time visualization of how the change affects the result. The possibility of limiting the changes to either magnitude or direction is also included. The efficiency of the virtual laboratory has been tested analyzing the results obtained in two groups of students (virtual laboratory vs. traditional resources). A satisfaction survey has been also carried out.

[ES] En Física, un gran número de magnitudes son vectores, y su uso requiere operaciones típicas tales como: suma, resta, multiplicación por un escalar, producto escalar, producto vectorial y producto mixto. Se trata de conceptos básicos en todos los cursos de Física General para grados en Ingeniería. Sin embargo, algunos estudiantes carecen de una comprensión profunda de las operaciones vectoriales y sus propiedades.En este trabajo presentamos un laboratorio virtual (desarrollado utilizando la herramienta “Easy Java Simulations”) para el estudio y comprensión de estos conceptos. El usuario puede introducir las componentes de los vectores de entrada y obtiene una representación 3D, que puede escalar y girar para una mejor visualización. Se puede seleccionar cualquiera de las operaciones antes mencionadas, y se muestra el resultado tanto numérica como gráfica-mente. El usuario puede también modificar cualquiera de los vectores repre-sentados. De esta forma, el laboratorio virtual proporciona una visualiza-ción en tiempo real de cómo el cambio afecta al resultado. También se incluye la posibilidad de modificar únicamente el módulo o la orientación.Para comprobar la eficiencia del laboratorio virtual, se han analizado los resultados obtenidos por dos grupos de estudiantes (laboratorio virtual vs. recursos tradicionales). También se ha realizado una encuesta de opinión.