LA CIENCIA EN EXPERIMENTOS

LA CIENCIA EN EXPERIMENTOS: UNA OPTATIVA MOTIVADORA PARA
EL ALUMNADO DE 4º DE E.S.O.
Ana Cárdenes Sántana1. Francisco Martínez Navarro2. Juan A. Domínguez Silva3.
Vicente Mingarro González4. Eduardo de Santa Ana Fernández5,
1
IES Jinámar III, 2IES Alonso Quesada, 3Colegio Heidelberg, 5IES de Tafira, 4IES
Vega de San Mateo.
Grupo Lentiscal: http://www.educa.rcanaria.es/fisicayquimica/lentiscal/
Correo electrónico: [email protected]
1. INTRODUCCIÓN
A lo largo de nuestra experiencia docente hemos ido observando cómo el alumnado va
perdiendo interés y curiosidad por el aprendizaje de las Ciencias en general y de la
Física y Química en particular. Por otro lado, estas materias ya no son obligatorias en 4º
de la ESO y muchos estudiantes de secundaria pierden la posibilidad de adquirir una
alfabetización científica más amplia que la elemental que reciben en cursos anteriores.
Al plantearnos por qué nuestro alumnado no muestra interés por comprender el mundo
que lo rodea y por apreciar la relación de la Ciencia con la Sociedad y con los avances
tecnológicos, nos propusimos la búsqueda de estrategias motivadoras a través de la
articulación de los contenidos propios de la Ciencia alrededor de lo que presenta la vida
cotidiana (Jiménez y otros, 2001) y que el alumnado observa en su entorno más cercano.
En el plan de oferta de optatividad de la Comunidad Canaria (Consejería de
Educación, 2002) figura La Ciencia en experimentos dirigida al alumnado de 4º de la
ESO. En esta optativa se proponen contenidos relacionados con el mundo circundante
debiendo ser impartida en espacios adecuados tales como: laboratorios, jardines, patios,
aulas de informática, salidas de campo, etc.
La Ciencia en experimentos invita a aprender con el modelo del trabajo científico, en
donde prevalecen los procedimientos y actitudes, así como el uso de recursos y
materiales comunes y cotidianos que despiertan la curiosidad necesaria para
comprender, analizar y poder explicar muchos de los fenómenos científicos que nos
rodean. El desarrollo de esta optativa viene a dar respuesta a esa búsqueda de atractivo
de la Ciencia a través de la cual el alumnado descubra que el aprendizaje puede
convertirse en un proceso placentero que vale la pena afrontar.
Esta comunicación pretende compartir una propuesta de organización para el desarrollo
de esta optativa, a través de actividades concretas que un grupo de profesores y
profesoras hemos experimentado en distintos centros escolares, tanto públicos como
privados, con distintos perfiles socioeconómicos.
2. PROPUESTA DE ORGANIZACIÓN
La optatividad curricular no ha de confundirse con la profundización o refuerzo de los
contenidos de las áreas básicas. No es lo mismo trabajar más Física o más Química (en
refuerzo o profundización) que tratar de desarrollar las capacidades asociadas al
aprendizaje de la Física o de la Química a través de contenidos atractivos para el
alumnado. No debe ser, por tanto, “más de lo mismo” sino más bien la posibilidad de
hacer cosas distintas ofertando vías de acceso a los mismos Objetivos Generales de la
Etapa a través de saberes más funcionales, más próximos a la realidad vivida por el/la
alumno/a aquí y ahora.
Hemos analizado y reflexionado sobre los diferentes tipos de trabajos prácticos y sobre
su clasificación, según los diferentes tipos de objetivos de los mismos y consultado
diferentes materiales (Martínez, 2000; Caamaño, 2004). Por otro lado también nos
preocupa la falta de conexión entre la física y química que se estudia en las aulas o en
laboratorios y la vida cotidiana. Es por ello que esta optativa se nos muestra como una
vía de contrastar nuestra hipótesis sobre cómo motivar al alumnado.
Los objetivos de La Ciencia en experimentos se basan fundamentalmente en el
desarrollo de unas capacidades, de forma amena y entretenida, haciendo uso de
fenómenos cotidianos y/o curiosos. Los objetivos que se pretenden alcanzar son,
principalmente:
• Desarrollar el interés y curiosidad por el conocimiento y desarrollo de las ciencias.
• Desarrollar la capacidad crítica y razonada hacia cuestiones científicas y tecnológicas
de actualidad.
• Conocer el medio natural para así poder llegar a un uso y disfrute del mismo sin
derroches, conservándolo y mejorándolo en lo posible.
• Crear iniciativas encaminadas a la protección del medio ambiente, conservándolo y
mejorándolo cuando esté dañado.
• Profundizar y complementar la comprensión de determinados aspectos de la Ciencia.
Respecto a los contenidos, en esta optativa se hace fundamental seleccionar aquellos
que tengan una significación social y cultural relevante, que impliquen una toma de
conciencia, que favorezcan el análisis y la transformación social, para fomentar así la
formación de individuos críticos. En este sentido, se destaca la relación que existe entre
los contenidos seleccionados y la enseñanza de alguno de los ejes transversales:
•
•
ƒ
ƒ
Educación para la salud: cuidado del propio cuerpo, alimentación sana (dieta
equilibrada, anorexia, bulimia), normas de seguridad e higiene, etc.
Educación ambiental: grado de limpieza de las instalaciones de trabajo, interés
por el cuidado y la no contaminación del medio ambiente, aprecio por el ahorro
de materias primas y el reciclaje, etc.
Educación moral y cívica: grado de colaboración entre el alumnado,
responsabilidad con que asumen sus tareas, etc.
Educación del consumidor: actitudes críticas ante la publicidad, conocimiento
de los trucos del mercado, uso de determinadas “marcas”, etc.
En la Ciencia en experimentos se concede mayor importancia a los contenidos de
procedimiento propios del trabajo científico, tales como planteamiento del problema
objeto de estudio, observación y descripción de objetos y fenómenos, utilización
correcta de instrumentos de medida y de utensilios de laboratorio, obtención de
información a partir de documentos escritos, audiovisuales y utilización de las TIC,
emisión de hipótesis, diseño y realización de experiencias sencillas o de pequeñas
investigaciones y elaboración de conclusiones e informes. De la misma manera es
importante resaltar la relevancia en esta optativa de actitudes como: interés por la
investigación científica, adquisición de hábitos de trabajo individual y en grupo, de
flexibilidad, tolerancia y colaboración con los compañeros/as, cuidado y respecto al
orden y limpieza del aula, laboratorio u otro lugar de trabajo y entorno natural, así como
del material e instrumentos utilizados, curiosidad e interés por las técnicas y
procedimientos de laboratorio, implicación en la formulación de hipótesis, desarrollo de
una actitud crítica, de curiosidad e interés ante las explicaciones de los fenómenos
científicos y cotidianos, respeto por las normas de seguridad y valoración de la
importancia del desarrollo científico y tecnológico en la sociedad actual.
Estos contenidos de procedimiento y de actitud y así como los conceptos propios de
la optativa se organizan englobándolos en los siguientes bloques:
9 BLOQUE 1: APRENDIENDO EN EL LABORATORIO
9 BLOQUE 2: APRENDIENDO DE LA NATURALEZA
9 BLOQUE 3: APRENDIENDO DE LAS SUSTANCIAS DE USO COTIDIANO
A continuación se relacionan los contenidos y las actividades realizadas en cada uno de
los bloques:
ACTIVIDAD
Confección de un póster con un dibujo alusivo a la norma correspondiente y
un slogan.
Elaboración de un pictograma.
Utilización de
aparatos de
medida y
observación.
•
•
•
APRENDIENDO
DE LA
NATURALEZA A
APRENDIENDO EN EL LABORATORIO A TRAVÉS
DE JUEGOS Y EXPERIENCIAS ATRACTIVAS
CONTENIDO
Normas de
seguridad.
Etiquetado de
sustancias
peligrosas.
Reconocimiento
de material.
Utilización de
materiales de
vidrio.
Construcción de un dominó y un “memory” .
•
•
•
•
•
•
•
CONTENIDO
AGUA
Obtención del precipitado yoduro de plomo (II) (“lluvia de oro”).
Realización de una decantación y cristalización.
Obtención de burbujas de hidrógeno y combustión.
Separación cromatográfica de los pigmentos que contiene la hoja de una
planta.
Medida del pH de disoluciones cotidianas (naranjada, refrescos, lejía, etc.)
Medida de conductividad aguas desionizadas, salada, embotellada, etc.
Medida de cambios de temperatura de procesos exotérmicos y
endotérmicos.
Medida de parámetros meteorológicos.
Observaciones microscópicas: cristales de NaCl de agua de mar y de
estanque.
Observaciones con la lupa: un insecto y una flor.
ACTIVIDAD
Toma de muestras y análisis de aguas: temperatura,
color, olor, materiales en suspensión, estudio
microbiológico, pH, conductividad, dureza,
oxígeno disuelto, cloruros, cloro libre, sulfatos,
carbonatos, bicarbonatos, sodio, nitratos, amonio,
etc.
SUELO
AIRE
APRENDIENDO DE LAS
SUSTANCIAS DE USO COTIDIANO
A TRAVÉS DE TALLERES
MEDIO
AMBIENTE
Toma de muestras y análisis de suelos: temperatura, estudio biológico,
pH, textura, preparación de extractos, grado de aireación, estudio
magnético, materia orgánica, cloruros, sulfatos, carbonatos, fósforo,
nitrógeno amoniacal, etc.
Estudio meteorológico de la zona: medida de temperaturas, presión,
humedad relativa, etc.
Realización de previsiones del tiempo.
Simulación de problemas ambientales: degradación de la capa de ozono,
efecto invernadero y lluvia ácida.
CONTENIDO
ACTIVIDAD
Taller de
• Elaboración de aguas de colonia, cremas (bronceadores, cremas
cosmética
hidratantes y nutritivas), aceites de baño, sales de baño, bolitas de
jabón, pasta de dientes ...
• Determinación de parámetros característicos de las formas
cosméticas: pH, índice de acidez, índice de saponificación, signo de la
emulsión., flotación, homogeneidad de partículas.
Taller de
• Análisis de alimentos: determinación del almidón en la harina,
alimentación
reconocimiento de los componentes de la leche, estudio de la
vitamina C en un zumo de frutas, extracción de la cafeína del té, etc.
• Investigación de algún régimen propuesto por publicaciones o
personas cercanas para adelgazar o ser más musculoso.
• Comentario de artículos periodísticos sobre la bulimia, la anorexia o
los regímenes que siguen culturistas y diferentes deportistas.
3. METODOLOGÍA
En el desarrollo de esta optativa hemos utilizado una metodología activa en la que el
alumnado va adquiriendo poco a poco mayor autonomía en las capacidades relacionadas
con el trabajo científico.
El uso de espacios variados como el aula de informática, los espacios abiertos del
centro, las salidas al campo, etc. además de evitar la monotonía, acerca al alumnado al
estudio de la naturaleza y al uso de recursos propios de la investigación científica.
Como en todo proceso de enseñanza-aprendizaje constructivista, se parte de las ideas
del alumnado, no sólo para conocer qué saben y qué opinan los alumnos y alumnas
sobre los fenómenos a tratar, sino también, para detectar nuevos temas de interés.
Se establecen grupos de trabajo de 3 ó 4 alumnos/as fomentando así el trabajo
cooperativo, donde habrá un reparto de tareas en función de las aptitudes de los
individuos que forman el grupo. El profesor o profesora debe cuidar que las tareas sean
lo más variadas posibles, favoreciéndose el trabajo en equipo y la responsabilidad
individual y colectiva así como el flujo de información a todos los niveles. Cada grupo
dispone de una ficha de trabajo en la que se detallan los distintos aspectos de la
investigación científica. Estas fichas contendrán más o menos información en función
de la complejidad de la tarea a realizar. A lo largo del curso el alumnado será capaz de
realizar sus propias fichas de investigación.
El papel del profesor/a será el de coordinar el trabajo de los grupos y colaborar en la
resolución de las dificultades que se presenten a lo largo del proceso, velar por la
seguridad de todos y todas y por la conservación de los instrumentos y materiales.
Además deberá enfrentar al alumnado con sus errores y reconocer los aciertos
conseguidos, valorar y criticar la forma en que se están desarrollando los trabajos y
velar porque el trabajo en equipo resulte eficaz.
Para el desarrollo de esta materia se disponen sólo de dos horas semanales, por lo que,
según nuestra experiencia, es necesario que sean consecutivas para poder llevar a cabo
con éxito las actividades propuestas.
4. EJEMPLIFICACIONES
A modo de ejemplos se muestran algunas de las actividades realizadas con el alumnado
en cada uno de los bloques:
APRENDIENDO EN EL LABORATORIO
RECONOCIMIENTO DEL MATERIAL
Actividades iniciales:
1. Echa un vistazo al material de laboratorio e intenta ponerles nombre y función a 10 de ellos.
2. En el laboratorio dispones de material de uso frecuente. Dado el siguiente listado sitúalo en las
vitrinas correspondientes (realiza un pequeño croquis):
• Material general de vidrio: matraz aforado; cuenta gotas; probeta; erlenmeyer; embudo
vaso de precipitados; pipeta; bureta; micropipeta; tubo de ensayo; portaobjetos
cubreobjetos; embudo de decantación;
• Otros materiales: gradilla; pinzas de madera; nuez; rejilla; pie; mechero Bunsen; escobilla;
mortero; espátula; trípode; Varilla de agitación; Abrazadera.
• Aparatos de medida: balanza granatario, balanza electrónica, peachímetro de campo,
conductímetro de campo, barómetro, termómetro, e higrómetro.
• Instrumentos de observación: Microscopio y lupas.
• Otros aparatos: estufa, centrifugadora y agitador magnético.
Actividades de desarrollo:
3. Escribe el nombre correspondiente a cada dibujo, ayudándote del listado de material de uso
frecuente y buscando el nombre de los que no figuren en él.
4. Forma una pareja con un compañero/a de tu grupo. Con los ojos cerrados, intenta adivinar el
nombre del utensilio que te da tu compañero/a.
5. Realiza en cartón un dominó por grupo, que contenga el siguiente material de vidrio:
valor
blanco
uno
dos
tres
cuatro
cinco
utensilio Vaso de Erlenmeyer Probeta Embudo
Tubo
Mechero
precipita
ensayo
Bunsen
dos
seis
Pipeta
6. Fabrica un “memory” de 40 piezas, donde se formen parejas, indicando el nombre del material y
su dibujo, con las siguientes figuras de la lámina anterior: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15,
17, 18, 19, 20, 21, 23
7. Juega con el dominó y el memory. Mediante una liguilla, intenta ser el campeón de tu clase.
Actividades de síntesis:
8. Busca en la siguiente dirección las funciones de cada uno de los utensilios del gráfico anterior
http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/material.htm
9. Prepara una tabla en la que mediante un dibujo se indiquen los aparatos de medida siguientes y
expliques mediante una frase ¿para qué se utilizan?: balanza granatario, balanza electrónica,
peachímetro de campo, conductímetro de campo, barómetro, termómetro, e higrómetro, agitador
magnético
Ejemplo de memory
Ejemplo de dominó
APRENDIENDO DE LA NATURALEZA
MEDIO AMBIENTE: SIMULANDO EL EFECTO INVERNADERO
Actividades iniciales:
1. ¿Qué sabes del efecto invernadero?. ¿Cómo podrías investigar dicho efecto a través de una
simulación?
2. En pequeños grupos de trabajo discutan y propongan respuestas a los aspectos de la pequeña
investigación planteada en la siguiente tabla:
Qué se pretende
Qué materiales necesitamos
Cómo lo vamos a hacer
Resultado previsto
Interpretación de resultados
Actividades de desarrollo:
3. Después de una puesta en común, apoyada por el profesor/a, obtener un diseño experimental común
para todo el grupo clase. (Ver modelo*)
Actividades de síntesis:
4. Busca información sobre las consecuencias del efecto invernadero y las posibles medidas de
prevención.
5. Haz un mural para exponerlo en la entrada del instituto el Día Mundial del Medio Ambiente.
Qué se
pretende
Qué
materiales
necesitamos
*MODELO EXPERIMENTAL
Simular el efecto invernadero
Un frasco con tapa, suficientemente alto para que quepa un termómetro; 2 tazas (500
ml) de tierra; 2 termómetros.
•
Se pone la tierra en el frasco, se coloca uno de los termómetros dentro del frasco y
se cierra con la tapa.
Cómo lo
• Se coloca el frasco cerca de una ventana frente a la luz solar directa y se coloca el
vamos a hacer
segundo termómetro junto al frasco.
•
Se observa las lecturas de temperaturas en los dos termómetros después de 30
minutos.
La lectura de la temperatura dentro del frasco cerrado es mayor que la de afuera del
Resultado
frasco.
previsto
El frasco es un modelo pequeño de un invernadero. Un invernadero está hecho de
vidrio o de plástico claro, lo que permite que la energía solar entre y caliente el
Interpretación interior.
de resultados Como en un invernadero, la energía solar entra y calienta la atmósfera de la Tierra.
Un invernadero se calienta principalmente porque está cerrado y el aire externo, más
frío, no puede mezclarse con el aire caliente interno.
La Tierra se calienta porque la energía solar choca con la superficie de la Tierra y la
superficie libera calor. La mayor parte de este calor la absorben los gases de
invernadero que atrapan al calor cerca de la superficie.
APRENDIENDO DE LAS SUSTANCIAS DE USO COTIDIANO
TALLER DE COSMÉTICA
ELABORACIÓN DE AGUA DE COLONIA
Actividades iniciales:
1. De las siguientes definiciones elige la que creas más adecuada para expresar químicamente el
concepto de perfume:
•
Mezcla de sustancias odoríficas de origen natural (aceites esenciales) o sintético (productos
orgánicos) que pretende lograr una composición estética capaz de impresionar nuestro olfato,
transformando en placer el acto elemental de respirar.
• Portador de emociones y sensaciones que transmite un mensaje olfativo que debe ser
consecuente con la circunstancia personal o entorno del usuario para el cual ha sido creado.
• Sustancias que puede expresar sensualidad, delicadeza, feminidad, frescor, dinamismo,
virilidad exotismo, higiene, pulcritud, infancia, naturaleza, bienestar, etc.
2. Huele una muestra de agua de colonia que te dé tu profesor/a e indica qué crees que contiene.
Actividades de desarrollo:
3. Lee la siguiente información y contesta a la pregunta final.
“Los perfumes son disoluciones (mezclas) de esencias en alcohol etílico. En algunos casos además se
añade agua. Se clasifican en extractos, perfumes de toilette, aguas de toilette, aguas de colonia y
colonias infantiles”.
Pregunta: ¿qué diferencias pueden existir entre los diferentes tipos de perfumes?.
4. Según el siguiente procedimiento de elaboración de agua de colonia haz los cálculos para preparar
la siguiente receta que prevista para 1000 ml ¿qué utensilios necesitas?:
RECETA
1.
• Esencia (lavanda, etc..).................30 g
• Alcohol de 96º............................600 ml
• Agua destilada............................400 ml
2.
3.
4.
5.
6.
PROCEDIMIENTO
Disolver la esencia en 2/3 partes de
alcohol.
Mezclar aparte el agua y el resto del
alcohol.
Se vierte la mezcla en la disolución
anterior.
Se dejan macerar por un tiempo no inferior
a dos semanas en un sitio fresco.
Añadir una pequeña cantidad de carbonato
de magnesio para clarificar la mezcla.
Filtrar para separar restos.
5. Pon manos a la obra y después de elegir tu esencia favorita elabora 100 ml de agua de colonia.
NOTA: antes de fabricar tu colonia asegúrate de las cantidades necesarias así como de los utensilios
y de los pasos a seguir.
Actividad de síntesis:
6. ¿Por qué crees que se debe mezclar agua con parte del alcohol? ¿Con qué finalidad se realiza la
maceración? ¿Por qué se debe realizar en sitio fresco?
7. Mide el pH del agua de colonia y etiquétalo adecuadamente. Trae un frasco bonito para
hacer una exposición de perfumes.
ELABORACIÓN DE UNA CREMA BRONCEADORA
Actividades iniciales:
1. Habitualmente usamos cremas para diferentes fines: cosméticos, medicinales, etc. ¿Qué fin tiene
una crema bronceadora?.
2. Fíjate en cualquier crema que encuentres en tu cuarto de baño. En la etiqueta suele aparecer el
término neutro ¿qué quiere decir?
Actividades de desarrollo:
3. Después de escuchar las instrucciones de tu profesor/a elabora un resumen que refleje los pasos a
seguir para la fabricación de una crema a partir de la siguiente ilustración:
4. Pon manos a la obra y fabrica la siguiente crema bronceadora:
RECETA
• 45 ml (3 cucharadas) de aceite de
sésamo.
• 45 ml (3 cucharadas) de lanolina.
• 100 ml de zumo de zanahoria.
PROCEDIMIENTO
1. Derrite al baño María el aceite de sésamo y la
lanolina.
2. Agrega lentamente el zumo de zanahoria,
previamente calentado.
3. Retira del fuego, remueve bien y espera a que se
enfríe.
4. Envasa la crema y consérvala en un sitio fresco.
Consumir con precaución, (no es un protector solar)
antes de 12 semanas.
Actividades de síntesis:
5. Mide el pH de la crema y etiquétala adecuadamente. ¿Es neutra?
6. Responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué tipo de emulsión has preparado?
b) ¿Cuál es la fase interna y cuál la externa?
c) ¿Qué fase hay que añadir a la otra?
d) ¿Cuál de ellas debe prepararse en un recipiente mayor?
e) ¿Por qué se calientan al baño maría ambas fases?
f) ¿Por qué hay que agitar fuerte y constantemente la mezcla hasta que se enfríe.
7. ¿Qué diferencia hay entre un bronceador y un protector solar?
5. CONCLUSIONES
Nuestra experiencia de varios años impartiendo esta optativa nos demuestra que el
alumnado se siente atraído hacia ella y prueba de ello es el elevado número de alumnos
y alumnas que la eligen año tras año. La mejor propaganda es el entusiasmo del
alumnado que una vez cursada la optativa anima a otros y a otras a elegirla.
Por otro lado, contamos con momentos de evaluación del proceso que pretenden, cada
cierto tiempo, analizar los logros, dificultades y propuestas de mejora, para adaptarnos a
la perspectiva de nuestro alumnado. La valoración que se hace confirma nuestra
hipótesis: la Ciencia en experimentos motiva al alumnado de 4º de E.S.O. hacia el
aprendizaje de la Física y Química.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
•
•
•
•
CAAMAÑO, A (2004). Experiencias, experimentos ilustrativos, ejercicios e
investigaciones: ¿una clasificación útil de los trabajos prácticos? Alambique, 39,
8-19.
CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN (2002). ORDEN de 24 de abril de 2002, por
la que se organiza la oferta de enseñanzas de Educación Secundaria Obligatoria
en los centros educativos que imparten esta etapa y se regula la elaboración,
aprobación y posterior impartición de las materias optativas en la Educación
Secundaria Obligatoria. (BOC nº 60 de 10 de mayo de 2002)
JIMENEZ, Mª. R., SANCHEZ, Mª. A. DE MANUEL, E. (2001). Aprender
química de la vida cotidiana, más allá de lo anecdótico. Alambique, 28, 53-62.
Martínez, F (2000) Taller de ciencia Recreativa: ¡Con la Ciencia sí se juega!.
Materiales del Curso organizado por el CEP de Arucas.