Diseño de una actividad colaborativa para mejorar el aprendizaje conceptual en mecánica cuántica no relativista.

Abstract

La mecánica cuántica es una asignatura fundamental para los estudiantes de Licenciatura en Física, Astrofísica e Ingeniería Civil Física en la Universidad Técnica Federico Santa María. Su comprensión es clave para el desarrollo tecnológico actual, con aplicaciones en áreas como la computación y la criptografía cuántica. Sin embargo, los estudiantes enfrentan dificultades persistentes en conceptos esenciales, incluso después de recibir instrucción formal, lo que resalta la necesidad de herramientas pedagógicas innovadoras.En esta tesina se analizó el impacto del tutorial interactivo Quantum Interactive Learning Tutorial (QuILT), centrado en el experimento de Stern-Gerlach, diseñado para mejorar la comprensión conceptual de los estudiantes. Este experimento aborda temas cruciales como los cambios de base en estados de spin y el comportamiento de haces de átomos de plata al interactuar con campos magnéticos no homogéneos. Inicialmente, se aplicó el cuestionario Quantum Mechanics Survey (QMS) para diagnosticar errores conceptuales comunes en estudiantes que ya habían cursado Física Cuántica I. Los resultados evidenciaron una comprensión insuficiente de conceptos fundamentales relacionados con el experimento de Stern-Gerlach. Posteriormente, el QuILT fue implementado en la generación siguiente de estudiantes, con el objetivo de corregir estas dificultades. Esta estrategia fomentó el aprendizaje activo y colaborativo, permitiendo que los estudiantes trabajaran en equipo para resolver problemas específicos y validar sus predicciones mediante simulaciones interactivas. Los resultados mostraron mejoras en el razonamiento y en la capacidad para resolver problemas cuánticos, en comparación con generaciones anteriores que no utilizaron el tutorial. Estos hallazgos respaldan la eficacia del QuILT como herramienta didáctica en la enseñanza de la mecánica cuántica, y abren la puerta a futuras investigaciones sobre la aplicación de este enfoque en otros contenidos fundamentales. Además, se plantea la necesidad de estudios longitudinales para evaluar la retención y evolución de los conocimientos adquiridos en cursos avanzados.