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.

RESUMEN En el Estado de México, como en otras regiones de temporal de la república mexicana, los productores prefieren semilla de maíz nativo (Zea mays L.) por su adaptación a las condiciones de secano y por sus características para el procesamiento del nixtamal y elaboración de tortillas. El objetivo del presente estudio fue evaluar el rendimiento, la calidad de grano, y la elaboración de nixtamal y tortilla de la variedad Tuxpeño V-520C adaptada a Valles Altos mediante selección masal visual (SMV) utilizando los ciclos C0, C14, C19 y el Compuesto Universal de la raza Chalqueño como testigo, en el Estado de México. Se realizaron tres experimentos en tres ambientes con diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. Se evaluó el rendimiento y las características de calidad del grano y tortillas bajo el método tradicional. Se realizó análisis de varianza y comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05) entre los genotipos. Se encontró significancia (P ≤ 0.05) entre ambientes, genotipos y en la interacción genotipo-ambiente para la mayoría de las variables. La SMV incrementó la adaptación a Valles Altos. El maíz Tuxpeño V-520C incrementó el rendimiento hasta en 67 % (C0 = 1.46 vs. C19 = 4.46 t ha-1) y mejoró la calidad de grano y de tortilla conforme avanzó la SMV. El maíz Tuxpeño C19 adaptado a Valles Altos registró el menor índice de flotación (41, siendo el más duro), mayor peso hectolítrico (75.5 kg hL-1) y mayor rendimiento de tortilla (1.42 kg kg-1 de grano), las cuales también fueron de textura más suave con respecto al testigo. El maíz del C19 podría representar una alternativa para los productores e industrias, ya que cuenta con las mejores características de calidad de grano para nixtamalización y tortilla.

SUMMARY In the State of Mexico, as in other rainfed regions of the Mexican republic, farmers prefer native maize (Zea mays L.) seed for its adaptation to rainfed conditions and its characteristics for nixtamal processing and making tortillas. The objective of this study was to evaluate yield, grain quality and the elaboration of nixtamal and tortilla of the Tuxpeño V-520C variety adapted to highlands through visual mass selection (VMS) using cycles C0, C14, C19 and Compuesto Universal of the Chalqueño race, as a control, in the State of Mexico. Three experiments were carried out in three environments with a randomized complete block design with three replications. Yield and quality characteristics of the grain and tortilla elaborated under the traditional method were evaluated. Analysis of variance and comparison of Tukey means (P ≤ 0.05) between genotypes were performed. Significance (P ≤ 0.05) was found among environments, genotypes and in genotype-by-environment interaction for most of the traits. The VMS increased adaptation to highlands. Tuxpeño V-520C maize increased yield up to 60 % (C0 = 1.46 vs. C19 = 4.46 t ha-1) and improved the quality of grain and tortilla as the VMS progressed. The Tuxpeño C19 maize adapted to highlands showed the lowest flotation index (41, being the hardest), the highest test weight (75.5 kg hL-1) and the highest tortilla yield (1.42 kg kg-1 of grain), which were also softer in texture compared to the control. Maize of C19 could represent an alternative for producers and industries, since it has the best quality characteristics of grain for nixtamalization and tortilla.

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.

Abstract: The paper presents a multiple-choice exam that evaluates the graphic interpretation of the concept of derivative as slope and of the concept of definite integral as area under the curve. It also shows that the exam is a reliable evaluation instrument, and a quantitative analysis of the students' understanding of the concepts evaluated in the exam is done. The instrument consists of 16 multiple-choice questions, written in Spanish and it comes from a previously validated English version for kinematics. The exam was applied to 140 freshman engineering students at a Mexican university. The exam complies with the reliability statistical tests and has discriminatory power. It was observed that the participants have serious difficulties in the graphical understanding of the concepts. It is concluded that the various analyzes carried out, the given recommendations and the exam can be used with confidence by professors and researchers of engineering and sciences in Spanish-speaking countries.

Resumen: Se presenta un examen de opción múltiple que evalúa la interpretación del concepto de derivada como pendiente y del concepto de integral definida como área bajo la curva en el contexto del cálculo. Se muestra también que el examen es un instrumento de evaluación confiable, y se presenta un análisis cuantitativo del entendimiento de estudiantes en los conceptos evaluados en el examen. El examen consta de 16 preguntas de opción múltiple, está escrito en castellano y surge de una versión previamente validada para cinemática en el idioma inglés. El examen se aplicó a 140 estudiantes del primer año de ingeniería de una universidad mexicana. El examen cumple con las pruebas estadísticas de confiabilidad y de poder discriminatorio. Se observó que los participantes mostraron serias dificultades en la interpretación gráfica de los conceptos. Se concluye que los diversos análisis realizados, las recomendaciones y el examen pueden ser empleados con confianza por profesores e investigadores de ingeniería y ciencias en países hispanohablantes.

Abstract The “Mechanical Waves Conceptual Survey (MWCS)”, is the most important multiple-choice test designed to date to evaluate the understanding of university students in four themes of mechanical waves: propagation, superposition, reflection, and standing waves. In this study, we present a significant modification of this test in Spanish. We administered the test to 418 students who finished a course that covers the topics tested by the survey in a private Mexican university. The four objectives of this article are: (1) to present the test in Spanish and its redesign process, (2) to show that it is a reliable evaluation instrument with adequate discriminatory power, (3) to present a detailed analysis of students' understanding on the concepts evaluated in the test, and (4) to establish specific recommendations, based on the previous analyzes, for the instruction of these concepts. In this way, this article offers a comprehensive analysis of understanding difficulties, research-based recommendations and the test available in the appendix that can be used by researchers in the field of physics education, and by teachers who teach the subject of mechanical waves in physics courses in Spanish-speaking countries.

Resumen El “Mechanical Waves Conceptual Survey (MWCS)”, es el test de opciones múltiples más importante diseñado hasta la fecha para evaluar el entendimiento de estudiantes universitarios en cuatro temas de ondas mecánicas: propagación, superposición, reflexión y ondas estacionarias. En este estudio se presenta una modificación significativa de este test en español. El test fue implementado con 418 estudiantes que terminaban un curso que cubre los temas evaluados por el test en una universidad privada mexicana. Los cuatro objetivos del presente artículo son: (1) presentar el test en español y su proceso de rediseño, (2) mostrar que es un instrumento de evaluación confiable con poder discriminatorio adecuado, (3) exponer un análisis detallado del entendimiento de los estudiantes en los conceptos evaluados en el test, y (4) establecer recomendaciones específicas, basadas en los análisis previos, para la instrucción de estos conceptos. De esta forma, este artículo ofrece un análisis exhaustivo de dificultades de entendimiento, recomendaciones basadas en investigación y un test disponible en el Apéndice que pueden ser empleados por investigadores del área de la enseñanza de la física, y por profesores que enseñen el tema de ondas mecánicas en cursos de física en países hispanohablantes.

Relations between work and energy are still a source of teaching-learning problems in the first years of university introductory physics courses since they involve abstract concepts and skills of scientific methodology. Considering the previous studies in the literature, the main objective of this contribution is to identify and document specific difficulties that students show while thinking and reasoning about the relation between work and energy in isolated systems. This research consists in the analysis of answers to a work-energy questionnaire administered to students taking introductory physics courses at the University of the Basque Country (Spain). The results of four questions presented to the students show that, after the instruction, students still have problems calculating the scalar product in the definition of work, and that a good portion of students have difficulties in establishing correct relations between the work done by an external force to the system and the energy variation of the system. At the end, general conclusions of this contribution are established where recommendations are made to the instructor and researcher.

Las relaciones entre trabajo y energía continúan siendo fuentes de problemas de enseñanza/aprendizaje en los cursos introductorios de física a nivel universitario, ya que implican conceptos abstractos y habilidades de metodología científica. Teniendo en cuenta los estudios anteriores en la literatura, el objetivo principal de esta contribución es identificar y documentar las dificultades específicas que los estudiantes muestran al pensar y razonar sobre la aplicación del concepto de trabajo, y la relación entre trabajo y energía en sistemas aislados. Esta investigación consiste en el análisis de respuestas a un cuestionario trabajo-energía administrado a estudiantes de los cursos introductorios de física de la Universidad del País Vasco. Se presentan los resultados de cuatro preguntas planteadas a los alumnos donde se demuestra que, después de la instrucción, los estudiantes siguen teniendo problemas en calcular el producto escalar en la definición de trabajo y que una buena parte de estudiantes tiene dificultades en establecer relaciones correctas entre el trabajo realizado por una fuerza externa al sistema y la variación de energía del sistema. Al final se establecen las conclusiones generales del trabajo donde se hacen recomendaciones al instructor e investigador.

Quando aplicamos o nosso “Test of Understanding of Vectors” (TUV) para os alunos que terminaram um curso universitário de nivelamento de física (que abrange temas de um curso tradicional de física do Ensino Médio) observamos que eles têm dificuldades consideráveis para o cálculo da componente-x de um vetor quando o ângulo dado é medido a partir do eixo-y. Como resultado desta constatação, decidimos criar um tutorial para orientar o desenvolvimento de um quadro conceitual neste tópico. O tutorial foi implementado com 264 estudantes do mesmo curso em outro semestre. TUV foi utilizado para avaliar a compreensão do aluno e confirmou que o tutorial ajudou na sua aprendizagem. O tutorial é apresentado no apêndice e pode ser utilizado por outros professores de física para ensinar este material no pré-vestibular e cursos universitários.

When we administered our Test of Understanding of Vectors (TUV) to students who were finishing a physics university remedial course (that covers subjects of a traditional high school physics course), we observed that they have considerable difficulties in calculating the x-component of a vector when the angle given is measured from the y-axis to the vector. As a result of this finding, we decided to design a tutorial worksheet that guides students through the development of a conceptual framework in this subject. The worksheet was implemented with 264 students of the same course in another semester. Upon using the TUV to evaluate the students’ understanding, we confirmed that the tutorial worksheet had facilitated their learning. This tutorial worksheet is presented in the appendix and might be used by other physics instructors who teach this material in high schools, colleges or universities.

Electrodeposition of nickel particles on ITO substrates is achieved by current pulse reduction. A comparison between potential pulse and current pulse experiments presents differences in particle size and particle size distribution. The latter shows smaller particle size dispersion than what is found with potential pulses. Characterization of the particles carried out by Atomic Force Microscopy shows particles with average sizes between 100 to 300 nm. Magnetic characterization by Magnetic Force Microscopy and SQUID shows that particles of ~300 nm were ferromagnetic with a coercive field of 200 Oe and a saturation magnetization of 40 × 10-6 emu at 300 K.

Se realizó la electrodeposición de partículas de níquel sobre substratos de ITO mediante la aplicación de pulsos de corriente. La comparación entre el método de pulsos de potencial y pulsos de corriente muestra diferencias en el tamaño de partícula y su distribución. El método de pulsos de corriente conduce a una menor dispersión en el tamaño de partícula que el observado con pulsos de potencial. La caracterización de las partículas se llevó a cabo por Microscopía de Fuerza Atómica mostrando partículas con un tamaños promedio entre 100 y 300 nm. Mediante Microscopía de Fuerza Magnética y SQUID se determinó que partículas de ~300 nm son ferromagnéticas, con un campo coercitivo de 200 Oe y una magnetización de saturación de 40 × 10-6 emu a 300 K.