The effects of hydrostatic stress on the density of donor impurity states and donor-related optical absorption spectra in a GaAs -(Ga,Al)As quantum well are investigated. The shallow-donor binding energy for different well widths and different values of the hydrostatic stress has been calculated. It has been found that for wider well widths the binding energy increases slowly with hydrostatic stress contrary to the behavior of the binding energy for wells with smaller widths. In particular, it has been found that the binding energy does not change appreciably with the impurity position when the width of the well is small and for large values of hydrostatic stress. Two structures in both the density of states and the optical absorption spectra, associated with impurities located close to the center and to the edges of the structure, are obtained. Also, it has been observed that the density of states and the optical absorption spectra depend strongly on the applied hydrostatic stress.
Este artículo presenta una revisión de la literatura que aborda los principales referentes epistemológicos, psico-pedagógicos y didácticos en las investigaciones sobre actividades de Modelación y Simulación Computacional (MSC) en la enseñanza de la física (en los niveles de educación básica y media). La búsqueda principal se llevó a cabo en las siguientes bases de datos: Science Direct, Scopus, Web of Science y Google Scholar considerando artículos publicados entre 2003-2013 y en busca de las siguientes palabras clave: “computational modeling”; “computational simulation”; physics teaching”; “research in physics teaching” (también las correspondientes palabras clave en español y portugués fueron usadas en la búsqueda). Después de la lectura de los artículos seleccionados, consideramos sólo las implementaciones de MSC que tenían como propósito contribuir al aprendizaje de conceptos físicos. Los resultados muestran que: i) las investigaciones se basan en las ideas epistemológicas contemporáneas, excepto un artículo con concepciones positivistas; ii) hay varias teorías cognitivistas siendo utilizadas (Piaget, Ausubel, Vergnaud,…), pero Vygostky es el más prominente; iii) estrategias que promueven las interacciones sociales son preponderantes en las actividades de resolución de problemas, simulaciones integradas con experimentos y modelación. De hecho, sólo dos (2) estudios entre los 21 encontrados sobre MSC en educación básica y media hacen uso de Modelación Computacional, lo que demuestra que es necesario un poco de esfuerzo para introducir e investigar este tipo de actividad en la enseñanza de la física. Sin embargo, identificamos una tendencia a aplicar un fundamento principalmente pedagógico y didáctico para la implementación de actividades de MSC en el aula de clase.
Pesquisa em Ensino de Física c b Licença Creative CommonsUna revisión de literatura sobre el uso de sistemas de adquisición de datos para la enseñanza de la física en la educación básica, media y en la formación de profesores A literature review about data acquisition system in physics education in middle and high school levels, and in teacher trainingMónica Eliana Cardona * 1 , Sonia López 1 Este artículo presenta una revisión de literatura que hace un acercamiento al estado actual de la implementación de los sistemas de adquisición de datos en la enseñanza de la física; principalmente en los niveles de educación básica y media y en la formación de profesores. La búsqueda se llevó a cabo en 35 revistas encontradas en las principales bases de datos: Science Direct, Scopus, Web of Science y Google Scholar. Algunos de los principales resultados que arrojó el análisis de los artículos seleccionados indican que la implementación de estas herramientas tecnológicas con un fundamento pedagógico y didáctico claramente definido se encuentra aún en una etapa incipiente, especialmente en los programas de formación de profesores. Lo anterior demuestra que es necesario reforzar la investigación en este campo con el propósito de introducir estrategias que permitan la apropiación de las diferentes herramientas que ofrecen las Tecnologías de la Información y la Comunicación y utilizarlas como apoyo para la conceptualización en física. Con respecto a las temáticas o campos conceptuales abordados en los trabajos, encontramos que predomina la Cinemática (8), el Movimiento Ondulatorio (6), el Electromagnetismo (5), la Termodinámica (4) y la Dinámica (2). Palabras clave: sistemas de adquisición de datos, enseñanza de la física, actividad experimental, formación de profesores. This paper presents a literature review that approaches the current state of the data acquisition systems implementation in physics teaching; mainly at Middle and High School levels and in teachers training. The main search was performed in 35 journals found in the following databases: Science Direct, Scopus, Web of Science and Google Scholar, taking into account, as selection criteria, articles related to the use of sensors in physics education, in middle and high school and teacher training. Some of the main results of the selected articles analysis show that the implementation of these technological tools with a clearly defined pedagogical and didactic basis is still in an incipient stage, especially in teacher training programs. This shows that it is necessary to strengthen research in this field with the purpose of introducing strategies that allow appropriation of the different tools offered by Information and Communication Technologies and use them for conceptualization in physics. Regarding the themes or conceptual fields addressed in the works, we find that predominate Kinematics (8), Wave Movement (6), Electromagnetism (5), Thermodynamics (4) and Dynamics (2).
Theoretical calculations have been used to assess the influence of both an external electric field and hydrostatic stress on the binding energy, impurity polarizability, as a function of the impurity position and density of states for shallow-donor impurities in a GaAs-(Ga, Al)As quantum well. The binding energy maximum is shifted toward the wall at z = -L/2 of the quantum well for increasing values of electric field (keeping a constant pressure) and increasing values of pressure (keeping a constant electric field). The polarizability follows closely the behavior of the binding energy so for smaller binding energies the polarizability is large showing a more delocalized electron cloud. Also, it has been observed that the density of states depends strongly on the applied hydrostatic stress and electric field. In the absence of an electric field the energy level is degenerate for symmetrical positions of the impurities with respect to the center of the quantum well. However, this degeneracy is broken when an electric field is applied in the growth direction of the structure. Associated with this, the density of states becomes richer in structure. IntroductionStudies of the effect of hydrostatic stress have proven to be invaluable in the context of the optical properties of semiconductors and their heterostructures [1-9]. For a given structure, the difference in energy between the type-I and -II transitions can be tuned with external hydrostatic pressure in a continuous and reversible manner. This makes possible an elucidation of the properties of various interband transitions.The application of an electric field in the growth direction of the heterostructure gives rise to a polarization of the carrier distribution and to an energy shift of the quantum states. Such effects may introduce considerable changes in the energy spectrum of the carriers, which could be used to control and modulate the output of optoelectronic devices [10,11]. Through the wave function, the polarizability measurements shed light on the dynamics of the carriers and optical properties in low dimensional heterostructures [12][13][14][15][16].In previous work [17] we have calculated the binding energy and impurity polarizability, as a function of both electric field and hydrostatic stress, for a shallow-donor impurity at the center of the single GaAs-(Ga, Al)As quantum well (QW). Here we extend the previous findings considering the binding energy, the polarizability, as a function of the impurity position and the density of impurity states (DOIS) for a uniform distribution of impurities. In this paper we use a variational scheme within the effective mass approximation.
Se ha reportado en la literatura especializada que en los trabajos prácticos de laboratorio en Física se presenta una clara escisión entre teoría y práctica que da cuenta de una visión distorsionada de la construcción del conocimiento científico. Además, dicha visión ha hecho que se vea desfavorecido el desarrollo de procesos cognitivos de orden superior de los sujetos, por limitar este espacio de aprendizaje al seguimiento de guías pautadas con objetivos preestablecidos. En este sentido, se construyó una propuesta teórico-metodológica fundamentada en la teoría de los campos conceptuales de Gerard Vergnaud, en la que se articulan los trabajos prácticos de laboratorio y el uso de tecnologías como los sistemas de adquisición de datos (SAD) para abordar situaciones que favorezcan la conceptualización y, por tanto, los procesos de representación que adquieren gran importancia al considerar el carácter abstracto de la Física. La propuesta se puso en marcha con un grupo de futuros profesores del área de Ciencias Naturales de un programa de Licenciatura de una universidad pública, con quienes se llevó a cabo un estudio de caso desde una perspectiva cualitativa. A partir de los resultados se puede afirmar que los SAD permiten establecer relaciones entre variables, reducen la incertidumbre en la toma de datos y desempeñan un papel importante en el proceso de representación de los fenómenos físicos.
En este trabajo se presenta una revisión de literatura en el marco de una tesis doctoral que tiene como principal objetivo analizar los procesos de la Actividad Imaginativa de niños de la Educación Básica Primaria (6 a 10 años) en la construcción de Modelos Mentales relativos al fenómeno día-noche. La revisión se realizó en un periodo comprendido entre los años 2009 y 2018, en la perspectiva de la investigación documental. Se tuvieron en cuenta aquellos trabajos que contemplaban estrategias y actividades para la Enseñanza de las Ciencias Naturales, centrando la mirada en las que establecen algún tipo de relación con la imaginación. Entre los principales hallazgos se destaca la escasez de este tipo de trabajos, las pocas investigaciones llevadas a cabo en el contexto de la Educación Básica Primaria en comparación con otros niveles educativos y el énfasis dado, tanto al componente biológico como a los procesos de lectoescritura. Estos resultados sugieren el desarrollo de estudios que permitan la construcción e implementación de estrategias pertinentes para la enseñanza, aprendizaje y desarrollo de habilidades científicas en los primeros niveles de escolaridad. Además, resaltan la necesidad de incluir la imaginación como un elemento que transversalice dichas estrategias y actividades de enseñanza.
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