In Physics Education Research, it is important to study the difficulties in understanding abstract concepts. To develop the understanding of electromagnetism, it is fundamental that students understand the field concept. The study aims to contribute a methodology that combines phenomenography and the theory of registers of semiotic representations to analyze students’ difficulties understanding the electric field concept in relation to the conversion between representations. We conducted a study with 64 university students using questionnaires with conversion tasks between three electric field representations: the algebraic notation, the vector field plot, and the electric field lines diagram. We analyzed students’ explanations with a phenomenographic approach and the theory of registers of semiotic representations to create the categories. We found that the difficulties of recognition are associated with the magnitude of the electric field, more than its direction. There is good recognition in the conversions between the vector field plot and the algebraic notation. In the conversions that involve electric field lines, there were difficulties of recognition and conversion. As a result of this study, we recommend that the teaching of the electric field concept should focus on the recognition of the electric field characteristics in each representation and the conversion between representations.

En la investigación en la educación de la física es importante conocer las dificultades de comprensión de temas abstractos. Para desarrollar la comprensión del electromagnetismo, es fundamental que los estudiantes entiendan el concepto de campo. El objetivo del estudio es aportar una metodología que combina la fenomenografía y la teoría de representaciones semióticas para analizar las dificultades de comprensión del campo eléctrico con relación a la conversión de representaciones. Participaron 64 estudiantes universitarios por medio de dos cuestionarios de conversión entre tres representaciones de campo eléctrico: notación algebraica, diagrama de campo vectorial y diagrama de líneas de campo. Se analizaron sus explicaciones combinando el enfoque fenomenográfico y la teoría de representaciones semióticas para crear categorías. Se identificó que las dificultades de reconocimiento se relacionan con la magnitud del campo eléctrico, más que con su dirección. Se encontró un buen reconocimiento en las conversiones entre el diagrama de campo vectorial y la notación algebraica. En las conversiones que involucran líneas de campo, se observaron dificultades de reconocimiento y conversión. Como resultado de este estudio se recomienda que la enseñanza del campo eléctrico se enfoque en el reconocimiento de sus características en cada representación y la conversión entre sus representaciones.

Learning electric circuits is a fundamental aspect of engineering training and students have difficulty understanding these basic concepts. For this, physics education research has developed strategies that promote argumentation and conceptual understanding. This research explores students’ argumentation dynamics when learning electric circuits in an electricity and magnetism introductory course for engineering implemented in a student-centered learning environment, where Peer Instruction and Cognitive Scaffolding Activities occur. The research uses a naturalistic observation. The results show that students have difficulties and previous conceptions that, through argumentation, they modify to reach a correct conclusion. One of the main differences is that, during peer instruction, the discussion dynamics occur in groups with a larger number of students. In contrast, in cognitive scaffolding activities, the discussion dynamics occur in small teams. This research’s main finding is that implementing strategies that promote argumentation causes students to achieve a deep conceptual understanding of electric circuits and develop their ability to analyze circuits rather than apply memorized rules. The conclusion is that, with these strategies, argumentation happens at four levels, in the student’s mind, in small teams, in the learning community, and with the whole group.

El aprendizaje de circuitos eléctricos es fundamental en la formación de ingenieros y los estudiantes tienen dificultades para comprender estos conceptos. Para ello, la investigación en educación de la física ha desarrollado estrategias que promueven argumentación y entendimiento conceptual. El objetivo de esta investigación es estudiar las dinámicas de argumentación de los estudiantes al aprender circuitos eléctricos en un curso de electricidad y magnetismo que se implementa en un ambiente de aprendizaje centrado en el estudiante con el uso de instrucción por pares y actividades de andamiaje cognitivo. La investigación se realizó por medio de una observación naturalista. Los resultados muestran que los estudiantes tienen dificultades que resuelven por medio de la argumentación. Una diferencia entre estrategias es que, durante instrucción por pares, la dinámica de discusión es en equipos grandes, mientras en las actividades de andamiaje cognitivo, es en equipos pequeños. El principal hallazgo de esta investigación es que implementar estrategias que promueven la argumentación provoca que los estudiantes logren entendimiento conceptual y desarrollen su capacidad para analizar circuitos en lugar de aplicar reglas memorizadas. Se concluye que, con estas estrategias, la argumentación sucede en cuatro niveles, la mente del estudiante, equipos pequeños, la comunidad de aprendizaje y en el grupo completo.