Área de Ciencias de la Naturaleza

Área de Ciencias de la Naturaleza
Consejería de Educación y Ciencia
Dirección General de Promoción y Evaluación Educativa
Este lihro está impreso en papel ecológico
EDITA: JUNTA DE ANDALUCÍA. CONSEJERÍA DE EDIJCACIÓN Y CIENCIA.
Dirección General de Promoción y Evaluación Educativa
I.S.B.N: 84-8051-178-8
84-8051-157-5 (Obra completa)
MAQUETA E IMPRIME: A. G. NOVOGRAF, S. A. (SEVILLA)
DEPÓSITO LEGAL: SE-1.548-95
INDICE
PÁG.
CURRICULUM .................................................................................................................................. 9
Introducción ................................................................................................................................................. 7
Objetivos ....................................................................................................................................................... 9
Contenidos .................................................................................................................................................. 11
Especificaciones para el Cuarto Curso .................................................................................................. 30
Orientaciones Metodológicas .................................................................................................................. 30
Criterios para la Evaluación .................................................................................................................... 33
SECUENCLACIÓN DE CONTENIDOS ......................................................................................... 37
Introducción ............................................................................................................................................... 39
Criterios Generales para la Secuenciación de Contenidos .................................................................. 40
Secuenciación de Contenidos .................................................................................................................. 43
Cuadro-Resumen de la Secuenciación de Contenidos ........................................................................ 65
ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS ........................................................................................... 71
Introducción ............................................................................................................................................... 73
Criterios de Organización de Contenidos ............................................................................................. 75
Propuesta General de Unidades Didácticas ........................................................................................... 77
Primer Curso: Unidades Didácticas Propuestas ................................................................................... 78
Segundo Curso: Unidades Didácticas Propuestas ................................................................................ 95
Tercer Curso: Unidades Didácticas Propuestas .................................................................................. 111
Cuarto Curso: Unidades Didácticas Propuestas ................................................................................. 128
Bibliografía Comentada.......................................................................................................................... 147
UNIDAD DIDÁCTICA: LA LUZ: UN INMENSO E INCENSANTE FLUJO DE FOTONES ........ 159
Prólogo ....................................................................................................................................................... 161
Introducción ............................................................................................................................................. 162
Algunas Consideraciones Previas .......................................................................................................... 163
Objetivos ................................................................................................................................................... 166
Algunas Consideraciones sobre cómo enseñar: La Metodología ..................................................... 168
Algunas Consideraciones sobre Evaluación: ¿Para Qué, Cuándo y Cómo Evaluar? ................... 169
La Busqueda de una Teoría sobre la Naturaleza de la Luz .............................................................. 170
Ideas Previas .............................................................................................................................................. 172
Hechos sobre la Luz que pretendemos estudiar en esta Unidad ..................................................... 176
Modelo de Flujo de Fotones para el Estudio de la Luz..................................................................... 177
Interpretación de los Hechos que pretendemos Estudiar, según el Modelo
de Flujo de Fotones ................................................................................................................................. 181
Actividades ................................................................................................................................................ 182
Algunas Concreciones sobre el Uso de esta Unidad .......................................................................... 218
Actividades: Comentarios para el Profesor .......................................................................................... 222
Bibliografía ............................................................................................................................................... 242
Anexos ....................................................................................................................................................... 244
UNIDAD DIDÁCTICA: EL SOL: ENERGIA PARA LA TIERRA.................................................... 251
Justificación .............................................................................................................................................. 253
Objetivos ................................................................................................................................................... 255
Contenidos ................................................................................................................................................ 255
Mapa Conceptual..................................................................................................................................... 257
Evaluación ................................................................................................................................................ 258
Estrategia Didáctica ................................................................................................................................. 259
Actividad Inicial ...................................................................................................................................... 259
Actividades de Desarrollo ....................................................................................................................... 260
Prueba Tipo .............................................................................................................................................. 277
Actividades ................................................................................................................................................ 280
Actividades de Recuperación ................................................................................................................. 281
Objetivos a Evaluar en las Actividades de Profundización .............................................................. 282
Objetivos a Evaluar con las Actividades de Profundización ........................................................... 283
Bibliografía ............................................................................................................................................... 283
INTRODUCCIÓN
U
no de los elementos que caracterizan el
mundo contemporáneo es el importante
desarrollo experimentado por los conocimientos
científicos y la rapidez con que dichos conocimientos entran a forma parte de la vida cotidiana
a través de sus aplicaciones tecnológicas. Este protagonismo social no se ha visto acompañado por
un desarrollo paralelo en la comprensión general
de la Ciencia y de la actividad de los científicos.
En efecto, la Ciencia, con su complejidad terminológica y su rigor metodológico, parece presentar una imagen mítica e inaccesible para la
mayoría de los ciudadanos que, con frecuencia, la
consideran constituida por un conjunto de verdades absolutas e inalterables, producto de ideas u
ocurrencias individuales más o menos geniales.
Un adecuado tratamiento de la educación
científica básica deberá ayudar a la comprensión
de la naturaleza de la Ciencia y de los métodos que
le son propios. Las Ciencias de la Naturaleza, a las
que les corresponde una parcela importante del
conocimiento científico, están constituidas por un
cuerpo organizado de conocimientos que ayudan
a analizar e interpretar el mundo que nos rodea.
Tal cuerpo de conocimientos, en el que se
integran las leyes, las teorías y los procedimientos
utilizados para su construcción, es el resultado de
un proceso de continua elaboración, siendo por
tanto susceptible de experimentar revisiones y
modificaciones.
Existe una estrecha relación entre la concepción que sobre la naturaleza de la Ciencia se
posee y los tipos de aprendizajes que se promueven en los alumnos. Así, desde una perspectiva
internacional, en las últimas décadas la práctica
docente más habitual ha estado polarizada en
torno a dos posiciones extremas: la que considera casi exclusivamente los contenidos conceptuales de la Ciencia y aquella que hace otro tanto con
los métodos de la Ciencia.
En cada una de estas posiciones subyace una
determinada concepción epistemológica. Para la
primera de ellas la Ciencia estaría constituida por
un conjunto de teorías, leyes y principios que forman un cuerpo coherente. La enseñanza fiel a
esta concepción es fundamentalmente teórica y
deductiva. Para la segunda lo característico de la
Ciencia es el método que utiliza. En consecuencia
los alumnos deberán aprender los métodos científicos y estos les permitirán adquirir por sí mismos
los conceptos que necesitan. La práctica docente
coherente con esta concepción es inductiva y se
ha mostrado básicamente ingenua.
El currículum que se presenta considera la
necesidad de realizar un esfuerzo de síntesis, superador de la antinomia métodos/conceptos, y entiende que la Ciencia está constituida por un conjunto
de principios, teorías y leyes que nos ayudan a
comprender el medio que nos rodea, pero también
por los procedimientos utilizados para generar,
organizar y valorar esos principios, teorías y leyes.
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Área de Ciencias de la Naturaleza
Pero además, el conocimiento científico es el
producto de una actividad social. Todo científico,
para la construcción de las nuevas teorías, utiliza
y se basa en los conocimientos ya elaborados,
viéndose influenciado por ellos y por los de sus
contemporáneos. La producción científica aparece así relacionada, de una parte, con los saberes
de que dispone en ese momento la comunidad
científica y, de otra, con las necesidades y
condicionamientos sociales existentes en cada
situación histórica.
La inclusión de un Área de Ciencias de la
Naturaleza en el currículum de la Educación
Secundaria Obligatoria se justifica en la medida en
que ayuda al alumno a comprender el mundo que
le rodea y le proporciona instrumentos de aproximación, análisis y resolución de problemas relacionados con él, contribuyendo así a una mejor
integración en su entorno social y cultural. Ello
implica la necesidad de favorecer la valoración y el
conocimiento del medio natural andaluz para, partiendo de este, impulsar un saber más universal.
El aprendizaje de las Ciencias de la Naturaleza constituye una vía especialmente adecuada
para contribuir al desarrollo personal de los
alumnos y alumnas, tanto en lo que se refiere a su
capacidad de pensamiento abstracto, curiosidad,
creatividad y actitud crítica, como en lo relacionado con el fomento de actitudes de tolerancia y
respeto ante opiniones diversas, la valoración del
trabajo en equipo, etc, que configuran la dimensión socializadora característica de esta etapa
educativa.
Una concepción de los procesos de enseñanza y aprendizaje en la línea ya comentada en el
Anexo de Aspectos Generales, supone un reconocimiento del especial protagonismo que corresponde al estudiante en tales procesos. Se deriva
de aquí la necesidad de elaborar currícula que
tengan en cuenta las características de los alumnos de la etapa, definidas en función de sus niveles de desarrollo, capacidades, expectativas e
intereses, procurando, como corresponde a una
etapa educativa obligatoria, ofertar unas Ciencias
de la Naturaleza útiles y asequibles para todos los
estudiantes.
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En la educación Primaria los alumnos se han
aproximado a los diferentes aspectos (social, natural y tecnológico) que integran el conocimiento
del medio, desde una perspectiva esencialmente
global y vivencial muy conectada con el conocimiento cotidiano y, desde la cual, se tienden puentes hacia un conocimiento más científico.
En la Educación Secundaria Obligatoria deberá partirse de ahí para ir progresivamente acercándose a interpretaciones más rigurosas del
mundo que nos rodea. Así el conocimiento escolar en esta etapa se situaría en una posición más
equilibrada entre el conocimiento cotidiano y el
conocimiento científico.
Asumida la necesidad de conocer la estructura
cognitiva de los alumnos, por el papel que desempeña en la elaboración de sus conocimientos, hay
que resaltar en ella la especial trascendencia que,
en el campo concreto de la enseñanza de las Ciencias, tienen las concepciones o esquemas alternativos de los estudiantes. Tanto por su resistencia a ser
cambiadas como por ser en ocasiones contrarias a
las ideas que se quiere que aprendan los estudiantes, pueden constituir obstáculos para conseguir un
aprendizaje significativo de los contenidos.
También desde esta perspectiva, la enseñanza del Area debe orientarse hacia la aproximación
progresiva entre las concepciones que, sobre los
fenómenos naturales, tenga el alumno y las conceptualizaciones propias de las Ciencias. El grado
de complejidad con que se formulen estos conocimientos científicos vendrá condicionado, de
una parte, por las ideas de los alumnos, que serán
punto de partida obligado y, de otra, por la significatividad, funcionalidad y potencialidad explicativa que dichos conocimientos puedan tener para
los estudiantes.
Al mismo tiempo que se impulsa el desarrollo
de los marcos conceptuales que ayudan al alumno a conocer e interpretar mejor su entorno natural y los fenómenos que en él ocurren, debe
procurarse el conocimiento y uso de los métodos
propios de la Ciencia, entendidos como un conjunto de procedimientos que propician un análisis
más riguroso de dicho entorno.
Currículum
En consonancia con la visión descrita del
papel y características que corresponden a las
Ciencias de la Naturaleza en la Educación Secundaria Obligatoria, han de satisfacerse una serie de
requisitos que afectan a todos los elementos del
currículum.
Así, en cuanto a los contenidos se refiere, es
necesario destacar que ese término incluye tanto
a los de tipo conceptual, como a los relativos a
destrezas, procedimientos y actitudes. De esta
forma se pretenden superar tanto las perspectivas
de la enseñanza de las Ciencias que consideran
como contenidos sólo los conceptuales, como
aquéllas que centran su actividad en el conocimiento de los procedimientos utilizados por las
Ciencias. La selección, organización y presentación de los contenidos se hará pensando especialmente en la posibilidad de que sean usados por el
alumno para interpretar su entorno.
La metodología empleada se articulará en
torno a la realización de actividades por el propio
alumno y en el planteamiento de pequeñas investigaciones o situaciones que den ocasión a que
utilice, de forma creativa y adecuada a sus
peculiaridades, el razonamiento y el pensamiento
divergente.
Cualquier intento de innovación y mejora en
la oferta educativa pasa necesariamente por una
revisión del papel desempeñado por la evaluación. Concebida como parte integrante del proceso de enseñanza y aprendizaje, el sentido que se
dé a la evaluación, y los medios que se utilicen
para llevarla a cabo, ha de ser coherente con los
principios básicos que definan la visión que de
aquél proceso se tenga, especialmente si se considera el importante papel que juega como elemento orientador de las actividades de alumnos y
profesores.
Ha de entenderse la evaluación como referida no sólo a la estimación del progreso que consiguen los alumnos, sino también como instrumento para valorar cada uno de los demás elementos que intervienen en el proceso educativo,
desde el propio currículum diseñado hasta las
estrategias, contenidos, metodología, etc. utilizados para llevarlo al aula.
OBJETIVOS
E
n la línea descrita en el Anexo de Aspectos Generales, los objetivos se entienden
como las intenciones que sustentan el diseño y la
realización de las actividades necesarias para la
consecución de las grandes finalidades educativas.
Se conciben así como elementos que guían los procesos de enseñanza-aprendizaje, ayudando a los
profesores en la organización de su labor educativa.
Los objetivos del Area de Ciencias de la Naturaleza en la Educación Secundaria Obligatoria
deben entenderse como aportaciones que, desde
el Area, se han de hacer a la consecución de los
objetivos de la etapa.
La enseñanza de las Ciencias de la Naturaleza tendrá como objetivo contribuir a desarrollar
en los alumnos y alumnas las siguientes capacidades:
1. Utilizar los conceptos básicos de las
Ciencias de la Naturaleza para elaborar
una interpretación científica de los
principales fenómenos naturales, así
como para analizar y valorar algunos
desarrollos y aplicaciones tecnológicas
de especial relevancia.
Este objetivo viene a subrayar el sentido, fundamentalmente instrumental, que debe otorgarse
al conocimiento de los conceptos, leyes y teorías
básicas de las Ciencias de la Naturaleza. Su presencia en esta etapa tiene como finalidad permitir
a los alumnos disponer de un marco interpretati-
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Área de Ciencias de la Naturaleza
vo de los procesos naturales más frecuentes que
ocurren en el medio que les rodea y valorar las
aplicaciones tecnológicas de los conocimientos
científicos.
2. Aplicar estrategias personales, coherentes con los procedimientos de la Ciencia,
en la resolución de problemas.
Los conocimientos científicos se han generado históricamente como respuestas a problemas.
De ahí la importancia que debe otorgarse a la formulación y resolución de problemas. El desarrollo
de la capacidad para resolver problemas implica
el uso de diversas estrategias, entre ellas, las relativas a la identificación del problema, formulación
y contraste de hipótesis, recogida, organización y
clasificación de la información, planificación y
realización de actividades experimentales, sistematización y análisis de resultados, y comunicación de los mismos.
3. Participar en la planificación y realización en equipo de actividades e investigaciones sencillas.
La Ciencia es un producto social y, como tal,
sus logros se deben al esfuerzo acumulado de
muchas generaciones. El trabajo en equipo no
sólo favorece que el alumno aprecie la importancia de la colaboración para la resolución de problemas científicos, sino que con él se contribuye a
que valore las aportaciones propias y ajenas en
función de los objetivos establecidos, desarrolle
actitudes flexibles y de colaboración y asuma responsabilidades en el desempeño de las tareas.
4. Seleccionar, contrastar y evaluar informaciones procedentes de distintas fuentes.
El tratamiento de la información forma parte
de las estrategias usuales de resolución de problemas. Proponerlo de forma diferenciada implica reconocer la importancia que reviste la correcta utilización de las fuentes de información en la
elaboración del conocimiento científico.
En consecuencia, este objetivo pretende
desarrollar en el alumno una serie de capacidades
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relacionadas con el procesamiento crítico y autónomo de la información, entre otras: la obtención
e integración de diversas informaciones, su selección y valoración distinguiendo lo relevante de lo
accesorio, la opinión de la teoría, etc.
5. Comprender y expresar mensajes científicos con propiedad, utilizando diferentes códigos de comunicación.
Este objetivo hace referencia a la capacidad
para extraer información de tablas de datos, gráficas, etc. y para comprender textos sencillos en los
que se utilicen teorías o conceptos tratados con
anterioridad. Asimismo tiene relación con el desarrollo de la capacidad de utilizar diferentes sistemas de notación para expresar con rigor aquello
que se quiere comunicar.
6. Elaborar criterios personales y razonados sobre cuestiones científicas y tecnológicas básicas de nuestra época.
Es un objetivo relacionado con el anterior,
pues en muchas ocasiones la elaboración de esos
criterios personales será consecuencia de una
selección y análisis de informaciones muy diversas. Todo ello, junto con lo recogido en otros
objetivos, permitirá trabajar cuestiones como la
distinción entre Ciencia y pseudociencia, el análisis de noticias aparecidas en prensa, el uso de
argumentaciones científicas en apoyo de mensajes propagandísticos, etc.
7. Utilizar sus conocimientos sobre el funcionamiento del cuerpo humano para
desarrollar y afianzar hábitos de cuidado
y salud corporal.
Subraya este objetivo la importancia que
tiene la comprensión del funcionamiento del
cuerpo humano en la medida en que puede favorecer la adopción de hábitos de cuidado e higiene
corporal, así como de prevención de accidentes.
Al mismo tiempo se favorece la adquisición y
valoración de normas para una alimentación
equilibrada y la colaboración en la construcción
de un medio social más saludable y libre de la
dependencia de la droga.
Currículum
8. Utilizar sus conocimientos científicos
para analizar los mecanismos básicos
que rigen el funcionamiento del medio,
valorar las repercusiones que sobre él
tienen las actividades humanas y contribuir a la defensa, conservación y mejora
del mismo.
El conocimiento de los procesos que ocurren
en la Naturaleza deberá llevar aparejado el desarrollo en los alumnos de actitudes que favorezcan
el disfrute y la conservación del patrimonio natural,
la valoración y el respeto del paisaje, su sustrato
geológico y todas las formas de vida, la colaboración con programas de defensa y protección del
medio ambiente, así como la valoración de la incidencia de diverso signo que las aplicaciones científicas y tecnológicas tienen en dicho medio.
9. Conocer y valorar el patrimonio natural
de Andalucía, sus características básicas
y los elementos que lo integran.
Este objetivo, estrechamente relacionado con el
anterior pretende acentuar la dimensión socializadora del currículum facilitando la comprensión y valoración del entorno natural que rodea al alumno, así
como de la necesidad de su conservación y mejora,
al tiempo que se constituye en un instrumento necesario para propiciar un conocimiento más universal
de los procesos que ocurren en la naturaleza.
10. Reconocer que la Ciencia es una actividad humana y que, como tal, intervienen
en su desarrollo y aplicación factores de
tipo social y cultural.
Presenta este objetivo una visión de la Ciencia como construcción social cuyo desarrollo no
es ajeno al contexto en que se genera el conocimiento. La relación existente entre los problemas que la sociedad plantea y el desarrollo
científico y tecnológico, la manera en que este
desarrollo contribuye a cambiar la forma de vida
de las personas, y la valoración de dichos cambios, son aspectos que deben tomarse en
consideración en el tratamiento del Área. En
este sentido, cabe destacar el papel cada día
más influyente de los medios de comunicación
social.
11. Reconocer que la Ciencia debe entenderse como cuerpo de conocimientos organizados en continua elaboración,
susceptibles por tanto de ser revisados y,
en su caso, modificados.
Este objetivo pretende superar la concepción
dogmática de la Ciencia, entendida como conjunto de verdades inmutables que habrían sido descubiertas y acumuladas a lo largo de la historia del
pensamiento. Considera el proceso de elaboración del conocimiento científico como una actividad fundamentalmente constructiva que, mediante aproximaciones sucesivas, ofrece interpretaciones progresivamente más amplias, ajustadas y
coherentes acerca de la Naturaleza y de los procesos que en ella ocurren.
CONTENIDOS
A
l fijar los objetivos se ha comenzado a
concretar el marco general de referencia, delimitando qué debe enseñarse a través del
Area de Ciencias de la Naturaleza en esta etapa
educativa. Con el desarrollo del capítulo de contenidos se pretende concretar más esta intencionalidad, completando así lo referente al qué
enseñar.
Como se recoge en el Anexo de Aspectos
Generales, se entiende por contenidos tanto los
conceptuales como los procedimentales y actitudinales.
Teniendo en cuenta que la estructura principal de las Ciencias de la Naturaleza está constituida por teorías y conceptos que configuran esque-
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Área de Ciencias de la Naturaleza
mas interpretativos de la realidad, se ha tomado
como tipo de contenido que organiza el currículum, aquél que hace referencia a conceptos relevantes y a las relaciones entre ellos. El punto de
partida serán los conocimientos adquiridos por
los alumnos en la Educación Primaria para profundizar en ellos, desarrollarlos y proceder a su
progresiva diferenciación y enriquecimiento.
Todo sistema presenta unas propiedades que
lo caracterizan y le dan unidad. Pero, a su vez, los
valores concretos de esas propiedades , puestos
de manifiesto a través de la observación y la medida, así como el carácter abierto y dinámico de los
sistemas materiales posibilita, dentro de esa caracterización común, una heterogeneidad de manifestaciones, una diversidad.
Con la presentación de los contenidos de
todo tipo en núcleos, sólo se pretende hacer una
descripción de los aspectos relevantes que se tratarán en esta etapa . Queda abierta, por tanto, la
posibilidad de diferentes tipos de organización,
secuenciación y concreción de los contenidos.
Este tipo de decisiones será competencia del
equipo de profesores del Área.
El concepto de interacción es básico para
comprender los sistemas. Toda interacción supone una influencia mutua entre distintos elementos, que modifica las características que esos mismos elementos presentan cuando están aislados.
Se puede afirmar que los elementos existentes en
el todo organizado se encuentran en uno de sus
estados posibles y han perdido parte de la potencialidad que tenían como entes individuales. Pero
precisamente esa pérdida supone que las interacciones generan un determinado orden y dan lugar
a diferentes formas de organización, apareciendo
estructuras nuevas, con características distintas,
propias del nuevo sistema, y diferentes de las propiedades de los elementos constituyentes. Es
decir, los cambios son consecuencia de las interacciones.
La selección de los contenidos se ha realizado
en función de su relevancia para la vida diaria,
teniendo en cuenta, a la vez, que se refieran a
aspectos básicos de la Ciencia y a la forma de producción del conocimiento científico. En relación
con este último aspecto es necesario destacar el
importante papel que puede jugar el estudio de
cuestiones relativas a la Historia de la Ciencia, que
deben tener un especial protagonismo como elementos de motivación y de reflexión sobre tales
procesos.
El estudio e interpretación del medio físico se
centra de forma prioritaria en los sistemas materiales terrestres y supone una progresión con respecto a las formulaciones propias de la Educación
Primaria. La Tierra puede ser considerada como
un sistema material cuyos componentes, en función de diferentes factores y la interacción entre
ellos, determinan diversidad de climas, relieves,
seres vivos, formas de organización, etc.
Desde la perspectiva del planeta como sistema o conjunto de sistemas, es importante señalar
una serie de conceptos organizadores, de gran
poder explicativo, que subyacen en los núcleos
de contenidos que se han establecido y que otorgan una mayor coherencia al conjunto, permitiendo establecer numerosas relaciones entre ellos.
Son los conceptos de: diversidad, organización,
interacción, cambio y energía.
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La energía, como capacidad del sistema
para producir transformaciones, puede utilizarse para explicar la dinámica de cualquier entidad real. A partir del flujo de energía existente
en nuestro planeta se produce orden y organización; los sistemas materiales se mantienen, se
crean y se hacen más complejos gracias a ese
flujo.
Algunos de los cambios a que se ven sometidos los sistemas son cíclicos o reversibles otros;
por el contrario, son irreversibles. Se entenderá
por evolución los cambios irreversibles y continuos, aunque no necesariamente graduales, por
los que los sistemas materiales se transforman
generando nuevas configuraciones y nuevos sistemas.
Estos grandes conceptos, que ayudan a comprender la Naturaleza, se trabajarán a través de los
núcleos de contenidos que a continuación se
exponen, permitiendo establecer relaciones de
Currículum
muy diverso tipo entre ellos. Así, los alumnos se
aproximarán al concepto de diversidad a partir
del estudio de los materiales terrestres, de los
seres vivos, de la variedad de estrategias reproductivas, de los diferentes estados de agregación,
sustancias, elementos químicos, etc.; o a los
conceptos de interacción y cambio, estudiando
las modificaciones en la superficie sólida del planeta, las interacciones en el medio natural, los
cambios en el ecosistema, reacciones químicas,
transformaciones físicas, etc.
ciones en el seno de un tipo y el estudio de la distribución geográfica.
El área se nutre de aportaciones que proceden de la Biología, Geología, Física y Química.
Su organización y tratamiento en el aula puede ir
desde perspectivas más o menos globalizadoras,
concordantes con el tratamiento recibido en la
Educación Primaria, hasta otras más disciplinares, siendo ésta una decisión que corresponderá
tomar al equipo educativo de Centro. Es importante resaltar que, de acuerdo con lo que ya se
ha señalado, el orden de presentación de los
núcleos de contenidos no supone una secuenciación.
El desarrollo de cada núcleo se ha realizado
delimitando los aspectos básicos de los contenidos que abarca. Además, partiendo de la consideración de que un mismo concepto puede tratarse
con muy diversos grados de profundización, se ha
estimado necesario establecer algunas referencias
que permitan conocer qué grado de formulación
considera adecuado para estas edades en función
de los objetivos planteados.
1. LOS SERES VIVOS: DIVERSIDAD
Y ORGANIZACIÓN
Existe una gran diversidad de seres vivos en
la Tierra. Dentro de esta diversidad, se diferencian
dos grandes modelos de organización, el vegetal
y el animal. La distribución de la diversidad de los
seres vivos en la Naturaleza varía en relación con
los factores del medio.
La elaboración del sistema de clasificación
por el que se opte deberá tener en cuenta, a un
tiempo, las características morfológicas, las varia-
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Los modelos de organización vegetal y animal
se diferencian por el tipo de nutrición y la
manera en que se relacionan con el medio.
➤
En cada modelo se pueden establecer grupos
que ayudan a ordenar la diversidad existente.
➤
Las interacciones de los seres vivos entre sí y
con el medio físico (agua, relieve, rocas, salinidad, clima) hacen que su distribución no
sea uniforme.
➤
Existe una gran variedad de seres vivos; algunos de ellos son especies endémicas de
Andalucía que es necesario cuidar y proteger.
➤
La diversidad en la Naturaleza tiene gran
importancia y por ello hay que preservarla.
Es aconsejable empezar con la elaboración
de claves sencillas que permitan al alumno
entender los principios de la clasificación, como
concepto e instrumento para ordenar la diversidad y para establecer categorías que ayudan a la
comprensión de la Naturaleza. Lo importante no
es tanto que conozca una clasificación ya hecha,
como que adquiera las técnicas y las destrezas
que le permitan una concepción clara de la
clasificación. No se pretende hacer un estudio
exhaustivo de toda la diversidad existente sino
que el alumno conozca una muestra representativa de la misma, partiendo del entorno biológico
de Andalucía.
Se le debe familiarizar con las formas de observación de animales y vegetales así como con las
técnicas de registro de observaciones. Es importante que la organización se considere como algo
dinámico, de forma que los alumnos comprendan
que la estructura y la función están implicadas una
en la otra, evitándose su tratamiento separado.
Conviene relacionar los modelos corporales
con la adaptación de los seres vivos al medio y
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Área de Ciencias de la Naturaleza
establecer así conexiones con el concepto de
diversidad.
El estudio de la diversidad debe completarse
con el fomento de una actitud de cuidado y respeto por todas las formas de vida y especialmente
por aquellas que están amenazadas de extinción.
2. LA UNIDAD DE FUNCIONAMIENTO
LOS SERES VIVOS
DE
El organismo puede considerarse como un
sistema en el que materia, energía e información
circulan en un proceso de continuo flujo e intercambio con el medio.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Los seres vivos necesitan alimentos que le
aporten materia y energía. Las plantas los producen, utilizando energía del Sol y los animales los consumen, transformándolos.
➤
La fotosíntesis es un proceso fundamental
para la vida en el planeta.
➤
La perpetuación de la especie la realizan
los seres vivos utilizando estrategias diferentes. La capacidad reproductora se desarrolla de forma diferente según ciclos
reproductivos, cambios corporales y relaciones reproductivas.
➤
Los seres vivos se relacionan con el medio
recogiendo información y dando respuesta
ante los cambios internos y externos.
➤
Todos los seres vivos están formados por una
o muchas células que proceden de otras células.
➤
Las aportaciones del desarrollo tecnológico al
conocimiento de los seres vivos y la utilización de una metodología científica, contribuyeron a la formulación de la teoría celular y a
la superación de la teoría de la generación
espontánea.
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➤
Existe una diversidad de microorganismos
en cuanto al modo de vida y a la manera de
obtener materia y energía. Tienen importancia por su papel como descomponedores, como productores de enfermedades y
por su utilización en los procesos industriales.
La célula se tratará principalmente como unidad morfológica. El metabolismo se trabajará con
un nivel de formulación muy simple, como transformaciones que se producen en la célula para
poder aprovechar la materia y la energía procedentes de los alimentos.
Se abordará la nutrición inicialmente como la
introducción en el organismo y empleo por éste
de la materia y energía necesarias para que desarrolle su actividad vital. La respiración puede tratarse por analogía con el fenómeno de la combustión, por medio de la cual el individuo utiliza
la energía de los alimentos para mantener constante su temperatura, para realizar movimientos,
etc. En relación con este concepto se puede introducir el de metabolismo.
Muchos alumnos consideran que las plantas incorporan sustancias procedentes exclusivamente del suelo, ignorando el papel del dióxido de carbono. Asocian la fotosíntesis a la
respiración y no a la nutrición. Deberá hacerse
una aproximación sencilla al concepto de
nutrición vegetal. La masa de materia vegetal
producida en la Naturaleza es enorme; una
parte sirve para nutrir a ciertos animales herbívoros y por ello están en la base de cadenas y
redes tróficas.
Es este un momento especialmente adecuado
para desarrollar actitudes de respeto a la Naturaleza, analizando cuestiones como la deforestación, la desertización, la búsqueda de alternativas
alimentarias, etc.
El aprendizaje de las funciones de reproducción es conveniente iniciarlo de manera descriptiva. Puede partirse de experiencias, diseñadas y
realizadas por los alumnos, de multiplicación
vegetativa, formación y germinación de semillas,
Currículum
cría de animales... En la reproducción sexual se
considerará la fecundación a un nivel sencillo
como unión de células o “elementos” masculinos
y femeninos que pueden estar en el mismo individuo o en individuos separados, produciéndose
en este último caso, frecuentemente, dimorfismo
sexual. La herencia se constatará a partir de la
observación de la semejanza de caracteres entre
progenitores y descendientes.
En un segundo nivel de profundización se
analizarán las ventajas de la reproducción sexual,
los ciclos reproductivos, las estrategias reproductivas que van desde garantizar la supervivencia
aumentando el número de descendientes hasta ir
adquiriendo conductas de cuidado de las crías y
relaciones sexuales complejas que llegan a independizar la reproducción de la sexualidad.
En cuanto a las relaciones con el medio, conviene que los alumnos diseñen y realicen experiencias sencillas para comprobar la respuesta de
los seres vivos frente a cambios en el medio (luz,
temperatura, sustancias químicas, depredadores,
parásitos...) procurando controlar las variables y
recoger adecuadamente los datos para la elaboración de conclusiones. Es útil analizar problemas
ambientales próximos al alumno, por su carácter
motivador y porque permiten desarrollar actitudes positivas hacia el medio. Pueden incluirse
algunos aspectos de las funciones de regulación
tales como homeotermia, comportamiento reflejo,
defensa...
3. LAS PERSONAS
Y LA
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Los diferentes aparatos que intervienen en la
nutrición hacen posible que llegue a todas las
células del cuerpo materia y energía.
➤
Los hábitos alimentarios influyen de una
manera importante en la salud.
➤
Los consumidores deben estar informados y
participar en el control de los procesos de
producción, conservación y comercialización
de los alimentos.
➤
La contaminación del aire, el suelo, el agua y
los alimentos influye negativamente en el funcionamiento del cuerpo humano.
➤
El ser humano posee la capacidad de recibir
información del exterior, procesarla y elaborar respuesta complejas.
➤
Existen factores sociales que influyen en el
sistema nervioso y en la salud mental en
general.
➤
El uso indebido de medicamentos, el consumo de drogas, tabaco y alcohol repercuten negativamente en la persona y en la
sociedad.
➤
A lo largo de la vida humana se producen
cambios corporales entre los que destacan los
relacionados con el desarrollo de la capacidad de reproducción.
➤
La sexualidad humana supone una comunicación afectiva y es una opción personal. Se
manifiesta según diferentes pautas de conducta.
➤
En la gestación de un nuevo individuo intervienen aspectos biológicos, psicológicos y
sociales.
➤
El desarrollo científico y tecnológico permite intervenir en los procesos de la reproducción.
SALUD
La concepción del ser humano como un ser
vivo de gran complejidad, implica que posee las
características generales de los demás seres vivos,
pero con una mayor capacidad de respuesta e
independencia respecto al medio.
La consideración del ser humano como un
sistema con capacidad de autorregulación permite entender la salud como una manifestación de
su equilibrio, al que puede colaborar la persona
con la adquisición de hábitos de vida saludable.
15
Área de Ciencias de la Naturaleza
Este núcleo puede considerarse como un
segundo nivel de formulación de los contenidos
referentes a la organización y funcionamiento de
los seres vivos. El estudio de aspectos específicos
de la especie humana como su mayor independencia del medio, la adquisición de hábitos de
vida saludable, el consumo y la sexualidad, permite trabajar en conexión con otras áreas.
Deberá favorecerse una actitud de tolerancia
y respeto por las diferencias individuales físicas y
psíquicas. Así como el reconocimiento, aceptación y respeto de diferentes pautas de conducta
sexual.
La importancia de los contenidos que se recogen aquí, requiere que se parta de elementos
motivadores relacionados con la experiencia de
los propios alumnos. Deben evitarse las descripciones minuciosas, distantes, descontextualizadas, con proliferación de listados de nombres.
En cuanto al estudio de las funciones de
nutrición, puede partirse de una descripción básica de las estructuras, estableciéndose relaciones
con las funciones que éstas realizan. Conviene
tratar problemas cotidianos como las dietas actuales de los alumnos y contrastarlas con la dieta tradicional andaluza.
Es conveniente utilizar procedimientos para
medir las constantes vitales en diferentes situaciones de actividad corporal e interpretar análisis,
por ejemplo, de sangre y orina.
4. LOS MATERIALES TERRESTRES
En la Tierra existe una gran diversidad de
materiales naturales: sólidos, líquidos y gaseosos.
Dentro de esta diversidad es posible constatar
homogeneidad y unidad en las propiedades físicas, químicas y estructurales, es decir, una organización. Los minerales y las rocas presentan alteraciones y cambios profundos al interaccionar con
el medio que les rodea.
Los alumnos de estas edades tienen frecuentemente la idea de que las rocas son inalterables
16
con el tiempo, y que sólo la atmósfera, el agua y
los seres vivos están sujetos a cambios. Los procesos geológicos suelen ser percibidos de manera
discontinua y catastrofista.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
La superficie sólida del Planeta está constituida por rocas y sedimentos.
➤
Las rocas están compuestas por minerales.
➤
Existen muchas rocas diferentes (en su aspecto externo, composición, mineralogía y origen) pero apenas una docena de ellas son las
que constituyen la inmensa mayoría de la
superficie terrestre.
➤
Las rocas pueden ordenarse de acuerdo con
su pertenencia a ciertos modelos organizativos. De ellos los más relevantes son los relacionados con su génesis.
➤
Las rocas están sujetas a alteraciones y cambios continuos, aunque generalmente lentos,
tanto en el pasado como en la actualidad.
➤
Las rocas contienen información sobre las
condiciones en que se originaron y las alteraciones posteriores que han experimentado.
➤
Los minerales y las rocas son útiles para el
desarrollo social.
El reconocimiento de los distintos tipos de
materiales de nuestro entorno, distinguiendo
entre naturales y elaborados, sólidos, líquidos
y gaseosos, no vivos y vivos, permite trabajar
los elementos líquidos (el agua), gaseosos (la
atmósfera) y sólidos (las rocas) de nuestro
planeta.
Se estudiarán las rocas más abundantes en
Andalucía y algunas de las propiedades observables de las rocas: textura, color, composición
mineralógica, etc. midiendo aquellos parámetros
que sea posible (dureza, forma y tamaño de
Currículum
grano). Se elaborarán claves sencillas para la identificación de minerales y rocas, partiendo de la
exploración de sus propiedades.
la biosfera. Dicha interacción determina continuos
cambios en las rocas que, analizados a mayor escala, suponen modificaciones del relieve terrestre.
En cualquier caso deberá insistirse más en la
perspectiva dinámica y genética que en la descriptiva. Se simplificará cuanto sea posible el estudio
de los minerales, cubriendo un doble enfoque: los
minerales como componentes de las rocas y como
materiales de interés para la especie humana.
La concepción estática de la superficie sólida
de la Tierra, tan frecuente en los alumnos de estas
edades, junto con la necesidad de relacionar procesos y efectos que tienen lugar a escalas espaciales y temporales muy diferentes, son dos condicionantes que es necesario considerar al abordar
el modelado del paisaje.
Al principio de la etapa el tratamiento se centrará en las rocas exógenas, a las que se añadirán
al final de la etapa las endógenas.
El concepto de cambio debe construirse, a lo
largo de toda la etapa, en sus dimensiones de
espacio y tiempo, mostrando que todos los materiales se modifican a lo largo del tiempo, y que este
cambio es debido a la acción de agentes externos
e internos. Así, ocurren cambios en el espacio
(locales, de gran escala y de escala planetaria); de
composición química, de reordenación de partículas; cambios de lugar, forma y tamaño; cambios
naturales y provocados por la acción humana.
En este apartado se abordarán preferentemente los cambios a pequeña escala. La relación existente entre éstos y los de escala media son objeto de
tratamiento en el núcleo de contenidos “Cambios
en la superficie sólida del planeta”. Por último, la
relación entre los cambios regionales y planetarios,
deberá abordarse en conexión con el estudio de las
manifestaciones de la energía interna de la Tierra.
Es importante que los alumnos valoren los
minerales, los sedimentos y las rocas, no sólo
como soporte físico de la vida en el planeta sino,
además, como materiales que los seres vivos en
general y el hombre en particular utilizan de las
más variadas formas.
5. CAMBIOS EN LA SUPERFICIE SÓLIDA
DEL PLANETA
La superficie sólida del Planeta se encuentra en
interacción permanente con el agua, la atmósfera y
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Las rocas, en contacto con la atmósfera y los
seres vivos, se alteran por causas mecánicas y
químicas. Estos procesos se conocen como
Meteorización.
➤
El agua es el principal agente de meteorización y transporte.
➤
La ausencia de cubierta vegetal favorece la
erosión del suelo, lo que conlleva un proceso
de desertización.
➤
Los materiales meteorizados suelen ser transportados a áreas geográficas más bajas, tanto
continentales como marinas.
➤
La retirada de materiales de las zonas más
altas y su depósito en las más bajas provoca,
a escala geográfica amplia, un lento proceso
de nivelación.
➤
Estos procesos producen cambios del relieve
terrestre que pueden ser lentos y graduales o
esporádicos pero muy intensos.
➤
La energía solar y la gravedad a través del
flujo del agua y el aire son, en última instancia, las causas de los procesos de erosión y
transporte.
La dificultad de percepción de los cambios
en la superficie terrestre tiene, como se ha
señalado, una doble dimensión: espacial y temporal.
17
Área de Ciencias de la Naturaleza
En lo que se refiere a la dimensión espacial,
deberán relacionarse los cambios a pequeña escala, analizados en el apartado anterior, con los
efectos a escala media. Su tratamiento en el primer ciclo será fundamentalmente cualitativo,
introduciendo en el segundo ciclo elementos
cuantitativos que deberán relacionarse con el trabajo con mapas topográficos.
La mayoría de los alumnos parte de una concepción de la interacción caracterizada por una
causalidad simple, con el reconocimiento de sistemas binarios, el predominio de lo evidente y
una visión muy antropocéntrica, identificando la
relación ecológica con relaciones tróficas cercanas a su propia experiencia.
Los aspectos que deben destacarse son:
Conviene diseñar y realizar proyectos de
investigación sencillos sobre la erosión, el transporte y la sedimentación, que son algunos de los
escasos procesos geológicos que pueden trabajarse empíricamente en un laboratorio escolar,
analizándose la influencia de variables como la
naturaleza de los materiales, la pendiente o el
caudal.
En cuanto a la dimensión temporal, puede
analizarse algún caso real y próximo de “catástrofe natural” en la que, en un pequeño intervalo de
tiempo, se producen efectos muy importantes.
Posteriormente se pueden ver otros de acción más
lenta pero continua. Deberá reflexionarse acerca
de las grandes dimensiones que la acumulación de
cambios lentos y rápidos puede alcanzar si se considera un intervalo de tiempo suficiente.
➤
La distribución y abundancia de una población en un medio determinado depende de
las relaciones que establece con los demás
seres vivos y con los otros factores del
medio.
➤
Para tipificar las interaciones que se dan
entre los seres vivos pueden utilizarse diferentes criterios: su naturaleza, la naturaleza
de los elementos que interaccionan, las
consecuencias de la interacción para esos
elementos...
➤
Las interacciones de los seres vivos entre si
y con los factores del medio definen el ecosistema.
➤
Dentro de un ecosistema existen diferentes
niveles de organización cada uno de los cuales debe ser considerado en relación a su
ambiente.
➤
Los ecosistemas se caracterizan y se diferencian entre sí por el número y tipos de interacciones que se dan en ellos.
➤
El suelo es el resultado de las interacciones
entre factores climáticos, geológicos y biológicos.
Deberá valorarse la incidencia en Andalucía
de los procesos de cambio en su superficie sólida.
Favorecer una actitud de respeto hacia la
naturaleza y valorar el territorio como unidad
cambiante, organizada y diversa, en la que tienen
lugar interacciones entre el substrato geológico,
los factores físico-químicos del medio, los seres
vivos y la actividad humana, son algunas de las
actitudes y valores que deben considerarse entre
los contenidos de este apartado.
6. INTERACCIONES EN EL MEDIO NATURAL
Los seres vivos e inertes constituyen un sistema de elementos interactuantes, con una trama de
relaciones que, en último término, se traduce en
un continuo intercambio y flujo de materia, energía e información entre dichos elementos y entre
éstos y el exterior.
18
La noción de ecosistema se tratará preferentemente relacionada con el estudio de algunos
ecosistemas andaluces cercanos al alumno que
ofrezcan posibilidades de buscar generalizaciones y diferencias. Se propiciará la utilización de
técnicas sencillas de campo para estudiar la
abundancia y distribución de las poblaciones, los
factores abióticos más relevantes, las relaciones
tróficas, etc. De esta manera se procurará descri-
Currículum
bir y hacer interpretaciones sobre el funcionamiento del ecosistema.
Entre los distintos tipos de relaciones, se trabajarán especialmente las tróficas. Su estudio se
establecerá diferenciando los grandes grupos de
seres vivos según el tipo de nutrición (autótrofos y
heterótrofos) y según el papel que desempeñan
(productores, consumidores y descomponedores).
Se pueden introducir algunos aspectos de la
dinámica de poblaciones, por ejemplo, la regulación del tamaño de las mismas en la relación
depredador-presa. De igual manera, el concepto
de nicho ecológico puede introducirse definiéndolo como conjunto de relaciones que mantiene
una especie con los demás elementos del ecosistema, tanto vivos como inertes.
Los alumnos deberán diseñar y realizar actividades que permitan contrastar algunas de las
explicaciones formuladas sobre las relaciones en
el ecosistema. Se realizarán experiencias de
separación, identificación y análisis de los
componentes del suelo y de algunas de sus propiedades.
Se favorecerá el conocimiento y valoración
de los espacios naturales andaluces y la necesidad
de respetarlos y protegerlos.
7. LOS CAMBIOS
EN EL
Los alumnos de estas edades mantienen una
visión estática e idealizada del ecosistema y valoran cualquier modificación como perjudicial.
Conviene, por tanto, trabajar la dinámica de los
ecosistemas como una característica esencial de
ellos y no sólo desde la perspectiva del deterioro
ambiental provocado por la actividad humana.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Las interacciones alimenticias determinan el
funcionamiento del ecosistema originando un
flujo continuo de energía que hace posible la
circulación de la materia.
➤
Cuando se altera algún aspecto de la estructura o del funcionamiento de los ecosistemas,
se desencadenan procesos que tienden a
alcanzar de nuevo un estado de equilibrio
dinámico.
➤
Determinadas modificaciones introducidas
en el ecosistema (ciertos fenómenos naturales o la actuación humana) pueden sobrepasar la capacidad de autorregulación de los
mismos.
➤
El hombre como parte integrante de los ecosistemas existentes, depende de ellos para su
supervivencia. La especie humana es en la
actualidad la que posee una mayor capacidad
para alterar los ecosistemas.
➤
Las poblaciones evolucionan a lo largo del
tiempo como consecuencia de las interacciones que se producen entre los seres vivos y el
medio.
➤
Los seres vivos actuales son el resultado de la
evolución y diversificación de una gran cantidad de organismos que han existido con anterioridad, muchos de los cuales se han ido
extinguiendo a lo largo de la historia de la
Tierra.
➤
Históricamente se han dado dos grandes
sistemas interpretativos: el fijista y el evolucionista.
ECOSISTEMA
Las interacciones en el ecosistema generan
cambios en él. Los cambios afectan a los elementos y a sus interacciones de tal manera que el ecosistema se modifica a lo largo del tiempo. Esto
supone que el ecosistema tiene capacidad de
autorregulación. Dicha capacidad es limitada. Un
desajuste entre la modificación y la capacidad de
respuesta reguladora puede conducir al deterioro
irreversible e incluso a la destrucción de un determinado ecosistema. El concepto de evolución se
refiere a los cambios lentos y continuos, aunque
no necesariamente graduales, de carácter irreversible, que se manifiestan en los seres vivos a lo
largo de extensos períodos de tiempo.
19
Área de Ciencias de la Naturaleza
La circulación de la materia en el ecosistema
conviene trabajarla de una manera general,
pudiendo concretarse con un ejemplo como el del
ciclo del agua. Los cambios a lo largo del tiempo se
tratarán a partir de sucesiones o microsucesiones
controlables, en cierta medida, por los alumnos
(por ej. el moho del pan, una charca temporal...).
El concepto de evolución se centrará, en un
primer momento, en el análisis de los cambios más
evidentes en las poblaciones. En el último curso se
trabajarán las propuestas de Lamarck y Darwin
sobre los mecanismos que originan estos cambios.
más importantes de la historia del planeta, presenta serias dificultades de construcción. Los
alumnos perciben con dificultad segmentos de
tiempo superiores a la escala de la vida humana. Por ello se hace difícil la comprensión de la
lentitud de los cambios geológicos y biológicos. La visión “catastrofista” como posible
explicación de los grandes acontecimientos
geológicos parece guardar relación con esta
dificultad de percepción de grandes escalas
temporales.
Los aspectos que deben destacarse son:
Los problemas ambientales se abordarán inicialmente a partir de ejemplos concretos y relevantes que estén cercanos al alumno, y otros que
sean significativos a escala planetaria hacia el final
de la etapa. Al comparar las investigaciones realizadas en laboratorio con las realizadas en el
medio natural, el alumno puede aproximarse al
carácter complejo del medio.
➤
Sólo en una Tierra que cambia tiene sentido
el concepto de tiempo geológico.
➤
Los fósiles, además de evidenciar la existencia en el pasado de formas de vida diferentes
a las actuales, son una fuente informativa
insustituible para la reconstrucción de la historia de la Tierra.
Se utilizarán técnicas para conocer el grado
de contaminación del aire y el agua, así como
para su depuración. Conviene establecer debates
para valorar las implicaciones sociales e ideológicas de la Ecología y de la Ciencia en general.
➤
Las rocas pueden ser consideradas como
“archivos históricos” a partir de los cuales es
posible reconstruir la historia de la Tierra.
➤
La Tierra tiene un pasado extraordinariamente extenso.
➤
Históricamente ha habido, y en cierto modo
subsisten, dos interpretaciones acerca de la
manera en que se producen los cambios en la
superficie terrestre: la Catastrofista y la
Uniformitarista.
➤
La forma, composición y estructura de la
Tierra están condicionadas por su pasado
histórico.
Es importante desarrollar actitudes individuales y colectivas propias de una ética ambientalista, propiciando una toma de conciencia de los
peligros que afectan a la naturaleza y favoreciendo el disfrute y protección del patrimonio
natural de Andalucía.
8. LOS CAMBIOS GEOLÓGICOS
EN EL TIEMPO
Desde su formación, la Tierra ha estado en
continuo proceso de cambio. Las rocas y los fósiles son los “archivos históricos” , testimonios del
pasado terrestre, que permiten un acercamiento a
la reconstrucción de la historia de la Tierra.
El concepto de tiempo geológico y la inclusión en este esquema de los acontecimientos
20
La construcción del concepto de tiempo geológico sólo es posible desde una perspectiva dinámica de la Tierra. En los primeros años de la
etapa, el trabajo deberá centrarse en la movilización de las concepciones de los alumnos hacia
interpretaciones dinámicas de los procesos geológicos, utilizando los principios del actualismo,
horizontalidad y superposición de los estratos
Currículum
como procedimientos que permiten ordenarlos
cronológicamente.
En el cuarto curso se hará una aproximación
a la reconstrucción histórica de una zona,preferentemente de Andalucía, poniéndose más énfasis
en los procedimientos que pueden utilizarse que
en la historia misma.
La comprensión de la magnitud del pasado
terrestre exige ofrecer un contenido a ese enorme
lapso de tiempo. Reconocer algunos de los grupos de fósiles más característicos de los diversos
períodos geológicos, así como los acontecimientos más importantes de la historia de la Tierra,
será un instrumento para ello.
9. MANIFESTACIONES DE LA ENERGÍA
INTERNA DE LA TIERRA
Los relieves terrestres no pueden ser explicados sólo con el recurso a los procesos de la
dinámica externa. Los volcanes y los terremotos
son algunas de las manifestaciones más evidentes de que la energía interna del planeta produce efectos en la superficie terrestre. Históricamente se han formulado diversas interpretaciones acerca de los procesos de formación de
las montañas y de otras deformaciones de las
rocas de la corteza.
Las concepciones que los alumnos de estas
edades parecen tener acerca del interior terrestre,
la experiencia personal de la rigidez de las rocas,
junto con las dificultades de manejo de escalas
espaciales planetarias y temporales de millones
de años, son algunos de los condicionantes que
deben considerarse en relación con este núcleo
de contenidos.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Además de los procesos destructivos del
relieve que favorecen la nivelación de la
superficie terrestre, hay otros que tienen
como consecuencia la construcción del
relieve.
➤
Tanto los procesos destructivos como los
constructivos del relieve son generalmente
lentos y continuos, aunque no necesariamente graduales.
➤
La presencia de determinadas rocas y estructuras de deformación, se explica recurriendo
a procesos terrestres de origen interno.
➤
Los terremotos y los volcanes son algunas de
las manifestaciones más evidentes de que
existe actividad interna en el planeta.
➤
Existen deformaciones de los materiales
terrestres a pequeña escala (pliegues y fallas)
y a gran escala (cordilleras), cuyo origen ha
recibido diversas interpretaciones a lo largo
de la historia de la Geología.
➤
La teoría de la tectónica de placas ofrece un
modelo de flujo de materia y energía en todo
el Planeta que explica de una manera global
y coherente los grandes procesos geológicos
que ocurren en la Tierra.
El objetivo de este apartado debe ser constatar que la dinámica del interior terrestre existe y
que recurrir a ella se hace imprescindible para
ofrecer respuestas a algunos de los grandes problemas geológicos. Deberá trabajarse sólo en el
cuarto curso, recibiendo en todo caso un tratamiento elemental y ofreciéndose una perspectiva
histórica de los problemas planteados y algunas
de las soluciones que se han aportado.
La detección de deformaciones en las rocas y
algunas otras manifestaciones de la dinámica
interna terrestre, el uso de instrumentos de medida como la brújula y la investigación de posibles
causas y efectos de alguna “catástrofe natural”
próxima, son procedimientos de interés que
deben formar parte de los contenidos de este
apartado.
La importancia que los fenómenos sísmicos
alcanzan en Andalucía aconseja favorecer la sensibilización sobre las posibilidades de detección y
prevención de dichas catástrofes naturales.
21
Área de Ciencias de la Naturaleza
10. LA TIERRA
EN EL
UNIVERSO
La Tierra es un elemento integrante de un sistema material, el Sistema Solar. Este posee un
nivel de organización que puede ser explicado
mecánicamente con las leyes de gravitación. La
relación existente entre la Tierra y los restantes
componentes de ese sistema, principalmente con
el Sol y la Luna, dan lugar a sucesos cíclicos como
el día y la noche, las estaciones y las fases lunares.
El Sistema Solar es parte integrante de otra organización superior, nuestra galaxia, y ésta, a su vez,
del Universo.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
La Tierra es un planeta del Sistema Solar y gira
alrededor del Sol.
➤
La sucesión del día y la noche se explica por
el movimiento de rotación de la Tierra en
torno a su eje.
➤
La sucesión de estaciones en el ciclo anual y
la diferencia estacional entre los dos hemisferios, se explican por la inclinación del eje de
rotación de la Tierra y su traslación alrededor
del Sol.
➤
El Sistema Solar pertenece a un sistema
mayor, la Vía Láctea. Esta es una galaxia
semejante a otras muchas del Universo.
cuadrante), un reloj de sol, o una maqueta simplificada del sistema solar y que se familiaricen con
el uso de técnicas que permitan la orientación
durante el día y durante la noche.
Deberá favorecerse el interés por recabar
informaciones históricas sobre la evolución de las
explicaciones científicas a problemas planteados
por los seres humanos.
11. PROPIEDADES GENERALES
DE LA MATERIA
El estudio y caracterización de la diversidad
de sistemas materiales se hace posible a través de
la observación y medida de sus diferentes propiedades. De ellas, hay algunas, como el volumen, la
masa, el peso, la densidad y la temperatura, que,
son de uso frecuente en la vida cotidiana.
El propósito fundamental de este núcleo de
contenidos se centra en la iniciación al estudio,
medida, caracterización y diferenciación de tales
magnitudes. Este trabajo puede desarrollarse con
grados diferentes de amplitud y precisión, por lo
que para su estudio en la etapa de Educación
Secundaria Obligatoria se destacan los siguientes
aspectos:
Históricamente han sido formulados diversos
modelos interpretativos de la posición de la
Tierra en el Sistema Solar y en el Universo. De
ellos destacan el sistema geocéntrico y el sistema heliocéntrico.
El volumen se relaciona con el espacio que
ocupa un sistema material, sea sólido, líquido o
gaseoso. Conviene realizar experiencias de medida de volúmenes, en las que, para ayudar a que
los alumnos superen una de las concepciones
más frecuentes en estas edades, debe resaltarse
que el volumen no depende sólo de la altura del
objeto o del recipiente que lo contiene.
Este núcleo de contenidos pretende familiarizar a los alumnos con la utilización de modelos
sencillos para interpretar fenómenos naturales
relacionados con los movimientos de la Tierra.
La masa se asociará simplemente con su
medida en la balanza. Por las dificultades que
entraña, es innecesario distinguir entre masa y
peso al principio de la etapa.
Los alumnos deberán representar e interpretar diferentes escalas en el Universo. Es conveniente que se construyan algunos instrumentos
astronómicos sencillos (por ej. un gnomon y un
Deberán diferenciarse los conceptos de masa
y volumen, y comprobar que tanto el volumen
como la masa se conservan ante las operaciones
de división o cambio de forma, aunque sólo la
➤
22
Currículum
masa lo hace en los cambios de estado, procesos
de disolución, etc. Para la diferenciación entre
ambas propiedades es también necesario medir la
masa de objetos de igual volumen, así como estudiar la cantidad de líquido desalojado por distintos sólidos según sea su masa y su volumen.
Conviene que los cambios de unidades no se
planteen de formas meramente algorítmicas, sino
dentro de situaciones problemáticas de la vida
cotidiana, en las que se puedan ver, y comparar
en situaciones experimentales, las diferentes unidades que se utilizan.
Las propiedades características (densidad,
punto de ebullición y punto de fusión) permiten
diferenciar unas sustancias de otras. El concepto
de densidad de las sustancias permite precisar la
idea intuitiva sobre la existencia de sustancias
pesadas y ligeras.
En el estudio de procesos de medida y en el
aprendizaje de técnicas y manejo de aparatos, se
deben potenciar valores relacionados con la sensibilidad por el orden y la limpieza de los objetos,
la necesidad de precisión en la realización de las
medidas, presentación ordenada de los datos
obtenidos, etc.
La temperatura se presentará como una
expresión del estado de un cuerpo, medible con
un termómetro. Se destacará su carácter intensivo
y su independencia de las características de los
cuerpos, así como la inexistencia de cuerpos fríos
o calientes por naturaleza. Debe ponerse de
manifiesto la existencia de temperaturas superiores a 100 ˚C e inferiores a 0 ˚C.
En el lenguaje cotidiano se confunden los conceptos de calor y temperatura. Pese a ello se considera más adecuado abordar la diferenciación de
ambos conceptos al estudiar las transferencias de
energía. Al principio de la etapa se puede relacionar
el calor con la temperatura de forma que, al mencionar objetos calientes o fríos, se aclare que se refieren a objetos que tienen alta o baja temperatura.
Es conveniente que los alumnos se acostumbren a realizar estimaciones antes de la medida de
propiedades de objetos de uso cotidiano. Las
medidas que se realicen servirán para poner de
manifiesto el carácter consensuado de las unidades y su importancia en todas las ciencias experimentales. Los alumnos y alumnas han de ejercitarse en la medida de estas magnitudes y su correcta
expresión mediante un número y su unidad. Se
diferenciarán los términos magnitud y unidad.
Se utilizarán aparatos de medida sencillos:
balanzas, probetas, pipetas o termómetros, aunque sin pretender que los alumnos los usen de
forma rigurosa. El trabajo con unidades se centrará en las de uso más corriente: g, kg, l, cl, ml, m3,
dm3, cm3 y ˚C.
12. LA NATURALEZA DE
CAMBIOS FÍSICOS
LA
MATERIA:
Existe una gran diversidad de sistemas materiales. De acuerdo con la teoría cinético-molecular toda la materia se encuentra constituida por
partículas muy pequeñas en continuo movimiento que están separadas por espacios vacíos.
La rapidez con que se mueven las partículas
depende de la temperatura del cuerpo. La materia puede presentarse en tres estados de agregación que es posible explicar por el agrupamiento y el movimiento de las partículas. Dichas
partículas no cambian en las transformaciones
físicas.
Los aspectos que deben destacarse son:
➤
Todo lo que observamos está hecho de la
misma materia, organizada en diferentes partículas que se mueven.
➤
Las diversas sustancias están hechas de partículas distintas.
➤
Al cambiar la presión y la temperatura, las
partículas se pueden aproximar o alejar,
dando lugar a que cambie el aspecto de la
sustancia, pasando sucesivamente por los distintos estados de agregación. Las condiciones
a las que ocurren dichos cambios son características de cada sustancia.
23
Área de Ciencias de la Naturaleza
➤
➤
Con independencia de su estado de agregación la materia presenta sus propiedades de
masa, volumen, etc. pudiendo, por ej., comprimirse y expandirse en todos ellos. En estado gas esto es mucho más patente.
Los cambios de estado del agua tienen mucha
importancia para la vida en la tierra. En el aire
existe agua. Especial atención merecerán los
procesos de condensación y evaporación del
agua y su relación con los fenómenos atmosféricos: lluvia, nieve, rocío, etc.
La constatación de la diversidad en los sistemas materiales, así como la observación de diferentes tipos de transformaciones, obliga a buscar
unas primeras explicaciones para interpretarlas.
Por el gran número de transformaciones físicas cotidianas que pueden interpretarse, de forma
elemental, con algunas de sus hipótesis básicas, la
teoría cinético-molecular es especialmente adecuada para que los alumnos expliquen gran cantidad de fenómenos cotidianos, al tiempo que puedan hacer las primeras reflexiones sobre la relación entre los hechos y las explicaciones, así
como sobre la naturaleza de las ciencias experimentales.
La idea de diversidad en la Naturaleza se
puede poner de manifiesto al estudiar las mezclas y sustancias puras. El estudio de las disoluciones conviene abordarlo de forma cualitativa,
sin cálculos de concentración o solubilidad,
mientras que puede identificarse una sustancia
utilizando las propiedades características más
comunes: la densidad y los puntos de fusión y
ebullición.
La separación de sustancias puras a partir de
las mezclas y disoluciones, debe servir para la
familiarización en el uso de técnicas instrumentales como la decantación, filtración, evaporación a
sequedad, cristalización y destilación, así como
para el estudio de las diferencias estructurales
entre las mezclas y las sustancias puras.
Se tratará la composición de algunos sistemas
complejos comunes, dedicando atención especial
24
al aire, al agua potable y al petróleo, analizando
los problemas de contaminación relacionados
con ellos.
Con ocasión del estudio de estos sistemas se
relacionarán los procesos de separación de sustancias utilizados en el laboratorio con los que se
emplean industrialmente.
13. LA NATURALEZA DE LA MATERIA:
CAMBIOS QUÍMICOS
Entender los cambios químicos implica analizar previamente los conceptos de elemento y
compuesto. Para ello la teoría atómica aporta un
marco explicativo sencillo y potente en el que,
además, encontrará cabida la noción de reacción
química. Objetivos todos ellos de este núcleo de
contenidos.
Las transformaciones químicas se analizarán,
desde un punto de vista macroscópico, como aparición de unas sustancias y desaparición de otras.
El cambio de sustancias se puede evidenciar
observando la variación en las propiedades
características e interpretar, con un modelo atómico elemental, como un proceso de reordenamiento de los átomos.
El estudio de algunas reacciones de descomposición permitirá la introducción de las nociones
de elemento y compuesto. Se clasificarán los elementos, insistiendo en las diferencias entre metales y no metales. Los alumnos deberán adquirir
una concepción de los átomos como “ladrillos
básicos” que componen la materia, puesto que
concebirlos como la parte más pequeña a la que
puede llegarse en un proceso continuo de división, les induce la idea de átomo como un ente
microscópico que tiene las propiedades macroscópicas de las sustancias. Conviene tener en
cuenta la identificación que suelen hacer los
alumnos entre elemento y sustancia pura por un
lado, y entre compuesto y mezcla por otro. La dificultad de clarificar estos conceptos aconseja no
sólo analizar las diferencias en el comportamiento macroscópico, sino utilizar modelos y diagra-
Currículum
mas atómicos que ayuden a diferenciar el significado de cada uno de ellos.
Se debe conocer el significado de las fórmulas químicas sin realizar para ello un estudio sistemático de las reglas de formulación y nomenclatura química.Deben estudiarse las propiedades
fundamentales de algunas sustancias: el agua, el
hidrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono. Se
obtendrán y se comprobarán experimentalmente
sus propiedades más notables.
Se tratarán algunas reacciones muy frecuentes, como las de combustión. Conviene analizar
los problemas de contaminación asociados a los
procesos de combustión industriales.
Hay que diferenciar las transformaciones físicas, como los cambios de estado, de las reacciones químicas, como la combustión y otras que
transcurren con emisión de gases, tanto desde un
punto de vista macroscópico como desde una
interpretación atómica de las mismas.
Al final de la etapa, se introducirá un modelo
de átomo capaz de explicar cualitativamente la
naturaleza eléctrica de la materia. Es suficiente
con un nivel descriptivo y no es necesario llegar
al estudio de modelos, como el de Bohr, que pretenden explicar la constitución interna de los átomos. Se introducirá el Sistema Periódico, clasificación de los elementos que da cuenta de la regularidad en las propiedades de los mismos.
Ciertos tipos de reacción como las reacciones
ácido-base, ácido-metal, de oxidación de los
metales, de reducción de los óxidos, presentes en
los procesos metalúrgicos, y algunas otras escogidas por su importancia industrial o su relevancia
en el entorno próximo al alumno, deberán tratarse en el segundo ciclo.
Se completará el estudio de las reacciones
químicas, siempre de manera cualitativa, con el
análisis de los factores que influyen en la velocidad de reacción. Se pondrá de manifiesto la
diferencia entre reacciones lentas (oxidación del
hierro...) y rápidas (combustiones...), analizándose la importancia de la velocidad de reacción
en los procesos industriales. Se diferenciará
igualmente entre reacciones exotérmicas y
endotérmicas.
El conocimiento de algunas sustancias
derivadas del carbono se abordará de una
manera descriptiva y elemental, estableciéndose características muy generales de ese
tipo de sustancias.
Los conocimientos anteriores permitirán al
alumno comprender que las diversas combinaciones entre los átomos posibilitan al hombre la creación de nuevos materiales tales como los plásticos, medicamentos, drogas, tejidos sintéticos, etc.
Junto a ello han de valorarse los riesgos que supone para la salud, para la conservación del legado
histórico y para la calidad de vida en general, la
presencia de sustancias químicas agresivas en el
medio ambiente.
A lo largo de toda la etapa, se dedicará especial atención a las normas de seguridad e higiene
en la utilización de productos y en la realización
de experiencias.
14. ENERGÍA
Y
CALOR
El concepto de energía permite estudiar,
desde una misma perspectiva, todas las transformaciones que se presentan en la naturaleza,
conectando fenómenos de apariencia muy diversa. Este carácter unificador constituirá la idea
clave del núcleo dedicado al estudio de la energía, lo que obliga a analizar transformaciones de
todo tipo y no sólo las relacionadas con el campo
de la Mecánica.
La importancia y la complejidad del concepto
de energía hace necesario precisar distintos niveles para cada uno de los dos ciclos.
En los primeros años de la etapa se tratará:
➤
La existencia de formas diferentes de energía:
cinética, potencial gravitatoria, interna (que
tiene en cuenta la temperatura y la naturaleza
de la sustancia), eléctrica,...
25
Área de Ciencias de la Naturaleza
➤
La posibilidad de transformación de unas
formas en otras, pudiéndose identificar esas
transformaciones en procesos cotidianos
simples. Se analizarán procesos en los que
se den transformaciones en que intervengan todos los tipos de energía, no limitándose al estudio de las transformaciones
mecánicas.
➤
El concepto cualitativo de degradación de la
energía, que permite explicar la aparente
“desaparición” de la energía cuando ésta se
utiliza.
➤
La relación entre energía y tecnología. En concreto, se analizarán las transformaciones energéticas implicadas en los procesos de producción de electricidad: centrales hidroeléctricas
y centrales térmicas (de carbón, de fuel-oil y
nucleares). Se presentarán fuentes alternativas: eólica, solar,...y su presencia en Andalucía, insistiendo en el ahorro energético como
opción alternativa. Se hará un análisis de las
consecuencias medioambientales de unos u
otros procedimientos.
En el cuarto curso de la etapa, se ampliarán
los procesos en los que ocurren transformaciones
de energía, aplicando el principio de conservación para explicar y predecir fenómenos de forma
cualitativa, reservándose el estudio cuantitativo
para casos sencillos. Se analizarán los procesos de
transferencia de energía, distinguiéndose cualitativamente entre trabajo y calor.
El trabajo se asociará a procesos en los que
hay una fuerza y un desplazamiento observable, y
el calor con aquellos procesos de transferencia
debidos a una diferencia de temperatura entre los
cuerpos. En cada uno de estos procesos puede
identificarse el sistema que cede y el que gana
energía.
Se diferenciará entre calor y temperatura, y se
hará un estudio cualitativo de las formas de propagación del calor. Se analizarán las transferencias de energía que ocurren en las máquinas simples y en algunas máquinas térmicas sencillas, y
se introducirá el concepto de potencia.
26
Conviene insistir en que en todos los casos se
cumple el principio de conservación de la energía
y se analizará la capacidad de las máquinas simples para multiplicar fuerzas. De esta forma, el
estudio de las máquinas simples puede aprovecharse para diferenciar los conceptos de energía,
fuerza y potencia. Es necesario reflexionar sobre
las consecuencias sociales que se derivan del uso
de las máquinas.
La idea de degradación de la energía puede
asociarse con la posibilidad de aprovechar determinadas formas de energía para realizar trabajo,
ofreciendo la oportunidad para discutir los problemas relacionados con el consumo de energía,
la crisis energética y sus consecuencias sociales y
ambientales.
Se utilizará la teoría cinético-molecular para
hacer una interpretación de los términos: presión,
temperatura, calor y energía interna.
15. LUZ
Y
SONIDO
La luz y el sonido son fenómenos que tienen
en común su carácter ondulatorio, en los que se
propaga energía sin propagación neta de materia.
Con este núcleo de contenidos se pretende
que los alumnos comprendan y se familiaricen
con el funcionamiento de los aparatos más comunes relacionados con la luz y el sonido (cámaras
fotográficas, espejos, lentes, instrumentos musicales...), así como los mecanismos de la visión y el
oído. Conviene hacer un tratamiento esencialmente experimental, de forma que se proporcione a los alumnos la base necesaria para construir un modelo simple de la luz y el sonido que
pueda explicar los fenómenos más corrientes que
les rodean.
En cuanto a la luz, habrán de tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
➤
Se utilizará un modelo que contempla la luz
como una entidad física en el espacio, distinta de las fuentes emisoras y de los efectos
Currículum
que produce. Se diferenciará entre esta entidad física invisible y los efectos sensoriales
que origina, tales como la claridad, la visión,
el color, etc. Se dotará a este modelo con las
cualidades dinámicas de la luz, añadiendo
características específicas: propagación
rectilínea, el espacio recorrido no depende
de la intensidad de la fuente luminosa, la luz
no desaparece a no ser que exista una interacción material, no se propaga en direcciones privilegiadas, y lo hace igual de noche
que de día.
➤
➤
➤
Las sombras se interpretan como ausencia
de luz, que es bloqueada por un cuerpo
opaco. Su estudio permitirá introducir el
modelo de rayos geométricos que representan simbólicamente la dirección de propagación de la luz, prestando especial atención a
que no se asigne una existencia material a
estos rayos. Se observará que la formación
de sombras no es posible con luz difusa ni
está relacionada con la intensidad de las
fuentes.
Para comprender el mecanismo de la visión
hay que aceptar que todos los cuerpos, no
sólo los espejos, pueden reflejar la luz que les
llega. Todo cuerpo iluminado por una fuente,
es a su vez, fuente que emite luz en todas
direcciones y no imágenes de sí mismo. Es
necesario que la luz entre en el ojo para ver
los objetos a partir de la luz que reflejan. Se
pueden estudiar analogías con la cámara
oscura y la cámara fotográfica para explicar el
mecanismo de la visión en el ojo.
El modelo de rayos permite analizar cualitativamente el fenómeno de la refracción y la formación de imágenes en espejos y lentes. Los
diagramas que se utilicen deben representar,
no sólo los dos o tres rayos especiales que
son usados para localizar la imagen sino todo
el haz con el que se interpreta la formación
de cada punto imagen. Se verán aplicaciones
de las lentes para la corrección de defectos
visuales y en la fabricación de diversos instrumentos ópticos.
➤
Se tratará la dispersión de la luz y la absorción
y reflexión selectiva encaminadas a la
comprensión de que el color de los objetos
no es una cualidad característica de los mismos, sino el resultado de la interacción de
una luz y un objeto determinados. La dispersión debe encuadrarse como un aspecto más
de la refracción, no como un fenómeno
nuevo o aislado. También se tratará la síntesis
aditiva y sustractiva y se relacionarán todos
estos conceptos con fenómenos y aplicaciones corrientes como: la televisión y fotografía
en color, la mezcla de pinturas, la formación
del arco iris...
En cuanto al sonido, se tratarán tres aspectos
fundamentales: detección, producción y propagación.
Se realizará un análisis de los sonidos que
percibimos diariamente y una constatación de su
enorme diversidad. Como resultado de ese análisis se clasificarán los sonidos en: graves y agudos (tono), fuertes y débiles (intensidad) y
producidos por un instrumento musical o por
otro (timbre).
Se buscará la razón de esta diversidad en el
origen de cada sonido concluyendo en que todos
ellos se originan en algo que vibra. Conviene
hacer alguna referencia a la anatomía del oído y al
mecanismo sensorial de la audición. Se señalarán
las dificultades que tenemos para percibir los
ultrasonidos y también que de la sensación sonora se puede pasar al dolor. Se tratarán cuestiones
de alteración del medio ambiente por niveles de
sonido poco adecuados (contaminación acústica).
Se comprobará la necesidad de un medio
material para la propagación del sonido, y se
estudiará la relación que existe entre su velocidad
y las características del medio.
16. ELECTRICIDAD
La enseñanza de la electricidad en esta etapa
tendrá como objetivo proporcionar a los alumnos
27
Área de Ciencias de la Naturaleza
un modelo que les permita una primera explicación elemental de algunos circuitos y aparatos de
uso ordinario, así como comprender el significado
de los parámetros básicos e inscripciones de
dichos aparatos, junto con una idea acerca de su
funcionamiento. Será preciso poner de manifiesto
la existencia de una propiedad de la materia, la
carga eléctrica, en procesos de electrización por
frotamiento. Se construirán y analizarán circuitos
de corriente continua, y se reconocerán los efectos de la corriente eléctrica.
Se tratarán los siguientes aspectos:
➤
Montaje de circuitos de corriente continua.
Representación, mediante los símbolos adecuados, de un circuito construido por los
alumnos y viceversa. Necesidad de que el circuito esté cerrado. Análisis de la estructura de
una bombilla de incandescencia, observando
la continuidad del circuito dentro de la
misma.
➤
Modelo elemental para explicar el funcionamiento de un circuito. Análisis del papel de
los distintos elementos.
➤
Distinción entre aislantes y conductores e
introducción del concepto de resistencia eléctrica.
➤
Concepto de intensidad de corriente y de voltaje, y realización de medidas en circuitos
eléctricos simples. Las medidas deben expresarse correctamente, indicando siempre la
unidad y conociendo el carácter aproximado
de toda medida, tanto debido a la imprecisión
de los aparatos como a los errores del que
mide.
➤
Estudio de la ley de Ohm aplicándola a casos
sencillos. No se trata tanto de realizar cálculos
numéricos, como de analizar diferentes
situaciones, prediciendo resultados y sacando
conclusiones.
➤
28
Aunque sólo sea de forma cualitativa, deben
observarse distintos efectos de la corriente
eléctrica: térmico, químico, magnético y
mecánico. En todos estos procesos, se insistirá en las transformaciones energéticas que
tienen lugar.
➤
Se introducirá el concepto de potencia y se
analizará su relación con el voltaje y la intensidad.
El tratamiento de estas ideas puede realizarse
a través del estudio y análisis de situaciones concretas del entorno próximo de los alumnos: asociación de pilas en diversos aparatos, esquema
eléctrico de una vivienda, características de una
bombilla destacando su resistencia como propiedad que la identifica y el significado de las inscripciones de potencia y voltaje que aparecen en ella...
Se insistirá en los peligros que plantea no respetar las normas de seguridad más elementales al
trabajar con circuitos de corriente eléctrica. Se
hará una reflexión sobre las aplicaciones de la
electricidad al mundo productivo, la influencia
del avance científico en la mejora de la calidad de
vida y su incidencia ambiental.
17. MOVIMIENTO
El movimiento es algo comúnmente observado, aunque su descripción sistemática y explicación sean bastante complejas. La Historia de la
Ciencia muestra que la definición de las magnitudes básicas para su estudio no ha sido una tarea
simple. Ello debe considerarse en la iniciación de
los alumnos en el estudio del movimiento, dedicando especial atención a la clarificación de las
magnitudes que se utilizan en su descripción.
En este núcleo de contenidos se incluye el
estudio de movimientos de trayectoria conocida,
ya sea rectilínea o curvilínea, sin hacer un tratamiento vectorial.
El problema de partida será el conocimiento
de la posición en cualquier instante. Trabajando
con movimientos reales, se concluirá en la necesidad de fijar un origen de posiciones y de tiempos,
Currículum
definiendo la posición como la distancia al origen
medida sobre la trayectoria y distinguiéndola de
la distancia recorrida. Se recogerán e interpretarán
datos en tablas y gráficas.
El concepto de velocidad media se utilizará
en ejemplos en que la velocidad pueda considerarse como aproximadamente constante. El planteamiento de problemas relacionados con movimientos reales en los que la velocidad no se mantiene constante, permitirá introducir los conceptos de velocidad instantánea y aceleración media;
se tendrán en cuenta algunos errores frecuentes
en los alumnos, que confunden aceleración y
velocidad, precisando la diferencia entre velocidad y cambios de velocidad.
Conviene realizar una introducción cualitativa de las magnitudes básicas; y plantear la resolución de problemas principalmente como un análisis físico de situaciones reales, fijándose las condiciones que los simplifican, emitiéndose hipótesis razonadas y adelantándose las fórmulas que
las representan. Sólo después de comprender el
significado físico de cada situación y cada magnitud, podrá hacerse un uso razonado de las ecuaciones. Se pretende de esta manera ofrecer una
perspectiva más creativa e imaginativa de la Ciencia apoyada en las nociones aprendidas, pero no
limitada a un conjunto de algoritmos.
Debe asociarse la velocidad con la dirección
del movimiento y, con el fin de hacer representaciones gráficas, utilizar un vector sobre la trayectoria para que los alumnos identifiquen los cambios de dirección como cambios de velocidad.
18. FUERZAS
La fuerza es una magnitud asociada a las interacciones. Para que exista fuerza es necesaria la
presencia de dos cuerpos que interaccionan. El
valor de la fuerza aplicada está relacionado con
las deformaciones. La fuerza es mutua e idéntica
entre los dos cuerpos que interaccionan.
La descripción y estudio de algunas interacciones obliga a la definición de algunas nociones
que, como la de fuerza, son frecuentemente utilizadas en la vida diaria y no siempre con el mismo
significado que le atribuyen los científicos. Los
alumnos, fruto de su experiencia cotidiana y de la
aplicación del sentido común, tienen habitualmente una idea de fuerza como propiedad intrínseca de algunos cuerpos, relacionada con la velocidad y no con los cambios de velocidad, y que
puede transferirse de un cuerpo a otro.
Conviene que los alumnos identifiquen todas
las fuerzas presentes en algunas situaciones estáticas simples, dibujándolas y nombrándolas adecuadamente, para lo cual es necesario: el uso de los
vectores, aunque sólo sea como medio de representación; nombrar cada fuerza especificando los
dos cuerpos en interacción identificar el origen de
cada fuerza como gravitatorio o electromagnético.
De forma similar pueden abordarse los problemas de estática de fluidos, analizando las fuerza presentes y las condiciones que se deben cumplir en la flotación de los cuerpos. Se introducirá
el concepto de presión, diferenciándolo del de
fuerza, analizando con detalle los factores que
influyen en la presión hidrostática y atmosférica.
Se analizarán las expresiones de las leyes de
Coulomb y de la Gravitación Universal. A partir de
esta última se discutirá el significado del término
“peso de los cuerpos”, identificando los factores
de los que depende.
Debe analizarse la relación entre fuerza y
movimiento, destacando la propiedad de los cuerpos de mantener su velocidad si sobre ellos no
actúa una fuerza resultante capaz de cambiarla
(primer principio de la dinámica). Es importante
analizar el rozamiento entre cuerpos que se mueven o intentan moverse uno sobre otro. Se reconocerá el efecto de las fuerzas aplicadas sobre un
cuerpo en un cambio de velocidad, modificando
la idea de proporcionalidad entre fuerza y velocidad por la relación establecida en el segundo
principio de la dinámica.
En la resolución de problemas se primará
una actitud reflexiva y de formulación de hipótesis sobre un tratamiento puramente algorítmico.
29
Área de Ciencias de la Naturaleza
Lo esencial, en esta etapa, para el análisis dinámico del movimiento será reconocer cada una de
las fuerzas presentes y el efecto de la resultante
sobre un mismo cuerpo. En particular se analizará el movimiento de caída libre desde un punto
de vista dinámico.
El estudio dinámico del movimiento circular
debe realizarse cualitativamente, destacando la
necesidad de una fuerza para producir los cambios en la dirección del movimiento. El análisis de
los movimientos de los planetas, tratados en el
núcleo de contenidos nueve, proporciona una
buena ocasión para aplicar estos conocimientos,
rechazando la idea del movimiento natural e insistiendo en la necesidad de que exista una fuerza
de atracción del Sol sobre los planetas y ninguna
otra que la anule. Se pondrá de manifiesto el
carácter de síntesis de la teoría newtoniana al
explicar dos fenómenos, en apariencia tan diferentes, como la caída de los cuerpos y el movimiento de los planetas.
ESPECIFICACIONES PARA EL CUARTO CURSO
E
l sentido opcional que tiene el área en el
cuarto curso, la complejidad de ciertos
contenidos, así como su grado de abstracción o
las exigencias conceptuales o procedimentales
que plantean, determinan que su tratamiento
tenga lugar exclusivamente en el último año de la
etapa. Esto ocurre con los núcleos denominados:
Movimiento, Fuerzas y Manifestaciones de la
energía interna de la Tierra.
Del núcleo denominado “Los cambios en el
ecosistema” se profundizará en concepto de evolución, trabajándose las propuestas de Lamarck y
Darwin sobre los mecanismos que originan los
cambios en las poblaciones.
Del núcleo denominado “Los cambios geológicos en el tiempo” se hará una aproximación a la
reconstrucción histórica de una zona,preferentemente de Andalucía, poniéndose más énfasis en
los procedimientos que pueden utilizarse que en
la historia misma.
Del núcleo denominado “Energía y calor”, se
ampliarán los procesos en los que ocurren transformaciones de energía, aplicando el principio de
conservación para explicar y predecir fenómenos
de forma cualitativa, reservándose el estudio
cuantitativo para casos sencillos. Se analizarán los
procesos de transferencia de energía, distinguiéndose cualitativamente entre trabajo y calor.
ORIENTACIONES METODOLÓGICAS
E
n el Anexo de Aspectos Generales se ha
definido el marco en el que debe encuadrarse la enseñanza de cualquiera de la Areas de
esta etapa educativa. Dentro de este marco conviene ofrecer una serie de pautas orientativas que
guíen la actuación del profesor en los procesos de
enseñanza y favorezcan, paralelamente, los procesos de aprendizaje de los alumnos.
30
➤
Tomar como punto de partida lo que los
alumnos conocen y piensan acerca de su
medio físico y natural y organizar el
proceso de trabajo teniendo en cuenta
dichos conocimientos o concepciones.
Si el aprendizaje se produce como consecuencia de la interacción entre las nuevas infor-
Currículum
maciones o experiencias y aquello que el individuo ya sabe, un elemento básico para el diseño y
la planificación de la enseñanza de las Ciencias
será conocer las ideas o concepciones, correctas o
no, que los alumnos tienen acerca de los problemas o conceptos a que se refiere el conocimiento
científico.
Numerosas investigaciones han puesto de
manifiesto, y así lo confirma la experiencia de
muchos profesores, que los alumnos tienen concepciones acerca de las cuestiones objeto de enseñanza en las Ciencias de la Naturaleza, y que esas
concepciones, que resultan bastante resistentes al
cambio, tienen una funcionalidad determinada para
la interpretación que los propios alumnos hacen de
la realidad, aunque no coincidan con el conocimiento elaborado al respecto por las Ciencias.
El profesor de Ciencias de la Naturaleza deberá tener en cuenta estos y otros rasgos genéricos
acerca de las concepciones de los alumnos e
intentar incorporar a su metodología algún mecanismo de exploración o indagación al respecto (a
partir de cuestionarios, algunas entrevistas u
observación), de forma que pueda comprobar
conclusiones ya establecidas y aproximarse a
nuevos campos de indagación. Tener en cuenta
las conclusiones que la investigación educativa
está aportando en este campo ayudará al profesor
a contextualizar mejor su tarea educativa
En todo caso, resulta muy conveniente considerar esta perspectiva, tanto a la hora de seleccionar los contenidos y de organizarlos en determinados objetos de estudio, como a la hora de plantear las actividades que se diseñen. Estas tareas
deberán ser significativas para los alumnos y
alumnas, de forma que puedan asumirlas intencionalmente, lo que será más fácil si los propios
alumnos llegan a interesarse por ellas, en el contexto de trabajo con problemas o cuestiones que
puedan resultar relevantes.
➤
Programar un conjunto diversificado de
actividades.
La diversidad de fines educativos, de contenidos conceptuales, actitudinales y procedimentales
que integran el currículum de Ciencias de la Naturaleza junto a la variedad de estilos cognitivos,
intereses y ritmos de aprendizaje de los alumnos
aconsejan la programación de distintos tipos de
actividades. Dichas actividades deberán ser adecuadamente organizadas y secuenciadas en función de los fines propuestos y de las dificultades y
progresos observados en los alumnos.
Así, de acuerdo con sus contenidos, las actividades que se programen pueden ir desde la recogida y análisis de informaciones procedentes de
diversas fuentes, hasta el diseño y realización de
pequeñas investigaciones, actividades experimentales, análisis de resultados, reconocimiento
de variables relevantes en situaciones problema
que se planteen, etc. En estas actividades, los
procedimientos científicos que se utilicen deben
estar estrechamente relacionados con las teorías,
principios o hechos que se traten.
Las actividades han de plantearse de forma
contextualizada, de manera que el alumno
entienda que su realización es necesaria como
vía para buscar posibles respuestas a preguntas o
problemas previamente formulados, identificados y asumidos como propios. De esta manera
debe entenderse la realización de tareas experimentales, sea en el laboratorio o en el aula. No
tiene sentido proponer al estudiante prácticas de
laboratorio que no guarden una estrecha relación con los contenidos que en ese momento
estudie. Tampoco lo tiene que su participación
en las mismas se limite a seguir las instrucciones,
más o menos minuciosamente desarrolladas,
sobre la manipulación y toma de datos en la
experiencia.
➤
Plantear los procesos de enseñanza y
aprendizaje en torno a problemas relacionados con los objetos de estudio propuestos.
Dentro de la diversidad de actividades que
deben programarse, la resolución de problemas
juega un papel relevante. Su formulación individualizada quiere resaltar la importancia que, para
la construcción del conocimiento científico, se le
otorga a esta estrategia didáctica.
31
Área de Ciencias de la Naturaleza
En efecto, el conocimiento científico se ha
generado históricamente relacionado con el tratamiento de problemas. Una investigación científica
no es otra cosa que la formulación e intento de
resolución de problemas. Por problema se entiende una situación, cuantitativa o no, que demanda
una solución, y en la que los individuos implicados no conocen medios o caminos evidentes para
obtenerla.
Los problemas pueden presentarse como
interrogantes, plantearse a partir de un acontecimiento llamativo o preocupante, una situación
contrastante, un fenómeno que no permita un diagnóstico inmediato, o en el contexto de una serie
de actividades iniciales que propicien la curiosidad,la formulación de preguntas y problemas que
tengan suficiente potencialidad para trabajar contenidos deseables desde el punto de vista educativo. Se pretende partir del análisis de situaciones
concretas para buscar posibles soluciones, favoreciéndose en el alumno la formulación de hipótesis y el diseño de estrategias de resolución. En
este sentido, se debe considerar el entorno natural de Andalucía como un punto de partida desde
el cual profundizar en los distintos problemas
planteados.
No se trata de que los alumnos redescubran
de forma autónoma lo que generaciones de científicos han elaborado a lo largo de la Historia, sino
más bien de propiciar en ellos, a partir de los problemas planteados, procesos de búsqueda y de
elaboración de informaciones, en relación con
objetos de trabajo, que favorezcan, en definitiva,
la construcción de nuevos conocimientos y la
generación de actitudes deseables.
Trabajar sobre un conjunto de problemas en
torno a los cuales se organiza el proceso de
aprendizaje, constituye un mecanismo eficaz
para interesar a los alumnos en los asuntos propuestos, favoreciendo un tipo de motivación
vinculada a aspectos cognitivos (la curiosidad
por conocer nuevas informaciones e instrumentos para resolver las cuestiones planteadas) al
tiempo que se dota a la secuencia general de
actividades de mayor significatividad para los
alumnos.
32
➤
Trabajar con informaciones diversas.
En la práctica educativa actual se atribuye una
importancia creciente a la diversidad de fuentes
de información que intervienen en los procesos
de enseñanza y aprendizaje. Se consideran como
tales las aportaciones del profesor y de los libros
de texto y consulta como también las procedentes
de las interacciones entre alumnos, las que maneja cada alumno como conocimientos anteriores,
las procedentes del entorno socionatural en el
que los alumnos se desenvuelven, etc.
La necesidad de considerar esta diversidad de
fuentes de información se justifica además en la
enseñanza de las Ciencias de la Naturaleza, por
cuanto el propio carácter de la Ciencia obliga a la
utilización de múltiples informaciones procedentes de fuentes diversas. Por ello es ésta una
orientación decisiva en la metodología de trabajo
empleada y debe ser contemplada como un contenido importante. Analizar sistemáticamente y
con rigor diversas fuentes de información ( prensa, medios audiovisuales de comunicación, textos, cuadros de datos, gráficas, ilustraciones diversas, mapas, observaciones de la realidad, etc.),
comparar contenidos de las mismas, trabajar en la
integración de esos contenidos y realizar valoraciones partiendo de criterios establecidos son
pautas de trabajo que deben considerarse como
habituales.
➤
Crear un ambiente adecuado de trabajo
para realizar un trabajo intelectual eficaz.
Para poder desarrollar procesos de trabajo
que favorezcan los aprendizajes de los alumnos
es indispensable crear un ambiente adecuado que
propicie y facilite dichos procesos. Ello se plasma
en determinadas formas de organizar tanto el
espacio en el que se realizan las actividades como
el desarrollo temporal de las mismas, aspecto que
los profesores de Ciencias de la Naturaleza deberán tener especialmente en cuenta, dado el carácter diversificado de dichas actividades.
En la organización del trabajo habrá que buscar
una adecuada coordinación entre las actividades
enfocadas al trabajo individual, las previstas como
Currículum
trabajo en pequeño grupo y las de trabajo en
común de todas las personas que constituyen el
aula. En las actividades de grupo es necesario propiciar el intercambio fluido de roles entre alumnos
y alumnas y potenciar la participación de éstas en
los debates y tomas de decisiones como mecanismo
corrector de situaciones de discriminación sexista.
La selección y preparación de los medios
didácticos apropiados constituyen tareas básicas
en la planificación de la enseñanza, siendo aconsejable diversificar su uso con el fin de fortalecer
el carácter didáctico de las actividades programadas. Conviene recordar que el simple uso de
un recurso determinado, como la realización de
actividades experimentales, proyección de diapositivas, estudio de mapas, etc., no garantiza el
carácter activo de la enseñanza, carácter que vendrá dado en todo caso por una aplicación coherente de pautas metodológicas que favorezcan la
actividad intelectual del alumno, y no simplemente por la realización de actos externos y la manipulación de recursos variados.
➤
Propiciar la elaboración, consolidación y
maduración de conclusiones personales
acerca de los contenidos de enseñanza
trabajados.
En último término, el desarrollo del proceso
de enseñanza y aprendizaje debe garantizar la
construcción de nuevos conocimientos y el progresivo desarrollo de los esquemas de conocimiento de los alumnos y alumnas. Ello puede
favorecerse con enfoques metodológicos que
propicien la intervención del alumno a lo largo
del proceso de trabajo y favorezcan la obtención
de conclusiones personales.
Muchas veces este proceso de elaboración
progresiva de conclusiones tendrá que poner en
cuestión los conocimientos personales anteriores, y los prejuicios arraigados en los alumnos
como concepciones o como esquemas de conocimiento o de creencias, adecuándolos al proceso riguroso de trabajo que se haya pretendido
desarrollar.
Para consolidar los aprendizajes realizados,
habrá de ofrecerse a los alumnos oportunidades
de aplicarlos a otras situaciones, y favorecer su
utilización para la resolución de problemas en
situaciones reales. De esta forma se contribuye a
evitar que utilicen esquemas de conocimiento
diferentes para resolver problemas, según que se
ubiquen en un contexto académico o en la vida
cotidiana.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
E
n el Anexo de Aspectos Generales se han
definido los objetivos y las características
de la evaluación del proceso educativo, así como
el conjunto de elementos que deben evaluarse. La
contribución específica que desde este área puede
hacerse a este proceso, se traduce en una mayor
concreción de determinados aspectos de la evaluación del desarrollo de las capacidades de los
alumnos. De ella pueden obtenerse informaciones
para la evaluación del resto de los elementos que
participan en el proceso educativo.
14 de Junio, se establecen criterios que ayudan a
valorar el desarrollo de las capacidades propuestas. La flexibilidad con que deben ser usados se
comenta igualmente en el Anexo de Aspectos
Generales.
En este apartado, sin perjuicio de lo dispuesto a tales efectos en el Real Decreto 1.007/1991 de
➤
Estos criterios de evaluación emanan de la
justificación que se ha hecho del área y, por tanto,
de la propuesta de objetivos realizada. Por ello se
han organizado en torno a cinco epígrafes directamente relacionados con los grandes objetivos
del área.
Sobre la adquisición de conceptos básicos.
33
Área de Ciencias de la Naturaleza
Con este criterio se pretende valorar si los
alumnos:
• Poseen un bagaje conceptual básico que
les ayude a comprender e interpretar el
medio que les rodea.
• Tienen capacidad para utilizar esos conocimientos en la explicación de algunos fenómenos sencillos.
El dominio de los conceptos, leyes, teorías y
modelos se pone de manifiesto, especialmente en
esta etapa, no tanto por la capacidad de definirlos
formal y operativamente, como por la capacidad
de utilizarlos para explicar fenómenos y para
abordar la resolución de problemas.
Debe esperarse que los alumnos utilicen ese
conocimiento para llegar a soluciones correctas
ante situaciones y fenómenos muy próximos a los
que se han trabajado en clase. En los casos en que
se trate de abordar situaciones más novedosas,
dada la complejidad de cualquier problema y la
existencia probable de más de una solución, se
atenderá principalmente al uso coherente de los
conceptos, teorías, leyes o modelos para buscar
una primera solución, aunque ésta sea incorrecta
o incompleta.
Así, por ejemplo, se valorará no tanto que los
alumnos sepan exponer las propiedades de la
energía, como que sean capaces de utilizarlas
para explicar algunos fenómenos naturales y
cotidianos y aplicar el principio de la conservación de la energía al análisis de algunas transformaciones. O que sean capaces de aplicar los
conocimientos sobre el funcionamiento de los
aparatos reproductores, a la comprensión del fundamento de algunos métodos de facilitación de la
procreación y de control de la natalidad, así como
a la necesidad de adoptar medidas de higiene y
salud.
➤
Sobre el planteamiento y la resolución
de problemas.
Con este criterio se pretende valorar la capacidad del alumno para:
34
• Formular problemas relacionados con el
medio natural, incorporarlos a sus procesos
habituales de construcción de conocimientos, delimitarlos y contextualizarlos.
• Abordar las posibles soluciones, formular
hipótesis, llevar a la práctica una estrategia
concreta de resolución o para comprobar y
criticar algunas soluciones.
• Manifestar actitudes de curiosidad e interés
indagatorio en relación con el medio físico
y los fenómenos naturales.
La resolución de problemas no debe quedar
reducida a un conjunto de reglas o algoritmos
que combinan algunos datos para dar una respuesta numérica. Ello obliga a un replanteamiento de la noción de problema y de los criterios para decidir cuándo puede considerarse
resuelto. La introducción de cambios en los enunciados de los problemas y la exigencia de verbalizar el proceso de resolución, resaltando los
aspectos conceptuales y procedimentales sobre
aquellos que suponen un simple operativismo,
son estrategias que pueden favorecer los objetivos que se pretenden.
No se trata, por tanto, de reducir los problemas a un tratamiento numérico en donde sólo hay
una respuesta válida, sino que se han de plantear
situaciones abiertas que podrán presentar soluciones diferentes.
Este conjunto de capacidades debe manifestarse básicamente en los progresos del alumno
para derivar nuevas cuestiones a partir de las trabajadas en clase y de aplicar modelos de planteamiento de problemas a nuevas situaciones
relacionadas con el medio que le rodea.
Así, por ejemplo, ante el problema de conocer la temperatura que alcanzará en el equilibrio
una mezcla de sustancias, se valorará si el alumno
o la alumna es capaz de hacer una estimación previa y adelantar posibles soluciones, precisar y
explicar de qué dependerán las mismas, describir
la manera de resolver el problema, criticar y contrastar los resultados, etc.
Currículum
➤
Sobre la expresión y comprensión.
Con este criterio se pretende valorar el progreso de los estudiantes en su capacidad para:
• Analizar críticamente la información de las
distintas fuentes distinguiendo lo relevante
de lo accesorio y los datos de las opiniones.
• Extraer información de gráficas, tablas y
fórmulas simples.
• Comprender textos sencillos en los que se
haga uso de conceptos aprendidos.
• Comunicar con claridad y precisión las conclusiones de una investigación.
Las aportaciones que desde el Area se hacen
al desarrollo de las capacidades de expresión y
comunicación, se refieren tanto al uso del lenguaje común como al empleo de nociones, códigos y
sistemas de expresión específicos del ámbito de
las Ciencias de la Naturaleza
Así, por ejemplo, se valorará si los alumnos son
capaces de representar e interpretar cadenas y redes
tróficas, o si son capaces de expresar el resultado de
una medida mediante un número y una unidad, así
como explicar verbalmente su significado.
➤
Sobre la noción de ciencia.
Con este criterio se pretende valorar la capacidad de los alumnos para:
• Relativizar modelos teóricos propuestos
por la Ciencia.
• Analizar y comparar diferentes respuestas
dadas para una misma actividad.
• Analizar las consecuencias de los avances
científicos.
• Analizar críticamente el uso en diversos mensajes de alusiones supuestamente científicas.
Se trata de diferentes aspectos que han de
tomarse en cuenta para valorar la actitud crítica de
los alumnos y su idea de la ciencia.
Así, por ejemplo, se valorará si los alumnos
son capaces de determinar mediante el análisis de
algún fenómeno científico o tecnológico, algunos
rasgos distintivos del trabajo científico, como su
influencia en la calidad de la vida, el carácter de
empresa colectiva en continua revisión; o si diferencian el uso público de argumentos científicos
del de otros que no lo son, con lo que ello supone en cuanto a la capacidad de comprender situaciones en que se recurra al mito de la ciencia para
apoyar mensajes publicitarios, la utilización de
elementos relacionados con supersticiones,
magia, etc.
➤
Sobre la participación y el trabajo en
equipo.
Con este criterio se pretende valorar la capacidad de los alumnos para:
• Implicarse en la realización de las tareas de
clase.
• Trabajar en equipo, escuchando, rebatiendo, argumentando , dividiendo el trabajo ...
• Considerar el resultado no como la suma de
contribuciones individuales sino como una
síntesis de las aportaciones de cada uno de
los componentes del grupo y de los debates que hayan tenido lugar.
El aprendizaje de las ciencias no es una tarea
individual dominada por intervenciones siempre
afortunadas.
Así, por ejemplo, se valorará si los alumnos
son capaces de escuchar y debatir las diferentes
soluciones que se ofrecen para un problema, o de
enfrentarse con problemas de fuerte carácter
divergente, que requieran el uso de distintas
habilidades, para resolver en pequeño grupo, y
aportar una o varias soluciones.
35
INTRODUCCIÓN
E
l Decreto 106/1992, de 9 de junio, ha fijado el curriculum de la Educación Secundaria Obligatoria en nuestra Comunidad Autónoma. Se trata de un curriculum abierto y flexible
cuya concreción y desarrollo corresponde al profesorado. Se establecen, de este modo, tres niveles de concreción curricular asumidos respectivamente por la Administración autónoma, los
centros docentes y los profesores, que harán
explícitas sus propias aportaciones a través de tres
instrumentos básicos: los Decretos de Enseñanza,
los Proyectos Curriculares de Centro y las Programaciones de Aula.
La elaboración y desarrollo del Proyecto
Curricular de Centro es una competencia de cada
comunidad educativa. En ejercicio de la autonomía pedagógica reconocida a los centros docentes
y equipos de profesores por la Ley Orgánica
1/1990 de 3 de octubre, serán éstos los que completen, planifiquen y desarrollen el curriculum,
incorporando las peculiaridades de su realidad
socio-cultural y las propias de su experiencia y
profesionalidad docente.
Esta concepción abierta del curriculum
requiere que cada equipo educativo elabore,
entre otros elementos, propuestas concretas
de secuenciación de los contenidos de la
etapa, por lo que parece conveniente que se
establezcan criterios y orientaciones que faciliten las decisiones colegiadas del profesorado
en este tema.
La secuenciación de contenidos que a continuación se desarrolla constituye una de las posibles secuencias que, coherentemente con el diseño del área, pueden establecerse y que se ofrece
para orientar y facilitar ese proceso de toma de
decisiones. Al mismo tiempo, esta secuenciación
tendrá un carácter supletorio, debiéndose aplicar
en los diversos centros hasta tanto no hayan explicitado este conjunto de decisiones en sus propios
proyectos curriculares.
Los criterios generales que sustentan esta
secuenciación de contenidos proceden de perspectivas diferentes pero necesariamente complementarias. Por un lado recogen aquellas aportaciones
que, desde la didáctica específica del área, resultan
esenciales para informar una adecuada secuenciación de los contenidos en la etapa. De otra parte, se
consideran aquellas otras que, proviniendo de campos diversos del conocimiento social, no estrictamente disciplinares o científicos, o de requisitos
sociales nuevos, resultan ser básicas para adoptarlas
en un planteamiento educativo moderno. Finalmente, se toman en consideración las características
de los alumnos en esta etapa educativa, sus peculiaridades evolutivas, su estructura de pensamiento,
su desarrollo afectivo y social y los principios generales de aprendizaje: concepciones previas, intereses y motivación, distancia óptima entre conocimientos nuevos y los ya aprendidos, etc.
Todo ello deberá articularse en una propuesta didáctica que considere la Cultura Andaluza
39
Área de Ciencias de la Naturaleza
como otro de los referentes básicos para esta
toma de decisiones, y que tenga en cuenta las
características de esta etapa educativa.
Dentro del proyecto curricular de Centro, la
secuenciación de contenidos constituye uno de
sus aspectos más definitorios. A la vez, es posiblemente el más complejo de establecer
fundamentadamente.
En el diseño curricular del Área se ha realizado
una selección de contenidos básicos y significativos
para el proceso de aprendizaje del alumno de
acuerdo con las intenciones educativas definidas.
En la secuenciación debe darse prioridad a aquellos
conocimientos que actúen como organizadores y
hagan posible una estructura que facilite las relaciones entre los diferentes contenidos seleccionados.
La secuenciación hace referencia a los criterios que orientarán y ordenarán el tratamiento de
los contenidos a lo largo de la etapa en aspectos
tales como:
* Niveles de formulación adecuados que se
desarrollarán en la etapa y ciclos que la
componen.
* Evolución del grado de desarrollo de las
capacidades que se promueven durante los
ciclos de la etapa.
* Ordenación de las secuencias generales de
contenidos en cada uno de los ciclos.
* Definición de los criterios esenciales para la
secuenciación.
De acuerdo a este planteamiento general, se
establecerán, en primer lugar, los criterios de
carácter general que informarán la secuencia de
los contenidos del área en Andalucía para, más
adelante, definir las secuencias interciclos, esto
es, el tratamiento de los diversos contenidos en
cada uno de los ciclos de la etapa.
Para situar mejor la secuenciación que se presenta, es conveniente considerar tres tipos de
contenidos, en función del momento en que son
abordados: aquellos que tienen un tratamiento
continuado a lo largo de toda la etapa y que, por
tanto, no pueden circunscribirse a un ciclo o
curso determinado, son especialmente los relacionados con conocimientos instrumentales, actitudes y procedimientos generales; aquellos que son
tratados con más de un nivel de profundización y
desarrollo a lo largo de la etapa y, finalmente,
aquellos que dada su complejidad aparecen en el
Decreto 106/1992, de 9 de junio, como específicos del último curso.
Los contenidos se presentan siguiendo la
estructura en núcleos adoptada en el citado
Decreto. No debe entenderse esta organización
como el orden de tratamiento que deberá seguirse, sino como referencia que el profesorado sabrá
traducir a propuestas de actividades organizadas,
integradoras y contextualizadas, acordes con el
modo en que aprenden los alumnos.
CRITERIOS GENERALES PARA LA SECUENCIACIÓN DE CONTENIDOS
S
ecuenciar los contenidos que han de trabajarse en cada uno de los ciclos de la Educación Secundaria Obligatoria es una tarea compleja
cuya realización implica una determinada concepción del Área de Ciencias de la Naturaleza y de las
disciplinas que la integran, de cómo aprenden los
alumnos de estas edades y de qué modelo o modelos de organización se consideren adecuados.
40
La propuesta que se formule deberá ser coherente con el modelo de curriculum que se establece en el Decreto 106/1992, de 9 de junio, con
las bases psicopedagógicas que lo fundamentan y
con las finalidades educativas que establecen.
Una secuenciación que se derivara linealmente
de un solo criterio, por importante y sólido que éste
Secuenciación de Contenidos
fuese, difícilmente podría adecuarse a dicho modelo
de curriculum. Se hace necesario, por tanto, establecer un conjunto de criterios que deberán ser considerados simultáneamente para la adopción adecuada de las decisiones curriculares que nos ocupan:
➤ Coherencia con la lógica de las disciplinas
que integran las Ciencias de la Naturaleza
Cada disciplina está constituida por un cuerpo
de conocimientos entre los cuales se establecen relaciones de diverso tipo que le otorgan coherencia.
Conocer el núcleo central de un campo del saber
ofrece al alumno un marco interpretativo general, en
cuyo interior los aspectos concretos resultan más
comprensibles y sus relaciones más claras, proporcionando además un modelo para entender otras
cuestiones similares que puedan plantearse.
Si, de una parte, la comprensión de la estructura básica de un conocimiento es condición
necesaria para su funcionalidad y aplicabilidad a
otros contextos y, de otra, los conocimientos que
mejor se recuerdan son aquellos que establecen
múltiples relaciones, la secuenciación y organización que se formule deberá facilitar el aprendizaje de un núcleo básico y estructurado de contenidos de Geología, Biología, Física y Química.
➤ Adecuación al desarrollo evolutivo de los
alumnos
Si el grado de maduración intelectual que un
alumno tiene en un momento determinado condiciona sus posibilidades de aprendizaje, la propuesta que se realice deberá partir de dicho nivel
de desarrollo efectivo, no tanto para acomodarse a
él, cuanto para facilitar su progresión. Aquellas
propuestas que se sitúen entre lo que el alumno es
capaz de aprender por sí solo y lo que es capaz de
aprender con ayuda de otras personas, serían las
más motivadoras y facilitadoras del aprendizaje.
tos acerca del medio físico y natural que ha ido
construyendo a lo largo de su experiencia anterior, tanto escolar como extraescolar. Estos conocimientos serán sus instrumentos de lectura e
interpretación de las actividades de aprendizaje
que se le propongan y condicionarán en buena
medida su resultado.
Desde esta perspectiva es siempre conveniente conocer las ideas que los alumnos tienen para
poder formular una propuesta adecuada. Numerosas investigaciones muestran la existencia de
ciertas concepciones de los alumnos relacionadas
con aspectos básicos de la Física, Química, Biología y Geología. Dichas concepciones están a
veces muy alejadas de los conocimientos que se
espera que los alumnos construyan e interfieren
en su aprendizaje.
El carácter relativamente universal de algunas
de estas concepciones y su importancia para el
aprendizaje de las ciencias, aconseja su toma en
consideración como criterio de secuenciación y
organización de los contenidos.
➤ Progresión en el grado de complejidad
de los conocimientos
Los contenidos que se propongan en cada
momento deben partir, como se ha señalado con
anterioridad, de lo que el alumno ya sabe y facilitar
un progreso adecuado de los conocimientos, de tal
manera que vaya accediendo a contenidos de complejidad creciente, con mayor grado de abstracción
y de riqueza en las relaciones que se establecen.
Deberá favorecerse así el progreso del alumno en la comprensión e interpretación del medio
que le rodea, dotándole de modelos teóricos más
potentes y mejorando su capacidad para formular
interrogantes, procesar informaciones, analizar
datos, interpretarlos y atribuirles significados
coherentes.
➤ Conexión con los conocimientos previos
de los alumnos acerca del medio físico y
natural
➤ Continuidad en el tratamiento de los
contenidos
Al llegar a la Educación Secundaria Obligatoria el alumno posee un conjunto de conocimien-
El paso del conocimiento ordinario al conocimiento científico no se realiza con toda su
41
Área de Ciencias de la Naturaleza
complejidad en un momento único sino que, por
el contrario, ocurre por aproximaciones sucesivas. Ello determina la necesidad de un curriculum en espiral, que ofrezca cierta continuidad en
el tratamiento de los contenidos y que permita
establecer niveles de formulación de complejidad creciente.
➤ Necesidad de posibilitar diversas formas
de organización de los contenidos que
integran las disciplinas del Área
El diseño curricular de Ciencias de la Naturaleza señala la posibilidad de organización de
los contenidos desde posiciones más o menos
globalizadoras hasta otras más disciplinares,
pasando por diversos grados de interdisciplinariedad. La distribución de los contenidos por
ciclos deberá, en consecuencia, permitir a los
equipos educativos los diversos tipos de tratamiento. Ello exigirá, como mínimo, que los contenidos correspondientes a cada período de
tiempo considerado pertenezcan a las diversas
disciplinas y que presenten unos niveles de tratamiento compatibles.
➤ Conexión entre los contenidos de las
Ciencias de la Naturaleza y de otras áreas
El estudio de una realidad que se define
compleja hace necesario tener en cuenta la organización de los contenidos, y los niveles de conceptualización adecuados para los mismos en
cada momento, no sólo por su papel dentro de la
propia área o disciplina, sino también por su
incidencia en el aprendizaje de contenidos propios de otras áreas.
Por tanto, un criterio para secuenciar y organizar los contenidos, estrechamente relacionado
con el criterio anterior, será tomar en consideración las posibilidades que los contenidos del
Área de Ciencias de la Naturaleza ofrezcan para
el estudio de contenidos de otras áreas. Ello
aconseja establecer puentes que favorezcan el
tratamiento interdisciplinar de algunos problemas así como la integración de conocimientos de
distinta procedencia.
42
➤ Formulación de una propuesta equilibrada
que aborde el tratamiento completo del diseño curricular de Ciencias de la Naturaleza
La propuesta de secuenciación que se realice
deberá atender al desarrollo de las capacidades a
que se refieren los once objetivos presentados en
el diseño curricular. Al mismo tiempo, considerando la existencia de contenidos conceptuales,
procedimentales y actitudinales, deberá favorecerse en cada uno de los ciclos un tratamiento que
procure un desarrollo equilibrado de todos ellos
➤ Alternancia entre los procesos de análisis y de síntesis
En la Educación Primaria se ha seguido, en
general, un tratamiento globalizado. Si bien es
cierto que la profundización en los conocimientos
requiere la utilización de enfoques más disciplinares y tratamientos más analíticos, también lo es
que la estructura general de un conocimiento no
es simplemente la suma de las partes que lo integran. Se hace necesario, en consecuencia, el planteamiento de enfoques de síntesis que procuren
una visión de conjunto, en el que las diferentes
partes adquieren un nuevo sentido.
Por ello partiendo de algunas visiones globales con poco nivel de diferenciación, se continua
con tratamientos más analíticos, para finalizar
ofreciendo perspectivas generalizadoras más
potentes y con un mayor grado de diferenciación.
➤ Consideración de la opcionalidad de las
Ciencias de la Naturaleza en el cuarto curso
Las Ciencias de la Naturaleza sólo son obligatorias durante los tres primeros años de la etapa.
Ello determina que el desarrollo de las capacidades y conocimientos básicos deba ser abordado
durante este período de tiempo.
Por otra parte, la existencia en el diseño curricular de especificaciones para el cuarto curso
obliga a diferenciar cada uno de los años que integran el segundo ciclo de la etapa. En consecuencia, la distribución que se realiza diferencia tres
niveles: primer ciclo, tercer curso y cuarto curso.
Secuenciación de Contenidos
SECUENCIACIÓN DE CONTENIDOS
S
e ha optado por un modelo de secuenciación que ofrece un tratamiento de los
contenidos en espiral, de tal manera que los conocimientos son abordados a lo largo de la etapa
con un nivel de profundización creciente.
Dentro de este esquema general hay dos
situaciones particulares: la que corresponde a los
contenidos que, debido a su complejidad, el
Decreto de Enseñanza de Andalucía reserva para
el último curso de la etapa, y aquella que se refiere a contenidos actitudinales y procedimentales
de carácter general que deberán trabajarse de
manera continuada.
Considerando que estos últimos pueden y
deben trabajarse en todos los ciclos y cursos que
componen la etapa, se ha optado por situarlos al
margen de la división en ciclos. Se evita así tanto reiteraciones innecesarias, como atribuciones arbitrarias de una actitud a un núcleo de contenidos determinado. No obstante en los supuestos en que existe
un núcleo especialmente adecuado para su tratamiento se ha indicado en el lugar correspondiente.
COMENTARIOS GENERALES A LOS NÚCLEOS
CONCEPTUALES DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA
De los contenidos de Biología que figuran
en el Decreto de Enseñanza, se han seleccionado los conceptos de SER VIVO y de ECOSISTEMA como los que estructuran la etapa. Con ellos
pueden relacionarse los conceptos de diversidad, interacciones, cambios y energía. Se considera que la progresiva construcción de estos
conceptos interrelacionados puede ayudar a que
los alumnos vayan adquiriendo una visión más
integrada de la Naturaleza.
Los núcleos correspondientes a los seres
vivos: diversidad y clasificación, organización y
funcionamiento, son adecuados para trabajarse
en el primer ciclo, ya que se refieren al nivel de
organización más evidente para los alumnos de
estas edades: el individuo.
Es necesario tener en cuenta que los alumnos
en la Enseñanza Primaria han trabajado algunos
conceptos relacionados con la morfología, organización y diversidad de los seres vivos. Se trata de
partir de la visión global que tengan sobre los
seres vivos para ir analizando sus características,
estableciendo relaciones entre estructura y función, entre los diferentes aparatos y órganos,
entre seres vivos y medio, para así ir construyendo un concepto global de ser vivo.
En este ciclo se introduce el estudio del suelo
que puede trabajarse bien como puente entre los
materiales terrestres y los seres vivos o como un
ejemplo de interacción entre diferentes factores
que va a determinar la distribución de los seres
vivos. En cualquier caso se establecerán relaciones entre roca, clima, suelo y seres vivos.
Los contenidos relacionados con los ecosistemas: interacciones, cambios en las poblaciones y
dinámica de los mismos, requieren una mayor
capacidad para establecer relaciones no evidentes
y complejas y supone trabajar con una escala temporal con la que los alumnos de estas edades tienen mucha dificultad. Por ello, se propone que
sean tratados en el segundo ciclo, a partir de las
relaciones de los seres vivos y el medio, que han
sido iniciadas en el ciclo anterior, para así ir construyendo el concepto de interacción y ecosistema.
Algunos de estos conceptos, relacionados con la
dinámica y evolución de poblaciones, han de ser
considerados en el cuarto curso.
Un núcleo de contenidos de gran importancia
es el referido a “Las personas y la salud”. Se propone su tratamiento a lo largo de la etapa.
En el primer ciclo se abordará al estudiar los
seres vivos, resaltando que la organización y el
funcionamiento del cuerpo humano responde al
modelo general de cualquier mamífero. Se trabajarán cuestiones asequibles a estas edades que
supongan un progreso con respecto a lo tratado
en la Educación Primaria. Así, se ampliará el con-
43
Área de Ciencias de la Naturaleza
cepto de alimentación con el de nutrición heterótrofa y con aspectos relacionados con hábitos alimentarios y de consumo (aditivos alimentarios,
drogas, alcohol, tabaco, etc.). Se considera de
gran interés trabajar los cambios corporales que
se dan en los alumnos de estas edades.
En el segundo ciclo los alumnos deberán
adquirir una visión más global de la persona y la
salud: nutrición, sexualidad y reproducción,
entendidas como funciones que se dan coordinadas y que permiten la supervivencia del individuo
y de la especie. El tratamiento de la salud como
resultado de las interacciones de las personas con
el medio (alimentación y consumo, efectos de la
contaminación ...) permite introducir el papel de
la especie humana como integrante del medio y
modificadora del mismo.
En lo que respecta a los conocimientos relacionados con la Geología, cabe destacar que uno
de sus objetivos irrenunciables es la movilización
de las ideas de los alumnos a lo largo de toda la
etapa desde posiciones condicionadas por perspectivas estáticas, o con escasos elementos dinámicos, a otras que participen de una concepción
dinámica del relieve terrestre. La necesidad de
favorecer una interpretación dinámica del medio
físico natural se convierte así en uno de los ejes
estructuradores de la secuenciación.
Por otra parte, la importancia de la noción de
tiempo geológico, junto con las dificultades que su
construcción plantea a los alumnos de estas edades, justifica su consideración como otro de los
ejes estructuradores. Si se tiene en cuenta además
que los procesos de construcción de los conceptos
de cambio y tiempo geológicos están estrechamente relacionados, se comprenderá que constituyan dos de los elementos básicos que condicionan la propuesta de secuenciación que se formula.
El punto de partida será trabajar los cambios
geológicos más fácilmente perceptibles, para ir
introduciendo progresivamente aquellos que encierran mayor dificultad de interpretación. Así, en el
primer ciclo predominará el tratamiento de los cambios a escala de muestra o local sobre los de escala
44
regional y planetaria; los cambios relacionados con
procesos físicos sobre los químicos; los cambios
relativamente rápidos sobre los lentos y aquellos
que ocurren en la superficie terrestre sobre los que
suceden en el interior o tienen en él su origen.
Por todo ello, el primer ciclo se centra en la
descripción de la diversidad de rocas, minerales y
paisajes existentes, en el estudio de las interacciones y los procesos de cambio que ocurren en la
superficie terrestre y en la formación de las rocas
sedimentarias y el significado de los fósiles presentes en ellas.
En el segundo ciclo se pretende mostrar evidencias de que existe una dinámica interna terrestre (volcanes, terremotos, etc.) y que los procesos
vistos por los alumnos hasta ese momento son
insuficientes para explicar cuestiones como la
presencia de deformaciones en las rocas o la existencia de las cadenas de montañas.
Esto no significa que se sugiera, de una
manera simplista, un estricto reparto que asigne
los procesos externos al primer ciclo y los internos al segundo ciclo, dado que supondría ofrecer
una visión parcelada, ignorante de las relaciones
existentes entre ambos procesos. La estructura,
composición y dinámica de la superficie terrestre
no se entiende sin recurrir a los procesos internos,
pero sólo con ellos tampoco.
En consecuencia, un curriculum en espiral,
como el que se propone, implicará abordar en el
segundo ciclo el origen de las rocas ígneas y metamórficas no tratado con anterioridad, pero también las rocas sedimentarias así como las relaciones existentes entre todos estos tipos de rocas. Del
mismo modo, la introducción de los procesos geológicos internos no impedirá que se aborden los
externos, procurando, en última instancia, una
visión globalizadora de los fenómenos geológicos.
COMENTARIOS GENERALES A LOS NÚCLEOS CONCEPTUALES DE FÍSICA Y QUÍMICA
De acuerdo con los criterios generales de
secuenciación expuestos, se distribuyen los con-
Secuenciación de Contenidos
tenidos orientados hacia el aprendizaje de conceptos, procedimientos y actitudes de manera que
en el primer ciclo:
• Se estudien preferentemente contenidos
relacionados con la observación, descripción y clasificación de la diversidad de
sistemas existentes en el mundo físico, sin
que esto suponga la exclusión total de
aspectos interpretativos y explicativos de
los mismos.
• Se haga un estudio más cualitativo que
cuantitativo de muchas de las situaciones
analizadas.
• Se utilicen modelos o teorías escogidas
según su sencillez y capacidad para explicar fenómenos habituales en el entorno
próximo al alumno.
• Se procure más una ampliación del campo
experiencial del alumno que un tratamiento excesivamente formalizado y profundo
de los problemas o situaciones que se
estudien.
• Se fomente la adquisición por los alumnos de una serie de destrezas manipulativas básicas relacionadas con la actividad
científica.
• Se dé oportunidad a los estudiantes para
reflexionar sobre las implicaciones sociales
de la actividad científica y tecnológica, en
relación con algunos problemas sencillos
que se planteen.
En este primer ciclo se debe, por tanto, definir y establecer las formas de medir las propiedades generales de la materia, clasificar los sistemas según sus propiedades características,
describir las propiedades de los sistemas según
el estado físico en que se encuentren y establecer conceptos como mezcla, sustancia pura, elemento químico, etc. analizándose también algunas transformaciones sencillas, tanto físicas
como químicas.
Se hace una primera interpretación de esos
fenómenos mediante una visión elemental de
la teoría cinético molecular y de la constitución de la materia por átomos, así como una
primera aproximación al concepto de energía,
relacionado con la capacidad de los sistemas
para provocar transformaciones, y sus implicaciones en cuestiones sociales económicas, de
salud, etc.
En el segundo ciclo, en el que la distribución y organización de contenidos está muy
condicionada por el carácter optativo del Área
en cuarto curso, se plantea, además de una profundización de los aspectos antes mencionados
para el primero:
• Un mayor protagonismo, con respecto al
que tenían en el ciclo anterior, de aspectos
cuantitativos relacionados con los problemas que se trabajen.
• El empleo de modelos y teorías de mayor
complejidad y grado de abstracción que en
el ciclo anterior, dando un papel más
importante que antes a la interpretación de
fenómenos reales.
• El estudio de algunos problemas más complejos y alejados de la realidad más inmediata al alumno.
• Una mayor diversidad en la forma de
expresar ideas, con creciente utilización del
lenguaje científico, gráfico, simbólico y
matemático
• El desarrollo de destrezas interpretativas y
de análisis crítico de la realidad.
Se hace en este ciclo un estudio de fenómenos eléctricos que permite una ampliación de lo
estudiado en relación con la naturaleza de la
materia y las transformaciones químicas. También se inicia el estudio de la cinemática y las
fuerzas, con una revisión y ampliación del concepto de energía.
45
Área de Ciencias de la Naturaleza
1. CONTENIDOS DE TRATAMIENTO
CONTINUADO A LO LARGO
DE TODA LA ETAPA
las ideas propias, aportar la información
que se posea y tomar en consideración las
ideas y datos de los demás para modificar el
criterio propio.
ACTITUDINALES
• Cooperación. Supone valorar la importancia del trabajo en equipo para la solución
de problemas. Implica el reparto de responsabilidades y el control mutuo del trabajo asignado a cada miembro del grupo.
Se incluyen aquí un conjunto de contenidos
relacionados con el desarrollo de actitudes básicas para el aprendizaje de la ciencia.
*
• Pensamiento crítico. Entendido como la
capacidad para relativizar las informaciones
y las soluciones, la exigencia de pruebas
que justifiquen una afirmación y la concepción de la ciencia como un cuerpo organizado de conocimientos que se encuentra
en continua reelaboración.
Relativos al tratamiento de problemas.
• Curiosidad. Entendida como la capacidad
de hacer preguntas, plantearse problemas,
sorprenderse ante un fenómeno natural
nuevo, indagar, etc.
• Creatividad. Entendida como la capacidad
para elaborar criterios personales, formular
hipótesis, diseñar pequeñas investigaciones
o estudiar el problema desde distintos puntos de vista.
• Confianza en sí mismo. Necesaria para
poder abordar el tratamiento de problemas
y formular propuestas para su resolución.
• Constancia. Relacionada con las tres capacidades anteriores, es una actitud necesaria
para superar las dificultades que vayan apareciendo en la resolución de los problemas.
*
Relativos al carácter social del conocimiento.
La ciencia es una construcción social y su
desarrollo no es ajeno al contexto en que se genera el conocimiento. Deberá considerarse la relación existente entre los problemas que la sociedad
plantea y el desarrollo científico y tecnológico,
valorando críticamente la manera en que este
desarrollo contribuye a cambiar la forma de vida
de las personas. En todo ello las capacidades de
comunicación, cooperación y pensamiento crítico
desempeñan un papel muy importante.
• Comunicación. Entendida como la capacidad para respetar las reglas de intervención
en un grupo, aceptar el cuestionamiento de
46
*
Relativos a la ética ambientalista.
Un curriculum como el que se propone debe
propiciar una relación más armónica del hombre
consigo mismo y con el medio que le rodea, desarrollando actitudes que favorezcan el respeto, disfrute y la conservación del patrimonio natural:
• Valoración de la salud y del propio cuerpo.
Comprenderá el desarrollo de hábitos de
cuidado e higiene corporal, la prevención
de accidentes y la valoración de normas
para una alimentación equilibrada.
• Respeto a la tierra y a la vida. Entendido
como la responsabilidad y respeto hacia el
entorno natural y todas las formas de vida
así como la preocupación por la protección
y mejora del medio.
Si bien, como se ha significado, el desarrollo
de estas capacidades deberá potenciarse de
manera continuada a lo largo de toda la etapa,
parece más adecuado que las actitudes relacionadas con el carácter social del conocimiento reciban un tratamiento prioritario durante el segundo
ciclo, especialmente la capacidad crítica y la valoración de las consecuencias ambientales de la
aplicación del conocimiento científico al uso y
explotación de la naturaleza.
Secuenciación de Contenidos
PROCEDIMENTALES
dades relacionadas con la experimentación. Incluye aspectos como: determinar las
variables que intervienen; controlarlas;
diseñar un montaje experimental adecuado
y superar las dificultades aparecidas en su
ejecución debidas a factores imprevistos o
perturbadores.
Se incluyen aquí un conjunto de contenidos
relacionados con la adquisición de procedimientos y estrategias que ayudan a explorar el medio y
afrontar las situaciones problemáticas.
*
Relativos a la capacidad para diseñar y utilizar
instrumentos y técnicas comprobatorias:
• Observación. Entendida como la recogida
de datos cualitativos o cuantitativos a través
de los sentidos, con o sin ayuda de aparatos. Incluye aspectos como: escoger la técnica y los instrumentos adecuados a la
observación que quiere realizarse; habituarse a recoger de forma clara y precisa
dichas observaciones; introducir unidades
de medida cuando sea preciso; comprender la subjetividad de las observaciones y
las limitaciones de nuestros sentidos y distinguir cuando una observación contradice
un determinado supuesto.
• Tratamiento de la información. Entendida
como la ordenación y sistematización de las
observaciones recogidas. Incluye aspectos
como: ordenar una serie de medidas y
datos que caractericen a un conjunto;
expresar las observaciones en tablas, gráficas o esquemas y apreciar las relaciones
entre diferentes datos.
• Clasificación. Es un modo de tratamiento
de la información, con su presentación
individualizada se quiere subrayar la
relevancia que tiene en el campo de la ciencia. Incluye aspectos como: formar grupos
basados en una o varias propiedades
comunes; interpretar y establecer estructuras jerárquicas de ordenación y comprender la utilidad de sistemas unificadores de
clasificación para favorecer la comunicación científica.
• Diseño y desarrollo de la experimentación.
El carácter experimental que posee una
parte importante de las Ciencias de la Naturaleza otorga gran relevancia a las capaci-
*
Relativos a la capacidad para la obtención y
comunicación de las conclusiones:
• Capacidad para obtener conclusiones.
Supone disponer de un modelo interpretativo que sitúe el trabajo realizado y permita
establecer las oportunas relaciones. Incluye
aspectos como: analizar críticamente el trabajo realizado; valorar si los resultados verifican o no la hipótesis formulada; establecer relaciones causa-efecto y anotar los
resultados de manera sistemática.
• Capacidad para comunicar los resultados.
La comunicación de los resultados dentro
del aula facilita el enriquecimiento de los
conocimientos adquiridos. Su difusión
fuera del aula añade una dimensión nueva,
en la que se pone a prueba la capacidad
para expresar de forma inteligible los
resultados del trabajo realizado, atendiendo a las características del interlocutor al
que vaya dirigido.
Existe una amplia gama de técnicas y recursos
de comunicación: exposición oral, informe escrito, audiovisual, mural, maqueta, etc. En cada una
de ellas se desarrollan capacidades diferentes,
favoreciéndose así el conocimiento de distintos
lenguajes.
2. CONTENIDOS CORRESPONDIENTES
A CADA UNO DE LOS CICLOS
Los contenidos correspondientes a cada uno
de los tres niveles (primer ciclo, tercer y cuarto
curso) que se han distinguido en la etapa, se presentan de acuerdo con la estructura en núcleos
de contenidos adoptada en el citado decreto y,
47
Área de Ciencias de la Naturaleza
en consecuencia, no implica que deba adoptarse ese orden ni esa organización para el trabajo
en el aula.
PRIMER CICLO
Los Seres Vivos: Diversidad y Organización
Existe una gran diversidad de seres vivos en
la Tierra. Dentro de esta diversidad, se diferencian
dos grandes modelos de organización, el vegetal
y el animal. La distribución de la diversidad de los
seres vivos en la Naturaleza varía en relación con
los factores del medio.
La elaboración del sistema de clasificación
por el que se opte deberá tener en cuenta, a un
tiempo, las características morfológicas, las variaciones en el seno de un tipo y el estudio de la distribución geográfica.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Los modelos de organización vegetal y animal se diferencian por el tipo de nutrición y
la manera en que se relacionan con el
medio.
• En cada modelo se pueden establecer grupos que ayudan a ordenar la diversidad
existente.
• Las interacciones de los seres vivos entre sí
y con el medio físico (agua, relieve, rocas,
salinidad, clima. . . ) hacen que su distribución no sea uniforme.
En esta relación de aspectos básicos están
implícitamente recogidos contenidos de actitudes
y procedimientos. El establecimiento de grupos
para ordenar la diversidad supone valorar la elección de criterios de clasificación y desarrollar pautas de observación pertinentes, así como construir y utilizar claves dicotómicas. El estudio de
las interacciones de los seres vivos con el medio,
ya sea en el aula o en el campo, puede plantearse
como pequeñas investigaciones, a partir de problemas, en las que el alumno emita hipótesis,
diseñe y realice experiencias controlando variables, recoja resultados, saque conclusiones y
comunique sus resultados. Todos estos contenidos procedimentales llevan consigo otros como el
manejo de técnicas sencillas de campo y laboratorio, construcción de tablas y gráficas etc.
El trabajo experimental en equipo puede
favorecer el desarrollo de actitudes de cooperación, de confianza en las propias posibilidades y
de indagación de la Naturaleza, fomentando la
curiosidad y la creatividad. La valoración de la
diversidad biológica y el conocimiento del peligro
de extinción de algunas especies endémicas
ayuda a fomentar la actitud de respeto y de responsabilidad en la problemática ambiental.
La Unidad de Funcionamiento de los
Seres Vivos
El organismo puede considerarse como un
sistema en el que materia, energía e información
circulan en un proceso de continuo flujo e intercambio con el medio.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• El suelo es el resultado de las interacciones
entre factores climáticos, geológicos y biológicos.
• En Andalucía existe una gran variedad
de seres vivos , algunos de los cuáles
son especies endémicas que hay que
proteger.
• La diversidad en la Naturaleza tiene gran
importancia y por ello hay que preservarla.
48
• Los seres vivos necesitan alimentos que le
aporten materia y energía. Las plantas los
producen, utilizando energía del Sol y los
animales los consumen, transformándolos.
• La fotosíntesis es un proceso fundamental
para la vida en el planeta.
• La perpetuación de la especie la realizan los
seres vivos utilizando estrategias diferentes. La
Secuenciación de Contenidos
capacidad reproductora se desarrolla de forma
diferente según ciclos reproductivos, cambios
corporales y relaciones reproductivas.
de su equilibrio, al que puede colaborar la persona con la adquisición de hábitos de vida
saludable.
• Los seres vivos se relacionan con el medio
recogiendo información y dando respuesta
ante los cambios internos y externos.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Todos los seres vivos están formados por
una o muchas células que proceden de
otras células.
• Las aportaciones del desarrollo tecnológico
al conocimiento de los seres vivos y la utilización de una metodología científica, contribuyeron a la formulación de la teoría
celular y a la superación de la teoría de la
generación espontánea.
• Los diferentes aparatos que intervienen en
la nutrición hacen posible que llegue a
todas las células del cuerpo materia y
energía.
• Los hábitos alimentarios influyen de una
manera importante en la salud.
• Los consumidores deben estar informados
y participar en el control de los procesos de
producción, conservación y comercialización de los alimentos.
• Existe diversidad de microorganismos en
cuanto al modo de vida y a la manera de
obtener materia y energía. Tienen importancia por su papel como descomponedores, como productores de enfermedades y por su utilización en los procesos
industriales.
• El ser humano posee la capacidad de recibir información del exterior, procesarla y
elaborar respuestas complejas.
Deberá introducirse al alumno en el manejo
del microscopio así como en la interpretación de
textos históricos relacionados con el desarrollo de
la teoría celular y con los trabajos de Pasteur sobre
el origen de los seres vivos.
• A lo largo de la vida humana se producen
cambios corporales entre los que destacan
los relacionados con el desarrollo de la
capacidad de reproducción.
Es importante que se vaya introduciendo una
visión de la ciencia como construcción social,
relacionando los problemas con el desarrollo tecnológico y los avances científicos.
Las Personas y la Salud
La concepción del ser humano como un ser
vivo de gran complejidad implica que posee las
características generales de los demás seres vivos,
aunque con una mayor capacidad de respuesta e
independencia respecto al medio.
La consideración del ser humano como un
sistema con capacidad de autorregulación permite entender la salud como una manifestación
• El consumo de drogas, tabaco y alcohol
repercute negativamente en la persona y en
la sociedad.
La coordinación global del cuerpo y sus
relaciones con el exterior: elaboración de respuestas relacionadas con la alimentación
(salivación, deglución, vómitos, etc.), aceleración de los latidos del corazón ante una
situación imprevista, movimiento brusco de la
mano ante el dolor producido por un estímulo externo, etc.
Deben desarrollarse actitudes de cuidado y
respeto del propio cuerpo, cultivando hábitos
de limpieza e higiene corporal y social, adquiriendo y valorando normas de alimentación y
adoptando conductas saludables, ya que los
alumnos de estas edades tienen más autonomía
en la elección de alimentos y otros hábitos de
consumo.
49
Área de Ciencias de la Naturaleza
Los Materiales Terrestres
En la Tierra existe una gran diversidad de
materiales naturales: sólidos, líquidos y gaseosos.
Los minerales y las rocas presentan alteraciones y
cambios profundos al interaccionar con el medio
que les rodea.
Los alumnos de estas edades tienen frecuentemente la idea de que las rocas son inalterables
con el tiempo, y que sólo la atmósfera, el agua y
los seres vivos están sujetos a cambios. Los procesos geológicos suelen ser percibidos de manera
discontinua y catastrofista.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• La superficie sólida del Planeta está constituida por rocas y sedimentos.
minerales como componentes de las rocas y como
materiales de interés para la especie humana.
Deberá abordarse la descripción y el reconocimiento de las principales rocas, entre ellas las
más abundantes en Andalucía, y algunas de sus
propiedades observables: textura, color, composición mineralógica, etc., midiendo aquellos parámetros que sea posible (dureza, forma y tamaño
de grano).
En este ciclo sólo se tratarán los procesos de
formación de las rocas sedimentarias. Su análisis
conviene realizarlo centrándose en un doble objetivo: de una parte para constatar que en todo
momento se están originando nuevas rocas y, en
consecuencia, los procesos de formación de rocas
no son exclusivos del pasado y, de otra, para mostrar que las condiciones de formación de esas
rocas determinan algunas de sus características.
• Las rocas están compuestas por minerales.
• Existen muchas rocas diferentes (en su
aspecto externo, composición, mineralogía
y origen) pero apenas una docena de ellas
son las que constituyen la inmensa mayoría
de la superficie terrestre.
• Las rocas están sujetas a alteraciones y
cambios continuos, aunque generalmente
lentos, tanto en el pasado como en la
actualidad.
• Las rocas sedimentarias contienen información sobre las condiciones en que se
originaron.
Se elaborarán claves sencillas para la identificación de minerales y rocas, partiendo de la
exploración de sus propiedades.
El concepto de cambio debe construirse, a lo
largo de toda la etapa, en sus dimensiones de
espacio y tiempo, mostrando que todos los materiales se modifican a lo largo del tiempo. Así, ocurren cambios en el espacio (locales, de gran escala y de escala planetaria); cambios de lugar, forma
y tamaño; cambios naturales y provocados por la
acción humana.
• Los minerales y las rocas son útiles para el
desarrollo social.
En este apartado se abordan preferentemente
los cambios a pequeña escala. La relación existente entre éstos y los de escala media son objeto
de tratamiento en el núcleo de contenidos “Cambios en la superficie sólida del planeta”.
El reconocimiento de diversos tipos de materiales de nuestro entorno, distinguiendo entre
naturales y elaborados, sólidos, líquidos y gaseosos, no vivos y vivos, permite trabajar los elementos líquidos ( el agua), gaseosos (la atmósfera) y
sólidos (las rocas) de nuestro planeta.
Es importante que los alumnos valoren los
minerales, los sedimentos y las rocas, no sólo
como soporte físico de la vida en el planeta sino,
además, como materiales que los seres vivos en
general y el hombre en particular utilizan de las
más variadas formas.
Se simplificará cuanto sea posible el estudio
de los minerales, cubriendo un doble enfoque: los
El actualismo, entendido como método de
análisis que permite inferir lo ocurrido en el pasa-
50
Secuenciación de Contenidos
do a partir del estudio de los procesos que suceden en la actualidad, debe ser el procedimiento
básico para afrontar el conocimiento de los fenómenos geológicos.
Cambios en la Superficie Sólida del
Planeta
El agua, la atmósfera y los seres vivos alteran las
rocas. Dichas alteraciones, analizadas a mayor escala, suponen modificaciones del relieve terrestre.
La concepción estática de la superficie sólida
de la Tierra, tan frecuente en los alumnos de estas
edades, junto con la necesidad de relacionar procesos y efectos que tienen lugar a escalas espaciales y temporales muy diferentes, son condicionantes que se han de considerar al abordar el
modelado del paisaje.
los efectos que producen a escala media. Su tratamiento en este ciclo será fundamentalmente
cualitativo.
Conviene diseñar y realizar proyectos de
investigación sencillos sobre la erosión, el transporte y la sedimentación, que son algunos de
los escasos procesos geológicos que pueden
trabajarse empíricamente en un laboratorio
escolar, analizándose la influencia de variables
como la naturaleza de los materiales, la pendiente o el caudal.
Favorecer una actitud de respeto hacia el
patrimonio natural andaluz y valorar el territorio
como unidad cambiante y diversa, son algunas de
las actitudes y valores que deben considerarse
entre los contenidos de este apartado.
Los Cambios Geológicos en el Tiempo
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Las rocas, en contacto con la atmósfera y
los seres vivos, se alteran. Estas alteraciones
se conocen como Meteorización.
• El agua es el principal agente de meteorización y transporte.
• La ausencia de cubierta vegetal favorece la
erosión del suelo, lo que conlleva un proceso de desertización.
• Los materiales meteorizados suelen ser
transportados a áreas geográficas más
bajas, tanto continentales como marinas.
Desde su formación, la Tierra ha experimentado continuos procesos de cambio que han dejado huellas en las rocas. Las rocas y los fósiles son
los “archivos históricos”, testimonios del pasado
terrestre.
Los alumnos de estas edades perciben con dificultad segmentos de tiempo superiores a la escala
de la vida humana. Por ello se hace difícil comprender la lentitud de los cambios geológicos y
biológicos. La visión “catastrofista”, como posible
explicación de los grandes acontecimientos geológicos, parece guardar relación con esta dificultad
de percepción de grandes escalas temporales.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• La retirada de materiales de las zonas más
altas y su depósito en las más bajas provoca, a escala geográfica amplia, un lento proceso de nivelación.
• Sólo en una Tierra que cambia tiene sentido el concepto de tiempo geológico.
La dificultad de percepción de los cambios en
la superficie terrestre tiene, como se ha señalado,
una doble dimensión: espacial y temporal.
• Los fósiles, además de evidenciar la existencia en el pasado de formas de vida diferentes a las actuales, son una fuente informativa insustituible para la reconstrucción
de la historia de la Tierra.
En lo que se refiere a la dimensión espacial,
deberán relacionarse los cambios a pequeña
escala, analizados en el apartado anterior, con
• Los procesos geológicos dejan huellas en
las rocas.
51
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Algunos procesos geológicos son muy lentos y otros rápidos. Los efectos producidos
por la progresiva acumulación de todos
ellos pueden llegar a ser muy importantes.
La construcción del concepto de tiempo geológico sólo es posible desde una perspectiva dinámica de la Tierra. En los primeros años de la etapa,
el trabajo deberá centrarse en la movilización de
las concepciones de los alumnos hacia interpretaciones dinámicas de los procesos geológicos.
Conviene analizar algún caso real y próximo
de “catástrofe natural” en la que, en un pequeño
intervalo de tiempo, se producen efectos muy
importantes. Posteriormente se pueden ver otros
de acción más lenta pero continua. Deberá reflexionarse acerca de las grandes dimensiones que
la acumulación de cambios lentos y rápidos
puede alcanzar si se considera un intervalo de
tiempo suficiente.
La Tierra en el Universo
La Tierra es un elemento integrante de un sistema material, el Sistema Solar. Este posee un nivel de
organización que puede ser explicado mecánicamente con las leyes de gravitación. La relación existente entre la Tierra y los restantes componentes de
ese sistema, principalmente con el Sol y la Luna,
dan lugar a sucesos cíclicos como el día y la noche,
las estaciones y las fases lunares. El Sistema Solar es
parte integrante de otra organización superior,
nuestra galaxia, y ésta, a su vez, del Universo.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• La Tierra es un planeta del Sistema Solar y
gira alrededor del Sol.
52
• El Sistema Solar pertenece a un sistema
mayor, la Vía Láctea. Esta es una galaxia
semejante a otras muchas del Universo.
• Históricamente han sido formulados diversos modelos interpretativos de la posición
de la Tierra en el Sistema Solar y en el Universo. De ellos destacan el sistema geocéntrico y el sistema heliocéntrico.
Este núcleo de contenidos pretende familiarizar a los alumnos con la utilización de modelos
sencillos para interpretar fenómenos naturales
relacionados con los movimientos de la Tierra.
Los alumnos deberán representar e interpretar diferentes escalas en el Universo. Es conveniente que se construyan algunos instrumentos
astronómicos sencillos (por ej. un gnomon y un
cuadrante), un reloj de sol, o una maqueta simplificada del sistema solar y que se familiaricen con
el uso de técnicas que permitan la orientación
durante el día y durante la noche.
Deberá favorecerse el interés por recabar
informaciones históricas sobre la evolución de las
explicaciones científicas dadas a problemas planteados por los seres humanos.
Propiedades de la Materia
El estudio y caracterización de la diversidad
de sistemas materiales se hace posible a través de
la observación y medida de sus diferentes propiedades. De ellas hay algunas, como el volumen, la
masa, el peso, la densidad y la temperatura, que
son de uso frecuente en la vida cotidiana.
• La sucesión del día y la noche se explica
por el movimiento de rotación de la Tierra
en torno a su eje.
El propósito fundamental de este núcleo de
contenidos se centra en la iniciación al estudio,
medida, caracterización y diferenciación de tales
magnitudes. Para su estudio en esta etapa se destacan los siguientes aspectos:
• La sucesión de estaciones en el ciclo anual
y la diferencia estacional entre los dos
hemisferios, se explican por la inclinación
del eje de rotación de la Tierra y su traslación alrededor del Sol.
El volumen se relaciona con el espacio que
ocupa un sistema material, sea sólido, líquido o
gaseoso. Conviene realizar experiencias de medida de volúmenes en las que, para ayudar a que los
alumnos superen una de las concepciones más
Secuenciación de Contenidos
frecuentes en estas edades, debe resaltarse que el
volumen no depende sólo de la altura del objeto
o del recipiente que lo contiene.
La masa se asociará simplemente con su
medida en la balanza. Por las dificultades que
entraña, no se plantea para este ciclo la necesidad
de diferenciar entre masa y peso, lo que se reserva para el cuarto curso, al estudiar las fuerzas.
Deberán diferenciarse los conceptos de masa
y volumen y comprobar que tanto el volumen
como la masa se conservan ante las operaciones
de división o cambio de forma, aunque sólo la
masa lo hace en los cambios de estado, procesos
de disolución, etc. Para la diferenciación entre
ambas propiedades es también necesario medir la
masa de objetos de igual volumen, así como estudiar la cantidad de líquido desalojado por distintos sólidos según sea su masa y su volumen.
Las propiedades características (densidad,
punto de ebullición, punto de fusión...) permiten
diferenciar unas sustancias de otras. El concepto
de densidad de las sustancias permite precisar la
idea intuitiva sobre la existencia de sustancias
pesadas y ligeras.
La temperatura se presentará como una
expresión del estado de un cuerpo, medible con
un termómetro. Se destacará su carácter intensivo
y su independencia de las características de los
cuerpos, así como la inexistencia de cuerpos fríos
o calientes por naturaleza. Debe ponerse de
manifiesto la existencia de temperaturas superiores a 100ºC e inferiores a 0ºC.
En el lenguaje cotidiano se confunden los
conceptos de calor y temperatura. Pese a ello se
considera más adecuado abordar la diferenciación de ambos al estudiar las transferencias de
energía. Al principio de la etapa se puede relacionar el calor con la temperatura de forma que, al
mencionar objetos calientes o fríos, se aclare que
se refieren a objetos que tienen alta o baja
temperatura.
Antes de la medida de objetos es conveniente
que los alumnos se acostumbren a realizar estima-
ciones. Las medidas que se realicen servirán para
poner de manifiesto el carácter consensuado de las
unidades y su importancia en todas las ciencias
experimentales. Los alumnos y alumnas han de ejercitarse en la medida de estas magnitudes y su correcta expresión mediante un número y su unidad. Se
diferenciarán los términos magnitud y unidad.
Se utilizarán aparatos de medida sencillos:
balanzas, probetas, pipetas y termómetros, aunque sin pretender que los alumnos los usen de
forma excesivamente rigurosa. El trabajo con unidades se centrará en las de uso más corriente: g,
kg, cl, ml, m3, dm3, cm3 y ºC
Conviene que los cambios de unidades no se
planteen de formas meramente algorítmicas, sino
dentro de situaciones problemáticas de la vida
cotidiana, en las que se puedan ver, y comparar
en situaciones experimentales, las diferentes unidades que se utilizan
En el estudio de procesos de medida y en el
aprendizaje de técnicas y manejo de aparatos, se
deben potenciar valores relacionados con la sensibilidad por el orden y la limpieza de los objetos,
la necesidad de precisión en la realización de las
medidas, presentación ordenada de los datos
obtenidos, etc.
La Naturaleza de la Materia: Cambios Físicos
Existe una gran diversidad de sistemas materiales. De acuerdo con la teoría cinético-molecular
toda la materia está constituida por partículas muy
pequeñas, en continuo movimiento, que están
separadas por espacios vacíos. La rapidez con que
se mueven las partículas depende de la temperatura del cuerpo. La materia puede presentarse en
tres estados de agregación que es posible explicar
por el agrupamiento y el movimiento de las partículas. Dichas partículas no cambian en las transformaciones físicas.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Todo lo que observamos está hecho de la
misma materia, organizada en diferentes
partículas que se mueven.
53
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Las diversas sustancias están hechas de partículas distintas.
• Al cambiar la presión y la temperatura, las
partículas se pueden aproximar o alejar,
dando lugar a que cambie el aspecto de la
sustancia, pasando sucesivamente por los
distintos estados de agregación. Las condiciones en las que ocurren tales cambios son
características de cada sustancia.
• Con independencia de su estado de agregación, la materia presenta sus propiedades
de masa, volumen, etc, pudiendo, por
ejemplo, comprimirse y expandirse en
todos ellos. En estado gaseoso eso es
mucho más patente.
• Los cambios de estado del agua tienen
mucha importancia para la vida en la Tierra. En el aire existe agua. Los procesos de
condensación y evaporación de ese agua
está relacionados con los fenómenos
atmosféricos: lluvia, nieve, rocío, etc.
La constatación de la diversidad en los sistemas materiales, así como la observación de diferentes tipos de transformaciones obliga a buscar
unas primeras explicaciones para interpretarlas.
Por el gran número de transformaciones físicas que pueden interpretarse de forma elemental
con alguna de sus hipótesis básicas, la teoría cinético molecular es especialmente adecuada para
que los alumnos expliquen numerosos fenómenos cotidianos y hagan las primeras reflexiones
sobre la relación entre los hechos y las explicaciones, así como sobre la naturaleza de las ciencias experimentales.
La idea de diversidad en la Naturaleza se
puede poner de manifiesto al estudiar las mezclas y sustancias puras. El estudio de las disoluciones conviene abordarlo de forma cualitativa, sin cálculos de concentración o solubilidad,
mientras que puede identificarse una sustancia
utilizando las propiedades características más
comunes: la densidad y los puntos de fusión y
ebullición.
54
La separación de sustancias puras a partir de
las mezclas y disoluciones debe servir para familiarizar al estudiante con el uso de técnicas instrumentales como la decantación, filtración, evaporación a sequedad, cristalización y destilación, así
como para el estudio de las diferencias estructurales entre las mezclas y las sustancias puras.
Se tratará la composición de algunos sistemas
complejos comunes, dedicando especial atención
al aire, al agua potable y al petróleo, analizando
los problemas de contaminación relacionados
con ellos.
Con ocasión del estudio de estos sistemas, se
compararán los procesos de separación de sustancias utilizados en el laboratorio con los que se
emplean industrialmente.
La Naturaleza de la Materia:
Cambios Químicos
Entender los cambios químicos requiere analizar previamente los conceptos de elemento y
compuesto. Para ello la teoría atómica aporta un
marco explicativo sencillo y potente en el que,
además, encontrará cabida la noción de reacción
química. Todos ellos son objetivos de este núcleo
de contenidos.
Las transformaciones químicas se analizarán,
desde un punto de vista macroscópico, como aparición de unas sustancias y desaparición de otras.
El cambio de sustancias se puede evidenciar
observando la variación en las propiedades características, e interpretarse, con un modelo atómico
elemental, como un proceso de reordenamiento
de los átomos.
El estudio de algunas reacciones de descomposición permitirá la introducción de las nociones
de elemento y compuesto. Se clasificarán los elementos, insistiendo en las diferencias entre metales y no metales. Los alumnos deberán adquirir
una concepción de los átomos como unidades
estructurantes básicas que componen la materia,
puesto que concebirlos como la parte más pequeña a la que puede llegarse en un proceso continuado de división les puede inducir la idea de
Secuenciación de Contenidos
átomo como ente microscópico que tiene las propiedades macroscópicas de las sustancias. Conviene tener en cuenta la identificación que suelen
hacer los alumnos entre elemento y sustancia
pura por un lado y entre compuesto y mezcla por
otro. La dificultad de clarificar estos conceptos
aconseja, no sólo analizar las diferencias en el
comportamiento macroscópico, sino también utilizar modelos y diagramas atómicos que ayuden a
diferenciar el significado de cada uno de ellos.
Se debe conocer el significado de las fórmulas químicas, sin realizar para ello un estudio sistemático de las reglas de formulación y
nomenclatura química. Deben estudiarse las
propiedades fundamentales de algunas sustancias: el agua, el hidrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono. Se obtendrán y se comprobarán experimentalmente sus propiedades más
notables.
Se tratarán algunas reacciones muy frecuentes, como las de combustión. Conviene analizar
los problemas de contaminación asociados a procesos industriales de combustión.
Hay que diferenciar las transformaciones físicas, como los cambios de estado, de las reacciones químicas, como la combustión y otras que
transcurren con emisión de gases, tanto desde un
punto de vista macroscópico como desde una
interpretación atómica de las mismas.
Estos contenidos darán ocasión de prestar
especial atención a las normas de seguridad e
higiene en la utilización de productos y en la realización de experiencias
Energía y Calor
El concepto de energía permite estudiar,
desde una misma perspectiva, todas las transformaciones que se presentan en la Naturaleza,
conectando fenómenos de apariencia muy diversa. Este carácter unificador constituye la idea
clave del núcleo dedicado al estudio de la energía, lo que obliga a analizar transformaciones de
todo tipo y no sólo las relacionadas con el campo
de la Mecánica.
La importancia y la complejidad del concepto
de energía, que se asocia en esta etapa con la
capacidad de los sistemas para provocar transformaciones, hace necesario su estudio en los dos
ciclos y el establecimiento de distintos niveles
para cada uno de ellos.
El tratamiento que se da a este concepto en el
primer ciclo es fundamentalmente cualitativo, centrándose en poner de manifiesto algunas características de la energía que resultan útiles para dar
explicaciones sencillas a fenómenos cotidianos.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• La existencia de diferentes formas de energía: cinética, potencial gravitatoria, interna
(relacionada con la temperatura y la naturaleza de la sustancia), eléctrica...
• La posibilidad de transformación de unas
formas en otras, pudiéndose identificar esas
transformaciones en fenómenos cotidianos
simples. Se analizarán procesos en los que
se den transformaciones en que intervengan todos los tipos de energía, no limitándose al estudio de las transformaciones
mecánicas.
• El concepto cualitativo de degradación de la
energía, que permite explicar la aparente
“desaparición” de la energía cuando se utiliza.
• La relación entre energía y tecnología. En
concreto se analizarán las transformaciones energéticas implicadas en los procesos
de producción de electricidad: centrales
hidroeléctricas y centrales térmicas (de
carbón, de fuel-oil y nucleares). Se presentarán fuentes alternativas de energía:
eólica, solar... y su presencia en Andalucía,
insistiendo en la necesidad del ahorro
energético. Se hará un análisis de las consecuencias medioambientales de unos u
otros procedimientos.
En cuanto al calor, se puede abordar la diferenciación entre temperatura y calor de una forma
empírica. Se debe hacer una primera aproxima-
55
Área de Ciencias de la Naturaleza
ción al concepto de calor como energía que pasa
de unos sistemas a otros cuando hay cambios de
temperatura.
Luz y Sonido
La luz y el sonido son fenómenos que tienen
en común su carácter ondulatorio, en los que se
propaga energía sin propagación neta de materia.
Con este núcleo de contenidos se pretende
que los alumnos comprendan y se familiaricen
con el funcionamiento de los aparatos más comunes relacionados con la luz y el sonido (cámaras
fotográficas, espejos, lentes, instrumentos musicales...) así como con los procesos físicos relacionados con la visión y la audición. Conviene hacer un
tratamiento esencialmente experimental, de
forma que se proporcione a los alumnos la base
necesaria para construir un modelo simple de la
luz y el sonido que permita explicar los fenómenos más corrientes que les rodean.
En cuanto a la luz, deberá tenerse en cuenta que:
• Conviene utilizar un modelo que contemple
la luz como una entidad, distinta de las
fuentes emisoras y de los efectos que produce. Se diferenciará entre esta entidad física invisible y los efectos sensoriales que origina, tales como la claridad, la visión, el
color... Se dotará a este modelo con las cualidades dinámicas de la luz, añadiendo
características específicas: propagación rectilínea, consideración de que el espacio
recorrido no depende de la intensidad de la
fuente luminosa, que la luz no desaparece a
no ser que exista una interacción material,
que no se propaga en direcciones privilegiadas y lo hace igual de noche que de día...
• Las sombras se interpretan como ausencia
de luz, que es bloqueada por un cuerpo
opaco. Su estudio permitirá introducir el
modelo de rayos geométricos que representan simbólicamente la dirección de propagación de la luz, prestando especial atención a que no se asigne una existencia
material a estos rayos. Se observará que la
56
formación de sombras no es posible con
luz difusa ni está relacionada con la intensidad de las fuentes.
• Para comprender la visión hay que aceptar
que todos los cuerpos, no sólo los espejos,
pueden reflejar la luz que les llega. Todo
cuerpo iluminado por una fuente es, a su
vez, fuente que emite luz en todas direcciones y no imágenes de sí mismo. Es necesario que la luz reflejada en los objetos entre
en el ojo para poder verlos. Se pueden estudiar analogías con la cámara oscura y la
cámara fotográfica para explicar el mecanismo de la visión en el ojo.
• El modelo de rayos permite analizar cualitativamente el fenómeno de la refracción y la
formación de imágenes en espejos y lentes.
Los diagramas que se utilicen deben representar, no sólo los dos o tres rayos especiales que suelen usarse para localizar la imagen, sino todo el haz con el que se interpreta
la formación de cada punto imagen. Se
verán aplicaciones de las lentes para la
corrección de defectos visuales y en la fabricación de diversos instrumentos ópticos.
• Conviene tratar la dispersión de la luz y la
absorción y reflexión selectiva, encaminadas a la comprensión de que el color de los
objetos no es una cualidad característica de
los mismos, sino el resultado de la interacción de una luz y un objeto determinados.
La dispersión debe encuadrarse como un
aspecto más de refracción y no como un
fenómeno nuevo aislado. También se tratará la síntesis aditiva y sustractiva y se relacionarán todos estos conceptos con fenómenos y aplicaciones corrientes como: la
televisión y fotografía en color, la mezcla de
pinturas, la formación del arco iris...
En cuanto al sonido, se abordarán tres aspectos fundamentales: detección, producción y propagación.
Se realizará un análisis de los sonidos que
percibimos diariamente y una constatación de su
Secuenciación de Contenidos
enorme diversidad. Como resultado de ese análisis se clasificarán los sonidos en graves y agudos
(tono), fuertes y débiles (intensidad) y producidos
por un instrumento musical u otro (timbre).
Se buscará la razón de esa diversidad en el origen de cada sonido, concluyendo que todos ellos
se originan en algo que vibra. Conviene hacer alguna referencia a la anatomía del oído y al mecanismo
sensorial de la audición. Se señalarán las dificultades que tenemos los humanos para percibir los
ultrasonidos y también que de la sensación sonora
se puede pasar al dolor. Se tratarán cuestiones de
alteración del medio ambiente por niveles de sonido poco adecuados (contaminación acústica)
Se comprobará la necesidad de un medio
material para la propagación del sonido y se estudiará la relación que existe entre su velocidad y
las características del medio.
SEGUNDO CICLO
Tercer Curso
Las Personas y la Salud
La concepción del ser humano como un ser
vivo de gran complejidad implica que posee las
características generales de los demás seres vivos,
aunque con una mayor capacidad de respuesta e
independencia respecto al medio.
La consideración del ser humano como un
sistema con capacidad de autorregulación permite entender la salud como una manifestación de
su equilibrio, al que puede colaborar la persona
con la adquisición de hábitos de vida saludable.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Los diferentes aparatos que intervienen en la
nutrición hacen posible que llegue a todas
las células del cuerpo materia y energía.
• La contaminación del aire, el agua y el
suelo influye negativamente en el funcionamiento del cuerpo humano.
• El ser humano posee la capacidad de recibir información del exterior, procesarla y
elaborar respuestas complejas.
• Existen factores sociales que influyen en el
sistema nervioso y en la salud mental en
general.
• El consumo de drogas, tabaco y alcohol
repercute negativamente en la persona y en
la sociedad.
• La sexualidad humana supone una comunicación afectiva y es una opción personal.
Se manifiesta según diferentes pautas de
conducta.
• En la gestación de un nuevo individuo
intervienen aspectos biológicos, psicológicos y sociales.
• El desarrollo científico y tecnológico permite intervenir en los procesos de la
reproducción.
Entre los contenidos procedimentales hay
que destacar los relacionados con la utilización de
forma crítica de diferentes fuentes de información: entrevistas y encuestas, bibliografía, estadísticas, dietas y etiquetas de alimentos, prensa etc.
Otros procedimientos que se tendrán en cuenta
son los relacionados con el uso correcto de medicamentos, la utilización de medidas de salud preventivas y el conocimiento y la utilización, en su
caso, de los centros sanitarios locales.
Es importante que se ayude al alumno a
establecer relaciones entre hábitos de vida, salud
y medio ambiente.
Los Materiales Terrestres
En la Tierra existe una gran diversidad de
minerales y rocas. Dentro de esta diversidad es
posible constatar cierta homogeneidad y unidad
en las propiedades físicas, químicas y estructurales, es decir, una organización. Los minerales y las
rocas presentan alteraciones y cambios profundos
al interaccionar con el medio que les rodea.
57
Área de Ciencias de la Naturaleza
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Existen muchas rocas diferentes (en su
aspecto externo, composición, mineralogía
y origen) pero apenas una docena de ellas
son las que constituyen la inmensa mayoría
de la superficie terrestre.
• Las rocas pueden ordenarse de acuerdo
con su pertenencia a ciertos modelos organizativos. De ellos los más relevantes son
los relacionados con su génesis.
• Las rocas están sujetas a alteraciones y cambios continuos, aunque generalmente lentos,
tanto en el pasado como en la actualidad.
• Todas las rocas contienen información
sobre las condiciones en que se originaron
y las alteraciones posteriores que han experimentado.
En el primer ciclo se han estudiado las rocas
más abundantes y algunas de sus propiedades
observables: textura, color, composición mineralógica, etc. El tratamiento ha sido fundamentalmente descriptivo. En este curso deberá insistirse
más en la perspectiva dinámica y genética que en
la descriptiva, estableciéndose la relación existente entre ciertas características de las rocas y las
condiciones en que se formaron.
Como se ha señalado, el concepto de cambio
debe construirse, a lo largo de toda la etapa, en
sus dimensiones espacial y temporal, mostrando
que todos los materiales se modifican a lo largo
del tiempo. En el primer ciclo sólo se han abordado algunos cambios físicos producidos por agentes externos (cambios de lugar, forma, tamaño,
cambios naturales y provocados por la acción
humana). Se comenzará a introducir las alteraciones químicas y aquellos cambios causados por la
intervención de procesos internos.
Cambios en la Superficie Sólida del Planeta
La superficie sólida del Planeta se encuentra
en interacción permanente con el agua, la atmósfera y la biosfera. Dicha interacción determina
58
continuos cambios en las rocas que, analizados a
mayor escala, suponen modificaciones del relieve
terrestre.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Las rocas, en contacto con la atmósfera y
los seres vivos, se alteran por causas mecánicas y químicas.
• La retirada de materiales de las zonas más
alta y su depósito en las más bajas provoca,
a escala geográfica amplia, un lento proceso de nivelación.
• Estos procesos originan cambios del relieve
terrestre que pueden ser lentos y graduales
o esporádicos pero muy intensos.
• La energía solar y la gravedad a través del
flujo del agua y el aire son, en última instancia, las causas de los procesos de erosión y transporte.
• El desarrollo tecnológico está posibilitando
que el hombre provoque importantes cambios en el relieve terrestre.
Deberán relacionarse los cambios a pequeña
escala, analizados en el apartado anterior, con los
efectos a escala media. En el primer ciclo su tratamiento ha sido fundamentalmente cualitativo, es
necesario ahora ir introduciendo elementos cuantitativos que deberán relacionarse con el trabajo
con mapas topográficos.
Deberá valorarse la incidencia en Andalucía de las catástrofes naturales y los procedimientos que pueden utilizarse para reducir sus
efectos.
Favorecer una actitud de respeto hacia la
naturaleza y valorar el territorio como unidad
cambiante, organizada y diversa, en la que tienen
lugar interacciones entre el substrato geológico,
los factores físico-químicos del medio, los seres
vivos y la actividad humana, son algunas de las
actitudes y valores que deben considerarse entre
los contenidos de este apartado.
Secuenciación de Contenidos
Interacciones en el Medio Natural
Los seres vivos e inertes constituyen un sistema de elementos interactuantes, con una trama de
relaciones que, en último término, se traduce en
un continuo intercambio y flujo de materia, energía e información entre dichos elementos y entre
éstos y el exterior.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• La distribución y abundancia de una población en un medio determinado depende
de las relaciones que establece con los
demás seres vivos y con los factores del
medio.
• Para tipificar las interacciones que se dan
entre los seres vivos se pueden utilizar diferentes criterios: su naturaleza, la naturaleza
de los elementos que interaccionan, las
consecuencias de la interacción para estos
elementos etc.
Se fomentará una actitud de acercamiento no
simplista a la realidad, de toma de conciencia
sobre el papel modificador de la especie humana,
como consecuencia del modelo de desarrollo por
el que ha optado y de responsabilidad en el uso
de los recursos.
Electricidad
La enseñanza de la electricidad en esta etapa
tendrá como objetivo proporcionar a los alumnos
un modelo que les permita una primera explicación elemental de algunos circuitos y aparatos de
uso ordinario, así como comprender el significado
de los parámetros básicos e inscripciones de
dichos aparatos, junto con una idea acerca de su
funcionamiento. Será preciso poner de manifiesto la existencia de una propiedad de la materia, la
carga eléctrica, en procesos de electrización por
frotamiento. Se construirán y analizarán circuitos
de corriente continua y se reconocerán los efectos
de la corriente eléctrica.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Las interacciones de los seres vivos entre sí
y con los factores del medio definen el ecosistema.
• En un ecosistema existen diferentes niveles
de organización, cada uno de los cuáles debe
ser considerado en relación a su ambiente
• Los ecosistemas se caracterizan y se diferencian entre sí por el número y tipos de
interacciones que se dan en ellos.
Para estudiar la abundancia y distribución de
las poblaciones se pueden introducir técnicas
más elaboradas de observación y toma de datos
en el campo. Otros procedimientos son: la construcción e interpretación de cadenas y redes tróficas, la clasificación de las interacciones atendiendo a diferentes criterios, la identificación,
en una descripción escrita o visual, de diferentes interacciones. Es importante desarrollar la
capacidad de analizar problemáticas ambientales
para que los alumnos perciban la complejidad de
las relaciones entre los diferentes factores que
intervienen.
• Construcción y montaje de circuitos de
corriente continua. Su representación
mediante los símbolos adecuados. Necesidad de que el circuito esté cerrado para
que funcione. Análisis de la estructura de
una bombilla de incandescencia, observando la continuidad del circuito dentro de
la misma.
• Estudio de un modelo elemental para explicar el funcionamiento de un circuito. Análisis del papel de los distintos elementos.
• Distinción entre aislantes y conductores e
introducción del concepto de resistencia
eléctrica.
• Concepto de intensidad de corriente y de
voltaje, así como realización de medidas en
circuitos eléctricos simples. Las medidas
deben expresarse correctamente, indicando siempre la unidad y conociendo el
carácter aproximado de toda medida, lo
que se debe tanto a la imprecisión de los
59
Área de Ciencias de la Naturaleza
aparatos como a los errores de la persona
que mide.
• Estudio de la ley de Ohm, aplicándola a
casos sencillos. No se trata tanto de realizar
cálculos numéricos como de analizar diferentes situaciones, prediciendo resultados y
sacando conclusiones.
• Aunque sólo sea de forma cualitativa,
deben observarse distintos efectos de la
corriente eléctrica: térmico, químico, magnético y mecánico. En todos esos procesos
se insistirá en las transformaciones energéticas que tienen lugar.
• Se introducirá el concepto de potencia y se
analizará su relación con el voltaje y la
intensidad.
El tratamiento de estas ideas puede realizarse
a través del estudio y análisis de situaciones concretas del entorno próximo de los alumnos: asociación de pilas en diversos aparatos, esquema
eléctrico de una vivienda, características de una
bombilla destacando su resistencia como propiedad que la identifica, el significado de las inscripciones de potencia y voltaje que aparecen en ella...
Se insistirá en los peligros que plantea no respetar las normas de seguridad más elementales al
trabajar con circuitos eléctricos. Se hará una reflexión sobre las aplicaciones de la electricidad en el
mundo de la producción, la influencia del avance
científico en la mejora de la calidad de vida y su
incidencia ambiental.
La Naturaleza de la Materia:
Cambios Químicos
También deben tratarse en este curso ciertos
tipos de reacción, como las reacciones
ácido-base, ácido-metal, las de oxidación de los
metales, las de reducción de los óxidos presentes
en los procesos metalúrgicos, y algunas otras
escogidas por su importancia industrial o por su
relevancia en el entorno próximo al alumno.
Se completará el estudio de las reacciones
químicas, siempre de manera cualitativa, con el
análisis de los factores que influyen en la velocidad de reacción. Se pondrá de manifiesto la
diferencia entre reacciones lentas (oxidación del
hierro...) y rápidas (combustiones...) analizándose
la importancia de la velocidad de reacción en los
procesos industriales. Se diferenciará igualmente
entre reacciones exotérmicas y endotérmicas.
El estudio de algunas sustancias derivadas del
carbono se abordará de una manera descriptiva y
elemental, estableciéndose características muy
generales de ese tipo de sustancias.
Los conocimientos anteriores permitirán
comprender que las diversas combinaciones entre
los átomos posibilitan al hombre la elaboración
de nuevos materiales como los plásticos,
medicamentos, drogas, tejidos sintéticos... Junto a
ello han de valorarse los riesgos que supone para
la salud, para la conservación del legado histórico
y para la calidad de vida en general, la presencia
de agentes contaminantes en el medio ambiente.
Como ya se advirtió al comentar el desarrollo
de este núcleo de contenidos en el primer ciclo,
se dedicará una especial atención a las normas de
seguridad e higiene en la utilización de productos
y en la realización de experiencias.
Cuarto Curso
Partiendo de lo estudiado en el primer ciclo, se
introducirá un modelo de átomo capaz de explicar
cualitativamente la naturaleza eléctrica de la materia. Es suficiente con un nivel descriptivo y no es
necesario llegar al estudio de modelos, como el de
Bohr, que pretenden explicar la constitución interna de los átomos. Se introducirá el Sistema Periódico, clasificación de los elementos que da cuenta de
la regularidad en las propiedades de los mismos.
60
Los Cambios en el Ecosistema
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Las interacciones alimenticias determinan
el funcionamiento del ecosistema originando un flujo continuo de energía que hace
posible la circulación de la materia.
Secuenciación de Contenidos
• Cuando se altera algún aspecto de la estructura o funcionamiento de los ecosistemas,
se desencadenan procesos que tienden a
alcanzar de nuevo un estado de equilibrio
dinámico.
• Determinadas modificaciones introducidas
en los ecosistemas (ciertos fenómenos
naturales o la actuación humana) pueden
sobrepasar la capacidad de autorregulación
de los mismos.
• El hombre como parte integrante de los
ecosistemas existentes,depende de ellos
para su supervivencia. La especie humana
es en la actualidad la que posee una mayor
capacidad para alterar los ecosistemas.
Los Cambios Geológicos en el Tiempo
La Tierra desde su formación ha estado en
continuo proceso de cambio. Las rocas y los fósiles son los “archivos históricos”, testimonios del
pasado terrestre. La disposición de las rocas ofrece información sobre su secuencia de formación.
Todo ello permite un acercamiento a la reconstrucción de la historia de la Tierra.
La complejidad que presenta la construcción
del concepto de Tiempo Geológico unida a su
relevancia para la comprensión de la dinámica
terrestre aconseja su tratamiento a lo largo de toda
la etapa.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Las poblaciones cambian a lo largo del
tiempo como consecuencia de las interacciones que se producen entre los seres
vivos y el medio.
• Las rocas pueden ser consideradas como
“archivos históricos” a partir de los cuales es posible reconstruir la historia de la
Tierra.
• Los seres vivos actuales son el resultado de
la evolución y diversificación de una gran
cantidad de organismos que han existido
con anterioridad, muchos de los cuales se
han ido extinguiendo a lo largo de la historia de la Tierra.
• Los principios de horizontalidad, superposición y continuidad de los estratos ayudan
a ordenar una serie estratificada.
• Históricamente se han dado dos grandes
sistemas interpretativos: el fijista y el evolucionista.
Los contenidos procedimentales y actitudinales
propios de este núcleo se refieren a: detectar los cambios de los elementos y de los procesos a partir de la
interpretación de registros fósiles, de la evolución de
datos estadísticos, de la comparación de fotografías
sobre evolución de un paisaje etc; desarrollar la capacidad de los alumnos para debatir y argumentar las
implicaciones sociales e ideológicas que tiene la ciencia en general y en particular en cuestiones relacionadas con la evolución y problemas ecológicos. La utilización crítica de textos históricos y la resolución de
problemas aplicando los diversos modelos de interpretación, constituyen herramientas importantes para
aproximarse a una visión de los procesos que generan el conocimiento científico.
• Históricamente ha habido, y en cierto
modo subsisten, dos interpretaciones acerca de la manera en que se producen los
cambios en la superficie terrestre: la Catastrofista y la Uniformitarista.
• La Tierra tiene una pasado extraordinariamente extenso
• A lo largo de ese pasado se han producido importantes cambios en los seres vivos
y en el relieve y la distribución de los continentes.
En los primeros años de la etapa el trabajo se
ha centrado en la movilización de las concepciones de los alumnos hacia interpretaciones dinámicas de los procesos geológicos. Es el momento de
introducir, de una parte, referencias temporales
que ayuden a situar los procesos geológicos y, de
otra, instrumentos que ayuden al establecimiento
de cronologías relativas.
61
Área de Ciencias de la Naturaleza
Así, deberán utilizarse los principios de horizontalidad, superposición y continuidad de los
estratos como procedimientos que permiten
ordenarlos cronológicamente y el actualismo
como el método de análisis que se utiliza para
acercarse a la interpretación de esos procesos.
La comprensión de la magnitud del pasado
terrestre exige ofrecer un contenido a ese enorme
lapso de tiempo. Reconocer algunos de los grupos de fósiles más característicos de los diversos
períodos geológicos, así como los acontecimientos más importantes de la historia de la Tierra,
será un instrumento para ello.
Manifestaciones de la Energía Interna
de la Tierra
Los relieves terrestres no pueden ser explicados sólo con el recurso a los procesos de la dinámica externa. Los volcanes y los terremotos son
algunas de las manifestaciones más evidentes de
que la energía interna del Planeta produce efectos
en la superficie terrestre. Históricamente se han
formulado diversas interpretaciones acerca de los
procesos de formación de las montañas y de otras
deformaciones de las rocas de la corteza.
Las concepciones que los alumnos de estas
edades parecen tener acerca del interior terrestre,
la experiencia personal de la rigidez de las rocas,
junto con las dificultades de manejo de escalas
espaciales planetarias y temporales de millones
de años, son algunos de los condicionantes que
deben considerarse en relación con este núcleo
de contenidos.
Los aspectos que se tratarán son los siguientes:
• Además de los procesos destructivos del
relieve que favorecen la nivelación de la
superficie terrestre, hay otros que tienen
como consecuencia la construcción del
relieve.
• Tanto los procesos destructivos como los
constructivos del relieve son generalmente
lentos y continuos, aunque no necesariamente graduales.
62
• La presencia de determinadas rocas y
estructuras de deformación, se explica
recurriendo a procesos terrestres de origen
interno.
• Los terremotos y los volcanes son algunas
de las manifestaciones más evidentes de
que existe actividad interna en el planeta.
• Existen deformaciones de los materiales
terrestres a pequeña escala (pliegues y
fallas) y a gran escala (cordilleras), cuyo
origen ha recibido diversas interpretaciones
a lo largo de la historia de la Geología.
• La teoría de la tectónica de placas ofrece un
modelo de flujo de materia y energía en
todo el Planeta que explica de una manera
global y coherente los grandes procesos
geológicos que ocurren en la Tierra.
Es objetivo de este apartado, más que abordar
en profundidad el estudio del interior terrestre y
su dinámica, constatar que dicha dinámica existe
y que recurrir a ella se hace imprescindible para
ofrecer respuestas a algunos de los grandes problemas geológicos. Deberá trabajarse sólo en el
cuarto curso, recibiendo en todo caso un tratamiento elemental y ofreciéndose una perspectiva
histórica de los problemas planteados y algunas
de las soluciones que se han aportado.
La detección de deformaciones en las rocas y
algunas otras manifestaciones de la dinámica
interna terrestre, el uso de instrumentos de medida como la brújula y la investigación de posibles
causas y efectos de alguna catástrofe natural próxima, son procedimientos de interés que deben
formar parte de los contenidos de este apartado.
La importancia que los fenómenos sísmicos
alcanzan en Andalucía aconseja favorecer la sensibilización sobre las posibilidades de detección y
prevención de dichas catástrofes naturales.
Movimiento
El movimiento es algo comúnmente observado, aunque su descripción sistemática y explica-
Secuenciación de Contenidos
ción sean bastante complejas. La Historia de la
Ciencia muestra que la definición de las magnitudes básicas para su estudio no ha sido una tarea
simple. Es algo que se debe tener en consideración al iniciar a los alumnos en el estudio del
movimiento, dedicando especial atención a la
clarificación de las magnitudes que se utilizan en
su descripción.
Debe asociarse la velocidad con la dirección
del movimiento y, con el fin de hacer representaciones gráficas, utilizar un vector sobre la trayectoria para que los alumnos identifiquen que los
cambios de dirección son también cambios de
velocidad.
En este núcleo de contenidos se incluye el
estudio de movimientos de trayectoria conocida,
ya sea rectilínea o curvilínea, sin hacer un tratamiento vectorial.
La fuerza es una magnitud asociada a las interacciones. Para que exista fuerza es necesaria la
presencia de dos cuerpos que interaccionan. El
valor de la fuerza aplicada está relacionado con
las deformaciones. La fuerza es mutua e idéntica
entre los cuerpos que interaccionan.
El problema de partida será el conocimiento
de la posición en cualquier instante. Trabajando
con movimientos reales, se concluirá en la necesidad de fijar un origen de posiciones y de tiempos,
definiendo la posición como la distancia al origen
medida sobre la trayectoria y distinguiéndose de
la distancia recorrida. Se recogerán e interpretarán
datos en tablas y gráficas.
El concepto de velocidad media se utilizará
en ejemplos en que la velocidad pueda considerarse como aproximadamente constante. El planteamiento de problemas relacionados con movimientos reales en los que la velocidad no se
mantiene constante, permitirá introducir los conceptos de velocidad instantánea y aceleración
media. Se tendrán en cuenta algunos errores frecuentes en los alumnos, que confunden aceleración y velocidad, precisando la diferencia entre
velocidad y cambios de velocidad
Conviene realizar una introducción cualitativa de las magnitudes básicas y plantear la
resolución de problemas principalmente como
un análisis físico de situaciones reales, fijándose las condiciones que los simplifican, emitiéndose hipótesis razonadas y adelantándose las
fórmulas que las representan. Sólo después de
comprender el significado físico de cada situación y cada magnitud, podrá hacerse un uso
razonado de las ecuaciones. Se pretende de
esta manera ofrecer una perspectiva más creativa e imaginativa de la Ciencia, apoyada en las
nociones aprendidas pero no limitada a un conjunto de algoritmos.
Fuerzas
La descripción y estudio de algunas interacciones obliga a la definición de nociones que,
como la de fuerza, son frecuentemente utilizadas
en la vida diaria y no siempre con el mismo significado que le atribuyen los científicos. Los
alumnos, como resultado de su experiencia cotidiana y de la aplicación del sentido común, tienen habitualmente una idea de fuerza como propiedad intrínseca de algunos cuerpos,
relacionada con la velocidad y no con los cambios de velocidad, y que puede transferirse de
un cuerpo a otro.
Conviene que los estudiantes identifiquen
todas las fuerzas presentes en algunas situaciones
estáticas simples, dibujándolas y nombrándolas
adecuadamente, para lo cual es necesario:
• Usar vectores, aunque sólo sea como
medio de representación.
• Nombrar cada fuerza especificando los dos
cuerpos en interacción.
• Identificar el origen de cada fuerza como
gravitatorio o electromagnético
De forma similar pueden abordarse los problemas de estática de fluidos, analizando las
fuerzas presentes y las condiciones que se
deben cumplir en la flotación de los cuerpos. Se
introducirá el concepto de presión, diferenciándolo del de fuerza, analizando con detalle los
63
Área de Ciencias de la Naturaleza
factores que influyen en la presión hidrostática y
atmosférica.
Se estudiarán las expresiones de las leyes de
Coulomb y de la Gravitación Universal. A partir de
esta última se discutirá el significado de la expresión “peso de los cuerpos”, identificando los factores de los que depende.
Debe analizarse la relación entre fuerza y
movimiento, destacando la propiedad de los cuerpos de mantener su velocidad si sobre ellos no
actúa una fuerza resultante capaz de cambiarla
(primer principio de la dinámica). Es importante
analizar el rozamiento entre cuerpos que se mueven o intentan moverse uno sobre otro. Se reconocerá el efecto de las fuerzas aplicadas sobre un
cuerpo en un cambio de velocidad, sustituyendo
la idea proporcionalidad entre fuerza y velocidad
por la relación establecida en el segundo principio de la dinámica.
En la resolución de problemas se primará una
actitud reflexiva y de formulación de hipótesis
sobre un tratamiento puramente algorítmico. Lo
esencial en esta etapa para el análisis dinámico
del movimiento será reconocer cada una de las
fuerzas presentes y el efecto de la resultante sobre
un mismo cuerpo. En particular se analizará el
movimiento de caída libre desde un punto de
vista dinámico.
El estudio dinámico del movimiento circular debe realizarse cualitativamente, destacando la necesidad de una fuerza para producir los
cambios de dirección del movimiento. Se analizará el movimiento de los planetas, como aplicación de estos conocimientos, rechazando la
idea del movimiento natural e insistiendo en la
necesidad de que exista una fuerza de atracción del Sol sobre los planetas sin ninguna otra
que la anule. Se pondrá de manifiesto el carácter de síntesis de la teoría newtoniana al explicar dos fenómenos, en apariencia tan diferentes, como la caída de los cuerpos y el
movimiento de los planetas.
64
Energía y Calor
En este curso se plantea una ampliación de
los procesos en los que ocurren transformaciones
de energía, aplicando el principio de conservación para explicar y predecir fenómenos de forma
cualitativa y reservándose el estudio cuantitativo
para casos sencillos. Se analizarán los procesos de
transferencia de energía, distinguiéndose cualitativamente entre trabajo y calor.
El trabajo se asociará con procesos en los que
hay una fuerza y un desplazamiento observable, y
el calor con aquellos procesos de transferencia
debidos a una diferencia de temperatura entre los
cuerpos. En cada uno de ellos puede identificarse
el sistema que cede y el que gana energía.
Se diferenciará entre calor y temperatura y se
hará un estudio cualitativo de las formas de propagación del calor. Se analizarán las transferencias de energía que ocurren en las máquinas simples y en algunas máquinas térmicas sencillas y se
introducirá el concepto de potencia.
Conviene insistir en que en todos los casos se
cumple el principio de conservación de la energía
y se analizará la capacidad de las máquinas simples para multiplicar fuerzas. De esta forma, el
estudio de las máquinas simples puede aprovecharse para diferenciar los conceptos de energía,
fuerza y potencia. Es necesario reflexionar sobre
las consecuencias sociales derivadas del uso de
las máquinas.
La idea de degradación de la energía puede
asociarse con la posibilidad de aprovechar determinadas formas de energía para realizar trabajo,
ofreciendo la oportunidad para discutir los problemas relacionados con el consumo de energía,
la crisis energética y sus consecuencias sociales y
ambientales.
Se utilizará la teoría cinético-molecular para
hacer una interpretación de los términos: presión,
temperatura, calor y energía interna.
Secuenciación de Contenidos
CUADRO-RESUMEN DE LA SECUENCIACIÓN DE CONTENIDOS
E
ste apartado facilita al profesor una
visión conjunta de la gradación que se
ha establecido entre los ciclos. Por sí solo no
ofrece las apreciaciones y matices de toda la propuesta de secuenciación y, por lo tanto, sólo
puede ser interpretado correctamente acompañado de la lectura de la misma.
2. CONTENIDOS CORRESPONDIENTES
A CADA UNO DE LOS CICLOS
PRIMER CICLO
Los Seres Vivos: Diversidad y Organización
• Concepto de clasificación: criterios y utilidad.
1. CONTENIDOS DE TRATAMIENTO
CONTINUADO A LO LARGO
DE TODA LA ETAPA
*
*
ACTITUDINALES
• El suelo.
Relativos al tratamiento de problemas.
• Importancia de la diversidad biológica.
Especies endémicas andaluzas.
• Curiosidad.
• Creatividad.
• Confianza en sí mismo.
• Constancia.
• Modelos de organización animal.
Relativos al carácter social del conocimiento.
• Comunicación.
• Cooperación.
• Pensamiento crítico.
*
*
*
• Relaciones entre tipo de nutrición, modelo
de organización y condiciones del medio.
Distribución de los seres vivos.
• Modelos de organización vegetal.
La Unidad de Funcionamiento de los
Seres Vivos
• Alimentación: materia y energía.
Relativos a la ética ambientalista.
• Productores y consumidores. Importancia
de la fotosíntesis.
• Valoración de la salud y del propio cuerpo.
• Respeto a la tierra y a la vida.
• Reproducción de animales y plantas.
PROCEDIMENTALES
• Las funciones de relación.
Relativos a la capacidad para diseñar y utilizar
instrumentos y técnicas comprobatorias:
• El nivel de organización celular: célula
vegetal y animal.
• Observación.
• Tratamiento de la información.
• Clasificación.
• Diseño y desarrollo de la experimentación.
• El microscopio óptico.
Relativos a la capacidad para la obtención y
comunicación de las conclusiones:
Las Personas y la Salud
• Capacidad para obtener conclusiones.
• Capacidad para comunicar los resultados.
• Microorganismos: diversidad y utilidad para
el hombre.
• Introducción a las relaciones entre estructura y función en los aparatos que intervienen
en la nutrición humana.
65
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Las dietas y la salud.
La Tierra en el Universo
• Producción, conservación y comercialización de alimentos.
• El Sistema Solar: componentes y características.
• Influencia de factores sociales, drogas y
estimulantes en la salud mental.
• Cambios corporales y fisiológicos relacionados con la maduración sexual.
• Interpretaciones históricas de la posición
de la Tierra: los sistemas geocéntrico y
heliocéntrico.
• El Sistema Solar en el Universo.
• Representación de escalas.
Los Materiales Terrestres
• Las rocas más frecuentes en la Corteza
terrestre: características, identificación y
utilidad.
• Composición de las rocas. Minerales más
importantes. Su utilidad económica.
• Construcción de instrumentos astronómicos sencillos.
Propiedades de la Materia
• La masa: conservación y medida.
• Origen y formación de las rocas sedimentarias.
• El volumen: su medida en sólidos, líquidos
y gases.
• Elaboración de claves sencillas.
• Diferenciación entre masa y volumen.
• El actualismo como método de análisis e
investigación.
• La densidad.
• Equilibrio térmico: la temperatura.
Cambios en la Superficie Sólida del Planeta
• Procesos de meteorización.
La Naturaleza de la Materia:
Cambios Físicos y Químicos
• Conceptos de erosión,transporte y sedimentación.
• Comportamiento de la materia en los estados gaseoso, líquido y sólido.
• El agua como agente geológico.
• Interpretación del comportamiento observado mediante la teoría cinético-molecular.
• La desertización.
• Cambios de estado de agregación.
Los Cambios Geolólicos en el Tiempo
• Huellas de procesos geológicos externos.
66
• Interpretación de los cambios de estado de
agregación mediante la teoría cinéticomolecular.
• Los fósiles y las rocas sedimentarias. Procesos de fosilización.
• Mezclas y disoluciones.
• Los cambios geológicos como indicadores
del paso del tiempo.
• Procedimientos físicos para separar componentes de mezclas.
• Procesos graduales y procesos catastróficos.
• Los cambios químicos.
Secuenciación de Contenidos
• Elementos y compuestos.
• El sistema neuroendocrino. Elaboración de
comportamientos y respuestas.
• Teoría de Dalton.
• Explicación de las diferencias entre sustancias compuesto y elementales, así como de
las reacciones químicas mediante la teoría
de Dalton.
• Influencia de factores sociales, drogas y
estimulantes en la salud mental.
• Reproducción y sexualidad. Cambios corporales y fisiológicos.
• Estudio de las reacciones de combustión.
• Factores biológicos, psicológicos y sociales.
Energía y Calor
Los Materiales Terrestres
• La energía. Formas en que se presenta.
• Cambios en los sistemas y la energía
asociada.
• Cesión de energía de unos sistemas a otros:
el calor.
• El Sol: fuente de energía para la Tierra.
• Incidencia de la energía en la vida de las
personas.
Luz y Sonido
• Origen de las rocas.
• Características de las rocas relacionadas
con su origen.
• Disposición de las rocas en el campo.
• Las rocas sedimentarias, magmáticas y
metamórficas.
• Reconocimiento e identificación de las
rocas más frecuentes.
Cambios en la Superficie Sólida del Planeta
• Meteorización física y química.
• Naturaleza física de la luz. Su propagación.
• Modelo geométrico de rayos.
• Formación de sombras e imágenes.
• La cámara oscura y la cámara fotográfica.
• Lentes y refracción.
• El ojo humano.
• El color. Dispersión de la luz blanca.
• El sonido: naturaleza y cualidades.
• Producción de sonidos.
• La audición. Contaminación acústica.
• Agentes geológicos externos.
• Catástrofes naturales y su relación con los
procesos geológicos externos.
• Las rocas y el relieve.
• Representación del relieve.
• Evolución del relieve.
SEGUNDO CICLO
Tercer Curso
Interacciones en el Medio Natural
• Concepto de ecosistema. Biocenosis y
biotopo.
Las Personas y la Salud
• Elementos y factores del ecosistema.
• Relaciones entre estructura y función de los
diferentes aparatos que intervienen en la
nutrición humana.
• Niveles de organización: individuos, poblaciones y comunidades.
67
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Relaciones en las poblaciones y las comunidades.
Cuarto Curso
Los Cambios en el Ecosistema
• Las interacciones con el medio: distribución
y abundancia de los seres vivos.
• Habitat y nicho ecológico. Redes y cadenas
tróficas. Pirámides de población.
• Flujo de energía y ciclos de materia.
• Ritmos diarios y anuales.
• Sucesión ecológica.
• Ecosistemas de Andalucía.
• Equilibrio dinámico en el ecosistema.
Electricidad
• La extinción de especies.
• La carga eléctrica, una propiedad de la
materia.
• Fijismo y evolucionismo.
• Corriente eléctrica.
• El hombre y la biosfera: relaciones Ciencia-Técnica-sociedad.
• Intensidad de corriente. Voltaje. Potencia.
Los Cambios Geológicos en el Tiempo
• Conexiones en serie y en paralelo.
• Producción y efectos de la corriente eléctrica.
La Naturaleza de la Materia:
Cambios Químicos
• Revisión de la teoría cinético-molecular y la
teoría atómica.
• Indicadores de cambios geológicos.
• Catastrofismo y uniformitarismo.
• Cronología relativa.
• Utilización de los principios de horizontalidad, superposición y continuidad de los
estratos.
• Los fósiles y la reconstrucción de los
ambientes antiguos.
• Disoluciones: concentración.
• Masa atómica relativa.
• Clasificación periódica de los elementos.
• Conservación de la masa en las transformaciones químicas.
• Ecuaciones químicas y conservación de los
átomos.
• Velocidad y energía en las reacciones
químicas.
• Naturaleza eléctrica de la materia. Concepto de ión.
68
• Caracterización de algunos de los principales grupos de fósiles.
• La historia de la Tierra. Instrumentos para
su reconstrucción.
Manifestaciones de la Energía Interna de
la Tierra
• Volcanes y terremotos.
• Deformaciones de las rocas.
• El origen de las montañas: interpretaciones
históricas.
• La tectónica de placas.
Secuenciación de Contenidos
Movimiento
• Segundo principio de la dinámica: relación
entre fuerza y variación del movimiento.
• Magnitudes necesarias para describir el
movimiento.
• La presión atmosférica.
• Movimiento uniforme.
Energía y Calor
• Movimiento uniformemente acelerado:
movimiento de caída libre.
• Los cambios en los sistemas y la energía
asociada.
• Representación gráfica del movimiento.
• Medición de la energía.
• El movimiento de la Tierra en el Sistema
Solar.
• Cálculos numéricos en las transformaciones
energéticas.
Fuerzas
• Conservación y degradación de la energía.
• Las fuerzas: identificación y representación
en situaciones sencillas.
• Transferencias de energía: calor y trabajo.
• Máquinas simples y motores.
• Tercer principio de la dinámica.
• Concepto de potencia.
• Primer principio de la dinámica: inercia de
los cuerpos.
69
INTRODUCCIÓN
O
rganizar los contenidos de Ciencias de
la Naturaleza que han de trabajarse a lo
largo de los ciclos y cursos que constituyen la
Educación Secundaria Obligatoria es una tarea
compleja. Su realización implica una
determinada concepción del área y de las
disciplinas que la integran, de cómo aprenden
los alumnos de estas edades y de qué
condiciones espaciales, temporales o de recursos
constituyen nuestro contexto educativo.
El punto de partida obligado lo constituye el
curriculum establecido en el Decreto de 9 de
junio de 1992 (BOJA de 20 de junio) para el Área
de Ciencias de la Naturaleza de la Educación
Secundaria Obligatoria en la Comunidad Autónoma de Andalucía. Sin embargo, la concepción
abierta y flexible que caracteriza a dicho curriculum, permite elaborar concreciones muy diversas en función de las decisiones curriculares que
se adopten.
En efecto, puede realizarse la organización de
los contenidos desde una perspectiva de ciencia
integrada o desde cada una de las disciplinas científicas, desde una ciencia pura independiente del
contexto social en que se genera y de sus apli-
caciones tecnológicas o desde las relaciones
ciencia-tecnología-sociedad, puede hacerse
un tratamiento centrado en los conceptos o
en los procedimientos científicos, etc.
Así, ante la disyuntiva disciplinas separadas/
ciencia integrada, hemos optado por un trata-
miento en el que partiendo de las disciplinas,
entendidas como cuerpos coherentes de conocimientos, se consideran aquellos elementos que
les son comunes y que permiten configurar el
Área. Tales como sus bases metodológicas, los
procedimientos y destrezas generales que comparten, los contenidos actitudinales y una amplia
gama conceptual que forma parte del patrimonio
común de las ciencias.
En este sentido, en el desarrollo de los contenidos del área, independientemente de las disciplinas a que puedan atribuirse, hemos procurado resaltar el protagonismo de una serie de
conceptos o ideas básicas (materia, sistema material, diversidad, organización, interacción y cambio), que actúen como elementos que vertebren
y den unidad a la propuesta. Estos grandes conceptos ayudan a organizar y estructurar los
mapas conceptuales que se presentan y tienen
un tratamiento diferente en los dos ciclos de la
etapa. Así, la diversidad recibe una especial atención en el primer ciclo, mientras que los cambios, interacciones y niveles de organización, se
trabajan preferentemente (aunque no exclusivamente) en el segundo ciclo.
Otra cuestión de interés es cómo presentar
los contenidos que habitualmente se conocen
como transversales (Educación Ambiental, Educación para la Salud, Relaciones Ciencia-TécnicaSociedad, Educación Vial, etc.). Las exigencias
que, en cuanto a flexibilidad de horario, espacios, profesorado, etc. supone organizar los currí-
73
Área de Ciencias de la Naturaleza
culos en torno a estos contenidos, así como la
necesidad de trabajarlos con un mínimo soporte
científico teórico, hace recomendable que se
ofrezca una presentación transversal de los mismos, de manera que se encuentren en relación
con la mayoría de los contenidos del Área.
Proponemos por tanto que dichos contenidos
se aborden ligados al estudio de los conceptos
científicos necesarios para su correcto tratamiento.
Por tal motivo no presentamos unidades didácticas específicas que aludan directamente a contenidos transversales, sino que al comentar el desarrollo de cada una indicaremos actividades o
temas especialmente adecuados para tratarlos en
cada momento (así lo hacemos al estudiar la energía, cuando analizamos los procesos de producción industrial de energía eléctrica o el papel de
los alimentos como combustibles, las dietas, normas de higiene, contaminación en relación con
procesos industriales o reacciones químicas...).
Se ha optado por presentar los contenidos
estructurados en torno a unidades didácticas.
Dichas unidades recogen conceptos muy interrelacionados, que permiten ofrecer una visión
suficientemente estructurada, con frecuencia
referidos a un objeto de estudio común y que no
requieren para su desarrollo un tiempo demasiado grande. Consideramos adecuado presentar,
siempre dentro de un marco suficientemente flexible, entre 8 y 9 unidades didácticas por curso.
La mayoría de las unidades didácticas tienen
en la resolución de problemas el elemento que
permite establecer el hilo conductor de las diversas actividades que se realizan, o bien se plantean con la finalidad de dar respuesta a determinadas preguntas sobre las que se informa en los
comentarios que hacemos más adelante. Con ello
74
se pretende facilitar una mayor motivación del
alumno, procurando que durante el proceso de
aprendizaje tengan un sentido claro para él las
actividades que hayan de realizarse en cada
momento.
Incluimos en este documento mapas conceptuales correspondientes a unidades didácticas o
grupos concretos de ellas, según la amplitud y
naturaleza de los contenidos a que se refieran. A
nuestro juicio esto les otorga una mayor flexibilidad, en la medida en que permite llegar a cada
concepto siguiendo diversos caminos, estimula el
establecimiento de múltiples relaciones entre los
contenidos abordados (conviene tener en cuenta
que, por razones de claridad, sólo se señalan en
ellos algunas de esas relaciones) y, en último término, facilitan la construcción de un modelo
interpretativo global.
Para cada unidad didáctica, además de los
mencionados mapas conceptuales, se incluyen
una serie de comentarios sobre aspectos relevantes relacionados con las mismas e incluso algunas sugerencias sobre problemas o actividades
especialmente interesantes.
Aunque debe interpretarse con gran flexibilidad, nos ha parecido que puede resultar igualmente orientativo señalar para cada una de las
unidades didácticas el tiempo de tratamiento que
consideramos adecuado. Esta distribución se ha
hecho sobre la hipótesis de contar con 32 semanas de curso.
Se incluye, por último, una bibliografía
comentada que puede servir de soporte para
profundizar en el estudio y tratamiento de cuestiones relacionadas con la didáctica de las Ciencias de la Naturaleza.
Organización de Contenidos
CRITERIOS DE ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS
F
ormular una propuesta de organización
de contenidos que resulte coherente
con las bases psicopedagógicas que subyacen
en el curriculum de este área implica, a nuestro
juicio, realizar un análisis epistemológico que
ayude a conocer la estructura interna de la
materia, un análisis psicológico que aporte
información ecerca de las dificultades que
pueden presentar ciertos contenidos en función
del desarrollo cognitivo de los alumnos y un
análisis de las características del centro y de las
decisiones que el equipo educativo haya
tomado al respecto.
La propuesta que aquí presentamos parte de
una consideración conjunta de estos tres tipos de
análisis que podemos simbolizar en el siguiente
esquema (adaptado de Giordan 1987):
Estado actual del conocimiento
LA MATERIA
Aportaciones de la epistemología
Aportaciones de la historia de la ciencia
LOS ALUMNOS
sus concepciones
su desarrollo cognitivo
sus intereses
LOS CONDICIONANTES
tiempo
espacio
nº de alumnos
recursos disponibles
LA MATERIA
Toda ciencia tiene una lógica interna cuya
consideración permite, de una parte, jerarquizar
los conocimientos, ayudando así a separar lo
esencial de lo accesorio y, de otra, establecer las
oportunas relaciones entre ellos. Bruner (1966)
señalaba ya importancia de organizar adecuadamente los bloques de contenidos, dado que el
aprendizaje de la estructura del conocimiento
facilita la comprensión, permite una mayor y
mejor retención y favorece l atransferencia y la
continuidad en el aprtendizaje de los alumnos.
Desde esta perspectiva, el análisis epistemológico se configura como un elemento básico
que ayuda a determinar lo que, en términos de
Ausubel (1977), podríamos denominar la significatividad lógica de los conocimientos y su potencialidad explicativa.
75
Área de Ciencias de la Naturaleza
La historia de la ciencia desempeña en este
sentido un papel complementario a la epistemología. En efecto, el análisis del desarrollo histórico del conocimiento ayuda a volorar las dificultades que se han presentado en su construcción,
así como la funcionalidad que determinados conceptos, teorías o procedimientos han tenido a lo
largo de la historia.
Es importante establecer una cierta jerarquización en los contenidos así como fijar distintos
niveles de conceptualización, según su importancia y los requisitos conceptuales para su aprendizaje. Hay conceptos, teorías o leyes, tanto de la
propia área o disciplina como de otras, que deben
conocerse previamente para aprender otros.
Para “desempaquetar” los conocimientos
relevantes de una disciplina e identificar sus elementos fundamentales, Novak (1982) propone
los siguientes interrogantes, que consideramos
de gran utilidad para el trabajo que nos ocupa:
¿Cuáles son las preguntas clave a que responde el conocimiento de la disciplina en cuestión?
Si se pretende conseguir un aprendizaje significativo de las Ciencias de la Naturaleza, esto
exige que los nuevos conocimientos se relacionen de forma sustantiva y no arbitraria con lo
que el alumno ya sabe. Desde esta perspectiva el
punto de partida del proceso de enseñanza y
aprendizaje deberá ser el conocimiento que el
alumnos ya posee que, por ende, son los instrumentos que utilizará para la lectura e interpretación de las nuevas informaciones o experiencias
que se le propongan.
Junto a ello habrá de considerarse la edad de
los alumnos, sus necesidades e intereses y, muy
especialmente, sus competencias cognitivas.
LOS CONDICIONANTES
Si bien tanto la materia como los alumnos
condicionan la propuesta organizativa que se
realice, con este término Giordan alude fundamentalmente a los condicionantes más rtelacionados con el contexto, como pueden ser el tiempo y el espacio disponibles, el número de
alumnos los recursos materiales y humanos, el
plan de centro, etc.
¿Cuáles son los conceptos clave?
¿Qué métodos de investigación utiliza para
generar el conocimiento?
¿Cuáles son las afirmaciones principales que
formula en respuesta a las preguntas clave?
¿Y qué juicios de valor hacen intervenir?
LOS ALUMNOS
El estado actual del conocimiento científico
constituye sin duda un referente obligado. Sin
embargo, la organización de los conocimientos
más adecuada para su aprendizaje no es, necesariamente, aquella que reproduce estos saberes
en su último estado de elaboración, ni parece
razonable esperar que sea la misma con independencia de las edades de los alumnos o de sus
características individuales.
76
La mayor parte de estos elementos determinan la adaptación y adecuación curricular que
cada profesor o equipo de profesores debe hacer
para su aula. Son, por tanto, elementos que condicionan el nivel de decisiones curriculares en su
último grado de concreción. Realizar una propuesta de organización y distribución de contenidos exige considerar el contexto en que tales
contenidos van a trabajarse. Hemos procurado el
empleo de elementos comunes a la mayoría de
los centros y alumnos andaluces, sin grandes exigencias de horario, organización escolar, materiales, etc., de manera que las ideas que aquí se
recogen tengan un ámbito de aplicación lo más
amplio posible. En última instancia es a los equipos docentes a los que corresponde tomar las
decisiones que consideren oportunas.
Conviene, finalmente, considerar las limitaciones derivadas de la optatividad del Área en
cuarto curso, que condiciona la selección y orga-
Organización de Contenidos
nización de contenidos, especialmente en los dos
cursos del segundo ciclo.
En síntesis, la organización de los contenidos se hace teniendo en cuenta su relevancia
desde el punto de vista de la propia área o de
las disciplinas que la integran y también desde
el punto de vista de las posibilidades que ofrecen a los alumnos para explicar fenómenos
relevantes próximos al contexto en que se
desenvuelve, favoreciendo por tanto una formación más completa.
Estos criterios nos llevan a proponer en primer curso una mayor concentración de conocimientos básicos que tradicionalmente se asignan
al campo de la Física y la Química. Ello permite
introducir conceptos básicos que son importantes por su gran poder explicativo y porque suponen un apoyo, a veces un requisito, para el
aprendizaje de otros conceptos más relacionados
con la Biología o la Geología. Se trata de ideas
básicas relacionadas con las propiedades y la
naturaleza de la materia, energía, reacción química, etc. Con una propuesta así la intención no
es separar de hecho ambos pares de disciplinas
sino que, al usar conceptos con el mismo significado en unas y otras, se refuerce una visión global del área desde el momento en que usamos
un mismo marco teórico para estudiar fenómenos tradicionalmente relacionados con Física,
Química, Biología y Geología.
PROPUESTA GENERAL DE UNIDADES DIDÁCTICAS
T
eniendo en cuanta las ideas expuestas,
presentamos a continuación las
unidades didácticas que proponemos para cada
curso, indicando junto a ellas el tiempo
aproximado que consideramos adecuado. Esta
distribución se ha realizado sobre la hipótesis de
contar con 32 semanas por curso.
CURSO
UNIDADES DIDÁCTICAS
3
2
PRIMERO
1. PROPIEDADES DE LA MATERIA: MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD ........................................
2. ESTADO TÉRMICO DE UN SISTEMA: LA TEMPERATURA........................................................
3. NATURALEZA DE LA MATERIA: MODELO CINÉTICO MOLECULAR.
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA..........................................................................
4. CAMBIOS DE ESTADO ................................................................................................................
5. MEZCLAS, DISOLUCIONES Y SUSTANCIAS PURAS ..................................................................
6. CAMBIOS QUÍMICOS...................................................................................................................
7. UN MODELO PARA EXPLICAR LOS CAMBIOS QUÍMICOS:
TEORÍA DE DALTON...................................................................................................................
8. LA ENERGÍA .................................................................................................................................
9. LUZ Y SONIDO ............................................................................................................................
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
4
3
3
3
3
4
4
4
4
SEGUNDO
LA VIDA EN LAS AGUAS CONTINENTALES ..............................................................................
LA VIDA EN EL MAR....................................................................................................................
LOS BOSQUES..............................................................................................................................
LA VIDA EN EL SUELO................................................................................................................
DIVERSIDAD DE LOS MATERIALES TERRESTRES.....................................................................
EL AGUA, EL AIRE Y LOS SERES VIVOS ALTERAN LAS ROCAS .............................................
EL ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS...........................................................................
LA ALIMENTACIÓN HUMANA ....................................................................................................
EL DESARROLLO CORPORAL EN LAS PERSONAS ....................................................................
Nº SEMANAS
3
2
2
5
4
6
5
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Área de Ciencias de la Naturaleza
CURSO
TERCERO
CUARTO
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1.
2.3.
4.
5.
6.
7.
8.
CÓMO ES Y CÓMO CAMBIA EL RELIEVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CÓMO SE FORMAN LAS ROCAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LAS PERSONAS Y LA SALUD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
INTERACCIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
UNA NUEVA PROPIEDAD DE LA MATERIA: LA CARGA ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . .
LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
APLICACIONES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MÁS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA.
CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. REACCIONES QUÍMICAS. NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . .
3
4
6
3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
2
4
3
4
3
6
2
4
2
4
4
VOLCANES Y TERREMOTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EL ORIGEN DE LAS MONTAÑAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LA HISTORIA DEL PLANETA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LOS CAMBIOS EN EL ECOSISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LA EVOLUCIÓN DE LAS POBLACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
¿CÓMO SE DESCRIBEN LOS MOVIMIENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LAS FUERZAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
8. LA ENERGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
PRIMER CURSO: UNIDADES DIDÁCTICAS PROPUESTAS
D
e acuerdo con lo señalado en el apartado anterior los contenidos de Ciencias de la Naturaleza correspondientes al pri-
mer curso los agrupamos en nueve unidades
didácticas, cuyos títulos y duración aproximada son:
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1. PROPIEDADES DE LA MATERIA: MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. ESTADO TÉRMICO DE UN SISTEMA: LA TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. NATURALEZA DE LA MATERIA: MODELO CINÉTICO MOLECULAR.
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. CAMBIOS DE ESTADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. MEZCLAS, DISOLUCIONES Y SUSTANCIAS PURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. CAMBIOS QUÍMICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. UN MODELO PARA EXPLICAR LOS CAMBIOS QUÍMICOS:TEORÍA DE DALTON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. LA ENERGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. LUZ Y SONIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2
3
2
2
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4
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5
1º.1. P ROPIEDADES DE LA MATERIA: M ASA,
VOLUMEN Y DENSIDAD
Distinguimos dos tipos de propiedades:
Propiedades generales y propiedades
características:
Las dos primeras unidades desarrollan los contenidos del bloque 11 del Decreto de ESO en Andalucía, dedicándose por tanto al estudio de las propiedades que permiten caracterizar y clasificar los
sistemas materiales existentes en la Naturaleza.
• Todos los sistemas materiales tienen unas
propiedades generales, cuyos valores no
están condicionados por el tipo de sustancia que los constituye. En cierto modo
podemos decir que estas propiedades nos
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Área de Ciencias de la Naturaleza
CURSO
TERCERO
CUARTO
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1.
2.3.
4.
5.
6.
7.
8.
CÓMO ES Y CÓMO CAMBIA EL RELIEVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CÓMO SE FORMAN LAS ROCAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LAS PERSONAS Y LA SALUD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
INTERACCIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
UNA NUEVA PROPIEDAD DE LA MATERIA: LA CARGA ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . .
LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
APLICACIONES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MÁS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA.
CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. REACCIONES QUÍMICAS. NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . .
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VOLCANES Y TERREMOTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EL ORIGEN DE LAS MONTAÑAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LA HISTORIA DEL PLANETA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LOS CAMBIOS EN EL ECOSISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LA EVOLUCIÓN DE LAS POBLACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
¿CÓMO SE DESCRIBEN LOS MOVIMIENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LAS FUERZAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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8. LA ENERGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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PRIMER CURSO: UNIDADES DIDÁCTICAS PROPUESTAS
D
e acuerdo con lo señalado en el apartado anterior los contenidos de Ciencias de la Naturaleza correspondientes al pri-
mer curso los agrupamos en nueve unidades
didácticas, cuyos títulos y duración aproximada son:
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1. PROPIEDADES DE LA MATERIA: MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. ESTADO TÉRMICO DE UN SISTEMA: LA TEMPERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. NATURALEZA DE LA MATERIA: MODELO CINÉTICO MOLECULAR.
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. CAMBIOS DE ESTADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. MEZCLAS, DISOLUCIONES Y SUSTANCIAS PURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. CAMBIOS QUÍMICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. UN MODELO PARA EXPLICAR LOS CAMBIOS QUÍMICOS:TEORÍA DE DALTON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. LA ENERGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. LUZ Y SONIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1º.1. P ROPIEDADES DE LA MATERIA: M ASA,
VOLUMEN Y DENSIDAD
Distinguimos dos tipos de propiedades:
Propiedades generales y propiedades
características:
Las dos primeras unidades desarrollan los contenidos del bloque 11 del Decreto de ESO en Andalucía, dedicándose por tanto al estudio de las propiedades que permiten caracterizar y clasificar los
sistemas materiales existentes en la Naturaleza.
• Todos los sistemas materiales tienen unas
propiedades generales, cuyos valores no
están condicionados por el tipo de sustancia que los constituye. En cierto modo
podemos decir que estas propiedades nos
78
Organización de Contenidos
dan criterios para decidir lo que es o no
materia . Entre las propiedades generales
consideramos a la masa, el volumen y la
temperatura.
mitirá introducir el concepto de magnitud física
y destacar que, al medir, comparamos una propiedad de un sistema con la del mismo tipo de
otro sistema que se toma como unidad.
* Las propiedades características las relacio-
Si no se ha hecho en la etapa anterior, debe
medirse la masa de sistemas materiales de todo
tipo. En este curso debe dedicarse especial
atención a la constatación de que los gases tienen masa, pues posiblemente haya estudiantes
que aún piensen que los gases no son materia
y sobre todo que los gases no pesan. Es necesario por tanto comprobar que un globo o un
balón o una rueda, pesan más cuando están
inflados que cuando están desinflados y otras
semejantes.
namos con la “clase de materia” que constituye un sistema material. Sus valores no
dependen de la cantidad del mismo que consideremos, sino de su naturaleza, y por tanto
nos permiten diferenciar unas sustancias de
otras. Entre ellas están la densidad, la
temperatura de fusión y la de ebullición, el
calor específico, la solubilidad...
En la primera unidad didáctica se analizan
dos de las propiedades generales de la materia,
masa y volumen, y una propiedad característica
estrechamente relacionada con ellas, la densidad.
En este curso nos limitamos a establecer que
todos los cuerpos o sistemas pesan, tienen masa,
sin preocuparnos de aclarar si esta masa se relaciona o no con la cantidad de materia que constituye el sistema material y diciendo simplemente que la masa la medimos con la balanza. (En
unidades posteriores se relacionará la masa con
la cantidad de materia que constituye un sistema
material, idea no correcta desde el punto de vista
científico, pero que puede resultar didácticamente útil, dejándose para cursos posteriores la medida de la cantidad de materia de un sistema material mediante el número de partículas que lo
constituyen).
El volumen se relaciona con el lugar que
ocupa en el espacio un determinado sistema
material.
La densidad, asociada con la sensación de
“pesadez” que dan ciertos sistemas y definida
como cociente entre masa y volumen, nos aporta uno de los primeros datos para identificar la
clase de materia constituyente de un sistema
material.
Comenzamos la unidad con el estudio y
medida de la masa (a la que en este curso no
diferenciamos aún del peso ), lo que nos per-
Además de lo dicho sobre la materialidad de
los gases, las actividades que se propongan permitirán a los alumnos recordar (o conocer si no
las estudiaron antes) las unidades de masa del SI,
especialmente el kg. y el g, y aprender a manejar correctamente una balanza.
Tras el estudio y medida de la masa se da
el mismo tratamiento al volumen, presentándolo como el lugar que ocupa un cuerpo o sistema en el espacio e indicando las unidades más
frecuentes para medir volúmenes (l, cl, m 3,
dm3 y cm 3).
Al hablar de las unidades de masa y de
volumen conviene reflexionar sobre su significado y el significado de la medida, destacando
que se trata de una comparación con la masa o
el volumen del objeto que tomamos como unidad (la masa de ese objeto al que llamamos
kilogramo patrón, el volumen de un cubo de 1
cm. de lado, o de 1 m de lado, etc.). Conviene
que los estudiantes manipulen con decímetros
y centímetros cúbicos, e incluso que se fabriquen un metro cúbico (puede hacerse con listones de madera) para que se hagan una idea
exacta del lugar que ocupa en el espacio y puedan medir por comparación con ellos, aunque
sea de forma aproximada, el tamaño de objetos
o recintos frecuentes en nuestra actividad diaria
(habitaciones, la clase, botellas, electrodomésticos, etc.).
79
Área de Ciencias de la Naturaleza
La medida de volúmenes de líquidos proporciona la oportunidad de conocer algunos de
los instrumentos más usados en el laboratorio
para contener líquidos y medir su volumen (probeta, pipeta, bureta, matraz aforado, matraz de
Erlenmeyer, vaso de precipitados) destacando
cómo sus características (sensibilidad, forma...)
nos dan idea del principal uso que se da a los
mismos.
El volumen de sólidos se mide también por
inmersión, y puede averiguarse mediante cálculos cuando se trate de sólidos regulares.
Debe destacarse especialmente que el aire, y
en general cualquier otro gas, tiene volumen y
que por tanto ocupa un lugar en el espacio que
no puede ser ocupado por otro sistema sin desplazarlo previamente. La comprobación de ese
hecho refuerza la idea de que los gases son
materia (pues pesan y ocupan un lugar en el
espacio). Esto puede ponerse de manifiesto con
actividades en las que se ve cómo, hasta que no
se da una salida al aire contenido en él, no
puede entrar agua en un recipiente, o consiguiendo inflar un globo con el aire desplazado al
entrar agua en un recipiente...
Hay estudiantes de 12 y 13 años que aún no
diferencian correctamente la masa y el volumen
por lo que, una vez estudiadas ambas magnitudes y su medida, debemos intentar esa
diferenciación. Requisito previo para ello es clarificar en qué situaciones se conservan o no
dichas magnitudes. Comenzamos poniendo de
manifiesto que la masa y el volumen de un sistema se conservan en algunas transformaciones
(cambios de forma, de posición, del recipiente
que lo contiene, del estado de fraccionamiento
del sistema...) para que los alumnos se familiaricen con la idea de conservación. (Se trata de
discutir, por ejemplo, si la masa o el volumen
cambian cuando tenemos una bola de plastilina
entera y luego la fraccionamos en cinco trozos,
o cuando tenemos en una balanza un vaso de
agua y un terrón de azúcar y luego echamos el
terrón en el vaso, o cuando repartimos el líquido de un recipiente entre varios recipientes de
distinta forma y tamaño, etc.).
80
Más adelante, cuando se estudien transformaciones como las dilataciones, cambios de estado, reacciones químicas, etc., comprobaremos
que la masa se conserva en ellas, pero el volumen no, lo que reforzará las diferencias entre
ambas magnitudes.
En esta unidad damos ya los primeros pasos
para diferenciar masa y volumen, comprobando
experimentalmente cómo cuerpos que tienen el
mismo volumen pero distinta masa (por ejemplo
bolas de acero y aluminio del mismo tamaño)
desalojan el mismo volumen de un líquido cuando se sumergen en él (muchos estudiantes piensan que desaloja más agua el cuerpo “que pesa
más”). Con ello empezamos a aclarar que hay
“comportamientos” de los sistemas relacionados
con su volumen, que no tienen nada que ver con
la masa.
Pasamos después a estudiar la densidad, a la
que relacionamos con la sensación de pesadez
que dan algunos cuerpos, poniendo de manifiesto que volúmenes iguales de algunos sistemas
tienen masa diferente. La introducción del concepto puede hacerse calculando, a partir de
datos sobre la masa y el volumen de distintos
sistemas, cuál es la masa de 1 cm3. de los mismos, comparando la masa de volúmenes iguales
de distintas sustancias, etc.
Introducido el concepto de densidad y las
unidades más frecuentes para medirla,
especialmente el g/ cm3, debemos insistir en que
la densidad es una propiedad característica de las
sustancias, que se mantiene independientemente
de la cantidad del mismo que se tenga. Estas
ideas pueden reforzarse con actividades en las
que, por ejemplo, se enseñe a los alumnos un
dibujo con tres objetos de tamaños claramente
distintos y se les pida que indiquen cuál de ellos
tiene más masa (pregunta a la que algunos contestarán diciendo que el de mayor tamaño, sin
tener en cuenta que eso depende del tipo de
material de que se trate en cada caso) y otras
semejantes en las que se vea que la masa y el volumen son propiedades distintas y que la densidad depende de la naturaleza del sistema material de que se trate.
Organización de Contenidos
1º.2. E STADO TÉRMICO
LA TEMPERATURA
DE UN
SISTEMA:
Con esta unidad se completan las propiedades generales de la materia. Se trata de un estudio meramente descriptivo de lo que se entiende
por temperatura y la forma de medirla, pero sin
plantear diferencias entre ella y el calor, que se
dejan para más adelante.
La temperatura se presenta como una expresión de lo que podemos llamar “estado térmico”
del sistema. Para comprender cómo se puede
medir es necesario llegar a la idea de equilibrio
térmico. La temperatura la medimos con los termómetros.
Se comienza la unidad procurando relacionar la palabra temperatura con el significado que
en el lenguaje cotidiano tienen expresiones
como caliente, frío... y estableciendo que con la
temperatura nos referimos a una magnitud relacionada con el estado térmico de los sistemas.
Las expresiones frío, caliente, templado... las utilizamos para referirnos a sistemas materiales
cuya temperatura es menor, mayor o semejante,
respectivamente, a la de nuestro cuerpo.
Al plantearse cómo medir la temperatura
hay una pregunta casi inevitable: ¿Podemos
medir la temperatura a partir de las sensaciones
de nuestro cuerpo? Bastantes estudiantes piensan que sí, por lo que debemos poner de manifiesto que nuestras sensaciones de frío o caliente no nos permiten conocer la temperatura de
un sistema, ni siquiera comparar las temperatu-
ras de dos sistemas distintos (actividades como
las ya conocidas de meter los dedos en recipientes con agua a distintas temperaturas, etc.,
proporcionan al estudiante experiencias directas sobre ello).
Es por tanto necesario recurrir al empleo
de aparatos de medida. La temperatura de los
cuerpos se mide mediante los termómetros.
Hacemos una descripción del funcionamiento
de los mismos y los usamos para medir temperaturas de sistemas diferentes, usando la
escala Celsius.
Pasamos ahora a destacar que la temperatura es una propiedad que no depende ni del tipo
de sustancia que tengamos ni de su cantidad.
Pueden proponerse para ello algunas actividades
consistentes en medir la temperatura de sistemas
de distinta naturaleza, comprobar que la temperatura de una cierta cantidad de sustancia
(líquida o sólida) no cambia por el hecho de que
la fraccionemos o la repartamos entre distintos
recipientes, etc.
Por último trabajamos sobre la idea de equilibrio térmico, discutiendo y comprobando en
algunos casos lo que ocurre al poner en contacto, durante tiempo suficiente, a sistemas materiales que tienen distinta temperatura. La conclusión
es que al final todos acaban a la misma temperatura, de forma que el cuerpo que estaba a mayor
temperatura tiene ahora una temperatura menor
que al principio y que el que se encontraba a
menor temperatura tiene ahora un valor mayor
de la misma.
81
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LAS
UNIDADES 1
Y
2
LOS SISTEMAS MATERIALES
tienen
tienen
constituidos por
PROPIEDADES GENERALES
como
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
no dependen de
ayudan a
como
diferenciar las
TEMPERATURA
VOLUMEN
CLASES DE
MATERIA
MASA
su cociente es la
OTRAS:
DENSIDAD
TEMPERATURA
TEMPERATURA
CALOR ESPECÍFICO
DE FUSIÓN
DE EBULLICIÓN
SOLUBILIDAD ...
EQUILIBRIO
MEDIDA
TÉRMICO
1º.3. N ATURALEZA DE LA MATERIA:
MODELO CINÉTICO MOLECULAR. E STADO
AGREGACIÓN DE LA MATERIA
DE
Establecidas en unidades anteriores las propiedades generales de la materia, se inicia en
ésta el estudio de la diversidad de sistemas materiales identificables en la Naturaleza.
El trabajo lo desarrollamos a dos niveles: Por
un lado está la descripción de propiedades y
comportamientos observables en los distintos sistemas materiales (lo que podemos considerar
una descripción macroscópica de hechos y fenómenos). Por el otro está la interpretación de los
mismos mediante las hipótesis o teorías que para
ello elaboran los científicos (en este caso las de
la teoría cinético molecular).
82
Los alumnos deben acostumbrarse a reconocer cuándo se están haciendo descripciones
sobre hechos observables y cuándo se están
explicando esos hechos y fenómenos mediante
las ideas propias de un marco teórico concreto.
¿Por qué empezar precisamente con la teoría
cinético-molecular? ¿Cuáles son las ventajas de
estudiarla desde el principio de la etapa? Esencialmente porque es un modelo con gran poder
explicativo, que permite un acercamiento a la
estructura de la materia y describir gran cantidad
de fenómenos y situaciones frecuentes en la vida
cotidiana incluso aunque, como ocurre ahora, se
utilice una versión simplificada del mismo.
El tema lo comenzamos con una revisión
rápida de las propiedades que, en opinión de los
Organización de Contenidos
alumnos, permiten diferenciar a sólidos, líquidos
y gases (por ejemplo el hecho de que todos tienen masa y ocupan lugar en el espacio, pero sin
embargo unos tienen forma y/o volumen variables y otros no, unos se comprimen y otros no,
unos fluyen y otros no...)
Seguimos después estudiando algunas de las
propiedades más significativas de los gases,
como son:
presión que hace el gas contra las paredes
del recipiente.
• Las moléculas tienen masa y tamaño propio, lo que permite diferenciar a las
moléculas de unas sustancias de las de
otras.
• Los gases hacen presión sobre los sistemas
en contacto con ellos.
Como puede verse ofrecemos una versión
muy simple de la TCM, en la que la palabra
molécula se usa en un sentido que no coincide
exactamente con el que se le atribuye en el
ámbito científico (pues no se distingue entre
moléculas, átomos, iones, etc., y se supone que
las moléculas son simples y rígidas). No se habla
aún de la posibilidad de que haya fuerzas de
cohesión entre las moléculas. Tampoco se hace
mención a la existencia de un cuarto estado de
la materia (el plasma) ni se considera la influencia de la masa de cada molécula en la energía
cinética media que tienen las mismas y que asociamos con la temperatura.
La comprobación de que los gases tienen
esas propiedades nos lleva a preguntarnos cuál
es la estructura interna de los gases. Proponemos
entonces a los alumnos las primeras hipótesis de
la TCM, resaltando que se trata de hipótesis, y no
de verdades incontestables, que usamos para
explicar las citadas propiedades:
Todas estas carencias irán subsanándose a lo
largo de la etapa (algunas incluso durante esta
misma unidad didáctica), lo que nos permitirá
poner de manifiesto cómo las teorías científicas
van modificándose en función de las limitaciones
e insuficiencias que presenten para explicar la
realidad.
• La materia está constituida por partículas
muy pequeñas a las que llamamos moléculas.
Podemos ahora afrontar, en mejores condiciones que en la primera unidad didáctica, la
diferenciación entre masa y volumen. Nada
mejor para ello que el estudio de situaciones
en que la masa (a la que ya vamos relacionando con la cantidad de moléculas que constituyen un sistema) se conserva mientras que el
volumen no (es muy importante destacar que
los cambios de volumen de un sistema se
deben a cambios en las distancias que separan
a las moléculas y no a cambios en el tamaño
de las mismas). Podemos estudiar así la
conservación o no de masa y volumen en fenómenos de compresión/expansión, dilatación,
etc., lo que también nos permite establecer
unas primeras relaciones, esencialmente cualitativas, entre presión, volumen y temperatura
de los gases.
• Los gases tienen masa y ocupan lugar (es
necesario seguir insistiendo en ello y destacar así que los gases son materia).
• Los gases se difunden.
• Los gases se expanden y pueden ser comprimidos fácilmente.
• Las moléculas están separadas por espacios vacíos.
• Las moléculas están en continuo movimiento.
• Cuanto mayor es la temperatura del sistema material mayor es la rapidez con que
se mueven sus moléculas.
• Al moverse, las moléculas de un gas chocan entre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene, lo que explica la
83
Área de Ciencias de la Naturaleza
Pasamos después a estudiar las propiedades
de los líquidos y sólidos en comparación con las
que hemos visto para los gases. Así destacamos
mejor las diferencias entre los tres estados de
agregación. Entre esas propiedades están la compresión y expansión, el que tengan o no forma
y/o volumen variable, la dilatación...
La justificación de las propiedades de líquidos y sólidos se puede hacer mediante las ideas
de la TCM utilizadas para los gases (las moléculas en estos casos están más próximas, hay
menos espacios vacíos, se mueven con más
dificultad, etc.). Pero debemos añadir una
nueva hipótesis: Entre las moléculas de líquidos
y sólidos existen fuerzas de atracción que justifican su menor libertad de movimientos e incluso la aparición de estructuras ordenadas. También pueden aparecer entre ellas fuerzas de
repulsión cuando intentamos acercarlas demasiado. No podemos hablar aún de las interacciones que las provocan ni de las características
de dichas fuerzas, por lo que nos limitamos a
postular su existencia como hipótesis de trabajo, dejando para otros cursos un estudio más
profundo de las mismas.
1º.4. C AMBIOS
DE
ESTADO
Hasta ahora hemos tenido ocasión de estudiar las propiedades generales de la materia y de
elaborar un primer modelo sobre la constitución
de los sistemas materiales, explicando especialmente las características de la materia según el
estado de agregación en que se encuentre. Es el
momento de analizar los cambios de estado y
explicarlos mediante las ideas expuestas de la
TCM.
Volvemos a hacer nuestro estudio desde una
doble perspectiva: La de la descripción de los
fenómenos desde un punto de vista macroscópico y la interpretación de los mismos a
partir de las hipótesis de la TCM.
Los principales hechos que deben ponerse
de manifiesto en relación con los cambios de
estado son:
84
• Todas las sustancias pueden presentarse en
la Naturaleza como líquido, sólido o gas,
dependiendo de las condiciones de presión
y temperatura en que se encuentren.
• La temperatura se mantiene constante
mientras se está produciendo el cambio de
estado.
• Llamamos temperatura de fusión, temperatura de ebullición, etc., a esa temperatura
que se mantiene constante mientras un sistema funde, hierve...
• La temperatura de fusión y de ebullición
de un sistema en unas determinadas condiciones, depende de la naturaleza de ese
sistema, pero no de la cantidad de materia
que lo constituya. Por eso consideramos a
la TF y a la TE como propiedades
características de las sustancias.
• Los cambios de estado son fenómenos
reversibles, produciéndose, tanto en un
sentido como en otro, a la misma temperatura (a la misma temperatura, por ejemplo,
funde el hielo y congela el agua).
• Cuando una sustancia cambia de estado
no cambia su naturaleza.
• En los cambios de estado se conserva la
masa, pero no el volumen.
Podemos explicar los cambios de estado de
los sistemas materiales, mediante la TCM, como
consecuencia de los cambios que experimentan
las moléculas que los constituyen tanto en su
velocidad como en la forma de agruparse.
El cambio de volumen en los cambios de
estado lo explicamos como consecuencia de una
variación en las distancias que por término
medio separan a las moléculas.
Es muy importante que los estudiantes aprendan que no podemos atribuir a las moléculas las
mismas propiedades (macroscópicas) que caracterizan a los sistemas materiales de los que forman
Organización de Contenidos
parte. Por tanto las moléculas no se dilatan, ni
cambian de estado, no son duras ni blandas, etc.
El estudio de las características mencionadas
para los cambios de estado puede hacerse de
forma experimental, para lo que deben utilizarse
sustancias diversas como agua, naftaleno, alcohol, etc.
El desarrollo de la unidad didáctica se centra
en el estudio de los diferentes cambios de estado posibles. Para ello proponemos la siguiente
secuencia:
Empezamos con el paso de líquido a gas, la
vaporización, que puede conseguirse por dos
procedimientos: la evaporación (posible a cualquier temperatura) y la ebullición (para una
misma sustancia en las mismas condiciones de
presión, se da siempre a la misma temperatura).
Continuamos después con el paso de sólido
a líquido (fusión) y viceversa (solidificación).
Por último se estudia el paso de sólido a gas,
la sublimación (resulta especialmente sencilla y
espectacular la sublimación del iodo).
Identificados los posibles cambios de estado
en la Naturaleza, conviene poner de manifiesto que
todas las sustancias pueden estar como sólidos,
líquidos o gases (puede verse en el caso del agua
o recordar las fundiciones, volcanes, etc. para el
caso de sustancias como hierro, aluminio, etc.).
Por último, por la gran importancia que tienen en nuestra vida diaria, aplicamos lo estudiado hasta ahora para el caso de los cambios de
estado que experimenta el agua en la Naturaleza,
explicándose así fenómenos como la lluvia,
nieve, etc.
do en forma de mezclas de sustancias de diverso
tipo y que mediante distintos procedimientos (filtración, destilación, decantación...) pueden separarse las sustancias que las constituyen.
El desarrollo de la unidad nos permitirá por
tanto:
• Profundizar en el estudio de la diversidad
en la Naturaleza.
• Utilizar ideas estudiadas anteriormente y
comprobar experimentalmente que el
conocimiento de las propiedades
características de las sustancias nos ayuda
a escoger métodos de separación de componentes de las mezclas.
• Aproximarnos al concepto de sustancia
pura, paso previo para llegar al concepto
de elemento químico y a la naturaleza atómica de la materia, que después nos permitirá estudiar e interpretar las reacciones
químicas.
• Conocer la composición de algunos sistemas complejos de gran importancia en la
vida de hoy (aire, agua potable, petróleo...)
Comenzamos la unidad preguntando: ¿Cómo
podemos identificar una sustancia? Recordamos
que las sustancias tienen unas propiedades
características que nos permiten diferenciar a
unas de otras (recordamos entre ellas a la densidad, temperaturas de fusión y ebullición...). Sin
embargo, la mayoría de los sistemas materiales
que conocemos son en realidad mezclas de sustancias diferentes.
1º.5. M EZCLAS, D ISOLUCIONES
Y SUSTANCIAS PURAS
Partiendo de la preparación de algunas mezclas, hablamos de la posibilidad de que éstas
sean homogéneas y heterogéneas, según que
tengan o no las mismas propiedades en todos
sus puntos, que se distingan o no sus componentes, etc.
La idea central de esta unidad es poner de
manifiesto que la materia se presenta muy a menu-
Entre las mezclas homogéneas destacamos,
por su especial interés, a las disoluciones (sean
85
Área de Ciencias de la Naturaleza
de sólido, líquido o gas en líquido). Asimismo, el
estudio de las mezclas heterogéneas nos da
oportunidad de comprobar que no todas las sustancias son solubles unas en otras.
Así podemos introducir conceptos como
soluto, disolvente, soluble, insoluble, miscible e
inmiscible.
Es ya el momento de plantearse cómo separar las sustancias que constituyen las mezclas.
Diferenciamos entre el caso de mezclas heterogéneas (en los que se usan métodos como la
decantación o la filtración) y el de las mezclas
homogéneas (en cuyo caso hay que recurrir a
procesos como evaporación, destilación, disolución y posterior cristalización, etc.). Conviene
que los alumnos tengan oportunidad de utilizar
en la práctica algunos de estos métodos. En todo
caso conviene destacar cómo la mayoría de los
métodos se escogen teniendo en cuenta las diferencias en los valores de las propiedades características de las sustancias que forman la mezcla
(en la decantación nos aprovechamos de las diferentes densidades, en la destilación de las diferentes temperaturas de ebullición, etc.).
86
En este momento los alumnos saben que
hay sistemas formados por una sustancia y
otros formados por más de una sustancia. La
diferencia es evidente en el caso de la mezcla
heterogénea, pero ¿cómo saber si un sistema
homogéneo es una disolución o una sola
sustancia? Como criterio les proponemos que
utilicen alguno de los hechos vistos anteriormente (por ejemplo si la temperatura se mantiene o no constante mientras dura el cambio
de estado, si se pueden separar diferentes componentes de ese sistema mediante alguno de
los métodos de separación ya estudiados...)
Después de esto debemos aclarar que todos
estos cambios son cambios físicos, puesto
que no cambia el tipo de moléculas que
constituyen el sistema material en cuestión.
Terminamos la unidad con un breve estudio
sobre algunas mezclas homogéneas de
especial interés en la vida de hoy, como
aire, petróleo...
Organización de Contenidos
MAPA CONCEPTUAL
DE LAS
UNIDADES 3, 4
Y
5
SISTEMAS MATERIALES
están formados por
pueden ser
SÓLIDOS
(según T. cinético-molecular)
pueden ser
pueden sufrir
SUSTANCIAS
MEZCLAS
PURAS
LÍQUIDOS
GASES
están formadas por
distintas clases de
MOLÉCULAS
tienen
tienen
pueden ser
están en
MASA
entre ellas hay
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
HETEROGÉNEAS
CONTINUO MOVIMIENTO
DEFINIDAS
HOMOGÉNEAS
VACIO
como
no cambian en los
P. FUSIÓN
no varía su
naturaleza en los
P. EBULLICIÓN
CAMBIOS DE ESTADO
DENSIDAD
SOLUBILIDAD
CAMBIOS
como
FÍSICOS
DISOLUCIÓN
1º.6. C AMBIOS QUÍMICOS
Se inicia aquí el estudio de las transformaciones químicas, a partir de las cuales nos aproximaremos a un primer modelo atómico para la
materia.
La idea central de esta unidad es el establecimiento del concepto de reacción química desde
un punto de vista descriptivo y macroscópico (las
interpretaciones de esos fenómenos mediante un
modelo teórico se dejan para la unidad siguiente).
Esto nos permitirá después distinguir entre transformaciones físicas y químicas y, a partir de ahí,
diferenciar entre sustancias compuesto y sustancias elementales, según que puedan o no
descomponerse en otras más simples.
Consideramos que en los cambios químicos aparecen unas sustancias nuevas (productos) y desaparecen otras que había al principio
(reactivos).
¿Cómo podemos notar que se ha producido
dicho cambio? Los criterios que utilizamos en
este curso para determinar, comparando los estados inicial y final del sistema, si se ha producido
o no una reacción química son:
87
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Cambios en las propiedades características
del sistema antes y después de la transformación.
• Irreversibilidad simple del proceso (entendida en el sentido de que si volvemos a las
condiciones iniciales y no aparecen las
mismas sustancias que había al principio
podemos pensar que ha habido un cambio químico. En caso contrario se trata de
un cambio físico. Esto no siempre es así,
pero para este curso constituye una buena
opción didáctica)
Tras informar sobre lo que entendemos
por reacción química, comenzamos la unidad
proponiendo algunas transformaciones para
discutir si constituyen o no ejemplos de reacciones químicas.
Como criterio principal usamos por ahora el
cambio en las propiedades características. Una
de las propiedades cuyos cambios, cuando se
producen, son más evidentes es el color. Sin
embargo, aunque al principio tomaremos el
color como indicio serio de que ha habido una
reacción química (pese a que hay cambios físicos como la sublimación del iodo en que también cambia el color) procuraremos acostumbrar
a los alumnos a que observen si hay cambios en
las propiedades características (puntos de fusión
y ebullición, solubilidad, densidad...) para decidir si hay o no reacción química. Incluso en
algunos casos en que resulte difícil o demasiado
lenta la determinación de las mismas, podemos ,
en vez de hacer la determinación experimental,
proporcionarles tablas de datos referidos al estado inicial y final.
Algunas reacciones sencillas son especialmente interesantes para iniciar el estudio de las
reacciones químicas. Tal es el caso de las que se
producen al poner en contacto nitrato de plomo
y ioduro de plomo ambos en estado sólido y
pulverizados, o la descomposición térmica del
dicromato de amonio...
El estudio de esas reacciones nos permite
diferenciar macroscópicamente entre una trans-
88
formación o reacción química (en la que desaparecen unas sustancias y aparecen otras nuevas
que antes no había) y una transformación física
(en que tanto al principio como al final tenemos
las mismas sustancias).
Es el momento de completar ya el concepto
de sustancia química y aproximarnos al de elemento químico. Para ello distinguimos entre sustancia compuesto y sustancia simple. Aunque
también es científicamente correcto referirse a
las últimas como sustancias elementales, por
razones didácticas, para evitar confusiones entre
sustancia elemental y elemento químico, preferimos esta denominación a la de sustancia
elemental.
La distinción que hacemos ahora entre
ambos
conceptos
es
esencialmente
fenomenológica, viendo que algunas sustancias, al calentarlas o al electrolizarlas, se convierten en otras más simples, cosa que no ocurre con otras. La constatación experimental de
este hecho justifica que utilicemos esa diferencia como criterio para clasificar las sustancias.
Distinguimos así entre sustancia compuesto (la
que da lugar a otras distintas al aumentar la
temperatura o al pasar por ella la corriente
eléctrica) y sustancia simple (la que no se
puede descomponer en otras sustancias ni al
aumentar la temperatura, ni haciendo pasar por
ella la corriente eléctrica ni por ningún otro
procedimiento).
Introducido el concepto de sustancia simple (el concepto de elemento químico no lo
usamos aún pues sólo cobra sentido en el contexto de la teoría atómico-molecular que se
verá más adelante) estudiamos algunas sustancias simples de interés y las clasificamos como
metales, semimetales y no metales. Conviene
aclarar lo que estos términos significan observando propiedades que nos permitan decidir si
una sustancia simple pertenece a un grupo o a
otro.
La diferenciación entre sustancia simple
(concepto que se refiere a algo concreto y observable, con propiedades macroscópicas observa-
Organización de Contenidos
bles, como P.F y PE, densidad...) y elemento químico (concepto que se refiere a una clase de átomos, algo inventado por los científicos en el
marco de una teoría para explicar diferentes
hechos observables) se plantea mejor en el tema
siguiente, cuando ya se tenga una idea de la teoría atómica de Dalton.
1º.7. U N MÓDELO PARA EXPLICAR
EL COMPORTAMIENTO
DE LA MATERIA EN LOS CAMBIOS
QUÍMICOS: T EORÍA DE DALTÓN
En la unidad anterior se ha estudiado, desde
un punto de vista macroscópico, el concepto de
reacción química y se han introducido otros
como los de sustancia compuesto y sustancia
simple. Nos enfrentamos ahora con aspectos
relacionados con la naturaleza de la materia que
no podemos explicar con las ideas usadas hasta
ahora de la TCM. Es preciso por tanto ampliar
nuestro marco teórico (algo que es frecuente
dentro de la actividad científica). Para ello se
propone la teoría atómica de Dalton en la que se
supone que las moléculas están formadas por
átomos y que las diferentes posibilidades de
uniones entre átomos determinan las propiedades de objetos, moléculas...
No consideramos muy útil, desde un punto de
vista didáctico, dar a los estudiantes de forma literal
las ideas de Dalton. Por tanto proponemos utilizar
una versión modificada de sus principales hipótesis,
en la línea que exponemos seguidamente:
* Las moléculas de las sustancias están formadas por partículas más pequeñas llamadas átomos.
* En la Naturaleza existe en torno a un centenar de clases diferentes de átomos (en
realidad son 92 clases de átomos las que se
encuentran en la Naturaleza, pero hay otras
más, de vida tan corta que sólo se han
detectado en condiciones muy especiales).
A cada clase de átomos le llamamos elemento químico.
* Una sustancia simple se caracteriza porque
todos los átomos que constituyen sus moléculas son iguales.
* Las moléculas de una sustancia compuesto
están formadas por, al menos, dos clases de
átomos diferentes.
A partir de estas hipótesis es posible interpretar las reacciones químicas como una consecuencia de la rotura de las moléculas de las sustancias iniciales (reactivos), cuyos átomos se
unen ahora de forma distinta para dar lugar a
otras sustancias nuevas que aparecen al final
(productos).
Según lo dicho podemos incluso interpretar
las reacciones químicas como resultado del choque entre moléculas, aunque destacando que no
siempre esos choques dan lugar a las nuevas
sustancias, sino que es necesario que el choque
se produzca en condiciones adecuadas en lo que
se refiere a energía, orientación, etc.
Con esta teoría, que podríamos llamar atómico-cinético-molecular, podemos interpretar
tanto los cambios físicos como los cambios químicos, al tiempo que destacamos la conservación
de la materia en todos ellos. Así, los cambios físicos los interpretamos como una consecuencia
del cambio en la forma de agruparse y en las
posibilidades de moverse de las moléculas, pero
sin que cambien ni el tipo ni el número de éstas.
Por contra, en los cambios químicos cambia el
tipo de moléculas, pero también se conserva la
materia, ya que seguimos teniendo el mismo
número de átomos de cada clase, aunque agrupados y organizados de diferente forma.
Una vez que disponemos del modelo, podemos aplicarlo al estudio de reacciones sencillas y
de interés como algunas de las que definen las
propiedades químicas de algunas sustancias
importantes (hidrógeno, oxígeno, agua, dióxido
de carbono) y las reacciones de combustión, que
nos permitirán hablar por primera vez de los
combustibles, una cuestión que posteriormente
será tratada en la unidad didáctica dedicada a la
energía.
89
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LAS
UNIDADES 6
Y
7
LOS SISTEMAS MATERIALES
pueden sufrir
pueden ser
MEZCLAS
SUSTANCIAS PURAS
pueden ser
CAMBIOS
FÍSICOS
(según T. cinético-molecular)
formados por
CAMBIOS
QUÍMICOS
no se conservan en
MOLÉCULAS
varían en los
se descomponen con
ELEMENTOS
no
si
(según T. atómica)
formadas por
moléculas formadas por
la misma clase de
combinados forman
COMPUESTOS
se conservan en
molécula formadas por
distintas clases de
ÁTOMOS
1º.8. L A ENERGÍA
Es un tema que por su relevancia e interés se
estudia en esta etapa en diferentes ocasiones y
en relación con temas distintos. Los posibles
enfoques para enseñar el concepto de energía
quedan definidos por el tratamiento que se dé a
cada uno de los siguientes aspectos que con él
se relacionan:
• Definición que se haga de la energía.
• Transformación de la energía.
• Transferencia de energía.
• Conservación de la energía.
• Degradación de la energía.
De ellos, la definición o conceptualización
que se escoja para la energía es jerárquicamente
superior a los demás y por tanto condiciona la
forma en que se estudien todos ellos.
90
Aunque también se utiliza este concepto en
relación con temas diversos (nutrición, electricidad, química, etc.), proponemos dos unidades
didácticas dedicadas al estudio de la energía: una
en primero y otra en cuarto curso. La primera de
ellas tiene un enfoque preferentemente descriptivo y cualitativo, quedando la mayoría de los
aspectos cuantitativos para el cuarto curso. Así,
se utiliza una misma definición de energía en
ambos cursos, aunque se deja para cuarto la diferenciación entre fuerza y energía.
En cuanto a las formas de energía y las transformaciones de energía, se estudian de forma
similar en primero y en cuarto, aunque en éste
último curso se realizan cálculos más complicados y se insiste más en la diferenciación entre
energía y variación de energía, analizando el
aumento o disminución de energía que acompaña a determinados procesos. La degradación y la
conservación de la energía prácticamente no se
tratan, o se hace de una manera muy simple y
Organización de Contenidos
casi de pasada, en primer curso, pero sí son
abordadas con cierto detalle (incluyendo cálculos numéricos en distintas transformaciones,
máquinas, etc.) en cuarto curso.
En relación con la transmisión de energía, en
primero se habla solamente del calor, al que diferenciamos de la temperatura y consideramos
como la energía que pasa de unos sistemas a otros
por el hecho de estar a distinta temperatura.
En esta unidad didáctica de primer curso
pretendemos sobre todo que los alumnos se
familiaricen con el significado físico del concepto de energía y que lleguen a conocer
aspectos del mismo muy relacionados con la
explicación de fenómenos cotidianos. Por ello
nos centramos especialmente en el establecimiento de una definición del concepto de energía y en el estudio de las transformaciones y
transferencias de energía. Cuestiones como la
conservación y degradación se tratan de una
forma breve y esencialmente cualitativa, dejando para cursos posteriores la profundización en
estos aspectos.
Para esta etapa consideramos didácticamente útil una definición más descriptiva que formal
de la energía, en la que ésta se relaciona con la
capacidad de un sistema material para producir
transformaciones en sí mismo o en otros.
Esa definición sólo cobra sentido para los
alumnos cuando tienen ocasión de aplicarla a
situaciones concretas. Conviene por tanto plantear actividades en las que, usando nuestra definición, se discuta razonadamente si determinados
sistemas materiales tienen o no energía. Es
importante dejar claro que al hablar de energía
no nos referimos a ningún tipo de sustancia ni a
nada material.
Hecho esto, debemos poner de manifiesto
que los cuerpos pueden tener energía por diferentes causas. Es una primera aproximación a las
formas de energía. Aunque en sentido estricto
sólo deberían considerarse dos formas de energía, la cinética y la potencial, en este curso pensamos que esa es idea demasiado abstracta, por
lo que optamos por aceptar como tales algunas
“formas” de energía más: cinética, potencial gravitatoria, interna, eléctrica, luminosa, sonora y
nuclear, aunque le dedicamos especial atención
a las tres primeras. Introducimos la noción de
energía interna (a la que relacionamos con la
temperatura, la masa y la estructura
atómico-molecular de los cuerpos) por considerarla didácticamente útil para diferenciar entre
calor y temperatura y para resaltar una concepción del calor más relacionada con la energía que
“pasa de un sistema a otro en determinados procesos” que con la energía que “tienen los cuerpos” (nosotros diremos que los cuerpos no “tienen” calor, sino que tienen energía interna). El
estudio de cada una de las distintas formas de
energía es un momento idóneo para trabajar
sobre contenidos transversales, planteando cuestiones de interés en la vida real, como el aprovechamiento de distintas formas de energía, los alimentos, los combustibles, energía solar, etc.
Es ya el momento de analizar las transformaciones energéticas que podemos detectar al estudiar los cambios experimentados por los sistemas
materiales. Ante la pregunta clave en este caso (¿Se
transforma la energía o se transforman los sistemas?) debemos poner de manifiesto que realmente
se producen transformaciones en los sistemas y,
como consecuencia de esa alteración, pueden cambiar los motivos por los que tienen energía.
Por tanto, siempre que hablemos de transformaciones de energía debemos hacerlo destacando
previamente los cambios experimentados por los
sistemas que consideramos. Para ello es necesario
centrar la atención de los alumnos, más que en el
proceso en sí, en los estados inicial y final, para
compararlos y decidir si ha cambiado la “causa”
por la que podemos decir que el sistema tiene
energía. Así por ejemplo, si analizamos las transformaciones experimentadas por una persona
cuando sube tres pisos por las escaleras, podemos
decir que inicialmente la persona estaba en el
suelo, quieta y descansada, mientras que al final
se encuentra quieta, a una altura mayor que al
principio y cansada. Energéticamente interpretamos la situación diciendo que al principio esa persona tenía energía cinética y potencial cero, si con-
91
Área de Ciencias de la Naturaleza
sideramos como referencia el suelo, y tenía energía interna. Al final tiene energía potencial gravitatoria, no tiene energía cinética y tiene menos energía interna que al principio... Análisis como éste
permiten aproximarnos a la idea de que la energía
se conserva (siempre que aumenta la energía de
un sistema disminuye la de otro).
Otra cuestión que conviene plantear en este
curso, aunque se verá con más detenimiento en
cuarto, es que no todas las formas de energía son
igualmente aprovechables para nosotros. Se
introduce así la idea de que hay energías de diferente “calidad”, un paso previo para hablar de la
degradación de la energía y empezar a considerar que la energía no se “pierde” en las
transformaciones, sino que se degrada. Estas
ideas son importantes para que el alumno comMAPA CONCEPTUAL
DE LA
prenda mejor lo que realmente significa la
conservación de la energía y para hablar de ventajas e inconvenientes de diferentes formas de
“producción” de la energía. Es un momento adecuado para analizar la “producción” de energía
eléctrica, destacando las transformaciones de
energía que se dan en las diferentes fases del
proceso y dejando claro que esa energía disponible en nuestras casas se consigue aprovechando y transformando la energía que tienen otros
sistemas.
Se termina la unidad con un estudio de las
transferencias de energía, centrándose en el concepto de calor, en la forma ya indicada, diferenciación entre el significado que tiene en el lenguaje científico y en el lenguaje cotidiano no
científico, aislantes, conductores, etc.
UNIDAD 8
LOS CAMBIOS EN LOS
SISTEMAS
pueden explicarse mediante la
asociada con los
ENERGÍA
TRANSFORMACIÓN
se consideran
CINÉTICA
POTENCIAL
FORMAS DE
GRAVITAT.
ENERGÍA
INTERNA
indica la
CAPACIDAD PARA
PROVOCAR
ELÉCTRICA
CONSERVACIÓN
DEGRADACIÓN
TRANSFORMACIONES
OTRAS
ANÁLISIS DE
SITUACIONES
¿consumimos
energía?
TRANSFERENCIA
DE LA ENERGÍA
MEDIDA
se relaciona con ella el
CALOR
es distinto de la
CONDUCTORES
TEMPERATURA
AISLANTES
92
¿producimos
energía?
Organización de Contenidos
1º.9. L UZ
Y
SONIDO
En esta unidad desarrollamos todos los contenidos correspondientes al bloque del mismo
nombre del currículo de Ciencias de la ESO en
Andalucía.
Los estudiantes están familiarizados con
numerosos fenómenos relacionados con la luz y
el sonido. Aunque hay claras diferencias entre uno
y otro tipo de fenómenos y es una opción, como
otras muchas, discutible, hemos optado por
incluirlos en una misma unidad, fundamentalmente por dos razones: a) Desde el punto de vista
científico la luz y el sonido se catalogan como
fenómenos ondulatorios; b) Ambos fenómenos
están muy relacionados con la percepción sensorial, con los dos sentidos que quizás mejor puedan
estudiarse en estas etapas; c) Precisamente por sus
relaciones con su experiencia vital, los estudiantes
se forjan desde edad muy temprana ideas sobre
ellos, ideas que habitualmente son erróneas desde
el punto de vista científico. Es por tanto necesario
que ya desde el principio intentemos hacer evolucionar esas ideas y mejorar los esquemas explicativos que utilizan.
La unidad didáctica se centra en el estudio
experimental de distintos contenidos y situaciones que permitan al estudiante aproximarse a los
modelos que pretendemos. Las ideas que se trabajan, a veces planteadas en forma de preguntas,
proponemos secuenciarlas de la siguiente forma:
* La luz (considerada como entidad que se
propaga en el espacio)
* ¿Cómo se propaga la luz? (se estudia la propagación rectilínea de la luz y su carácter
dinámico)
* ¿Qué son y cómo se forman las sombras?
(formación de sombras e imágenes directas. La cámara oscura).
* El ojo. La visión. Defectos visuales. Lentes.
* ¿Cómo se forman las imágenes en los espejos? La reflexión especular.
* La refracción: Formación de imágenes.
* La energía luminosa.
* Los colores y el arco iris.
* El sonido. Características, producción y
propagación.
* Reflexión del sonido.
* Aproximación a la idea de onda.
El estudio de la luz se organiza tomando
como referencia las ideas que habitualmente utilizan los estudiantes para explicar los fenómenos
luminosos. Así pues, intentamos construir un
modelo elemental de luz en el que:
a) La luz se considera como una entidad
diferenciada que nace en las fuentes luminosas (es importante diferenciarla de las
fuentes que la producen y de los efectos
que provoca).
b) La luz se propaga en línea recta y a gran
velocidad.
c) La luz se desvía al pasar por medios transparentes como las lentes y se refleja al
chocar con los objetos opacos.
d) Para ver los objetos es necesario que la
luz reflejada en ellos llegue a nuestros
ojos.
Comenzamos con el tratamiento de la luz
como entidad que se propaga en el espacio,
poniendo de manifiesto, por ejemplo mediante
experiencias con cámaras de humo, la existencia
de luz en el espacio comprendido entre los objetos y el ojo, entre el foco y su imagen, y en general más allá de las zonas iluminadas.
A partir de ahí se trabaja sobre la propagación rectilínea de la luz y su carácter dinámico,
en el sentido de que se mueve continuamente de
unos puntos a otros mientras no haya un sistema
material que la absorba.
93
Área de Ciencias de la Naturaleza
La idea de la propagación rectilínea de la luz
se refuerza al estudiar la formación de sombras,
lo que permite llegar a un modelo geométrico de
rayos con el que se afronta el estudio de la formación de imágenes en diferentes casos: sin lentes (cámara oscura), en el ojo, en espejos (con
lo que se puede afrontar el estudio de las leyes
de la reflexión y combatir algunas de las ideas
más típicas de los estudiantes, como que las imágenes se forman en la superficie del espejo, o
que se forma en la línea de unión del ojo del
observador, el objeto y el espejo...), etc.
A partir de la dispersión de la luz blanca se
inicia el estudio del color, el espectro visible,
la síntesis aditiva y sustractiva, con sus aplicaciones para fotografía visión y televisión en
color...
En cuanto al sonido, se hace una descripción
del mismo, considerándolo como la transmisión
de una vibración en un medio material, destacando la necesidad de un medio material para su
propagación (lo que no era necesario en el caso
de la luz) y analizando la génesis del sonido, su
propagación y el mecanismo de la audición. Se
finaliza con un estudio de las características de
los sonidos y un comentario sobre la contaminación acústica.
Al estudiar fenómenos de refracción se
puede profundizar en este concepto y completar
el estudio de las lentes.
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD 9
ENERGÍA
por tanto son o tienen
CAMBIOS O TRANSFORMACIONES
origina
LUZ
SONIDO
se origina en
se propaga en
si
se origina en
se propaga en
INTENSIDAD
FOCOS
SONOROS
LÍNEA RECTA
VACÍO
MEDIOS
MATERIALES
la formación de sombras
se explica con
puede experimentar la
MODELO
DE RAYOS
explica la
FORMACIÓN
IMÁGENES
con
ESPEJOS
PLANOS
en
LENTES
94
REFRACCIÓN
TONO
TIMBRE
no
FOCOS
LUMINOSOS
se caracteriza por su
REFLEXIÓN
Organización de Contenidos
SEGUNDO CURSO: UNIDADES DIDÁCTICAS PROPUESTAS
L
a organización de contenidos que se presenta ha pretendido atender a unos criterios que tienen en cuenta principalmente las
características de los alumnos de la etapa, aunque
sin perder de vista la lógica de la Biología y la
Geología.
El eje organizador se ha basado, siguiendo las
orientaciones para la secuenciación, en los conteni-
dos conceptuales. En los comentarios de cada unidad se indican otros contenidos de tipo actitudinal
y procedimental que se trabajarán en conexión con
el conocimiento concreto que se propone.
Los contenidos de Ciencias de la Naturaleza
correspondientes al primer curso los agrupamos
en nueve unidades didácticas, cuyos títulos y
duración aproximada son:
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1. LA VIDA EN LAS AGUAS CONTINENTALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. LA VIDA EN EL MAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. LOS BOSQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. LA VIDA EN EL SUELO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. DIVERSIDAD DE LOS MATERIALES TERRESTRES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. EL AIRE, EL AGUA Y LOS SERES VIVOS ALTERAN LAS ROCAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. EL ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. LA ALIMENTACIÓN HUMANA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. EL DESARROLLO CORPORAL EN LAS PERSONAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
UNIDADES
4
3
3
3
3
4
4
4
4
LA VIDA
EN LAS AGUAS
CONTINENTALES
LA VIDA EN
EL MAR
LOS BOSQUES
LA VIDA
EN EL SUELO
LA ALIMENTACIÓN
HUMANA
EL DESARROLLO
CORPORAL
EN LAS PERSONAS
Organización animal.
Morfología y anatomía
Morfología y anatomía:
un pez
un anfibio
un insecto
Morfología y anatomía
de:
un molusco
un celentéreo
un equinodermo
un crustáceo
Morfología y anatomía
de:
un ave
un mamífero
un reptil
un insecto
un arácnido
Morfología y anatomía
de:
·una lombriz
Anatomía de los
aparatos que intervienen en la nutrición
humana:
respiratorio
digestivo
circulatorio
excretar
Anatomía de los órganos reproductores
Organización vegetal
Algas
Algas
Musgos
Helechos
Gimnospermas
Angiospermas
• Hongos
• Líquenes
Clasificación de
diversidad
• Construcción de una
clave de identificación
de peces, anfibios,
insectos
Criterios de
clasificación
Constatación de la
diversidad de microinvertebrados
ídem otros
Clasificación vegetal y
animal
Reino Hongos
Distribución de
los s. v.
superficiales de orilla
profundos, cursos alto,
medio, bajo
Animales
pelágicos
·planctónicos
·nectónicos
·bentónicos
Estratificación vegetal
Distribución según
altitud. latitud, orientación
·Catenas
Vegetación según los
tipos de suelos: arenosos, arcillosos, calizos,
salinos...
• Endemismos
Importancia de la
biodiversidad
Las zonas húmedas de
Andalucía
Eliminación de inmaduros
Contaminación
• Deforestación
• Plan forestal
andaluz
Especies autóctonas
Desertización
CONCEPTOS
95
Área de Ciencias de la Naturaleza
UNIDADES
LA VIDA
EN LAS AGUAS
CONTINENTALES
LA VIDA EN
EL MAR
LOS BOSQUES
LA VIDA
EN EL SUELO
LA ALIMENTACIÓN
HUMANA
EL DESARROLLO
CORPORAL
EN LAS PERSONAS
Captura de alimentos
e intercambio de gases
en:
· un pez
· un anfibio
· un insecto
Animales filtradores,
necrófagos, carnívoros,
Animales carnívoros,
herbívoros, omnívoros
Relaciones alimenticias
·El ciclo de un vegetal:
germinación y crecimiento de los vegetales.
Intercambio gaseoso.
Absorción de sustancias del suelo
Metamorfosis de un
insecto y de un anfibio
Reproducción sexual:
fecundación externa
REproducción asexual
(colonias)
·El ciclo de un vegetal.
REproducción vegetal:
asexual y sexual.
Animales ovíparos y
vivíparos.
Conductas sexuales
·”Ciclo de los Hongos”
Órganos de los sentidos
Ciclos anuales
Migraciones de aves
Linea lateral
Ataque y defensas
·Cnidoblastos
Camuflajes
MIgraciones de peces
cambios estacionales:
-sexuales (trinos, pelaje, plumajes...)
-letargos
-migraciones
-apertura de la flor y
maduración de frutos
Sociedades de insectos
·Selección de alimentos
·Las dietas y la salud
Hábitos alimentarios
·Consumo de alcohol,
tabaco...
Generación espontánea: Aportación de
Pasteur.
La célula como unidad
de utilización de materia y energía
La célula como unidad
de información: óvulos y espermatozoides
·Las bacterias y los
Hongos descomponedores
·El humus
Flora intestinal
Higiene y prevención
de enfermedades de
transmisión sexual
Suelo y agricultura
UTilización industrial
de microorganismos
Conservación de alimentos
Reproducción asistida
·Ovistas y animaculistas
CONCEPTOS
Nutrición
animal
Nutrición vegetal
Fotosíntesis
Reproducción y desarrollo
Funciones
de relación
Nutrición heterótrofa.
Utilización de la materia y energía. Masticación, deglución, digestión, respiración,
circulación, excreción
La reproducción
humana, un aspecto
de la sexualidad:
cambios corporales
ovulación y menstruación
formación de espermatozoides
fecundación y desarrollo
Generación espontánea
·Nidificación y cuidado de las crias
Territorialidad
Teoría celular
Observaciones con la
lupa y el microscopio
de organismos unicelulares
La célula como unidad
morfológica ·
Microorganismos
Microinvertebrados de
agua dulce y organismos unicelulares
Plancton
Ciencia, Tecnología
y Sociedad
·Técnicas de observación
·Lupa y microscopio
·La pesca
·Acuicultura ·
La célula vegetal ·La
célula animal
Incendios forestales
·Madera y celulosa
2º.1. L A VIDA EN LAS AGUAS
CONTINENTALES
Se inicia el estudio de los contenidos de Biología con esta unidad.
Se han elegido modelos de tres grupos de
animales, en los que se integrará el estudio de
morfología, anatomía y funcionamiento. Estos
grandes grupos son los peces, anfibios e insectos. Se debe trabajar con un ejemplar de cada
grupo cercano al contexto del alumno. Se estudian los caracteres que definen a los dos gran-
96
·Preformistas
des grupos en que se incluyen, los vertebrados
y los artrópodos. También se relacionarán los
aspectos anatómicos y fisiológicos con las condiciones del medio, constatando, además, la
distribución heterogénea según el tramo de un
río, la profundidad o la cercanía a la zona
acuática.
La diversidad se puede centrar en este primer momento en estos grupos. Las aguas continentales, son un buen recurso para iniciarse en
el manejo de la lupa y el microscopio para
constatar la diversidad de microorganismos,
tanto pluricelulares como unicelulares.
Organización de Contenidos
El concepto y los procedimientos de clasificación se iniciarán con la discusión de los criterios y la elaboración de claves para estos grupos.
La selección de criterios válidos a tal fin es una
dificultad para alumnos de estas edades ya que
las características más relevantes y discriminatorias pueden pasar desapercibidas en favor de
algunas más llamativas.
Las funciones de nutrición se iniciarán en
esta unidad con los procesos de captura de alimentos (animales cazadores, animales chupadores...) y el intercambio gaseoso (piel, branquias,
tráqueas). La metamorfosis de un insecto y un
anfibio sirven para estudiar fases de desarrollo y
crecimiento. El montaje de lugares de cría y
observación de los animales (acuarios, terrarios,
charcas artificiales...) supone poner en juego
observaciones, diseños experimentales, relación
entre las condiciones del “medio” y los seres
vivos, etc., por lo que puede ser una actividad
apropiada.
La importancia de las zonas húmedas andaluzas deben relacionarse con la vida en las aguas
continentales, el mantenimiento de la biodiversidad, la existencia de endemismos y la conservación de zonas naturales.
Algunos problemas que se pueden plantear
son: ¿Existen los mismos animales y plantas a lo
largo de un río? ¿cómo es el ciclo de vida de un
insecto, de un pez y de un anfibio? ¿qué observo
en el agua de una charca cuando la miro por el
microscopio? ¿cuáles son las causas y las consecuencias de la contaminación del río de mi
comarca? ¿cómo respiran los animales en el agua?
2º.2. L A VIDA
EN EL
MAR
Respecto a los conceptos trabajados anteriormente se darán pasos que supongan amplitud y
profundización. Así, esta es una unidad que permite ir ampliando el concepto de diversidad de
seres vivos y de ambientes. Se justifica la selección de este objeto de estudio porque suele ser
motivador para los alumnos, incluso si pertene-
cen a zonas lejanas de las costas. Además, es un
medio rico en elementos y relaciones, y es una
fuente de recursos importantes en nuestra
región.
Los conceptos han quedado recogidos en el
cuadro.
Se pretende, como en otras unidades de este
curso, hacer un estudio lo más integrado posible
entre las características y modos de resolver los
problemas de supervivencia de los seres vivos
del mar y las condiciones que este les ofrece.
Entre ellas encontramos las formas externas,
esqueletos internos y externos, fecundación
externa, formaciones específicas como la linea
lateral, etc. Hay que resaltar la distribución en
relación con los cambios de profundidad y la distancia de las costas.
Las funciones de nutrición se trabajarán
todavía a nivel de organismos que obtienen el
alimento utilizando diferentes estrategias: filtradores, carnívoros, etc. sin considerar la célula
como la unidad funcional, concepto que se iniciará a lo largo de este mismo curso.
Las actividades de observación y toma de
datos pueden realizarse de una manera directa, o
bien de forma indirecta con ejemplares de mercado, colecciones de conchas que existan en el
centro o aporten los alumnos, etc. A partir de las
observaciones se desarrollarán cuestiones relacionadas con la organización, primero externa
(forma del cuerpo, exoesqueleto, apéndices...) y
después puede realizarse una disección (sepia,
mejillón...), que sirva para estudiar la organización interna. Las observaciones sobre la organización han de relacionarse con otros aspectos
del animal: forma de vida, obtención de alimento mecanismos de defensa, etc. Los alumnos de
zonas costeras pueden realizar observaciones
directas en algunas salidas. En todos los casos es
necesario la utilización de diferentes fuentes
bibliográficas (libros sobre la vida de los animales, boletines de pesca, anuarios...) y medios
audiovisuales en donde se tratan con frecuencia
esta temática con una excelente calidad en algunos de ellos.
97
Área de Ciencias de la Naturaleza
A partir de la observación e interpretación de
algunos modelos sencillos de relaciones tróficas,
pueden deducir la importancia que tiene preservar las especies y sus poblaciones, no pescando
ni consumiendo inmaduros, evitando catástrofes
contaminantes, etc. También es importante
desarrollar una actitud favorable a la conservación de la vida en el mar, fuente importante de
recursos, medio de comunicaciones y transporte
y lugar de esparcimiento. Los debates entre
posturas diferentes favorecerán este tipo de
análisis.
2º.3. L OS BOSQUES
Se presenta esta unidad después de estudiar
los medios acuáticos por considerar que se proponen algunos aspectos que resultan de un
mayor nivel de conceptualización que lo trabajado hasta ahora. Por ejemplo, se inicia el estudio
del crecimiento de los vegetales lo que exige la
comprensión de algunos conceptos básicos
sobre la incorporación y transformación de materia que son menos evidentes que en el caso de
los animales.
Los contenidos de la unidad quedan expresados en el cuadro. Se puede observar que se propone el estudio de la diversidad vegetal. Se amplía
la constatación de la misma en otros medios y con
otros modelos de organización. Los alumnos, en
un primer momento, agrupan a los vegetales atendiendo a su porte: árboles, arbustos, hierbas. Una
atención diferente al observar y describir, al apreciar semejanzas y diferencias, les permitirá seleccionar otros criterios: presencia o ausencia de
semillas, tipos de hojas, tipos de flores, tipos de
frutos, ciclos vitales, etc. aproximándose a clasificaciones más comunes en Biología.
Pueden realizarse actividades de observación
con la lupa y el microscopio. La preparación de
muestras, se puede iniciar con técnicas de tinción
sencillas sobre epidermis de vegetales.
Las actividades de campo en zonas de bosques de ribera, de pinares, de dehesas, etc. les
permitirá plantearse algunas investigaciones
98
sobre problemas sencillos como el estudio de
la diversidad vegetal en dos zonas con diferentes condiciones de insolación, suelo, humedad. La toma de datos, utilización de medidas
sobre los individuos de algunas especies
puede abordar el problema de la variabilidad
dentro de un tipo. Un tercer problema puede
plantearse en referencia a las relaciones con
los animales (herbivorismo, nidificación, simbiosis...) que pueden deducirse a partir de la
observación de huellas, madrigueras, excrementos, etc.
La interpretación de los ciclos puede partir
de gráficas y tablas de datos en las que se comparen las oscilaciones de temperatura entre el día
y la noche y las estacionales, la pluviosidad a lo
largo del año, etc. Las gráficas y tablas corresponderán a una zona y se compararán los resultados con otra zona deforestada. La distribución
de la vegetación según la altitud y latitud también debe hacerse a partir de gráficas y de interpretación de planos y mapas donde queden
reflejados los cambios debido a la orientación.
Algunas experiencias de laboratorio sobre
germinación de semillas y crecimiento de vegetales puede ser una ocasión para desarrollar un
trabajo experimental poniendo en diferentes
condiciones semillas de crecimiento rápido, emitiendo hipótesis de qué ocurrirá en cada caso,
modificando variables, discutiendo los resultados, elaborando conclusiones.
La importancia de la conservación de los
bosques en Andalucía debe ser objeto de alguna
actividad, comentando algunos aspectos del Plan
forestal andaluz y la valoración que del mismo
hacen diferentes colectivos. El aporte de noticias
de prensa sobre algunos aspectos problemáticos,
como los incendios forestales, puede incentivar
este tipo de debates.
2º.4. L A VIDA
EN EL
SUELO
Esta unidad pretende que los alumnos superen una visión estática e inerte del suelo y se
aproximen a una visión dinámica en donde se
Organización de Contenidos
dan múltiples interacciones de los materiales que
forman el suelo con los seres vivos y con los
agentes geológicos.
Está muy relacionada con la anterior por lo
que su planteamiento puede resultar motivador
si partimos de algún problema que haya surgido
en las actividades de la unidad del bosque, como
pueden ser : ¿por qué las plantas crecen mejor en
unos suelos que en otros? ¿qué ocurre con las
hojas que caen de los árboles en un bosque? ¿por
qué se abonan los campos de cultivo y no los
bosques? ¿qué le ocurre al suelo en épocas de
lluvia abundante cuando hay árboles y cuando
no los hay?
Se pretende seguir ampliando el estudio de
la diversidad de los seres vivos con animales de
otros grupos como la lombriz de tierra. Además
se propone estudiar los Hongos, dada su importancia como descomponedores, en la formación
de humus. También el estudio de la organización
social de las hormigas puede ser un ejemplo que
ayude a tener más elementos de constatación de
la variabilidad dentro de las poblaciones y de
diversidad en estrategias alimenticias, reproductoras y de conducta. La utilización de lumbricarios y hormigueros en el laboratorio puede
facilitar este trabajo.
Quizás sea el momento de hacer la observación sobre la cría y mantenimiento de animales
para lo que es interesante preparar acuarios,
terrarios, hormigueros, charcas, etc. responsabili-
zándose por grupos de las diferentes tareas de
cuidado y mantenimiento.
La observación en salidas al campo permite,
como antes, plantear actividades de investigación
y resolución de problemas. En algunos casos el
propio jardín del centro puede servir para ello.
Las encuestas a agricultores sobre las características de una buena tierra, laboreo y mantenimiento, animales “beneficiosos” y “perjudiciales”,
puede ser una buena fuente de información que
debe ser contrastada con la información elaborada en el aula. Este tipo de actividades puede servir también para introducir a los alumnos en los
problemas de la relación científica con las necesidades sociales.
El estudio de la vida en el suelo tiene necesariamente que relacionarse con problemas de
desertización que tan gravemente afectan a nuestra comunidad.
La formación del moho puede ser objeto de
una pregunta que permitirá dar una visión constructiva del quehacer de la Ciencia: ¿de dónde
proceden los mohos? Los alumnos piensan en
términos de generación espontánea. Pueden
hacerse experiencias de crecimiento de mohos
en el laboratorio y realizar un diseño con control
de variables (sustrato, humedad, temperatura...).
Las aportaciones de Pasteur pueden resaltarse
por la importancia que tienen en la historia de la
ciencia.
99
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL DE LAS UNIDADES: LA VIDA EN LAS AGUAS CONTINENTALES, LA VIDA EN EL MAR, LOS BOSQUES
Y LA VIDA EN EL SUELO
EN EL MEDIO
CLASIFICACIÓN
que permite su
se producen
habitan
SERES VIVOS
CAMBIOS
que se
que presentan
DIVERSIDAD
que tienen
DISTRIBUYEN
en el
ANIMALES
UNICELULAR
ORGANIZACIÓN
puede ser
VEGETALES
PLURICELULAR
TIEMPO
ESPACIO
relacionados
relacionados
con
con
HONGOS
caracterizada por
FUNCIONES
ANATOMÍA Y
MORFOLOGÍA
ESTACIONES
FOTOPERIODICIDAD
RELIEVE
CLIMA
...
LUMINOSIDAD
SEXUAL
NUTRICIÓN
perciben
puede ser
RELACIÓN
REPRODUCCIÓN
garantiza
a partir de
garantiza
MANTENIMIENTO
ALIMENTOS
MANTENIMIENTO
Y CRECIMIENTO
de la
que son
del
INDIVIDUO
CONSUMIDOS
ESPECIE
PRODUCIDOS
para
OBTENCIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA
100
ASEXUAL
Organización de Contenidos
2º.5. D IVERSIDAD
TERRESTRES
DE LOS
MATERIALES
La unidad tiene básicamente un enfoque descriptivo. Se pretende que los alumnos constaten la
diversidad de materiales terrestres existentes, que
utilicen algunos de los parámetros que nos permiten describirlos e identificarlos y que conozcan
y valoren su importancia y utilidad.
Las ideas básicas que se abordan son:
• La superficie sólida del Planeta está constituida por rocas y sedimentos.
• Las rocas están compuestas por minerales.
• Existen muchas rocas diferentes que pueden diferenciarse por su composición y
textura.
• Los minerales y las rocas son útiles al desarrollo social.
El punto de partida será la observación de
ejemplares de las rocas más frecuentes en la
superficie terrestre: granito, basalto, caliza, arcilla,
arenisca, conglomerado, pizarra, esquisto y mármol. A ellas pueden añadirse algunas que sean
especialmente abundantes en la comarca. Dicha
observación se centrará en dos aspectos: textura y
composición. Así, puede ser útil hacer un estudio
comparado de la forma, tamaño y disposición
que presentan los granos en cada una de esas
rocas. Diferenciando si estos granos tienen un
aspecto cristalino o parecen ser fragmentos de
rocas. Si son visibles a simple vista o no, si su
tamaño es homogéneo o presentan algún tipo de
alineación. Esto nos permitirá distinguir algunas
de las texturas más frecuentes, cuyo conocimiento puede ofrecernos una base sólida para hacer
una clasificación de las rocas.
Las rocas, además de por su textura, pueden
diferenciarse por su composición. Se presentará
un noción sencilla de mineral, entendido como
constituyente de las rocas, y de los parámetros
que nos permiten identificarlos (dureza, peso
específico, color y brillo). Dichos parámetros
deberán aplicarlos para conocer aquellos minerales que con más frecuencia entran a formar parte
de las rocas: cuarzo, feldespatos, micas y calcita.
Es importante que los alumnos conozcan
la utilidad de las rocas y los minerales. El hombre los ha venido utilizando desde la más
remota antigüedad y muchos de los avances
sociales más significativos se han producido
como consecuencia del descubrimiento de
nuevas formas de aprovechamiento de estos
materiales. Por ello, al mismo tiempo que se
aborda el estudio de minerales y rocas, deben
tratarse su usos (construcción, decoración,
cerámica, obtención de vidrio, etc.). Mención
especial merece el aprovechamiento de determinadas rocas (carbones y petróleo) como
combustibles y de algunos minerales para la
obtención de los metales.
En todo caso se ofrecerá una triple perspectiva acerca de los usos de rocas y minerales:
como materiales de uso cotidiano, básicos para
el desarrollo social, como recursos limitados,
cuyo consumo conviene controlar, como explotaciones que pueden generar impactos ambientales de consideración.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿En qué se diferencian unas rocas de otras?
¿De qué están compuestas las rocas?
¿Cómo pueden clasificarse las rocas?
¿Para qué sirven las rocas y los minerales?
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
101
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: DIVERSIDAD
DE LOS
MATERIALES TERRESTRES
LAS ROCAS
están compuestas por
se utilizan para
GRANITO
CUARZO
se diferencian por su
ARENISCA
sin alterar
FELDESPATOS
CALIZA
como
MICAS
CALCITA
M
C
U
I
O
T
N
M
I
CONSTRUCCIÓN
ARCILLA
previa alteración
DUREZA
se diferencian
PESO E.
E
P
L
COLOR
R
O
I
BRILLO
A
S
Z
L
I
A
E
C
C
S
I
I
Ó
Ó
N
N
por su
OBTENER
CARBÓN
COMBUSTIBLE
PETRÓLEO
se usan
METALES
para
vidrio
cerámica
PIEDRAS
OTROS
para
decoración
PRECIOSAS
ASPECTO
TEXTURA
dependede
FORMA
TAMAÑO
DISPOSICIÓN
de los
GRANOS
pueden ser
CRISTALES
CLASTOS
del mismo tamaño
todos visibles
de diferente tamaño
unos visibles
y otros no
ALINEADOS
T. ESQUISTOSA
muy pequeños
NO ALINEADOS
T. GRANÍTICA
pequeños
grandes y
o medianos
pequeños
T. PORFÍDICA
T. CLÁSTICA
como
ESQUISTO
ESQUISTO
102
como
GRANITO
como
BASALTO
como
ARCILLA
como
ARENISCA
como
CONGLOMERADO
Organización de Contenidos
2º.6. E L AGUA, EL AIRE Y LOS SERES
VIVOS ALTERAN LAS ROCAS
actividades que ayuden a movilizar las ideas de
los alumnos desde posiciones estáticas a otras
más dinámicas.
Una vez conocida la diversidad de materiales terrestres existente y los minerales y rocas
más frecuentes se quiere mostrar que todos ellos
experimentan alteraciones cuando se encuentran
en la superficie terrestre y que esos cambios tienen como consecuencia la alteración del relieve
terrestre.
Este trabajo puede comenzarse a escala de
muestra, solicitando a los alumnos que imaginen y realicen diversos tipos de alteraciones de
las rocas y que consideren la posibilidad de
que en la naturaleza sucedan procesos similares. Los procesos de meteorización mecánica
son de comprensión más fácil que los de meteorización química. No obstante puede ofrecerse de estos últimos un tratamiento macroscópico y básicamente intuitivo, que permita
detectar las alteraciones por cambios en el
color, en la textura o en la consistencia de los
materiales.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Las rocas, en contacto con el agua el aire
y los seres vivos, se alteran. Esas alteraciones se conocen como meteorización.
• El agua es el principal agente de meteorización y transporte.
• La ausencia de cubierta vegetal favorece la
erosión del suelo,, lo que conlleva un proceso de desertización.
• Los materiales meteorizados suelen ser
transportados a áreas geográficas más
bajas, tanto continentales como marinas.
• La retirada de materiales de las zonas más
altas y su depósito en las más bajas provoca, a escala geográfica amplia, un lento
proceso de nivelación.
• Algunos procesos geológicos son muy lentos y otros rápidos. Los efectos producidos
por la progresiva acumulación de todos
ellos pueden llegar a ser muy importantes.
Los alumnos de estas edades suelen tener
una concepción estática de la superficie terrestre. Las rocas son vistas como materiales duros
y resistentes, que pueden experimentar alteraciones pero de escasa relevancia. En consecuencia el relieve es considerado estable.
Dado que la comprensión de los procesos geológicos que ocurren en la naturaleza exige participar de una perspectiva dinámica, conviene
dedicar buena parte de los esfuerzos a realizar
Una vez analizados los cambios a escala de
muestra se abordan los cambios en el relieve. El
tratamiento se centra en la acción geológica de
las aguas superficiales por diversas razones: son
el agente geológico externo más importante, su
acción resulta asequible a los alumnos de estas
edades y, con un enfoque didáctico adecuado, se
les facilita un modelo interpretativo sencillo que
integra algunos de los procesos externos que
condicionan el relieve terrestre.
Entre los efectos sobre el relieve de la acción
de las aguas superficiales, se señalan en el mapa
conceptual el abarrancamiento y la nivelación.
Los alumnos suelen percibir más el efecto que
producen las aguas en la acentuación del relieve
que en su nivelación. Es importante pues que
reflexionen acerca del balance global de la intervención de este agente geológico.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿Pueden alterarse las rocas?
¿Qué le hace el agua a las rocas? ¿Y el aire?
¿De qué depende la capacidad erosiva del
agua? ¿Cómo podemos comprobarlo?
¿Qué huellas dejan los cambios en las rocas?
103
Área de Ciencias de la Naturaleza
¿Qué cambios provoca el agua en el relieve?
dos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los conteni-
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: 2º.6.
EL AIRE Y EL AGUA
son
AGENTES GEOLÓGICOS
actúan como
AGUAS SALVAJES
RÍOS
VIENTO
producen en las rocas
METEORIZACIÓN
EROSIÓN, TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN
puede ser
su intensidad depende del
FÍSICA
QUÍMICA
BIOLÓGICA
CAUDAL
que provocan
PENDIENTE
como
como
producida por
TIPO DE ROCA
GELIFRACCIÓN
OXIDACIÓN
PLANTAS
DISOLUCIÓN
ANIMALES
CAMBIOS EN EL RELIEVE
HOMBRE
como
que pueden ser
LENTOS Y
CONTINUOS
ESPORÁDICOS
E INTENSOS
FORMACIÓN DEL SUELO
104
DESTRUCCIÓN DEL SUELO
NIVELACIÓN
ABARRANCAMIENTO
Organización de Contenidos
2º.7. E L ORIGEN DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS
una roca, no ha resultado fácil en la historia de
la Geología y ello debe alertarnos ante posibles
dificultades de nuestros alumnos.
En la unidad anterior se han trabajado los
cambios que provocan en las rocas y en el relieve los agentes geológicos externos, nos hemos
centrado fundamentalmente en los aspectos destructivos, corresponde ahora completar la perspectiva analizando los aspectos constructivos
que encierran la intervención de dichos agentes.
Deben realizarse en el laboratorio actividades
en las que se reproduzcan procesos de sedimentación, analizando algunos de los factores que
determinan las características de esos sedimentos,
su disposición horizontal, o procesos como la formación de evaporitas y conglomerados, que ayudarán, además, a establecer relaciones entre las
condiciones en que se originan las rocas y su textura. Las rocas sedimentarias que se tratan aquí
han tenido ocasión de verse al estudiar la diversidad de los materiales terrestres, en esta unidad se
analizan los procesos por los que se originan y
cómo podemos deducirlos de sus características.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Los materiales meteorizados y transportados terminan depositándose formando los
sedimentos.
• La consolidación de los sedimentos origina
las rocas sedimentarias, que generalmente
se presentan estratificadas.
• Podemos distinguir diversos tipos de rocas
sedimentarias en función de su textura,
composición y origen.
• Las rocas sedimentarias tienen información
sobre las condiciones en que se originaron.
• Los cambios geológicos dejan huellas en
las rocas.
• Los fósiles, ademas de evidenciar la existencia en el pasado de formas de vida diferentes a las actuales, son una fuente informativa para la reconstrucción de las
condiciones en que se formaron las rocas
que los contienen.
El trabajo con fósiles suele resultar interesante a los alumnos, su estudio debe hacerse vinculado siempre a las rocas que los presentan.
Esto permitirá relacionar las condiciones en que
vivían con las características de los ambientes
sedimentarios propios de cada roca.
En definitiva, se pretende mostrar que las
rocas pueden ser consideradas “archivos históricos” que contienen información sobre las condiciones en que se formaron, y que podemos aprender a descifrar dicha información. Para ello
utilizamos el “actualismo”, entendido como el
método de análisis que nos permite deducir los
procesos geológicos ocurridos en el pasado a partir del estudio de lo que sucede en la actualidad.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿A dónde van los materiales erosionados?
Para algunos alumnos de estas edades los
materiales erosionados son materiales que
“desaparecen”, especialmente si han sido
disueltos. Conviene por ello subrayar el proceso de sedimentación y el origen de dichos sedimentos. La noción de diagénesis encierra igualmente ciertas dificultades que no deben
subestimarse. En efecto, la idea de que unos
materiales sueltos pueden adquirir, siguiendo
procesos naturales, la consistencia y solidez de
¿Puede transformarse un sedimento en una
roca sedimentaria?
¿Se pueden formar nuevas rocas en la superficie terrestre?
¿En qué se diferencian unas rocas sedimentarias de otras?
¿Qué son los fósiles? ¿Cómo se forman?
105
Área de Ciencias de la Naturaleza
¿Qué información podemos obtener de los
fósiles?
dos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los conteniMAPA CONCEPTUAL
2º.7. “EL ORIGEN
SEDIMENTARIAS”
DE LA
UNIDAD:
ROCAS
EL AGUA Y EL AIRE
DE LAS
alteran
LAS ROCAS DE LA SUPERFICIE
produciendo
METEORIZACIÓN, TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN
originando
SEDIMENTOS
que al compactarse forman
ROCAS
SEDIMENTARIAS
pueden contener
se diferencian
unas de otras por su
FÓSILES
TEXTURA
informan sobre
COMPOSICIÓN
LA VIDA EN
LA FORMACIÓN
EL PASADO
DE LA ROCA
como
ORIGEN
como
que puede ser
TRILOBITES
DINOSAURIOS
EL LUGAR
EL MOMENTO
PRECIPITACIÓN
ORIGEN
DETRÍTICO
QUÍMICA
puede ser
es la
como
CONTINENTE
OCEANO
como
como
EDAD DE
CONGLOMERADO
CALIZA
CARBONES
ARENISCA
EVAPORITAS
PETRÓLEO
LA ROCA
ARCILLA
106
ORGÁNICO
Organización de Contenidos
2º.8. L A ALIMENTACIÓN HUMANA
El estudio de las personas y la salud ha sido
incluido en los dos ciclos de la etapa secundaria
obligatoria, como se ha indicado anteriormente;
por ello es necesario establecer los niveles de
formulación de los conceptos y distribuir los
diferentes aspectos entre segundo y tercero. En
cualquier caso, es importante ayudar desde el
principio al alumno para que entienda a la especie humana integrada en el medio y compartiendo las funciones y la organización de los animales de su grupo. Destacar lo diferente se hará en
relación a que ha congestivo mayor independencia del medio.
En el cuadro quedan expresados los conceptos que se trabajarán en esta unidad.
El primer contacto con la anatomía puede
realizarse a partir de atlas, láminas, modelo clástico, películas, diapositivas, etc. Algunos aspectos
morfológicos pueden ser observados directamente entre los compañeros.
Es importante estudiar anatomía y función
relacionados íntimamente y no abusar de un listado de nombres, aunque se debe pretender que
los alumnos vayan iniciándose en la comprensión y utilización de términos científicos que se
emplean habitualmente.
Algunas características del cuerpo humano y
de las técnicas de estudio suelen ser muy conocidas por la población en general, bien por lo
cotidiano, proporcionalmente a otros, del tema,
bien por su difusión en medios de comunicación
o bien por haber tenido alguna experiencia personal o cercana. Nos referimos, por ejemplo, a
los análisis de sangre, los análisis de orina o las
radiografías. Esta circunstancia hace que actividades relacionadas con ellas tengan un fuerte
poder motivador y, más aún, si son aportadas
por los propios alumnos.
Las capacidades corporales que se manifiestan en el ejercicio pueden analizarse coordinamente con la educación física.
Tienen una gran importancia los aspectos
relacionados con salud y consumo. Los hábitos
alimentarios de muchos jóvenes de estas edades
han de ser analizados por ellos mismos a la vista
de informaciones dadas en tablas de alimentos,
dietas, etc. Son actividades adecuadas, el análisis
entre compañeros de la dieta de un día, así como
la elaboración de dietas para personas de diferente edad, sexo, profesión o con algunas características patológicas.
El fenómeno de consumo de tabaco y alcohol
se comenzará a analizar en este curso aunque
también se trabajen en el siguiente. Se pueden
realizar pequeñas simulaciones del efecto del
humo del tabaco y algunas otras propuestas por
diferentes autores. El estudio de encuestas elaboradas y realizadas por ellos, las informaciones de
personal sanitario, el contacto con asociaciones de
consumidores, de ayuda a alcohólicos, etc., son
actividades posibles en estas edades. A partir del
estudio biológico y de las repercusiones sociales
se podrán valorar las campañas u otras actuaciones individuales o institucionales, proponiendo las
alternativas que crean convenientes.
107
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD
DE LA
ALIMENTACIÓN HUMANA
LAS PERSONAS
tienen
ORGANIZACIÓN ANIMAL
que les permite
CONSUMIR
MANIPULADOS
que son
TRANSFORMADOS
previamente
COMERCIALIZADOS
ALIMENTOS
por medio
del
que son
que constituyen la
reprecute
APARATO
por el
TRANSFORMADOS
DIETA
SALUD
en la
DIGESTIVO
APARATO
relacionadacon
RESPIRATORIO
transportados
obtener
OXÍGENO
HÁBITOS
por la
que repercute en la
ALIMENTARIOS
SANGRE
manifestándose en
a las
para obtener
CONDUCTAS
MATERIA Y
CÉLULAS
en las
ENERGÍA
INDIVIDUALES
SOCIALES
de
produciéndose
que garantiza
SELECCIÓN
SUSTANCIAS
Y
DE DESECHO
CONSUMO
CRECIMIENTO
MANTENIMIENTO
eliminadas por
y
DESARROLLO
APARATO
EXCRETOR
108
del
INDIVIDUO
Organización de Contenidos
2º.9. E L DESARROLLO CORPORAL
EN LAS PERSONAS
El tema es de una gran importancia por las
edades de los alumnos ya que la mayoría estarán
en la pubertad donde se empiezan a manifestar
cambios significativos y notorios. La motivación
está asegurada. La relevancia de la materia viene
determinada por los conceptos de reproducción
y sexualidad. Se opta por iniciar en este curso los
cambios corporales, órganos y funcionamiento
propios de la reproducción. La sexualidad aparece relacionada y se abordará brevemente para
tratarla con mayor profundidad en las funciones
de relación del próximo curso.
muchos casos utilizan modelos preformistas para
explicar el desarrollo. Pero incluso cuando utilizan modelos aparentemente epigenistas, no lo
entienden como multiplicación y diferenciación
celular. Usan una terminología científica, sin el
contenido conceptual adecuado.
Una aspecto que también debemos destacar,
referido a las ideas de los alumnos, es la confusión que aparece entre el hecho de la menstruación y el de la ovulación.
Las actividades sobre aspectos anatómicos y
morfológicos serán del mismo tipo que las descritas en la unidad anterior.
Desde el primer momento debe abordarse la
idea de que la sexualidad tiene finalidades como
la comunicación y el placer además de la reproducción. Aquellas serán objeto de estudio el
curso próximo y este se centrará más en los
aspectos reproductivos.
Los temas relacionados con la higiene y prevención de enfermedades se pueden desarrollar
a partir de una información aportada por el profesor, entre las cuales pueden encontrarse datos
sanitarios, argumentaciones biológicas y noticias
de medios de comunicación.
Los contenidos se encuentran expresados en
el cuadro.
A las alumnas se les puede sugerir la conveniencia de conocer los propios ciclos para comprender mejor su propio funcionamiento y las
posibles alteraciones que se les pueden presentar.
Las ideas más relevantes que los alumnos
poseen antes de trabajar el tema en relación al
papel que se le otorga a cada sexo, son las mismas que han existido a lo largo de la historia de
la ciencia: conceder más relevancia a uno u otro
sexo (animaculistas, ovistas) no sabiendo lo que
padre y madre aportan a la fecundación. En
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
109
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD:
“EL DESARROLLO CORPORAL EN LAS
PERSONAS”
EN LAS PERSONAS
se producen
CAMBIOS
de tipo
regulados por
ANATÓMICO Y
HORMONAS
PSICOLÓGICO
FISIOLÓGICO
como
en los
ATRACCIÓN
COMUNICACIÓN
CARACTERES
ÓRGANOS
SEXUALES
REPRODUCTORES
SECUNDARIOS
que determinan
en la mujer
en el hombre
suponen
CONDUCTAS
suponen
SEXUALES
APARICIÓN DE LA
MADURACIÓN
PRODUCCIÓN
MENSTRUACIÓN
DE ÓVULOS
ESPERMATOZOIDES
en los
en los
se
de forma
OVARIOS
COORDINADA
TESTÍCULOS
UNEN
Y CÍCLICA
en la
FECUNDACIÓN
a partir de la que
se origina
NUEVO
INDIVIDUO
110
Organización de Contenidos
TERCER CURSO: UNIDADES DIDÁCTICAS PROPUESTAS
E
n el segundo ciclo la distribución y
organización de contenidos está especialmente condicionada por el carácter optativo
del Área en cuarto curso, lo que al final nos decidió a optar por una agrupación cuatrimestral de
los contenidos de Física y Química por un lado y
de Biología y Geología por otro.
La selección de contenidos para tercer curso se
ha hecho teniendo en cuenta que se trata del último año en que el área de Ciencias de la Naturaleza es obligatoria y debe suponer por tanto lo que
de alguna forma podríamos considerar el final de
una propuesta de contenidos básicos para todos los
estudiantes. Pero al mismo tiempo dichos contenidos deben estar condicionados por los demás factores que se han mencionado en la introducción de
este documento y especialmente lo que ya ha habido ocasión de estudiar en cursos anteriores.
Los contenidos de Física y Química seleccionados se refieren a los núcleos conceptuales rela-
cionados con la Electricidad y la Química. En el
primer caso se desarrollan ideas básicas de electricidad, necesarias para explicar numerosos
hechos y fenómenos de indudable protagonismo
en nuestra forma de vida actual. En cuanto a la
Química, partiendo de las ideas sobre la estructura de la materia que se introdujeron en cursos
anteriores, se trata de profundizar en el concepto de reacción química, para lo que se estudian
reacciones no vistas ahora, como las de
ácido-base y las implicadas en procesos metalúrgicos, y se tratan algunos aspectos como la velocidad de una reacción, la energía asociada a las
reacciones químicas, para terminar, aprovechando lo estudiado en unidades didácticas de
este mismo curso, con una aproximación a la
naturaleza eléctrica de la materia.
Los contenidos de Ciencias de la Naturaleza
correspondientes a este curso los agrupamos en
nueve unidades didácticas, cuyos títulos y duración aproximada son:
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1. CÓMO ES Y CÓMO CAMBIA EL RELIEVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. CÓMO SE FORMAN LAS ROCAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. LAS PERSONAS Y LA SALUD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. INTERACCIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. UNA NUEVA PROPIEDAD DE LA MATERIA: LA CARGA ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. APLICACIONES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. MÁS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA. CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS . . . . . . . . .
9. REACCIONES QUÍMICAS. NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3º.1. C ÓMO ES Y CÓMO CAMBIA
EL RELIEVE
El planteamiento de un curriculum en espiral, como el que aquí se propone, permite trabajar diversos contenidos con niveles de profundización y complejidad creciente. Así, en el curso
anterior se ha realizado una primera introducción
a los cambios que ocurren en la superficie terrestre, centrado en la acción de las aguas superfi-
3
4
6
3
2
4
2
4
4
ciales, abordándose desde una perspectiva cualitativa. Corresponde ahora tratar, de una parte, las
formas de representación del relieve, de otra la
diversidad de agentes geológicos externos que
intervienen y, por último, las causas y consecuencias de su acción. No se dice nada aún de
la intervención de los procesos endógenos en los
cambios del relieve, dado que son procesos cuya
complejidad aconseja que sean tratados en el
último curso.
111
Área de Ciencias de la Naturaleza
Las ideas básicas que se abordan son:
• Los mapas topográficos permiten hacer
una representación a escala y en dos
dimensiones del relieve terrestre.
• Existen diversos agentes geológicos externos: las aguas superficiales, el mar, el viento y el hielo.
• La energía solar y la gravedad son, en última instancia, las causas de la intervención
de dichos agentes.
• Los efectos que producen en el relieve
pueden ser lentos y graduales o esporádicos pero muy intensos.
• El relieve existente en una zona depende
del clima, que condiciona los agentes
geológicos dominantes, de la naturaleza
de las rocas y de la antigüedad, que
determina el tiempo que llevan actuando
dichos agentes.
Conocer el relieve de una región demanda la
utilización de sistemas de representación a escala. Estos constituirán el instrumento que nos permita no sólo tener una visión global, más ajustada y objetiva, sino introducir elementos
cuantitativos y de mayor rigor en el estudio del
relieve, así como analizar la intervención en él de
los agentes geológicos externos.
En el ciclo anterior la geodinámica externa
se ha centrado en el estudio de la acción geológica de las aguas superficiales. Se pretende
ahora ofrecer una visión más completa de la
diversidad de agentes que intervienen en esta
dinámica, relacionando cada uno de ellos con
las áreas geográficas o climáticas en las que su
acción reviste importancia y señalando los
112
tipos de huellas que dejan en las rocas y en el
relieve.
Debe hacerse un balance global de sus efectos introduciendo la necesidad de considerar el
tiempo como una variable que condiciona el tipo
de relieve y que nos permite estudiar su evolución en el pasado así como predecir la tendencia
en el futuro. Este análisis de conjunto deberá
subrayar que en última instancia son la gravedad
y la energía solar las causas de la dinámica que
nos ocupa, en la cual los procesos internos no
han hecho aún su aparición.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿Cómo puede representarse el relieve?
¿Qué le hace el mar a las costas?
¿Qué le hace el viento a las rocas?
¿De qué depende que el agente geológico
dominante en una zona sea uno u otro?
¿Podemos deducir cuál ha sido el agente
geológico que ha producido un cambio en el
relieve?
¿Cuál es el motor de los agentes geológicos
externos?
¿De qué depende las características que
tenga un relieve?.
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: 3º.1.
Organización de Contenidos
113
Área de Ciencias de la Naturaleza
3º.2. C ÓMO
SE FORMAN LAS
ROCAS
En el primer ciclo se han visto las rocas más
frecuentes en la superficie terrestre, con ello se
ha pretendido mostrar la diversidad existente y
conocer algunas de las características que nos
permiten diferenciarlas. El tratamiento realizado
ha sido, en consecuencia, fundamentalmente
descriptivo, insistiendo en algunos de los procesos por los que se alteran las rocas y cómo
dichas alteraciones dejan huellas. A modo de
introducción al origen de las rocas se abordaron
los procesos de formación de las rocas sedimentarias, corresponde ahora trabajar la génesis de
las rocas endógenas y ofrecer una perspectiva
de conjunto que permita conocer las transformaciones más importantes que experimentan estos
materiales terrestres.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Las rocas pueden diferenciarse por su textura, composición mineralógica, origen y
disposición en el campo.
• Los procesos por los que se forma una
roca condicionan su textura, composición
y disposición en el campo.
• A partir del estudio de estas características
podemos, en consecuencia, deducir el
ambiente en que se originó cada roca.
• De acuerdo con su origen se distinguen
tres tipos de rocas: sedimentarias, ígneas y
metamórficas.
El reconocimiento de las rocas más frecuentes, su composición, textura y disposición en el
campo, tiene como objetivo básico en este nivel
educativo el establecimiento de modelos organizativos de las rocas relacionados con su génesis.
Conviene ampliar la diversidad de rocas presentadas en el ciclo anterior con otras como el gneis,
114
la cuarcita, la sienita y la andesita que ayuden a
establecer dichos modelos organizativos y a
caracterizar cada uno de los principales grupos.
Los alumnos hasta el momento sólo han tratado procesos geológicos externos. Con la presentación de los contenidos de esta unidad se
introducen otros que ocurren en el interior
terrestre. Si bien todos los procesos endógenos
encierran para los alumnos de estas edades dificultades de comprensión, cabe destacar las que
ofrecen los fenómenos metamórficos, a los que
tan sólo se hará una primera aproximación.
En síntesis se pretende mostrar que todas las
rocas tienen un origen, que cualquier tipo de
roca puede transformarse en otra diferente y que
a través del estudio de sus características podemos deducir su pasado. Todo ello contribuirá a
ofrecer una visión más dinámica de la Tierra.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿Todas las rocas se han formado en la superficie terrestre?
¿Cómo sabemos que hay rocas que se forman en el interior de la Tierra?
¿Puede una roca transformarse en otra diferente?
¿Existe alguna relación entre las características de una roca y su origen?
¿En qué se diferencian una roca sedimentaria
de una ígnea y de una metamórfica?
El mapa conceptual que a continuación
se presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
como
SIENITA
BASALTO
ANDESITA
ARENISCA
CONGLOMERADO
MARGA
GRANITO
como
IGNEAS
en
ORIGEN
ARCILLA
su
atendiendo a su
se clasifican
ROCAS
CALIZA
SEDIMENTARIAS
EXPERIMENTADO DESPUÉS
QUÉ CAMBIOS HAN
DÓNDE SE FORMARON
CUÁNDO SE FORMARON
CÓMO SE FORMARON
que informan sobre
TEXTURA, COMPOSICIÓN Y DISPOSICIÓN
se caracterizan por su
LAS
como
CUARCITA
MÁRMOL
GNEIS
ESQUISTO
METAMÓRFICAS
puedenexperimentar
MAPA CONCEPTUAL
EROSIÓN
SEDIMENTACIÓN
DIAGÉNESIS
R. IGNEAS
METAMORFISMO
como
CAMBIOS
UNIDAD: 3º.2.
R. SEDIMENTARIAS
DE LA
SOLIDIFICACIÓN
MAGMA
FUSIÓN
R. METAMÓRFICAS
Organización de Contenidos
115
Área de Ciencias de la Naturaleza
3º.3. L AS PERSONAS
Y LA
SALUD
Esta unidad trata de ampliar la comprensión
que sobre el funcionamiento del cuerpo se inició
en el primer ciclo de la ESO. Se presentan aspectos más complejos referidos a utilización de la
materia y energía y las funciones de relación en el
hombre y de este con el medio, analizando para
ello los sistemas de coordinación, nervioso y
UNIDADES
CONCEPTOS
endocrino, y pautas de comportamiento a niveles
del organismo y del grupo social. Para estos alumnos estos niveles son relevantes y adecuados a sus
expectativas, además no poseen la base suficiente
para introducirnos en mecanismos más íntimos de
funcionamiento a nivel celular o molecular.
Los conceptos que se trabajan quedan expresados en el siguiente cuadro.
LAS PERSONAS Y LA SALUD
Utilización de la materia y energía
Alimentos energéticos
Alimentos plásticos
Vitaminas
Excreción
Metabolismo general
La contaminación y la salud
El ruido.
El aire contaminado.
Pesticidas y abonos.
Funciones de coordinación
Sistema nervioso.
Estímulos y respuestas.
La neurona y el impulso.
Receptores y efectores
Las hormonas, mensajeros químicos.
Defensas del organismo.
Factores sociales de la salud
Estrés
Traumatismos
Enfermedades laborales
Epidemias: Agentes, focos y prevención.
Farmacomania. Uso de medicamentos.
Automedicación.
Drogas, tabaco y alcohol
Tolerancia
Adicción
¿Drogas duras, drogas blandas?
Efectos en el sistema nervioso
Estimulantes y tranquilizantes
La sexualidad
Reproducción y sexualidad.
El comportamiento sexual.
Estímulos y respuestas sexuales.
Fuente de comunicación y placer.
Opciones sexuales (masturbación, heterosexualidad, bisexualidad, homosexualidad...).
Gestación de las personas
Fecundación, embarazo y parto.
El embrión.
El sexo.
El aborto.
CTS y reproducción
Planificación familiar
Centros sanitarios
Anticoncepción
116
Organización de Contenidos
Las actividades para abordar el análisis de la
materia y energía pueden partir de las que se propusieron en el ciclo anterior profundizando en
algunos aspectos, así por ejemplo, para la selección de alimentos y los hábitos se analizará qué
tipo de alimentación puede ser más equilibrada
teniendo en cuenta la materia y energía referida al
organismo para que este no sufra carencias o
excesos. El estudio de las características de los alimentos a través de las etiquetas que presentan
puede ser una forma apropiada de abordarlo.
Las actividades sobre coordinación deben
poner de manifiesto los diferentes elementos y
procesos que intervienen en ella. Así, por ejemplo, para abordar la visión se debe hacer referencia a la luz y los objetos (estímulo), la anatomía y
funcionamiento del ojo (receptor), la transmisión
y consciencia de lo percibido (sistema nervioso) y
el resultado final (respuesta, información). Las
actividades de anatomía se abordarán a través de
disecciones de animales, láminas, películas, etc.;
su funcionamiento puede contrastarse con experiencias sencillas por los propios alumnos (tacto,
temperatura, visión, movimientos reflejos...). El
cómo participa el sistema nervioso debe ser una
información aportada por el profesor o seleccionada de la bibliografía basada en técnicas especiales, también analizando casos de traumatismos
y lesiones que se hayan producido en diferentes
niveles (médula, receptor, corteza cerebral...) y
sus consecuencias.
La acción coordinada de las hormonas
puede describirse en torno a las hormonas
sexuales, en primer lugar trabajando la acción
específica en las gónadas, utilizando como objeto de estudio el ciclo ovárico; también se analizará en estas hormonas la acción generalizada
que realizan en todo el cuerpo por su participación en el desarrollo de los caracteres sexuales
secundarios; la tercera característica que se abordará será la modulación que estas hormonas realizan en el comportamiento.
El análisis de fármacos que llevan hormonas
o similares puede constatar la acción específica
de estas (acción principal del fármaco) y la
acción generalizada que a veces no es deseada
(efectos secundarios); el caso de los corticoides
ya es conocido y rechazado por amplias capas de
la población.
Los diferentes aspectos de la sexualidad
pueden permitir el desarrollo de debates antes
y después de informaciones obtenidas a partir
de: profesor, medios de comunicación, bibliografía, películas, etc. Especial importancia tiene
el tratamiento de los métodos anticonceptivos
para lo cual una visita al centro de salud donde
personal sanitario especializado aporte información y orientación a los jóvenes puede ser
adecuada.
Hay que destacar que muchos de los problemas relacionados con esta unidad conviene que
sean trabajados de manera interdisciplinar: sociales, lengua, ética... ya que son problemas complejos en los que la biología aporta sólo un
aspecto.
117
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD
LAS
PERSONAS
Y LA
SALUD
aprovechan el
LAS PERSONAS
presentan
ALIMENTO
para obtener
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
MATERIA
Y
ENERGÍA
reciben
como
ESTÍMULOS
ÓRGANOS
TEJIDOS
CÉLULAS
por medio de
ACTO REFLEJO
RECEPTORES
como
SIMPLES
como los de los
en los
ÓRGANOS DE LOS SENTIDOS
elaborando
pueden ser
RESPUESTAS
COMPLEJAS
como
ACTIVIDADES
INTELECTUALES
por medio de los
CONDUCTAS
SEXUALES
EFECTORES
como
GLÁNDULAS
MÚSCULOS
encaminadas a
PLACER
COMUNICACIÓN
REPRODUCCIÓN
por medio del
puede
impedirse con
ANTICONCEPTIVOS
facilitarse con
TÉCNICAS DE REPRODUCCIÓN
ASISTIDA
COITO
Y
durante el que se
deben prevenir
ENFERMEDADES
DE TRANSMISIÓN
SEXUAL
con el uso de
118
FECUNDACIÓN
se forma
del
ÓVULO Y ESPERMATOZOIDE
EL CIGOTO
que por división y
diferenciación origina
NUEVO
INDIVIDUO
Organización de Contenidos
3º.4. I NTERACCIONES
La unidad supone un análisis de los ecosistemas desde una perspectiva descriptiva por ser la
primera vez que se propone un estudio de tipo
ecológico en la etapa. Se puede constatar la diversidad de especies, de relaciones y de niveles de
organización y, en función de esa constatación, elaborar una sistematización de ecosistemas con un
nivel de profundización mayor, más complejo, que
el análisis realizado en el primer ciclo al trabajar las
unidades del suelo, el bosque, y las aguas.
UNIDADES
CONCEPTOS
Los alumnos suelen estar familiarizados
con aspectos divulgativos de la naturaleza, en
general idílicos o novelados, pero no suelen
sistematizar los elementos que intervienen ni
los procesos que ocurren por lo que será
importante desarrollar en ellos estas
capacidades.
Los conceptos de la unidad se encuentran
citados en el siguiente cuadro.
INTERACCIONES
Distribución, abundancia y relaciones
Distribución espacial y temporal.
Medidas y datos sobre la abundancia
Tipos de interacciones
Según la finalidad
·Tróficas: Autótrofos y heterótrofos. Productores,
consumidores, descomponedores.
·Reproductivas de defensa
Según los organismos
·Intraespecíficas o interpespecíficas
Según sean positivas o negativas
·Competencia, parasitismo, simbiosis, depredación...
Ecosistema
Biocenosis y biotopo
Niveles de organización dentro del
ecosistema
Organismos
Poblaciones
Comunidades
Clases de ecosistemas
Relaciones entre los seres vivos y el medio de sistemas complejos (aguas continentales, mares,
suelo, bosques) y de sistemas más sencillos
(estanque, acuario, terrario, tronco de árbol...)
119
Área de Ciencias de la Naturaleza
Las actividades deben estar muy relacionadas con espacios cercanos al centro que puedan
visitarse: un solar, un río, un jardín, un parque
natural, etc. Este tipo de actividades pierden
parte de su eficacia si se enfocan como una visita guiada con “cicerone”, o se dejan a la observación espontánea, o se realizan sin un marco
teórico, o se presenta desconectadas con lo trabajado en el aula, etc. Es necesario plantear previamente el trabajo de investigación que se va a
realizar, la idea general, los problemas que se
abordarán y aquellos que pueden quedar relegados por múltiples razones, contar con los instrumentos de observación y medida, elaborar las
tablas y notas que se tomarán, etc. Una vez realizadas las visitas deberá tener un tratamiento la
información mediante gráficas, pirámides, estaMAPA CONCEPTUAL
DE LA
dística, análisis matemático y reflexionar en la
elaboración de conclusiones que se contrastarán
con la bibliografía.
Algunas ideas y conclusiones pueden llevar
un diseño experimental como puede ser la competencia entre semillas, la simbiosis necesaria
para la reproducción entre los vegetales, las
necesidades consumidoras de una especie, etc.,
para ello algunas experiencias del primer ciclo y
la cría de animales puede volver a realizarse o
trabajar con los datos que ya se tengan de ellos.
Entre las actividades de conclusión se pueden
proponer aquellas que definan diferentes modelos de funcionamiento del ecosistema como la
posible red trófica, densidades de poblaciones,
territorialidad de una especie, etc.
UNIDAD INTERACCIONES
EN LA NATURALEZA
la
DISTRIBUCIÓN Y
ABUNDANCIA
de los
SERES VIVOS
se explica por las
INTERACCIONES
suponen
que caracterizan el
que se dan entre
ECOSISTEMA
condicionadas por la
como
INFLUENCIAS MUTUAS
ORGANISMOS
Y
MEDIO
MODIFICADORAS
SISTEMA
DINÁMICO
pueden ser
como
descritas como
FOTOSÍNTESIS
POSITIVAS, NEGATIVAS
NEUTRAS, DESTRUCTIVAS
DE LA MISMA
ESPECIE
DE DIFERENTES
ESPECIES
RESPIRACIÓN
PERTURBADORAS
definida por
NUTRICIÓN
se denominan
ESTRUCTURA
se denominan
COMPONENTES
INTRAESPECÍFICAS
SOCIEDADES
como
como
CANIBALISMO
REPRODUCCIÓN
120
que pueden ser
DEPREDACIÓN
PARASITISMO
COMPETENCIA
RELACIONES
INTERESPECÍFICAS
SIMBIOSIS
BIÓTICOS
ABIÓTICOS
Organización de Contenidos
3º.5. U NA NUEVA PROPIEDAD DE LA
MATERIA: L A CARGA ELÉCTRICA
Las tres primeras unidades didácticas de tercer curso desarrollan los contenidos del bloque
16 del currículo de Ciencias de la Naturaleza, con
la intención de aproximar a los alumnos y alumnas a las explicaciones científicas de fenómenos
con los que están muy familiarizados.
El contenido de esta primera unidad didáctica
se centra en el estudio de fenómenos electrostáticos que justifiquen la elaboración de un modelo
de cargas que más adelante nos permita el estudio
de la corriente eléctrica y sus aplicaciones.
Comenzamos con una breve introducción
histórica sobre estos fenómenos, introducción
que nos dará ocasión de recordar algo de lo ya
comentado en relación con la forma en que se
elaboran los conocimientos científicos.
Pretendemos que el modelo de cargas surja
como respuesta a las preguntas que se planteen
al realizar diferentes experiencias electrostáticas,
sencillas y conocidas de todos, que nos permiten
destacar las siguientes ideas:
• Los cuerpos tienen una propiedad, a la que
llamamos carga, que está relacionada con su
comportamiento en fenómenos eléctricos.
• Existen sólo dos clases de carga eléctrica,
la positiva y la negativa.
• Los cuerpos adquieren carga neta cuando
ganan (carga negativa) o pierden (carga
positiva) electrones.
• No existe la carga neutra (algo que afirman
los estudiantes con frecuencia) sino sólo
cuerpos que tienen tanta carga positiva
como negativa, con lo que su carga total
es cero y decimos que son cuerpos eléctricamente neutros.
• La cantidad total de carga se mantiene
constante.
La carga la mediremos en unidades del Sistema Internacional.
Como no podemos explicar los fenómenos
eléctricos ni hacer compatible este modelo con
el que hemos utilizado hasta ahora para explicar
la naturaleza de la materia (con el átomo indivisible y sin reconocer que la materia tiene esa propiedad que llamamos carga eléctrica), debemos
presentar un nuevo modelo atómico, sobre el
que se profundizará en las unidades de Química,
en el que se supone que el átomo está formado
por dos tipos de partículas fundamentales: los
electrones, con carga negativa, y los protones,
con carga positiva. Debemos aprovechar para
recordar el papel que juegan los modelos en las
ciencias. Con este modelo, sujeto a modificaciones como todos los que se dan en ciencias podemos explicar los hechos observados hasta ahora
y predecir otros.
Para este curso basta una descripción cualitativa como la que proponemos, constatando la
existencia de cargas, las atracciones y repulsiones
entre ellas... No somos partidarios de estudiar
ahora la ley de Coulomb, pues preferimos hacerlo en el próximo curso, al estudiar las fuerzas.
Como última cuestión de esta unidad establecemos un puente con la siguiente poniendo
de manifiesto (mediante fenómenos de descarga del tipo de los que pueden observarse con
una lámpara de destello) que existe una relación entre fenómenos electrostáticos, como los
que acabamos de estudiar,
y fenómenos
electrocinéticos.
3º.6. L A CORRIENTE ELÉCTRICA
En esta unidad se tratan los siguientes aspectos:
• Funcionamiento de los circuitos.
• Los cuerpos con cargas de la misma clase
se repelen y los de carga de distinta clase
se atraen.
• Establecimiento de un modelo de corriente eléctrica basado en el flujo de cargas.
121
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Elementos de un circuito eléctrico. Papel
que desempeñan.
• Magnitudes que caracterizan una corriente
eléctrica.
Los estudiantes tienen numerosas ideas relacionadas con la corriente eléctrica, algunas de
ellas erróneas desde el punto de vista científico,
por lo que hay que prestarles especial atención
durante el desarrollo de esta unidad.
Tras establecer un concepto de corriente
eléctrica asociado con el movimiento de cargas
a través de un conductor, proponemos a los
estudiantes que construyan circuitos muy simples, fundamentalmente con pilas, cables y
bombillas, para poner de manifiesto las condiciones que deben darse para que funcione el
circuito. Debe destacarse especialmente la necesidad de que el circuito esté cerrado para que
haya un movimiento continuo de carga (lo que
hemos llamado corriente eléctrica), algo que no
todos los alumnos consideran imprescindible, y
llamar la atención sobre la forma en que están
conectados los elementos del circuito e incluso
cómo está conectado con el casquillo el filamento de la bombilla.
El estudio de estos circuitos puede hacerse
utilizando un modelo, basado en el flujo de cargas a través de él, en el que la corriente eléctrica se interpreta como un movimiento continuo
de cargas. En los circuitos que ahora se estudian, la corriente continua a través de los cables
(en general a través de los metales) que lo constituyen se interpreta como un movimiento de
electrones (cargas negativas) en un mismo sentido a lo largo de él. Este modelo no coincide
con los que ponen de manifiesto algunos alumnos para explicar el flujo de cargas a través de
cada elemento del circuito. Por ejemplo, algunos consideran que de cada polo de una pila
salen cargas de distinto signo que chocan en las
bombillas y por eso hay luz, o bien que la
corriente fluye en una dirección pero se gasta al
pasar por el circuito, o que sólo fluyen cargas
por el cable que va hacia las bombillas pero no
en el de regreso, etc.
122
Aclarado el funcionamiento del circuito,
pasamos a estudiar la función que desempeñan
en él cada uno de sus elementos, destacando
especialmente el papel que juega la pila, que le
da energía a las cargas que ya existían en el circuito y permite así su movimiento en un determinado sentido (por tanto ni la pila tiene la
misión de suministrar cargas al circuito, ni los
elementos del circuito consumen cargas. Las cargas no “se gastan” al pasar por los distintos elementos del mismo). Así pues, la energía que
aporta la pila (procedente de transformaciones
que ocurren en su interior) se transfiere a otros
elementos del circuito, que a su vez pueden
ceder esa energía al medio que los rodea. Por
tanto, llega un momento en que no podemos
aprovechar más energía de la pila, la pila “se
gasta”. Son ideas que se trabajarán en distintas
ocasiones a lo largo de esta unidad.
Es el momento de tratar las magnitudes que
caracterizan una corriente eléctrica: intensidad de
corriente, voltaje y potencia.
La intensidad de corriente representa la cantidad carga que circula en la unidad de tiempo
por un determinado punto del circuito. En el
caso de un circuito en serie esa intensidad es
igual en todos los puntos del mismo. Veremos la
forma de medirla con el amperímetro e insistiremos en la idea de que la intensidad no se “gasta”
en cada elemento del circuito.
El voltaje entre dos puntos (término que preferimos en este curso porque les resulta más
familiar a los estudiantes) lo definimos diciendo
que representa la diferencia entre la energía que
tiene la unidad de carga en uno y otro punto. Se
les debe enseñar experimentalmente a medir con
el voltímetro en circuitos en serie.
Tras el estudio de estas magnitudes, conviene hablar sobre la relación que existe entre
ambas, surgiendo así una primera idea cualitativa sobre la resistencia. Esto nos permite ya introducir una diferenciación entre conductores y aislantes eléctricos. Debe insistirse en que, mientras
que la intensidad y el voltaje son características
de la corriente, la resistencia de un conductor no
Organización de Contenidos
depende de esos factores sino que es característica del conductor, de su constitución, y no cambia al conectarlo a circuitos diferentes o en condiciones diferentes (no se habla en este curso de
la influencia de la temperatura en la resistencia).
Por último se estudia la potencia, asociada
con la mayor o menor rapidez con que se transfiere la energía en el circuito y sobre la que
podemos hacernos una idea a partir de los efectos que son capaces de producir los aparatos
conectados a un circuito. Es importante resaltar
que la potencia de un aparato no sólo depende
de su constitución sino también de las condiciones en que se conecte a un circuito.
3º.7. A PLICACIONES
ELÉCTRICA
DE LA
CORRIENTE
Por su incidencia en nuestra vida diaria, los
temas relacionados con la electricidad son especialmente adecuados para su tratamiento experimental, lo que favorece no sólo la adquisición de
conocimientos teóricos sino el desarrollo de destrezas y habilidades intelectuales y manuales.
Constituyen además un contexto especialmente
idóneo para poner de manifiesto las relaciones
ciencia-técnica-sociedad.
A partir de lo estudiado en unidades anteriores, seguimos trabajando sobre circuitos eléctricos, destacando ahora la posibilidad de
conectar de distinta forma los elementos del
mismo. Fundamentalmente nos dedicamos, tras
dejar claro el significado de lo que se entiende
por conexión en serie y en paralelo (nos parece excesivo incluir circuitos mixtos), a comparar
características de circuitos constituidos por los
mismos elementos pero conectados de distinta
forma. Esta comparación puede hacerse fijándose en el brillo de bombillas conectadas en serie
y en paralelo y en los valores de intensidad y
voltaje, pudiéndose explicar los resultados
según las ideas del modelo de corriente ya
introducido en la unidad anterior. A partir de
ahí se podrá razonar en qué casos conviene un
tipo de conexión u otra.
Deben estudiarse también, si es posible
construyendo maquetas, las conexiones en la
instalación eléctrica de una casa y explicar cualitativamente cómo funcionan algunos de sus
elementos como diferenciales, interruptores
magnetotérmicos. etc. Un punto en el debemos
insistir es en la necesidad de conectar los
elementos en paralelo, como forma de permitir que, aunque alguno de ellos se desconecte
o sufra una avería, los demás puedan seguir
funcionando.
Por su indudable importancia, proponemos a
continuación un estudio de las principales normas de seguridad en las instalaciones, en cuyo
contexto habrá que hablar sobre los cortocircuitos. Es éste un fenómeno que, por su relación
con el efecto Joule, nos permite estudiar los efectos de la corriente eléctrica (efecto térmico o
efecto Joule, efecto magnético y efecto químico)
en cuyo estudio centramos la última parte de esta
unidad didáctica. Son temas especialmente adecuados para relacionar los contenidos científicos
con aspectos sociales y tecnológicos. Entre ellos
proponemos que se trabaje sobre:
• La producción, mediante la corriente eléctrica, de cambios en la naturaleza de las
sustancias (efecto químico). Es un punto
importante puesto que, al no poder ser
explicado satisfactoriamente con el modelo de Dalton, nos hace pensar en la necesidad de ampliarlo o sustituirlo.
• El aumento de energía interna de los cuerpos por los que pasa la corriente eléctrica
(efecto Joule) y sus aplicaciones.
• Aplicación de la corriente eléctrica a la
construcción de imanes temporales (efecto
magnético).
• La producción industrial de corriente eléctrica mediante dinamos y alternadores,
basada en el fenómeno de inducción electromagnética.
• La incidencia en el medio ambiente de
muchos de estos procesos, etc.
123
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LAS
UNIDADES 5, 6
Y
7
LA MATERIA
tiene una propiedad llamada
CARGA ELÉCTRICA
puede ser
POSITIVA
la interacción de
cargas en reposo
provoca
NEGATIVA
en movimiento continuo
constituye
FENÓMENOS
ELECTROSTÁTICOS
CORRIENTE
ELÉCTRICA
se caracteriza por
POTENCIA
entre cargas de signo
tiene muchas
a través de
distinto
igual
VOLTAJE
V/I
APLICACIONES
RESISTENCIA
INTENSIDAD
REPULSIÓN
ATRACCIÓN
empleando
basadas en
caracterizados por su
CIRCUITOS
ELÉCTRICOS
constituidos por
EFECTOS DE LA
CORRIENTE ELÉCTRICA
como
PILAS
sus elementos
pueden conectarse en
RESISTENCIAS
CABLES
TÉRMICO
(ef. Joule)
3º. 8. M ÁS
QUÍMICO
(electrolisis ...)
MAGNÉTICO
(motores ...)
NATURALEZA
DE LA MATERIA. R EVISIÓN
DE IDEAS ESTUDIADAS EN CURSOS
ANTERIORES. M ASA ATÓMICA.
CLASIFICACIÓN PERIÓDICA
DE LOS ELEMENTOS
SOBRE LA
Al volver al estudio de la química, conviene
recordar algunas de las ideas más importantes
estudiadas en cursos anteriores (especialmente
en primero). Si no se trataron hasta ahora conviene hacerlo con algo más de detenimiento. En
algunos casos, como el de las disoluciones, la
revisión de conceptos anteriores va acompañada
de una profundización en el estudio de las mis-
124
SERIE
PARALELO
mas. Para evitar repeticiones, comentamos muy
brevemente esas ideas y remitimos a lo que se
dice sobre ellas en las unidades 3,4,5,6 y 7 de
primer curso. Tras el estudio de esas ideas se
introducen otras nuevas relacionadas con el concepto de masa atómica y la periodicidad en las
propiedades de los elementos.
Proponemos entonces un desarrollo de la
unidad didáctica como sigue:
Comenzamos recordando las diferencias
entre fenómenos físicos (que no afectan a la
naturaleza de las sustancias y se pueden interpretar mediante la teoría cinético-molecular) y
fenómenos químicos (que sí afectan a la naturaleza de las sustancias, puesto que desapare-
Organización de Contenidos
cen los reactivos y aparecen los productos, y
se pueden explicar mediante la ideas de la teoría atómica).
Pasamos luego a recordar las diferencias
entre sustancias y mezclas y entre sustancias
compuesto y sustancias elementales. Estas diferencias se establecen desde el punto de vista
macroscópico y molecular. Desde el punto de
vista macroscópico podemos recordar que las
mezclas no tienen propiedades características
fijas, sino que dependen de su concentración y a
partir de ellas se pueden separar sustancias distintas por métodos como la filtración, destilación,
disolución... Por su parte las sustancias mantienen fijas sus propiedades características y sólo
con métodos más enérgicos (calentamiento fuerte, electrólisis o reacción con otras sustancias)
puede (sólo en el caso de las sustancias
compuesto, pero no en el caso de las sustancias
elementales) dar lugar a sustancias más simples.
Desde el punto de vista molecular, una mezcla se caracteriza por estar constituida por moléculas de diferentes clases, mientras que las sustancias están constituidas por moléculas del
mismo tipo, aunque en el caso de las sustancias
compuesto esas moléculas están formadas por
átomos de distinto tipo mientras que las moléculas de sustancias elementales están constituidas
por átomos idénticos.
Debe prestarse una especial atención a la
diferenciación entre lo que es una sustancia
compuesto y una mezcla de sustancias simples,
algo que para los alumnos no está nada claro y
resulta difícil de entender.
Un caso especialmente interesante de mezclas lo constituyen las disoluciones, sobre las que
ya se dijo algo en cursos anteriores. En este curso
se amplía el estudio que sobre ellas se hizo en
primero y se introduce el concepto de concentración, que se expresará fundamentalmente como
gramos de soluto por cada litro de disolución o
gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución (tanto por ciento en peso). Preferimos la
expresión “por cada” o “en cada” en vez de otras
usadas con frecuencia como “por” “dividido” o,
peor aún, “partido”, que no ayudan a que los
alumnos entiendan su significado. Se deben
hacer algunos cálculos sobre la concentración de
una disolución, insistiendo en que es una magnitud relacionada con la proporción entre cantidad de soluto y disolvente o de soluto y disolución, y no únicamente con la cantidad de soluto
(idea frecuente en los alumnos de estas edades).
La conservación de la masa y de los átomos
en las reacciones químicas es otro aspecto fundamental que debemos recordar y ampliar en
esta unidad didáctica. Sobre conservación de la
masa ya se han comentado casos. En cuanto a la
conservación de los átomos, explicable también
mediante la teoría de Dalton, podría ponerse de
manifiesto estudiando cadenas de reacciones en
las que aparezca una sustancia, luego desaparezca y por último vuelva a aparecer. Hay varios
ejemplos factibles de realizar en clase. Uno de
ellos podría ser la formación de sulfato de plata
mediante reacción entre sulfato sódico diluido y
nitrato de plata diluido, la posterior desaparición
del precipitado por adición de amoniaco y su
nueva aparición al añadir unas gotas de ácido
sulfúrico.
Establecida la conservación de la masa y de
los átomos, pasamos a un concepto que cobra ya
una especial relevancia: la masa atómica relativa
de un átomo, a la que, especialmente por motivos didácticos y pese a que no es la definición
hoy aceptada científicamente, preferimos definir
en este curso como el número de veces que la
masa de ese átomo es mayor que la de un átomo
de hidrógeno.
Antes de estudiar la clasificación periódica
de los elementos conviene acumular algo más de
información sobre algunas sustancias y sus propiedades. Introducimos así, de forma fenomenológica, los conceptos de ácido y base y trabajamos también sobre algunos de los compuestos
orgánicos más importantes, procurando destacar
que también para ellos rigen las leyes que hemos
estudiado hasta ahora para las reacciones químicas, que no hay ningún principio vital que las
diferencie de las sustancias inorgánicas. También
debe ponerse de manifiesto la complejidad de
125
Área de Ciencias de la Naturaleza
algunas de estas moléculas, que justificamos en
principio por la capacidad que tiene el átomo de
carbono para formar largas cadenas.
Podemos ya aproximarnos a la periodicidad
de las propiedades de los elementos químicos a
partir de una clasificación de los mismos. Como
criterio de ordenación de los elementos podemos
tomar inicialmente a su masa atómica relativa y
como propiedades comparables sus puntos de
fusión y ebullición, la conductividad, sus posibilidades de reacción con agua, las fórmulas de los
compuestos que forman con el oxígeno... No se
trata de llegar a la tabla periódica actual, ni por
supuesto hacer que la conozcan de memoria,
sino tan sólo de introducir la idea de cómo se
pueden encontrar grupos de elementos cuyas
propiedades o son semejantes o siguen una
cadencia que nos permite predecir las propiedades de algún elemento del que sólo conocemos
su masa atómica relativa.
3º. 9. R EACCIONES QUÍMICAS. E CUACIONES
QUÍMICAS. V ELOCIDAD Y ENERGÍA
EN LAS REACCIONES QUÍMICAS.
NATURALEZA ELÉCTRICA
DE LA MATERIA
Lo estudiado en la unidad anterior nos permite insistir en el concepto de reacción química
y en cómo las reacciones químicas pueden
representarse de una forma más sencilla mediante fórmulas y ecuaciones químicas, que deben
respetar las leyes de conservación antes vistas
para las reacciones. En este curso no estudiaremos la formalicen sistemática de las sustancias,
pero debemos procurar que los estudiantes
conozcan y se familiaricen con las fórmulas de
sustancias importantes por su frecuente uso.
A partir de ahora estudiamos diferentes tipos
de reacciones químicas, insistiendo en la idea de
que tales reacciones suponen una reordenación
de los átomos que intervienen en ellas, una
variación en las uniones existentes entre ellos,
pero manteniendo los mismos átomos que había
al principio. Al final llegaremos a introducir ideas
126
que nos hagan pensar en la necesidad de modificar el modelo atómico con el que hemos trabajado hasta ahora. Entre los tipos de reacciones
que estudiamos están:
• Reacciones en que intervengan ácidos y
bases. Nos permiten estudiar fenomenológicamente las propiedades de ácidos y
bases y ver algunas reacciones de especial
interés como las de neutralización y las
que tienen lugar con los metales. El estudio de estas reacciones puede servirnos
para introducir el concepto de velocidad
de reacción, destacando que las reacciones transcurren con velocidades muy diferentes y que esta velocidad depende sobre
todo de factores como la concentración de
los reactivos, la temperatura, el grado de
división de los reactivos...
• Oxidación de los metales. De gran importancia en el ámbito industrial, debemos
poner de manifiesto cómo en la oxidación
de un metal se produce un aumento de
peso (resultado de su combinación con el
oxígeno del aire) y un cambio en sus propiedades, de donde surge la necesidad de
protegerlos de este proceso. Se hablará
también sobre los aspectos más relevantes
de los procesos metalúrgicos.
• Electrólisis. Con ella se pueden descomponer algunas sustancias compuesto en
otras más simples (recuérdese el caso del
agua). Debe destacarse su importancia
industrial para la obtención de metales con
una elevada pureza. En este curso pretendemos un estudio más cualitativo y fenomenológico de la electrólisis, por lo que se
renuncia a interpretar los procesos que
acaecen en los electrodos. La electrólisis
tiene una especial importancia porque
permite relacionar lo estudiado en unidades anteriores sobre la naturaleza eléctrica
de la materia y porque pone claramente de
manifiesto algunas de las insuficiencias
más importantes de las ideas de Dalton
para explicar la estructura de la materia.
Organización de Contenidos
Nos planteamos entonces la necesidad de
un modelo atómico más en la línea del insinuado en la unidad didáctica número 3, en el
que ya se contempla la carga eléctrica como
una propiedad de la materia y se considera al
átomo constituido por un núcleo, con carga
positiva, en el que existen protones y neutrones y una corteza, con carga negativa, constituida por electrones. Este modelo permite
explicar hechos como la conducción de electricidad por parte de algunas disoluciones y la
electrólisis, con lo que podemos introducir el
concepto de ión, de gran importancia cuando
en cursos posteriores se profundice en el estudio de la química, pero sobre todo abre un sinMAPA CONCEPTUAL
DE LAS
UNIDADES 8
Y
fín de preguntas (¿por qué unas sustancias tienen unas propiedades características determinadas diferentes de las de otras? ¿cómo justificar el comportamiento químico de las
sustancias?...) que por ahora deberemos dejar
sin contestar y para las que requeriremos
modelos teóricos más complejos.
Esta es también una buena ocasión para
reflexionar sobre el papel que juegan los modelos en las ciencias y cómo a medida que se avanza en la interpretación de nuevos hechos o fenómenos es necesario plantearse la revisión,
ampliación, e incluso sustitución, de estos modelos por otros.
9
LOS SISTEMAS MATERIALES
pueden ser
MEZCLAS
pueden sufrir
SUSTANCIAS PURAS
son importantes
pueden ser
CAMBIOS
FÍSICOS
CAMBIOS
QUÍMICOS
no se conservan en
MOLÉCULAS
varían en los
se descomponen con
DISOLUC
(según T. cinético-molecular)
formados por
ELEMENTOS
no
si
como
se conservan en
(según T. atómica)
formadas por
combinados forman
CONCENT
COMPUESTOS
se representan con
FÓRMULAS
COMBUSTIÓN
ÁTOMOS
se representan
mediante
OXIDACIÓN
METALES
con coeficientes
estequiométricos
ECUACIONES
QUÍMICAS
ELECTROLÍSIS
ÁCIDO-BASE
no se explican
con Dalton
NUEVOS
MODELOS
ATÓMICOS
127
Área de Ciencias de la Naturaleza
CUARTO CURSO: UNIDADES DIDÁCTICAS PROPUESTAS
L
os contenidos de Ciencias de la
Naturaleza correspondientes a este
curso los agrupamos en ocho unidades
didácticas, cuyos títulos y duración aproximada son:
UNIDADES DIDÁCTICAS
Nº SEMANAS
1. VOLCANES Y TERREMOTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. EL ORIGEN DE LAS MONTAÑAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. LA HISTORIA DEL PLANETA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. LOS CAMBIOS EN EL ECOSISTEMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. LA EVOLUCIÓN DE LAS POBLACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. ¿CÓMO SE DESCRIBEN LOS MOVIMIENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. LAS FUERZAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. LA ENERGÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dentro de las unidades didácticas 6, 7 y 8,
especialmente de las dos primeras, se incluyen
contenidos relacionados con lo que habitualmente se conoce como “Astronomía”. Dado
que estos contenidos se tratan a lo largo de toda
la etapa nos ha parecido conveniente presentar al
final una visión global de cómo se introducen y
relacionan dichos contenidos.
2
4
3
4
3
6
5
5
• La actividad volcánica y sísmica tiene en
ocasiones efectos catastróficos para el
hombre.
• Los volcanes y los terremotos no se distribuyen homogéneamente sino que se localizan en
determinadas zonas preferenciales.
• Conocer cuáles son estos lugares ayuda a
valorar los riesgos y a prevenirlos.
4º.1. V OLCANES
Y
TERREMOTOS
El estudio de la dinámica del Planeta, si
exceptuamos la introducción realizada a la formación de las rocas endógenas, se ha centrado
hasta el momento en los procesos geológicos
externos. Sin embargo tener una idea de conjunto, por sencilla que esta sea, del “funcionamiento” de la Tierra exige incorporar algunos de los
procesos geológicos internos fundamentales.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Los volcanes y los terremotos son manifestaciones de la energía interna del Planeta.
• Dichas manifestaciones, aunque de origen
interno, suponen modificaciones en la
superficie terrestre.
128
Los volcanes constituyen un recurso insustituible para movilizar las ideas estáticas que los alumnos de estas edades suelen tener acerca de nuestro planeta. En efecto, su estudio permite mostrar
que existe un calor interno terrestre, que ese calor
genera una dinámica y que la actividad interna
tiene efectos en la superficie terrestre. Por otra
parte, la observación de los materiales volcánicos
no sólo ayuda a construirse una imagen del
magma, sino que constituyen una demostración de
que pueden formarse nuevas rocas, incluso a partir de materiales procedentes del interior.
Conviene tratar la formación de los edificios volcánicos y los efectos que en ellos tiene la intervención
de los agentes geológicos externos, ya que puede
ofrecer un modelo sencillo de proceso constructivo y
su interacción con los procesos destructivos.
Organización de Contenidos
Los seísmos constituyen igualmente una
manifestación muy perceptible de la actividad
interna del globo terrestre. Su estudio ayuda
además a situar las zonas del planeta especialmente activas. Ello permitirá plantear algunos
problemas que quedarán abiertos, dado que su
resolución debe abordarse cuando se formulen
algunas teorías sobre el origen de las montañas
y, muy especialmente, la tectónica de placas.
sensibilización sobre las posibilidades de
detección y prevención de dichas catástrofes
naturales.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden
establecerse entre ellos:
La importancia que los fenómenos sísmicos
alcanzan en Andalucía aconseja favorecer la
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: 4º.1.
LA TIERRA
tiene
ENERGÍA INTERNA
que genera una
DINÁMICA TERRESTRE
puede manifestarse como
VOLCANES
TERREMOTOS
por los que sale el
son
VIBRACIONES TERRESTRES
MAGMA
se originan en el
contiene
productos
piroclastos
SÓLIDOS
al solidificarse
FOCO SÍSMICO
construye el
lava
LÍQUIDOS
agua
GASEOSOS
pueden tener
del que parten las
efectos
EDIFICIO VOLCÁNICO
ONDAS SÍSMICAS
compuesto por
como
CATASTRÓFICOS
CONO
CRÁTER
HAWAIANO
por lo que debe conocerse
CHIMENEA
ESTROMBOLIANO
PELEANO
LOS RIESGOS
conecta con
LAS FORMAS DE PREVENCIÓN
CÁMARA MAGMÁTICA
SU LOCALIZACIÓN
129
Área de Ciencias de la Naturaleza
4º.2. E L ORIGEN
DE LAS
MONTAÑAS
Los procesos geológicos externos permiten
explicar algunos rasgos del relieve terrestre y de
los cambios que experimenta, sin embargo por sí
solos son insuficientes para justificar aspectos
muy importantes de ese relieve. En la unidad
anterior se han mostrado algunas de las manifestaciones más evidentes de la energía interna de
la Tierra, se pretende ahora completar estas
manifestaciones con la introducción de procesos
que por su ritmo pueden pasar desapercibidos
pero que determinan aspectos tan importantes
como la formación de los océanos, los movimientos de los continentes o la formación de las
montañas.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Además de los procesos destructivos del
relieve que favorecen la nivelación de la
superficie terrestre, hay otros que tienen
como consecuencia la construcción del
relieve.
• La presencia de estructuras de deformación en las rocas se explica recurriendo a
procesos geológicos de origen interno.
• El origen de las montañas ha recibido
diversas interpretaciones a lo largo de la
historia de la Geología.
• La teoría de la tectónica de placas ofrece un
modelo de flujo de materia y energía en
todo el Planeta que explica de una manera
global y coherente los grandes procesos
geológicos que ocurren en la Tierra.
Al estudiar el origen de las rocas sedimentarias se formuló el principio de horizontalidad de
los estratos, dicho principio es un buen punto de
partida para trabajar las deformaciones de las
rocas, dado que facilita el planteamiento de problemas relacionados con el concepto de deformación y las causas de que se produzcan. Por
otra parte, analizar las diferencias de comportamiento de algunos materiales de uso cotidiano
ante distintos esfuerzos ayudará a relacionar el
130
tipo de esfuerzo y de material con la deformación que se causa.
Son frecuentes los alumnos de estas edades
que consideran que las montañas que observamos
en la actualidad son tan antiguas como la propia
Tierra aunque, eso sí, algo desgastadas por el
transcurso del tiempo. La estrategia de enseñanza
que se diseñe necesita tomar en consideración
estas ideas de los alumnos y dedicar una parte del
trabajo a mostrar que las montañas se han ido
generando y destruyendo con más o menos lentitud a lo largo de la historia de la Tierra.
También son relativamente frecuentes las
visiones “neptunistas” y, en general, atectónicas
sobre el origen de las montañas que muestran los
alumnos. El análisis de algunas de las interpretaciones que históricamente se han ofrecido para
dar respuesta a los problemas planteados acerca
de la existencia de las montañas y de algunas de
sus características, no sólo ayuda a conocer
cómo se construye la ciencia, sino que ofrece
una buena ocasión para que los alumnos hagan
explícitas sus ideas y puedan ser valoradas en
función del grado de coherencia interna y de su
capacidad explicativa.
La formulación de todos estos problemas y la
recuperación de otros (como los relacionados
con el origen y la localización de los volcanes y
terremotos) que quedaron abiertos permitirá
valorar la potencialidad explicativa de la teoría
de la tectónica de placas.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿Por qué los procesos erosivos no han conseguido que la superficie terrestre sea llana?
¿Por qué hay fósiles de animales marinos en
las montañas?
¿Por qué los estratos no están siempre horizontales?
¿Por qué se localizan los volcanes y los
terremotos en determinadas zonas?
Organización de Contenidos
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: 4º.2.
131
Área de Ciencias de la Naturaleza
4º.3. L A HISTORIA
DEL
PLANETA
A lo largo de toda la Educación Secundaria
Obligatoria se han ido trabajando los procesos
geológicos básicos, procurándose la movilización
de las concepciones de los alumnos hacia interpretaciones cada vez más dinámicas. Algunos de
estos procesos generan cambios rápidos que
resultan perceptibles desde la escala de tiempo
humana, la mayor parte de ellos, sin embargo,
son más lentos y deben deducirse a partir de las
huellas que dejan en las rocas. En esta unidad se
pretende ubicar temporalmente todos estos cambios y ver cómo puede hacerse una reconstrucción fundamentada de la historia de la Tierra.
Las ideas básicas que se abordan son:
• Las rocas pueden ser consideradas como
archivos históricos a partir de los cuales es
posible reconstruir la historia del Planeta.
• Los principios de horizontalidad, superposición y continuidad de los estratos ayudan
a ordenar una serie estratificada.
• Los fósiles permiten conocer las formas de
vida existentes en el pasado y reconstruir
los ambientes antiguos.
• La Tierra tiene un pasado extraordinariamente extenso.
• A lo largo de ese pasado se han producido importantes cambios en los seres vivos,
en el relieve y en la distribución de los
continentes.
pasado a partir del estudio de los procesos que
suceden en la actualidad, debe ser el procedimiento básico para afrontar el tratamiento de
todas estas ideas. Conviene por ello diferenciarlo
del uniformitarismo (que en ocasiones se utiliza
como sinónimo) que sin embargo entendemos
como una teoría de la Tierra, según la cual los
procesos geológicos ocurridos en el pasado son
los mismos que operan en la actualidad y han
actuado con el mismo grado y energía que lo
hacen hoy.
En el tratamiento histórico debe insistirse
en los principios geológicos que nos ayudan a
establecer las cronologías relativas, pero además la comprensión de la magnitud del pasado
terrestre exige ofrecer un contenido a ese enorme lapso de tiempo. Conocer algunos de los
grupos de fósiles más característicos de los
diversos períodos geológicos, así como los
acontecimientos más importantes de la historia
de la Tierra serán un instrumento importante
para que los alumnos puedan construir el concepto de Tiempo Geológico.
Estos contenidos pueden trabajarse a partir
de problemas como:
¿Qué nos dicen los fósiles del lugar en que
vivieron?
¿Podemos ordenar los estratos?
¿Qué es más antiguo ... ?
¿Los cambios terrestres son rápidos o lentos?
¿Cómo podemos investigar el pasado terrestre?
• Históricamente ha habido, y en cierto
modo subsisten, dos interpretaciones acerca de la manera en que se producen los
cambios terrestres: la catastrofista y la uniformitarista.
El actualismo, entendido como método de
análisis que permite inferir lo ocurrido en el
132
¿La Tierra ha tenido siempre el mismo clima?
El mapa conceptual que a continuación se
presenta ofrece una concreción de los contenidos que se trabajan en esta unidad así como de
las relaciones más significativas que pueden establecerse entre ellos:
Organización de Contenidos
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD: 4º.3.
133
Área de Ciencias de la Naturaleza
4º.4. C AMBIOS
EN EL
ECOSISTEMA
El concepto de cambio se ha trabajado
anteriormente con diferentes grados de profundización y en distintos objetos de estudio,
sencillos como los ciclos vitales, ritmos día y
noche o estacionales; algunos concretos, en la
especie humana al estudiar el desarrollo corporal. En esta unidad este concepto adquiere
mayor relevancia y es el estructurante de toda
ella.
Las ideas que se proponen trabajar se expresan en el siguiente cuadro.
UNIDAD/CONCEPTOS
Circulación de la materia y de la energía
Ciclos de materiales
. Ciclo del agua
. Biogeoquímicos: carbono
. Productores, consumidores, descomponedores
. Cadenas y redes tróficas
Flujo de energía
. Energía solar, fotosíntesis
Utilización y transferencia de energía
Alteración de ecosistemas y
capacidad de autorregulación
La pérdida de especies, la introducción de
nuevas especies. Inmigración y emigración.
Los cambios climáticos, la sequía o las inundaciones
Regulación del tamaño de las poblaciones
. Mortalidad, éxito reproductivo, crecimiento...
Sucesión ecológica
Ruptura del equilibrio
Incendios
Desertización, avance del desierto
Desecación de zonas húmedas
Extinción de especies
Eventos
Integración de la especie
humana en el medio
El hombre consumidor:
. agricultura y ganadería
. recursos minerales y energéticos
. el paisaje humanizado
. coevolución
Impacto humano en el medio
Cazadores y recolectores
Explosión demográfica
Agricultura
Industrialización
La simplificación de los ecosistemas,
desorganización o reducción de la madurez:
. vertidos
. extracción de biomasa
. perturbación de ciclos
. agricultura intensiva
134
Organización de Contenidos
Las dificultades que los alumnos tienen para
comprender los cambios en los ecosistemas provienen del carácter lento y gradual que generalmente presentan. También de la imposibilidad de
realizar observaciones en dos momentos suficientemente separados para constatarlos y, por
último, de la falta de sistematización de los elementos y procesos que permanecen y de aquellos que se van modificando. Creemos necesario
indicar que poseen connotaciones afectivas
negativas de todo lo que aparece como cambio
en el ecosistema por la divulgación tan fuerte de
la necesidad de “conservación” que se ha difundido frente a la actuación humana, considerada
esta como negativa, es decir, consideran que la
naturaleza no cambia, si existen cambios se
deben a la mano del hombre.
El énfasis de esta unidad trataría de
constatar las modificaciones que se producen en
el medio y cómo se producen de forma natural.
Una vez iniciada esta comprensión se verá que
también son acelerados y forzados por la intervención humana, modificando el ritmo de los
cambios, la escala de los mismos, provocando en
algunos casos la simplificación y, en casos extremos, la desaparición del ecosistema.
La importancia del tema y la preocupación
existente manifestada en los medios de comunicación nos da la oportunidad de plantear numerosos problemas de actualidad. En su resolución
se deben proponer estrategias de investigación
en los que se incluyan la emisión de hipótesis,
búsqueda de información, diseños experimentales, etc. Estas actividades pueden desarrollarse en
algún medio próximo al centro, más o menos
natural, pero es preferible que exista el mayor
grado de control y modificación de variables,
para lo cual puede ser utilizado el propio centro
o laboratorio (charcas, terrarios...). La interpretación de datos estadísticos, fotografías, encuestas,
informes, censos agrarios, forestales, cinegéticos,
etc. sobre la comarca puede ser un punto de
arranque para analizar la sucesión de la misma o
parte de ella.
El estudio de ecosistemas con diferente
grado de productividad y reciclaje de materiales,
como un bosque y un terreno agrícola puede ser
apropiado para el desarrollo de problemas y actividades relacionadas con los ciclos de materia y
el flujo de energía. También pueden abordarse
estos problemas considerando la ciudad como
ecosistema urbano.
135
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
4º.5. L A EVOLUCIÓN
UNIDAD CAMBIOS
DE LAS
EN EL
ECOSISTEMA
POBLACIONES
Se presenta esta unidad a continuación
de los cambios en los ecosistemas ya que
están íntimamente relacionados. Así la
dinámica de las poblaciones y los mecanismos
136
de regulación antes abordados son aspectos
que enlazan y ayudan a interpretar la
variabilidad y modificaciones que a
continuación se trabajan.
Las ideas están expresadas en el cuadro.
Organización de Contenidos
UNIDAD/CONCEPTOS
LA EVOLUCIÓN DE LAS POBLACIONES
Cambios en las poblaciones
Variabilidad dentro de una población:
características hereditarias
Modificaciones en los organismos:
órganos homólogos y análogos
Adaptaciones
Evolución y diversificación
Diversidad de poblaciones
Origen de la diversidad
Registro fósil
Extinción de especies
Teorías interpretativas
Teorías fijistas
. Creacionismo
. Catastrofismo
Generación espontánea
Teorías evolutivas:
. Lamarckista
. Darwinista
Debemos destacar que los alumnos tienen
dificultades para trabajar con las escalas de tiempo
que el tema requiere. También identifican el
concepto de evolución referida a los individuos y
no a las poblaciones. Un tercer aspecto son las
implicaciones ideológicas y religiosas que el tema
conlleva lo que puede provocar bloqueos afectivos
y conceptuales en el aprendizaje. Hay que señalar
que numerosos estudios muestran que las
explicaciones lamarckistas de la evolución son más
intuitivas y están arraigadas fuertemente por lo que
son difícil de movilizar.
Con este trabajo pretendemos que los
alumnos consigan interpretar la diversidad de
especies como un fenómeno evolutivo utilizando
los conocimientos que Darwin aportó a la
Biología, fundamentalmente el concepto de
selección natural a partir de la constatación de la
variabilidad, la limitación en el número de
individuos de una población y la existencia de
características hereditarias. No es necesario para
ello trabajar el origen de la variabilidad ni los
mecanismos de la herencia que creemos más
apropiados para la siguiente etapa educativa. Se
pueden retomar las actividades que se
propusieron en unidades anteriores sobre
variabilidad (en el primer ciclo) y sobre las
relaciones y sus consecuencias (en el curso
anterior). Estas mismas actividades pueden ser
ampliadas en este curso partiendo del
conocimiento que ya se trabajó.
Este tema se presta a desarrollarlo con textos
históricos originales, datos y experiencias
aportados por el profesor y consultados en la
bibliografía ya que es difícil realizar toma de
datos directamente o diseños experimentales
aunque en algún caso puedan compararse
diferentes órganos, de ejemplares de laboratorio,
para analizar su analogía u homología.
Actividades de este tipo podrían partir de
problemas sobre las características hereditarias en
una población; la constatación de la variabilidad de
la población de la clase: ¿miden todos los alumnos
igual? ¿es su temperatura media la misma? ¿toleran
todos los diferentes tipos de alimentación?
¿presentan alergias todos?, igualmente pueden
diseñar como constatarían la variabilidad de alguna
población de vegetales en la que pueden indicar
tamaño y número de frutos y hojas, etc.
137
Área de Ciencias de la Naturaleza
Ante una serie de características de las
personas, indagando en su propia familia por
encuesta, observación de fotos, se les puede
proponer que indiquen cuáles son las
hereditarias. En el conjunto del grupo se puede
analizar la frecuencia con que se heredan.
Por diferentes autores se ha propuesto la
utilización de juegos de simulación que motivan
y clarifican las concepciones de los alumnos.
La utilización de textos de Lamarck y de
Darwin con las diferentes explicaciones
evolutivas deberán ser analizadas en el aula y se
contrastarán con las conclusiones de las
actividades anteriores.
El estudio de ejemplos de evolución de
algunas poblaciones ampliamente conocidos
como los pinzones de las Galápagos, la polilla
del abedul en Inglaterra, etc. puede servir para
confrontar las explicaciones propias con las que
se aportan desde la ciencia o para ver las
diferencias con las explicaciones que los
alumnos daban al inicio de la unidad.
MAPA CONCEPTUAL
POBLACIONES
138
DE LA
UNIDAD: LA EVOLUCIÓN
DE LAS
Organización de Contenidos
4º.6. ¿C ÓMO SE DESCRIBEN
LOS MOVIMIENTOS?
En esta unidad se afronta el estudio del
movimiento desde un punto de vista descriptivo,
dejando para la siguiente el estudio de las
fuerzas como causas de las deformaciones y de
los cambios en el movimiento de los objetos.
Dentro de esta unidad se incluyen también
contenidos relacionados con Astronomía cuyo
tratamiento requiere una aclaración previa pues
proponemos desarrollarlo en dos fases:
• En la primera, que se desarrolla al
comienzo del tema, se dedicará una clase
a informar a los alumnos y alumnas sobre
cómo hacer observaciones nocturnas en el
cielo, con el objeto de que, mientras se va
desarrollando el tema, tengan oportunidad
de ver algunas estrellas y constelaciones,
fases de la Luna, algún planeta, etc.
Aunque no es imprescindible si en esta
sesión quedan las cosas claras, es deseable
que el profesor o profesora dirija la
primera observación.
• En la segunda fase, que corresponde a los
dos últimos apartados de la unidad, se
hace una revisión histórica de las teorías
sobre el Cosmos, y se describen datos
relativos al Sistema Solar y explicaciones
sobre la sucesión día-noche, fases de la
Luna, eclipses, etc.
y se describe su posición mediante la distancia,
medida sobre la trayectoria, desde un punto que
se toma como origen hasta el punto en que se
encuentra el móvil. A esa distancia le llamamos
posición y la completamos con un signo que nos
indica hacia qué lado del punto de referencia se
encuentra el móvil.
Hechas esas aclaraciones, los contenidos que
proponemos para esta unidad son:
* ¿Cuándo hay movimiento?: Sistemas de
referencia.
* Conceptos y magnitudes necesarias para
describir un movimiento: trayectoria,
posición, distancia recorrida, velocidad.
* Ecuación del movimiento uniforme.
* Diferencias entre velocidad media y
velocidad instantánea.
* Representación gráfica del movimiento.
* Movimiento de caída libre. Diferencia entre
caída libre y caída con rozamiento con el
aire.
* Breve historia de las teorías sobre el
Cosmos.
* Sistema Solar. Movimientos de la Tierra y
de la Luna.
Para alumnos especialmente interesados,
pueden organizarse, si es posible, actividades
complementarias que proponemos centrar en lo
que llamamos “El Sol y la Astronomía diurna”.
Comenzamos la unidad estableciendo la
necesidad de fijar una referencia para decidir si
un cuerpo está o no en movimiento, resaltando
así el carácter relativo del movimiento.
En cuanto al nivel al que desarrollamos
nuestro estudio de los movimientos en este
curso, queremos aclarar que, por razones
diversas (tiempo disponible, conocimientos
previos de los alumnos...) nos parece
conveniente renunciar a un tratamiento vectorial
del mismo, por lo que proponemos un
tratamiento que llamamos cuasi-vectorial, en el
que suponemos conocida la trayectoria del móvil
Las descripciones de movimientos las
haremos utilizando los conceptos de trayectoria,
posición (que se define de la forma ya
comentada al principio), distancia recorrida (por
diversas razones preferimos estos dos últimos
términos, a cuya diferenciación debemos prestar
una especial atención, en lugar de espacio y
espacio recorrido como a veces se les llama) y
velocidad. Es importante que los estudiantes
139
Área de Ciencias de la Naturaleza
sepan describir movimientos, tanto observados
experimentalmente como descritos mediante dibujos y datos relativos a velocidad y posición.
Al describir los movimientos tenemos la
oportunidad de poner de manifiesto las ventajas
de usar el lenguaje matemático para describir los
fenómenos que estudiamos. En este caso,
mediante un número y un signo podemos
describir la posición en que se encuentra un
móvil, su velocidad, etc. Pero ese número y
signo sólo cobran su auténtico significado
cuando se ha establecido antes un criterio de
signos y valores que le da sentido (punto tomado
como referencia, criterio de signos adoptado...)
La velocidad media la definimos como la
distancia recorrida por el móvil en la unidad de
tiempo (y no como la distancia recorrida en un
determinado tiempo, expresión muy frecuente
en los alumnos). Para reforzar esa idea
preferimos decir que su unidad es el metro en
cada segundo (en lugar del habitual metro por
segundo o el confuso metro partido por segundo
que poco nos aportan en cuanto al significado
del concepto). Como unidades utilizaremos el
m/s y el Km/h.
Es el momento de introducir la ecuación del
movimiento uniforme, destacando otra vez cómo
el empleo de las matemáticas nos permite
disponer de una información completa y
presentada de una forma sencilla de cualquier
movimiento. Debemos procurar que los cálculos
que se hagan se refieran a situaciones reales y
conocidas por los alumnos (velocidades o distancias recorridas correspondientes a personas
andando, atletas, coches, aviones...)
A partir de aquí, diferenciamos entre
velocidad media e instantánea a la que nos
aproximaremos de una forma intuitiva, tomando
intervalos de tiempo cada vez más pequeños. Es
un requisito previo para introducir el concepto
de aceleración, que definimos como la variación
de velocidad que experimenta un móvil en cada
unidad de tiempo (por eso preferimos decir que
su unidad es el metro por segundo en cada
segundo). Es fundamental que se diferencie
140
entre velocidad y aceleración (una de las ideas
más persistentes en los alumnos, relacionada con
el uso que se hace de esos términos en el
lenguaje cotidiano). Para ello conviene proponer
la realización de actividades en que se vea
claramente que los valores de una y otra son
bastante diferentes.
En nuestro tratamiento cuasivectorial, en el
que al hablar de aceleración prácticamente nos
referimos a la aceleración tangencial, el signo de
la aceleración se establece a partir de la
referencia escogida y los criterios de signos
adoptados. Si la aceleración y la velocidad son
del mismo signo, podemos decir que la
velocidad está aumentando. Si ambas
magnitudes son de signos contrarios la velocidad
disminuye (recuérdese el caso de un objeto que
avanza cada vez más despacio, en el que
aceleración y velocidad son de signos
contrarios).
Podemos ahora clasificar los movimientos
como uniformes o acelerados, destacando cómo
en los movimientos uniformes los cuerpos
siempre recorren distancias iguales en tiempos
iguales, lo que no ocurre en los movimientos
acelerados. Un ejemplo de estos últimos es el
movimiento de caída de los cuerpos, al que
prestamos especial atención por estar
relacionado con una de las ideas más
persistentes de los estudiantes (la velocidad de
caída de un cuerpo depende de su masa o de lo
pesado que sea). Es una buena ocasión para
recordar la polémica que históricamente se dio
en tiempos de Galileo a propósito de la caída
libre y para armonizar las predicciones de la
ciencia con lo que observamos en la realidad, a
lo que podemos contribuir distinguiendo entre lo
que ocurre cuando un cuerpo cae en el vacío y
cuando cae en un medio, como el aire o el agua,
con el existe rozamiento.
El uso de gráficos nos permite representar
los movimientos de una manera simple y a veces
más intuitiva que con las ecuaciones, aunque la
información recogida en ellos es la misma que
aparece en la ecuación correspondiente. Nos
centramos en las gráficas posición/tiempo y
Organización de Contenidos
velocidad/tiempo, a partir de las cuales
obtendremos toda la información posible sobre
el tipo de movimiento, valores de las magnitudes
que lo caracterizan en un momento
determinado...
Terminamos la unidad trabajando sobre
los aspectos de Astronomía a que antes aludimos
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
y que después desarrollamos con más detalle.
Una de las ideas clave que queremos manejar
con ellos, además de la descripción del
movimiento de planetas, fases de la Luna,
eclipses, etc., es la de que las concepciones que
se han tenido sobre el Universo a lo largo de la
Historia han sufrido importantes modificaciones
hasta llegar a la visión hoy aceptada.
UNIDAD 6
141
Área de Ciencias de la Naturaleza
4º.7. L AS FUERZAS
* Tercer principio de la dinámica.
Uno de los conceptos más utilizados para
explicar fenómenos observables en la
Naturaleza, y uno de los de mayor poder explicativo en el campo de las Ciencias, es el de
fuerza. Sin embargo, el significado que se le
atribuye y la utilización que se hace de él en el
lenguaje cotidiano suele ser ambiguo y bastante
ligado a las percepciones sensoriales directas, a
la llamada “física del sentido común”, por lo
que en muchas ocasiones es bastante distinto al
que tiene en el ámbito científico. Es lógico por
tanto que sobre las fuerzas en general, y
especialmente
sobre
la
relación
fuerza-movimiento, presenten los estudiantes
algunas de las concepciones erróneas más
frecuentes y resistentes al cambio.
* Primer principio de la dinámica
Iniciamos el estudio de las fuerzas haciendo
una primera aproximación a su significado, que
asociamos con la medida de la intensidad de las
interacciones. La idea de interacción cobra así un
protagonismo especial. Seguimos con el análisis
de fuerzas presentes en diversas situaciones,
principios de la dinámica, etc. El hecho de que
se estudie en primer lugar el tercer principio se
justifica pensando en la necesidad de reforzar la
idea de que las fuerzas van asociadas con
interacciones. El segundo principio se estudia al
final de la unidad (tras haber estudiado el tercero
y el primero) para conseguir que los alumnos
tengan una idea clara sobre el significado de las
fuerzas antes de trabajar sobre cálculos sencillos
relacionados con ellas y sus efectos. Terminamos
introduciendo un concepto, el de presión, muy
relacionado con las fuerzas y finalmente analizamos las máquinas como elementos que permiten
multiplicar las fuerzas. Los aspectos básicos que
tratamos al desarrollar la unidad son:
* Concepto de fuerza.
* Movimiento circular.
* Segundo principio de la dinámica.
* La presión
* Multiplicación
simples.
de
fuerzas:
máquinas
Al establecer el concepto de fuerza debemos
pensar que muchos alumnos la consideran como
una propiedad intrínseca de los cuerpos (para
muchos de ellos, los cuerpos, especialmente los
seres vivos, “tienen” fuerza). Es por ello
necesario destacar que con las fuerzas medimos
la intensidad de las interacciones. Dicha
intensidad se puede poner de manifiesto a partir
de los efectos que originan (deformaciones o
cambios en el movimiento, siendo esa la razón
de podamos utilizar dinamómetros para medir
las fuerzas). Es una idea que trabajamos
prácticamente a lo largo de toda la unidad.
Pasamos después a mostrar el carácter
vectorial de las fuerzas, dando así una primera idea
sobre las diferencias que hay entre una magnitud
escalar y otra vectorial. Lo hacemos experimentalmente, mediante dinamómetros, sin entrar en
cálculos vectoriales pero dejando claro que la
suma de dos fuerzas no siempre tiene el mismo
valor, pues depende de la dirección que tengan.
Por el protagonismo que le damos a la idea
de interacción, trabajamos a continuación sobre
las dos interacciones que dan origen a la
inmensa mayor parte de las fuerzas existentes, y
por supuesto a la totalidad de las fuerzas que
estudiamos en esta etapa: La gravitatoria y la
electromagnética.
* Carácter vectorial de las fuerzas
* Origen de las fuerzas
* Análisis de fuerzas presentes en diversas
situaciones
142
Al estudiar la primera enunciamos la ley de
Gravitación Universal, destacando el carácter
universal de estas interacciones. Es el momento
de diferenciar entre masa y peso y combatir
algunas de las ideas previas sobre gravitación
Organización de Contenidos
(p.ej. que en ausencia de atmósfera no hay
“gravedad” o atracción gravitatoria)
Al hablar de fuerzas electrostáticas
estudiamos la ley de Coulomb, comparándola
con la de Newton. En ambos casos insistimos en
que las fuerzas van asociadas a la interacción
entre sistemas materiales y que, según los casos,
el protagonismo en la citada interacción corresponde a propiedades distintas de esos sistemas,
la masa en un caso y la carga eléctrica en el otro.
Hecha una primera aproximación al
concepto de fuerza, aplicamos lo estudiado al
análisis de las fuerzas que intervienen en
diversas situaciones. Hay que insistir en que, por
ser resultado de una interacción, las fuerzas
aparecen siempre por pares, e introducimos así
el tercer principio de la dinámica. Es importante
que al representar las fuerzas se indique
mediante subíndices qué sistemas hacen la
fuerzas y sobre cuáles actúan éstas, así como la
naturaleza de las mismas (sólo gravitatorias o
electromagnéticas, pues las correspondientes a la
interacción nuclear fuerte y débil no se
mencionan en este curso). Esto nos ayudará a
distinguir claramente entre efecto y causa (una
misma fuerza puede provocar efectos diversos
según los sistemas sobre los que actúe) y a evitar
confusiones a la hora de identificar y nombrar las
fuerzas que actúan sobre un determinado sistema
(como ocurre a veces cuando se confunde la
reacción del peso con la fuerza que hace el suelo
sobre un objeto depositado en él).
¿Puede haber movimiento sin una fuerza
actuando en la dirección del mismo? Es una
pregunta a la que probablemente contesten
negativamente la mayoría de los estudiantes,
pues la asociación fuerza-movimiento es quizás
la idea más persistente que existe, y que nos dará
ocasión para discutir el primer principio de la
dinámica. Lo hacemos a partir del análisis de las
fuerzas que intervienen en situaciones diversas
en las que podemos observar movimientos (con
planos inclinados, etc.). Llegaremos así a establecer que un cuerpo se mantiene moviéndose
de la misma forma mientras no haya una fuerza
resultante que cambie esa situación. Presentamos
así a las fuerzas como causas de los cambios en
la forma de moverse un cuerpo, cambios en los
movimientos. Estudiamos otra vez el movimiento
de caída libre de los cuerpos, aunque ahora
desde un punto de vista dinámico, demostrando
que la velocidad de caída no depende de la masa
del cuerpo. Con esto insistimos en la idea de que
muchos de los problemas con los que se enfrenta
la ciencia pueden ser abordados desde distintos
planteamientos y llegar a conclusiones idénticas.
Al estudiar el movimiento circular lo hacemos
cualitativamente, destacando tan sólo la necesidad
de que haya una fuerza normal a la trayectoria
para conseguir un movimiento no rectilíneo.
Podemos hacer referencia al origen gravitatorio de
la fuerza que justifica el movimiento de los
planetas (aproximadamente circular según lo visto
en la unidad de cinemática).
Es ya el momento de plantear el segundo
principio, realizando cálculos sencillos sobre los
cambios de movimiento provocados por
determinadas fuerzas. Son ideas que podemos
relacionar con cuestiones de seguridad vial
(justificación dinámica del uso del cinturón de
seguridad en los coches como forma de alargar el
tiempo de frenado de nuestro cuerpo, posibilidad
de frenado o de aceleraciones que pueden
relacionarse con lo estudiado en la unidad
anterior sobre distancias de seguridad entre
vehículos, velocidades máximas permitidas, etc.)
Pasamos al estudio de la presión, como
magnitud relacionada con las fuerzas, indicando
las unidades en que se mide y estudiando la
presión ejercida por los gases, lo que nos da
ocasión de prestar una especial atención a la
presión atmosférica.
Al estudiar algunas máquinas simples las
presentamos como dispositivos que nos
permiten multiplicar las fuerzas (en la unidad
siguiente veremos que no pueden multiplicar la
energía), normalmente a costa de aumentar
recorridos, con lo que podemos afrontar tareas
de las que no seríamos capaces sin su ayuda.
Vemos algunos casos sencillos como palancas,
poleas, planos inclinados, tornos...
143
Área de Ciencias de la Naturaleza
MAPA CONCEPTUAL
144
DE LA
UNIDAD 7
Organización de Contenidos
4º.8. E NERGÍA (II)
El estudio de la energía en cuarto curso,
aun siguiendo un esquema semejante al utilizado
en primero y manteniendo la definición de
energía que se dio entonces, se hace desde un
punto de vista más cuantitativo e interpretativo,
aunque siempre sobre la base de la realización
de análisis conceptuales, e introduciendo
conceptos de los que se han venido estudiando
desde entonces (movimientos, fuerzas...). Los
contenidos básicos que incluimos en la unidad
didáctica sobre energía en cuarto curso son:
* ¿Qué es la energía?
* Formas de energía: Cinética, potencial
gravitatoria, interna, eléctrica.
* Transformación de la energía. Los cambios
de energía van asociados con cambios en
los sistemas materiales.
* Degradación de la energía.
* Principio de conservación de la energía:
Motores y máquinas.
* Potencia.
* Transferencias de energía: El calor.
* Transferencias de energía: El trabajo.
Iniciamos la unidad revisando aspectos de la
energía vistos en cursos anteriores: la definición
(capacidad de un sistema para producir transformaciones en sí mismo o en otros), lo que
llamamos antes atributos de la energía, formas de
energía, unidades... Recordamos que las
transformaciones de energía van asociadas a
cambios en los propios sistemas. Analizamos
algunos cambios producidos en distintos
sistemas materiales, tanto desde el punto de vista
de las transformaciones observables como desde
una perspectiva energética, indicando las formas
de energía identificables en cada situación e
insistiendo en la necesidad de describir los
estados inicial y final para ser conscientes de los
cambios producidos (véase lo que se dijo sobre
esto en la unidad didáctica de primer curso).
Por sus implicaciones en la vida diaria y la
oportunidad que ofrecen de discutir aspectos
relevantes de distintos temas de los llamados
transversales (relaciones ciencia-técnica-sociedad,
educación medioambiental, etc.) conviene que
entre los procesos que se analicen estén de nuevo
los relativos a la producción industrial de
electricidad en centrales térmicas e hidroeléctricas.
Los aspectos cuantitativos se ponen de
manifiesto al calcular la energía que tienen
distintos sistemas y la variación de energía que
experimentan en diversas transformaciones (es
importante distinguir entre energía de un sistema
y variación de energía que experimenta el
mismo). Sin mencionar el principio de
conservación de la energía, podemos ya poner
de manifiesto que siempre que aumenta la
energía de un sistema material hay otro en el que
disminuye.
Con
las
actividades
que
propongamos tendremos oportunidad de
introducir conceptos o ideas de interés práctico
(poder calorífico de un combustible, eficacia,
rendimiento, contenido energético de los
alimentos, etc.) y de insistir en la diferenciación
entre fuerza y energía (una es una magnitud
escalar y la otra vectorial, los cuerpos no tienen
fuerza pero sí pueden tener energía, etc.).
Es difícil que los estudiantes comprendan
adecuadamente el principio de conservación de
la energía si no introducimos antes la idea de
“calidad” de la energía (que relacionamos con la
cantidad y clase de aplicaciones que nos
permita). La degradación la interpretamos
entonces no como una “pérdida” de energía sino
como una perdida de “calidad” de la energía.
Una visión así es compatible con la idea de
conservación de la energía (tras un proceso
determinado tenemos la misma cantidad de
energía aunque de menor calidad). Por tales
motivos comenzamos con la idea de degradación
y llegamos así a establecer el principio de
conservación de la energía. Deben analizarse
cualitativamente situaciones en las que parezca
que hay una pérdida de energía, destacando en
145
Área de Ciencias de la Naturaleza
esos casos el papel que juegan otros sistemas a
los que muchas veces no se presta atención,
como el aire, el medio ambiente en general, etc.
Somos partidarios de plantear las situaciones en
que aplicamos el principio de conservación de
forma que quede claro que la suma de todo tipo
de energías (cinética, potencial gravitatoria,
interna, etc.) es la misma antes y después de la
transformación. Consideramos interesante
analizar, también desde esta perspectiva, el
movimiento de caída libre, demostrando que la
masa no influye en la velocidad de caída en el
vacío y reforzando así la idea antes apuntada de
cómo en ciencia se puede abordar un mismo
problema desde perspectivas diversas y llegarse
a soluciones equiparables.
Por último tratamos el calor y el trabajo,
dejando muy claro que no son otras formas de
energía, sino una manera de medir la energía
intercambiada entre dos sistemas, en el caso del
calor como consecuencia de una diferencia de
temperatura entre ambos, y en el caso del trabajo
como consecuencia de la existencia de una
fuerza cuyo punto de aplicación experimenta un
desplazamiento.
En cuanto al calor, debemos que destacar
que con él medimos la energía que pasa de un
sistema a otro como consecuencia de la
diferencia de temperatura que hay entre ellos y
que siempre pasa desde el sistema material que
está mayor temperatura al que está a menor
temperatura. Es importante que los alumnos
recuerden que los cuerpos “no tienen” calor,
146
sino energía interna. Como consecuencia de
este intercambio de energía se pueden
provocar en los cuerpos variaciones de
temperatura y cambios de estado. En función
de que gane o pierda energía podemos
considerar que el calor intercambiado por un
cuerpo es positivo o negativo.
Al calcular la cantidad de calor ganada o
perdida por un sistema cuando varía su
temperatura o cambia su estado se introducen
los conceptos de calor específico y calor latente
de cambio de estado, debiendo quedar claro que
la conocida expresión que relaciona el calor con
la masa de un sistema, su calor específico y la
variación de temperatura que experimenta, mide
el calor o energía intercambiada con otro
sistema, pero no el calor o la energía que “tiene”
el sistema en cuestión.
Sobre el concepto de trabajo tan sólo nos
centramos en dar una descripción del mismo y
algunos cálculos muy simples, dejando clara su
importancia para medir los intercambios de
energía en máquinas y en general en procesos en
los que intervengan fuerzas cuyo punto de
aplicación se desplace.
Tras la descripción de algunas máquinas,
insistiendo en que son dispositivos que permiten
multiplicar las fuerzas pero no la energía, se
introduce el concepto de potencia, con el que
medimos la rapidez con que se realizan las
transferencias de energía, estudiando algunas de
las unidades más frecuentes en que se mide.
Organización de Contenidos
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD 8
BIBLIOGRAFÍA COMENTADA
E
laboramos este capítulo pensando más
en lo que las obras seleccionadas pueden aportar a los profesores y profesoras para su
actividad docente. Incluimos por tanto pocas
obras, todas ellas españolas o con traducción al
español, pero especialmente interesantes para
profesores de Ciencias de Secundaria, relacionadas en muchos casos con la Historia y la Enseñanza de las Ciencias, desarrollo curricular, etc.
Se abordan en él los procesos que se
desarrollan en los límites entre la Tierra
sólida, la hidrosfera y la atmósfera. Ofrece
un enfoque didáctico en el que intercala
informaciones con problemas que propone
para su resolución. De ellos sólo un
pequeño porcentaje resultan formulables en
esta etapa educativa. Es, sin embargo, útil
para la Geología en el Bachillerato.
No hacemos mención a manuales de Física,
Química, Biología o Geología, que suponemos
conocerán los profesores, pero sí incluimos
algunas revistas que dedican una especial
atención a la enseñanza de las ciencias.
ANGUITA VIRELLA, F.: 1988. Origen e Historia de
la Tierra. Madrid: Ed. Rueda. 525 páginas.
ANCOHEA SOTO, E. ANGUITA VIRELLA, F. y
MORENO SERRANO, F. : 1988. Geología:
Procesos externos. Edelvives. Zaragoza. 254
páginas.
Libro extraordinariamente interesante que se
aleja de la visión dogmática de la ciencia, tan
habitual en los manuales. Ofrece una
perspectiva muy actualizada de los temas
que analiza, incluye referencias históricas de
la construcción de algunos conceptos o
teorías básicas y señala en cada caso las
147
Organización de Contenidos
MAPA CONCEPTUAL
DE LA
UNIDAD 8
BIBLIOGRAFÍA COMENTADA
E
laboramos este capítulo pensando más
en lo que las obras seleccionadas pueden aportar a los profesores y profesoras para su
actividad docente. Incluimos por tanto pocas
obras, todas ellas españolas o con traducción al
español, pero especialmente interesantes para
profesores de Ciencias de Secundaria, relacionadas en muchos casos con la Historia y la Enseñanza de las Ciencias, desarrollo curricular, etc.
Se abordan en él los procesos que se
desarrollan en los límites entre la Tierra
sólida, la hidrosfera y la atmósfera. Ofrece
un enfoque didáctico en el que intercala
informaciones con problemas que propone
para su resolución. De ellos sólo un
pequeño porcentaje resultan formulables en
esta etapa educativa. Es, sin embargo, útil
para la Geología en el Bachillerato.
No hacemos mención a manuales de Física,
Química, Biología o Geología, que suponemos
conocerán los profesores, pero sí incluimos
algunas revistas que dedican una especial
atención a la enseñanza de las ciencias.
ANGUITA VIRELLA, F.: 1988. Origen e Historia de
la Tierra. Madrid: Ed. Rueda. 525 páginas.
ANCOHEA SOTO, E. ANGUITA VIRELLA, F. y
MORENO SERRANO, F. : 1988. Geología:
Procesos externos. Edelvives. Zaragoza. 254
páginas.
Libro extraordinariamente interesante que se
aleja de la visión dogmática de la ciencia, tan
habitual en los manuales. Ofrece una
perspectiva muy actualizada de los temas
que analiza, incluye referencias históricas de
la construcción de algunos conceptos o
teorías básicas y señala en cada caso las
147
Área de Ciencias de la Naturaleza
dudas y cuestiones por resolver que tiene la
Geología. Consta de 11 capítulos:
1. Estructura y dinámica de la Tierra. 2.
Geología y origen del Sistema Solar. 3. Los
principios básicos de la Geología Histórica.
4. El Tiempo de la Tierra. 5. Las huellas de
los procesos geológicos. 6. La evolución de
la biosfera. 7. La Tierra joven. 8. La Tierra
estable. 9. La historia reciente: de Pangea 1 a
Pangea 2. 10. Epílogo provional: la
dispersión de la Pangea 2. 11. Hacia una
comprensión global de la evolución de un
planeta.
ANGUITA VIRELLA, F. y MORENO SERRANO, F.:
1993. Procesos Geológicosw Externos y
Geología Ambiental. Madrid: Ed. Rueda. 312
páginas.
Libro de gran interés en el que se realiza un
tratamiento muy actualizado de los
procesos geológicos externos desde una
perspectiva globalizadora, superando el
marco geológico para integrarlo en las
Ciencias de la Tierra. Así, junto a procesos
geológicos externos como la erosión o la
sedimentación incluye el estudio de la
atmósfera y de la hisdrosfera. Con ser esto
importante, su aspecto más novedoso
reside en el tratamiento que ofrece de la
Geología Ambiental, a la que le dedica en
exclusiva los tres últimos capítulos del
libro, pero que está presente a lo largo de
toda la obra. Consta de 8 capítulos:
1. La atmósfera. 2. La hidrosfera. 3. Erosión.
La superficie de la Tierra. 4. Sedimentación.
5. Procesos y sistemas geológicos externos a
través de la historia de la Tierra. Recursos. 7.
Las interacciones del hombre con el medio
geológico. 8. Las respuestas a los problemas
de la Geología Ambiental.
ALDABA, J. SANMARTÍ, N. CABALLER, M.J.
PEDRINACI, E. MARTÍNEZ, F.J. Y SÁNCHEZ,
J.A. : 1993. Aspectos Didácticos de las
Ciencias Naturales (Geología). Zaragoza: ICE
Universidad de Zaragoza. 184 páginas.
148
Se trata de una recopilación de conferencias
organizadas por el ICE de la Universidad de
Zaragoza. Su interés reside en ser uno de los
escasos libros en el que se abordan algunos
aspectos de la Didáctica de la Geología.
Consta de 5 capítulos:
1. La problemática de la Geología en la
Enseñanza Secundaria. Análisis del DCB de la
Comunidad Autónoma Vasca. 2. La
secuenciación de los contenidos de Ciencias
en la Enseñanza Secundaria: entre la teoría y
la práctica. 3. Planteamiento de problemas
como estrategia de aprendizaje en la
enseñanza de la Geología. 4. Utilidad didáctica
de la Historia de la Geología. 5. Importancia
social de la Geología y su reflejo en los nuevos
planes de estudio no universitarios.
ASIMOV, I: 1975. Breve historia de la Química.
Madrid. Alianza Editorial. nº 580. 250
páginas.
Una obra amena y con bastantes posibilidades
didácticas, tanto por los problemas que aborda
como por la forma en que se presentan.
Partiendo de los primeros tiempos en que los
hombres alteraban la naturaleza de los sistemas
materiales con fines diversos, se llega al
momento en que la química se constituye
como ciencia rigurosa, cuyo desarrollo
posterior se sigue paso a paso. Consta de 14
capítulos, cuyos títulos son:
1. La antigüedad. 2. La alquimia. 3. La
transición. 4. Los gases. 5. Los átomos. 6.
Química orgánica. 7. Estructura molecular. 8.
La tabla periódica. 9. Química física. 10.
Química orgánica de síntesis. 11. Química
inorgánica. 12. Electrones. 13. El átomo
nucleado. 14. Reacciones nucleares.
CHALMERS, A. F: 1984. Qué es esa cosa llamada
ciencia. Madrid Ed. Siglo veintiuno de
España. . 246 páginas
Una introducción clara y sencilla a los
puntos de vista actuales sobre la naturaleza
de la ciencia. Independientemente de que se
Organización de Contenidos
asuman o no sus puntos de vista, resulta
interesante para acercarse por primera vez a
cuestiones de este tipo, pues de una forma
amena y bastante asequible, se hace un
estudio crítico sobre el inductivismo y teorías
más actuales tan relevantes como las de
Popper, Kuhn, Lakatos y Feyerabend. Consta
de catorce capítulos cuyos títulos son:
1. El inductivismo: La ciencia como
conocimiento derivado de los hechos de la
experiencia. 2.-El problema de la inducción.
3. La observación depende de la teoría. 4.
Introducción del falsacionismo. 5. El
falsacionismo sofisticado, las nuevas
predicciones y el desarrollo de la ciencia. 6.Las limitaciones del falsacionismo. 7. Las
teorías como estructuras: Los programas de
investigación. 8. Las teorías como
estructuras: Los paradigmas de Kuhn. 9.
Racionalismo contra relativismo. 10.
Objetivismo. 11. Una concepción objetivista
del cambio de teoría en la física. 12. La teoría
anarquista del conocimiento de Feyerabend.
13. Realismo, instrumentalismo y verdad. 14.
Realismo no representativo.
DRIVER, R, GUESNE, E y TIBERGHIEN, A: 1989.
Ideas científicas en la infancia y la
adolescencia. Madrid. Coeditores Morata y
MEC. . 310 páginas.
Recopilación de trabajos sobre ideas de los
alumnos en relación con diversos temas
científicos. Cada capítulo está elaborado por
autores distintos (además de las que figuran
como autoras, colaboran en la obra D.
Shipstone, G. Erickson, R. Gunstone, M.
Watts, M.G. Séré y J. Nussbaum). Amplia
bibliografía clasificada por temas. Incluye los
siguientes capítulos:
1. Las ideas de los niños y el aprendizaje de
las ciencias. 2. La luz. 3. Electricidad en
circuitos sencillos. 4. Calor y temperatura. 5.
Fuerza y movimiento. 6. El estado gaseoso.
7. La constitución de la materia como
conjunto de partículas en la fase gaseosa. 8.
Más allá de las apariencias: la conservación
de la materia en las transformaciones físicas
y químicas. 9. La Tierra como cuerpo
cósmico. 10. Algunas características de las
ideas de los niños y sus implicaciones en la
enseñanza.
ELLENBERGER, F.: 1989. Historia de la Geología.
V. 1 De la antigüedad al siglo XVII.
Barcelona. MEC y Labor. 282 páginas.
La historia de la Geología es un campo del
conocimiento que ha sido poco estudiado y
que sin embargo tiene un gran interés
didáctico. Este libro, dentro de la corta oferta
que hay en castellano, es el que realiza un
tratamiento más riguroso para el período de
tiempo al que alude el título. Quedamos a la
espera de la publicación de la continuación
de esta excelente obra.
GAMOW, G: 1980. Biografía de la Física. Madrid.
Alianza Editorial. , nº 743. 415 páginas.
Famoso como divulgador científico, George
Gamow (1904-1968), que trabajó con Niels
Bohr e hizo importantes aportaciones al
mundo de la ciencia, presenta un trabajo
ameno y claro presentado como “un intento
de exponer la historia de esta disciplina siguiendo un camino intermedio entre el
enfoque estrictamente histórico y el
puramente didáctico”. No incluye referencias
bibliográficas. Tiene ocho capítulos cuyos
títulos son:
1. La aurora de la física. 2. La Edad Media y
el renacimiento. 3. Dios dijo: Que Newton
sea. 4. El calor como energía. 5. La edad de
la electricidad. 6. La revolución relativista. 7.
La ley de los cuantos. 8. El núcleo atómico y
las partículas elementales.
GARCÍA F. y GARCÍA J.: 1992. Orientaciones
didácticas para la educación ambiental.
Sevilla Consejería de educación y Agencia de
Medio Ambiente. 157 páginas.
Este documento que pretende ser un marco
para la elaboración de proyectos de Educación
149
Área de Ciencias de la Naturaleza
ambiental y, por tanto, en un ámbito más
globalizador que el de las Ciencias Naturales,
aporta muchos elementos que son importantes a
la hora de planificar el trabajo en este área.
Ofrece ejemplificaciones sobre los problemas
que se pueden investigar en relación con
algunos objetos de estudio como el huerto
escolar, la charca y la contaminación.
GIL, D, y MARTINEZ-TORREGROSA, J: 1987. La
resolución de problemas de Física. Una
didáctica alternativa. Madrid/Barcelona.
Ministerio de Educación y Ciencia/ Edelvives.
Archivo del profesor. Recursos didácticos.
Un trabajo que, por su contenido y por la
especial dedicación de los autores a ese
tema, tiene un especial interés para profesores de Física. Se presenta en forma de
carpeta, que incluye siete cuadernillos (uno
de ellos es el índice) que se refieren a la
resolución de problemas en un marco
teórico estrechamente vinculado a las
propuestas que se hacen para enseñar
Ciencias en los documentos que desarrollan
la LOGSE. Sus títulos son:
I. La didáctica de la resolución de problemas
a examen. II. Un modelo de resolución de
problemas como investigación. III. Del
enunciado tradicional al problema como
investigación. IV. Ejemplos desarrollados
para la Enseñanza Medias. V. Los problemas
como investigación en EGB. VI. Conclusión.
GIL, D, CARRASCOSA, J, FURIO, C y
MARTINEZ-TORREGROSA, J: 1991. La
enseñanza de las Ciencias en la Educación
Secundaria. Barcelona. Ed. ICE de la
Universidad de Barcelona /Horsori.
Cuadernos de Educación., 232 páginas.
El libro se presenta siguiendo un esquema
semejante al que se propone para la enseñanza
y el aprendizaje en el aula, poniendo primero de
manifiesto las concepciones de los alumnos,
analizando críticamente lo que dicen el sentido
común y las experiencias cotidianas, diseñando
experiencias... Es una herramienta de gran
150
utilidad para iniciar a los profesores en
propuestas educativas que actualmente se hacen
en España. Consta el libro de cuatro partes, tras
las que se presenta una recapitulación, además
de unos anexos, en los que se incluyen ejemplos
sobre la forma de plantear los trabajos prácticos,
la resolución de problemas, programas-guía de
actividades, etc. y de una amplia bibliografía de
la que en su mayor parte se puede disponer por
corresponder a publicaciones hechas en España
o publicadas en la Revista “Enseñanza de las
Ciencias”. Los títulos que ponen los autores a
cada una de las partes del libro son:
1. Algunos problemas fundamentales del
aprendizaje de las ciencias. 2. Otros aspectos
esenciales, pero habitualmente olvidados, en el
planteamiento de la enseñanza/aprendizaje de
las ciencias. 3. La evaluación en la
enseñanza/aprendizaje de las ciencias. 4.
Diseño de un curriculum de ciencias para la
Educación Secundaria Obligatoria.
GIORDAN, A.: 1982.
La enseñanza de las
Ciencias. Madrid. Ed. Siglo XXI. 222 páginas.
Es una obra ya clásica para introducirse en
los problemas relativos a la enseñanza y el
aprendizaje de las Ciencias y sus
dificultades:
importancia
de
las
representaciones
de
los
alumnos,
motivación, actitudes ante la Ciencia etc.
GIORDAN, A. et al: 1988. Conceptos de Biología
1. La respiración. Los microbios. El
ecosistema. La neurona. Barcelona. MEC.
Labor. 205 páginas.
GIORDAN, A. et al: l988. Conceptos de Biología
2. La teoría celular. La fecundación. Los
cromosomas y los genes. La evolución.
Barcelona. MEC. Labor. 211 páginas.
Esta obra contiene el desarrollo histórico de
los conceptos que su título señala. Es de enorme
interés para el profesorado de Biología ya que
presenta con rigor y de forma asequible lo que
ha sido la construcción del conocimiento científico. Aporta además fragmentos de textos origi-
Organización de Contenidos
nales que pueden utilizarse con los alumnos,
sobre todo al final de la etapa, con el fin de ayudarles a ir adquiriendo una visión de la Ciencia
como proceso que se va construyendo.
GIORDAN, A. y Vecchi, G.: 1988. Los orígenes
del saber. Sevilla. Diada Editoras. 239
páginas.
En la misma línea que su título La enseñanza de las Ciencias abunda y recoge la experiencia de diez años de investigación sobre la
importancia de las representaciones o ideas
previas en los alumnos. Comenta algunos ejemplos muy representativos del campo de la Biología: reproducción y desarrollo, nutrición vegetal, tubo digestivo y digestión, etc. Es un libro
importante que ayuda a comprender muchas de
las dificultades que tiene para los alumnos el
aprendizaje de la Biología y apunta alternativas
para superarlas.
GIJON, G. y MONTES, J.: 1990. Unidad
didáctica: factores que intervienen en la
distribución de los seres vivos. El clima. CEP
de Granada.
GIJON, J. y QUESADA, L.: 1990. Unidad
didáctica: factores que determinan la
distribución de los seres vivos. El suelo. CEP de
Granada.
MONTES, J. y GIJON, G.: 1990. Unidad
didáctica: factores que determinan la
distribución de los seres vivos . El medio acuático.
CEP de Granada.
HOCES, R.: 1990.
Unidad didáctica:
Interacciones . CEP de Granada.
Estas Unidades didácticas ofrecen una gran
variedad de actividades basadas principalmente en interpretación de datos y gráficas,
en comentarios de textos y planteamiento de
algunos problemas. Son de gran utilidad
pues aporta un interesante banco de actividades que puede servir al profesorado para
seleccionar aquellas que mejor se adapten a
su situación en el aula.
GRUPO DE CIENCIAS DE LA AXARQUIA: 1992 y
1993. Ciencias de la Naturaleza. Educación
Secundaria Obligatoria. Cursos 1º, 2º, 3º y
4º. Vélez-Málaga (Málaga). Ed. Elzevir..
Una propuesta para el desarrollo de las propuestas curriculares para el Área de Ciencias
de la Naturaleza en Secundaria Obligatoria.
Para cada curso hay un libro del alumno,
otro para el profesor y una carpeta con transparencias para discusión de algunas de las
actividades que se proponen. El libro del
alumno incluye programas-guía de actividades para cada unidad didáctica, junto
con pruebas de autoevaluación, actividades
de profundización y algunos apéndices con
información que permite ampliar lo estudiado en ellas. El libro del profesor, además de
comentarios generales sobre la enseñanza de
los conceptos más importantes y sobre la
forma de desarrollar y contestar a las actividades propuestas a los alumnos y alumnas,
incluye ejemplos de exámenes, soluciones
de las pruebas de autoevaluación, etc.
HALLAM, A. 1985. Grandes controversias geológicas. Barcelona. Labor. 180 páginas.
Magnífica obra de historia de la Geología,
quizá habría que decir de “historias de la
Geología”. El autor se centra en algunas de
las polémicas más interesantes que se han
producido en esta ciencia: neptunismo frente a vulcanismo y plutonismo, catastrofismo
frente a uniformitarismo, las glaciaciones, la
edad de la Tierra y la deriva de los continentes. A su gran interés científico y didáctico se añade que presenta numerosos fragmentos originales que constituyen una
buena fuente de la que extraer textos para su
comentario en el aula.
HARLEN, W: 1989. Enseñanza y aprendizaje
de las ciencias. Madrid. Ed. MEC/Morata. . 350
páginas.
Un análisis de la educación científica pensando en niños y niñas desde que empiezan
hasta aproximadamente los 13 años. Para la
autora es importante no sólo que los estudiantes aprendan, sino también la forma en
151
Área de Ciencias de la Naturaleza
que lo hacen, aspectos que son ambos interdependientes. En el libro se diferencian dos
partes: “Los cinco primeros capítulos se
refieren al aprendizaje de los niños: cómo
puede implantarse el aprendizaje de las ciencias, qué objetivos son más apropiados para
los alumnos menores de 13 años y cómo
pueden evaluarse e implantarse las ocasiones de aprendizaje” Los restante cinco capítulos se centran en aspectos relativos a la
preparación del aprendizaje: tipos de actividades, papel del profesor, evaluación, planificación, etc.
HIERREZUELO, J y MONTERO, A: 1988. La
ciencia de los alumnos. Barcelona.
Coeditores Laia y MEC. . 268 páginas
Una amplio estudio sobre los trabajos más
importantes dedicados en los últimos años a
las concepciones científicas de los alumnos.
Pone a disposición de profesores y profesoras una información muy actualizada, que
en su mayor parte está publicada en revistas especializadas tanto españolas como
extranjeras. Incluye propuestas de estrategias y actividades para trabajar en clase y
ayudar a los alumnos y alumnas a superar
algunas de esas ideas, lo que la hace especialmente útil para los profesores. Está bien
documentada y las referencias bibliográficas
son numerosas y referidas a cada capítulo.
Los títulos de los mismos nos dan idea de
los temas abordados:
1. Introducción: Las ideas previas de los
alumnos. 2. Cinemática. 3. El concepto de
fuerza. 4. Las leyes de la dinámica. 5. Calor y
temperatura. 6. Energía. 7.- Circuitos
eléctricos. 8. La luz. 9. Naturaleza de la
materia. 10.- Transformaciones químicas
HOLTON, G (Revisada y ampliada por BRUSH,
S): 1976. Introducción a los conceptos y
teorías de las ciencias físicas. Ed. Reverté
S.A. 841 páginas.
Una obra muy conocida en la que, teniendo
en mente el papel de las ciencias en la
152
enseñanza general, se unen la perspectiva
filosófica, histórica y científica para
desarrollar los conceptos físicos, destacando
la importancia que se da a la naturaleza del
descubrimiento, el razonamiento y la
formación de conceptos.
La obra incluye fragmentos de algunas
obras clásicas y textos que pueden
comentarse con los estudiantes y ofrece
numerosas
informaciones
sobre
el
desarrollo histórico de los conceptos,
principales polémicas planteadas en torno
a los mismos, etc., junto con una visión
actualizada de los mismos. Consta de ocho
partes tituladas como sigue:
A. Los orígenes de la cosmología científica.
B. El estudio del movimiento. C. Las leyes de
newton y su sistema del mundo. D. Sobre la
estructura y el método en las ciencias físicas.
E.-Las leyes de conservación. F. Orígenes de
la teoría atómica en la Física y en la Química.
G. Luz y electromagnetismo. H. El átomo y el
Universo en la Física Moderna.
LEICESTER, H.M: 1967. Panorama histórico de la
química. Editorial Alhambra, Colección
Exedra, nº 14. 312 páginas.
Aunque es una obra agotada, la incluimos
aquí por su interés y porque es frecuente
encontrarla en la biblioteca de muchos
Centros de BUP y FP, dada la gran
popularidad que alcanzó la colección Exedra
entre finales de los 60 y principio de los 70.
Como se dice en la contraportada de la obra,
el autor nos presenta el desarrollo de la
Química a través del pensamiento de los
químicos, relacionando el progreso científico
no sólo con los hombres que lo producen,
sino con el “clima”, las condiciones
socioeconómicas de cada época... Consta de
24 capítulos que no incluimos aquí por falta
de espacio, pero que abarcan desde la
antigua química práctica hasta la Bioquímica,
el desarrollo de la profesión química en el
siglo XX, etc. Es obra de indudable interés,
especialmente dentro del panorama no
Organización de Contenidos
demasiado amplio de obras en castellano
que se dedican a la historia de la Química.
LLORENS, J. A.: 1991. Comenzando a aprender
química. Madrid. Ed. Visor. Colección
Aprendizaje. . 310 páginas.
El mismo autor subtitula su obra como
“Ideas para el diseño curricular”, lo que nos
indica su intención de ayudar a trasladar a
situaciones de clase las propuestas que hoy
se hacen en España para enseñar química.
Está bien documentada y tiene al final una
bibliografía amplia. Los títulos de sus siete
capítulos nos dan una idea aproximada de
sus contenidos:
1. Introducción: ¿Por qué aprender ciencias?
(cuestiones sobre ciencia y sociedad,
naturaleza del conocimiento científico, implicaciones didácticas...). 2. ¿Cómo aprenden
nuestros alumnos y alumnas? (Una breve
fundamentación teórica de la orientación
constructivista
del
aprendizaje.
3.
Reflexiones históricas (una breve historia de
la química, bien organizada y presentada con
claridad, muy útil desde el punto de vista
didáctico). 4. La ciencia de nuestros alumnos
y alumnas. (Concepciones de los estudiantes
en relación con los conceptos químicos). 5.
Ideas y palabras (Sobre el lenguaje y su
papel en la formación de los conceptos
científicos). 6. De la ciencia de los alumnos
a las actividades de aprendizaje (Ejemplo de
aplicación a un caso concreto: la materia.
Hay propuestas de actividades, cómo organizarlas, etc.) 7. A modo de conclusión: La
necesidad de una tarea colectiva.
MASON, S: 1984. Historia de las ciencias (cinco
volúmenes). Alianza Editorial nº 1062, 1080,
1106, 1155 y 1180.
Es una obra no muy extensa (los cinco
volúmenes son de la edición de bolsillo y
ninguno de ellos llega a las 200 páginas)
pero presentada con cierta visión de
conjunto. Puede proporcionar datos de
utilidad, desde el momento en que se
pretende reconstruir la Historia de las
Ciencias “prestando atención a la coherencia
de su desarrollo interno y a sus
interrelaciones con el medio.” Los títulos de
los cinco volúmenes que la forman son:
1. La ciencia antigua. La ciencia en Oriente y
en la Europa Medieval. 2. La revolución
científica de los siglos XVI y XVII. 3. La
ciencia del siglo XVIII. 4. La ciencia del siglo
XIX. 5. La ciencia del siglo XX.
OSBORNE, R y FREYBERG, P: 1991. El
aprendizaje de las Ciencias. Madrid. Ed. Narcea.
301 páginas”
Los autores, reconocidos especialistas en el
campo de la enseñanza de las ciencias, se
centran en el estudio de los procesos
mediante los que aprenden los alumnos,
partiendo de las ideas “que ellos traen ya a
clase” (el libro se subtitula “Implicaciones de
la ciencia de los alumnos”). En su mayor
parte los temas que se tratan se refieren a
alumnos de entre 10 y 15 años. Se incluye
material para explorar las ideas de los
alumnos, así como ejemplos de situaciones
de aula que refuerzan lo que en la obra se
trata. Tiene seis partes cuyos títulos
generales y contenidos son:
EL PROBLEMA (1. La ciencia de los alumnos.
2. Enseñar y aprender ciencias). HACIA
SOLUCIONES CONCRETAS (3. El lenguaje en
la clase de ciencias. 4. Construir a partir de
las ideas intuitivas de los alumnos. 5. Cómo
relacionar lo nuevo con lo ya conocido. 6.
Cómo hacer frente a las interpretaciones
erróneas en el aula). CONSIDERACIONES
MAS AMPLIAS (7. Supuestos sobre la enseñanza y el aprendizaje. 8. Roles del profesor
de ciencias). HACIA UN MODELO DE
ENSEÑANZA (9. Modelos didácticos para
cambiar las ideas de los alumnos. 10.
Secuencia de enseñanza sobre la corriente
eléctrica). IMPLICACIONES PARA EL
CURRICULO Y LA FORMACIÓN DEL
PROFESOR (11. Implicaciones a través del
currículo. 12. Presentar las ideas de los niños
153
Área de Ciencias de la Naturaleza
a los profesores). APÉNDICES (A. Averiguar
lo que piensan los niños. B. Construir una
encuesta de opiniones “alternativas”. C.
Listas de control para el profesor de ciencias.
D. Esquemas de encuestas y entrevistas.
Tiene una bibliografía amplia al final del
libro.
PERELMAN, Y: 1983. Física recreativa (Dos
volúmenes). Moscú. Ed. MIR. .
Un verdadero clásico del tema. La primera
versión de la obra se puso a la venta en
Moscú en 1913 (la que aquí se comenta
corresponde a la versión de 1936) con la
intención, según su autor, de “...estimular la
fantasía científica, enseñar al lector a pensar
con espíritu y crear en su mente numerosas
asociaciones de conocimientos físicos
relacionados con los fenómenos más diversos de la vida cotidiana...” Una obra
interesante para encontrar actividades
planteables en el aula, especialmente para
interpretar fenómenos curiosos o llamativos,
desde el punto de vista de la Física. Sus
dibujos, en el estilo de los de libros de
ciencia antiguos,
STEWART, K y otros: 1992. La Física en sus
aplicaciones. Madrid. Ed. Akal. . 252 páginas.
Es una obra en la que se utilizan los
conceptos físicos en contextos del mundo
real, demostrando cómo los conceptos, leyes
y principios científicos pueden elaborarse a
partir de una serie de fenómenos naturales.
Aunque la visión que se da de algún concepto
no coincide con la que asumimos en nuestra
propuesta de secuenciación, proporciona
informaciones interesantes para ser utilizadas
en el diseño de actividades que se vayan a
proponer a los estudiantes, tanto de ESO
como de Bachillerato o Módulos Profesionales, destacando la estrecha relación entre
conocimiento científico y tecnología. Buenas
ilustraciones y esquemas. Consta de ocho
grandes capítulos cuyos títulos son:
154
1. Telecomunicaciones. 2. El uso de la
electricidad. 3. Física sanitaria. 4. Electrónica.
5. Transporte. 6. Temas de energía. 7. Ocio.
8. Física especial.
USABIAGA, C, MARCO, B, y OLIVARES, E: 1982.
Científicos en el aula. Ed. Narcea. Apuntes
del I.E.P.S. 46 páginas
Un trabajo interesante que puede ayudar a
profesores y profesores a introducir en las
clases de ciencias, tanto de BUP como en
EGB, aspectos relacionados con su historia.
Se proponen ideas sobre la forma de hacer
presentes a los científicos en el aula, para lo
que se utilizan dos vías: Centrando el trabajo en “científicos concretos; sus textos, su
significado, su aportación, sus cualidades de
hombres de ciencia, su talante ético. Un
segundo aspecto enlaza con grupos de científicos aglutinados en torno a un problema”.
Se incluyen experiencias didácticas, ejemplos concretos de textos utilizables y reflexiones sobre cómo hacerlo. Al final hay una
bibliografía comentada, breve, pero bien
seleccionada.
WEGENER, A. : 1983. El origen de los continentes
y océanos. Ed. Pirámide.
Se trata de la traducción de la famosa obra
de Wegener. Su lectura ayuda a conocer los
problemas que se planteaba la Geología en
el primer tercio de este siglo, a valorar las
razones del rechazo que su teoría produjo en
los círculos académicos más ortodoxos y a
estimar la deuda que la teoría de la tectónica de placas tiene contraíada con él. El libro
contiene además una reseña biográfica del
autor y un epílogo de F. Anguita que ayuda
a valorar la contribución de Alfred Wegener
a la nueva Geología.
REVISTA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS.
Revista cuatrimestral editada por el ICE de la
Universidad Autónoma de Barcelona con la
colaboración del Vicerrectorado de Investigación de la Universidad de Valencia (puede
Organización de Contenidos
pedirse información a “ENSEÑANZA DE LAS
CIENCIAS” Universitat Autónoma de Barcelona. Institut de Ciències de l’Educació. Edifici
A. 08193. Bellaterra (Barcelona)
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS DE LA TIERRA.
Revista cuatrimestral editada por la Asociación española para le Enseñanza de las
Ciencias de la Tierra. Departamento de
Petrología y Geoquímica . Facultad de Ciencias Geológicas. Universidad Complutense.
28040. Madrid.
INVESTIGACIÓN EN LA ESCUELA.
Publicación cuatrimestral editada por el
grupo Investigación en la Escuela. Aunque
se trata de una revista más generalista que
las anteriores dominan en ella los artículos
relacionados con la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias. Dpto de Didáctica de las
Ciencias. Avda. Ciudad Jardín, 22. 41005
Sevilla.
LIBROS PARA LA BIBLIOTECA DE AULA
BIBLIOTECA VISUAL ALTEA. Algunos títulos: Los
fósiles, Los dinosaurios, Rocas y minerales, El
río y la laguna, La atmósfera y el tiempo, etc.
Madrid. Ed. Altea.
Colección de libros que impresionan por la
extraordinaria calidad de sus ilustraciones.
Integran en proporciones adecuadas para los
alumnos de esta etapa educativa informaciones, propuestas de actividades para el aula e
ilustraciones.
BIBLIOTECA DE RECURSOS DIDÁCTICOS.
Algunos títulos: Por qué comemos, La evolución, Juegos de ecología, La revolución científica de los siglos XVI y XVII, etc. Madrid. Ed.
Alhambra.
Los títulos de esta colección ofrecen una
serie de actividades e informaciones, de una
manera secuenciada, sobre los temas que se
tratan. Son de gran interés para ser utilizados
por profesores y alumnos especialmente del
último ciclo de la etapa.
BIBLIOTECA DEL UNIVERSO de ASIMOV.
Algunos títulos: Guía del joven astrónomo,
¿Cómo nacen y mueren las estrellas?, ¿Hay
vida en otros planetas?, Marte, nuestro
misterioso vecino, etc. Madrid. Ed. S.M.
Libritos de divulgación científica con el estilo
característico de I. Asimov, con abundantes
ilustraciones. Su vocabulario sugerente y su
extensión (unas 30 pág. por volumen) los
hacen adecuados para los alumnos de esta
etapa.
BISHOP, O.: 1988. Aventura con pequeñas plantas. Col. Labor Bolsillo Juvenil. Barcelona.
Ed. Labor.
Dentro de esta colección existen otros títulos de interés en relación a animales y
microorganismos. Ofrece experiencias a
modo de pequeñas investigaciones tratadas
de manera sencilla lo que le hace ser un
recurso válido para contar con él en la biblioteca de aula.
BRITISH MUSEUM. :1992.
Madrid. Akal.
Biología humana.
Este libro, se editó por primera vez a raíz
de la exposición que con el mismo nombre se inauguró en 1977. Dividida en
capítulos que intentan responder a preguntas como: ¿De qué está hecho nuestro
cuerpo?, ¿No se ha preguntado alguna vez
cómo nos movemos?, !Emergencia! ¿Cómo
reaccionamos? ¿Qué ocurre en nuestro
cuerpo?, etc. es un libro adecuado para el
estudio del cuerpo humano. Contiene magníficas ilustraciones.
COLECCIÓN CUADERNOS DE LA NATURALEZA.
Títulos: Las plantas y el medio, los animales
y el medio, el descubrimiento del medio, el
hombre y el medio, la interpretación del paisaje. Barcelona. Ed. Blume.
155
Área de Ciencias de la Naturaleza
El conjunto de experiencias, en forma de relatos contextualizados, que ofrece esta colección, es
sumamente práctico para ser utilizada en el aula.
La presentación de las experiencias en diferente
color y de manera esquemática aporta claridad y
sencillez para ser utilizada por los alumnos.
COLECCIÓN EL BUHO VIAJERO. Serie contacto: Los pájaros, Los anfibios y reptiles, Los
mamíferos, Los árboles, Los peces, Invertebrados de agua dulce, Plantas medicinales.
Madrid. Ediciones Penthalon.
Esta colección es un buen recurso para la
consulta de los alumnos, ya que ofrece un
contenido básico, con rigor científico, con un
lenguaje muy asequible para los alumnos de
estas edades.
COLECCIÓN EL MOCHUELO PENSATIVO. Títulos: Cría y estudio de animales pequeños,
experimentos de biología 1 . Microorganismos, experimentos de biología 2. Vegetales,
experimentos de biología 3. animales.
Madrid. Ed. Akal.
Estas obras ofrecen de una manera muy
esquemática actividades a modo de las prácticas tradicionales proponiendo protocolos
en las diferentes experiencias. Plantean preguntas en cada una de ellas. Su tratamiento permite que sean utilizadas directamente
por los alumnos.
COLECCIÓN NATURALEZA ABIERTA. Algunos
títulos: el mundo vegetal, el mundo animal,
flores y semillas, etc.. Madrid. Ed. Bruño.
En forma de folletos, esta colección puede
servir de libros de consulta para los alumnos
del primer ciclo principalmente. Tiene la
ventaja de que al presentar los temas muy
concretos, los alumnos pueden encontrar
muy fácilmente la información.
COLECCIÓN TEMAS CLAVE. Algunos títulos: La
vida: origen y evolución, así nace un niño,
el cerebro, alimentación y nutrición, etc.
Barcelona. Salvat.
156
La importancia de esta colección en la
biblioteca de aula es que permite abordar
numerosos temas de actualidad de una
manera rigurosa pero divulgativa. Es más
apropiada para ser utilizada por alumnos al
final de la etapa, si bien algunos capítulos
pueden ser seleccionados para trabajarse
antes.
COLECCIÓN TIERRA VIVA. Algunos títulos: Las
cataratas, Las islas, Los desiertos, El efecto
invernadero, Los residuos domésticos, etc.
Madrid. Ed. S.M.
Son textos sencillos de autores ingleses que
integran información actualizada con
actividades para realizar en el aula con
alumnos de 12 a 16 años. Los excelentes
esquemas gráficos que presenta y su
glosario de términos final los hace de fácil
lectura.
COLECCIÓN VIVAC. Títulos : Investigando en el
bosque, la vida en el bosque, la vida en las
aguas dulces, investigando el suelo, cómo
criar y estudiar pequeños animales terrestres
I, II, investigando los seres vivos de la
ciudad. Ed. Teide. Barcelona.
Contiene esta obra numerosas sugerencias
para realizar pequeñas investigaciones sobre
aspectos muy concretos de los temas que se
tratan. Las propuestas son asequibles para
ser realizadas por alumnos de estas edades.
Contienen también información e ilustraciones muy clarificadoras. Es una obra muy
adecuada para ser utilizada directamente por
los alumnos o como sugerencia de actividades para los profesores.
DRSCHER, V.: 1992.
Akal. Madrid.
Animales en su hábitat.
Es una obra muy atractiva, pues tomando
como ejemplo doce hábitats: lago, río, bosque, seto, mar, etc. va presentando de una
manera muy amena, con rigor y acompañando de esquemas y tablas, la vida de diferentes animales, sin dejar de tocar algunos
Organización de Contenidos
aspectos relacionados con la influencia de la
actividad humana en la desaparición de
especies. Puede servir para ser leido directamente por los alumnos o tambien para extraer textos para comentarios.
DURRELL, L.: 1988.
Gaia. El futuro del arca.
Atlas del conservacionismo en acción.
Madrid. Ed. Blume.
MEYERS, : 1988. El Atlas Gaia de la gestión del
Planeta. Madrid. Ed. Blume.
Estos atlas ofrecen datos sobre el estado de la
vida en el planeta: sus ecosistemas, hábitats, y
especies. Son obras realizadas junto con la
Unión Internacional para la Conservación de
la Naturaleza y los Recursos Naturales (IUCN).
Escritas con espíritu “combativo”, intentan
crear conciencia y promover acciones que
impidan el deterioro del planeta. Pueden
extraerse de ellas numerosas lecturas y datos
para ser interpretados por los alumnos.
GEOLOGICAL MUSEUM, Títulos como: La edad
de la Tierra, Los terremotos, Los volcanes, etc.
Madrid. Akal.
Son cuadernos de fácil lectura, con abundantes gráficos y fotos muy atractivas. En
ellos se estudian los procesos geológicos
relacionados con el título del cuaderno partiendo con frecuencia de algunos acontecimientos históricos que ayudan a relacionar
los fenómenos geológicos con sus efectos
sobre la superficie terrestre.
LEAN, G. y HINRICHSEN, D.: 1992. Atlas de
medio ambiente. Sevilla. Algaida.
Elaborada en colaboración con el Fondo
Mundial para la Naturaleza, esta obra ofrece
una información muy actualizada sobre la
situación de la Naturaleza. Contiene gran
cantidad de mapas y diagramas. Puede ser
un recurso excelente para los comentarios,
interpretaciones y análisis de la problemática
ambiental.
STIDWORTHY, J.: 1992. Aprende a ser un buen
ecólogo. Barcelona. Parram_ n.
Plantea este libro investigaciones sencillas
relacionadas con problemas ambientales:
estudiando la contaminación, el suelo en
retroceso, un servicio meteorológico, etc. En
la misma colección se encuentran títulos
como: “ Aprende a ser un buen astrónomo”,
“Aprende a ser un buen naturalista”,
“Aprende a ser un buen meteorólogo”.
157
PRÓLOGO
C
ualquier persona que, como yo, alcance cierta edad y acumule veinte años de
experiencia profesional, por poco intensa que
ésta pudiera ser, habrá tenido ocasión de hacer
amistades de todo tipo y condición. Entre ellas
las habrá más o menos estrechas, más o menos
desinteresadas, más o menos interesantes, más o
menos peligrosas...
Hasta ahora no había pensado en la posibilidad de que las buenas amistades llegaran a
ser también peligrosas, de que los buenos
amigos, como no dudo en calificar a los autores de este trabajo, llegaran a ser para mí tan
peligrosos como para ponerme en la comprometida situación de escribir un prólogo para el
mismo, máxime si tenemos en cuenta mis limitados conocimientos sobre el tema al que se
refiere.
No me considero un experto en el tema de
la luz. En realidad en ningún tema, pero especialmente en el de la luz. Si consideramos a las
sombras como ausencia de luz, mejor debería
decir, puesto que en mi Licenciatura de Química nunca estudié óptica, que mis estudios universitarios me hicieron más experto en sombras
que en luces. Sin embargo, quién sabe si por
amistad, por la valía profesional de los autores o
por esa osadía rayana en la irresponsabilidad que
sólo la ignorancia puede proporcionarnos, me
sentí muy honrado por su petición y acepté el
encargo.
Como es lógico en persona que escribe por
primera vez un prólogo, he leído el trabajo entero y creo que estoy en condiciones de asegurar
que si algo le falta no es precisamente interés.
La propuesta de visiones alternativas para el
desarrollo didáctico de temas científicos, en este
caso el estudio de la luz, es siempre interesante,
pero en situaciones como la actual en España, en
que se proyecta un cambio en el sistema educativo, deben ser especialmente bien venidas,
máxime si detrás de ellas hay un trabajo serio
como el que nos ocupa.
La unidad didáctica que aquí se nos presenta es una hipótesis de trabajo atractiva, chocante
si se quiere para los que, como yo, siempre nos
hemos enfrentado a la enseñanza de la óptica
desde la perspectiva de un modelo geométrico
de rayos. Pero tiene el mérito de intentar una
propuesta sobre la luz más basada en la visión
que actualmente se tiene sobre ella y de abrir
suficientes interrogantes como para merecer el
interés y la respetuosa atención de cualquier profesional que se dedique a enseñar, o al menos a
intentarlo, eso a lo que un conocido autor se refirió como “esa cosa llamada ciencia”.
Estoy seguro de que profesores y profesoras
sabrán valorar la utilidad de las novedades que
introduce en su enfoque; desde el propio modelo de flujo de fotones (una opción poco frecuente, por no decir inexistente, en los niveles edu-
161
Área de Ciencias de la Naturaleza
cativos obligatorios); el empleo de mapas conceptuales (no podría esperarse menos conociendo el nombre y las preferencias de algunos de
los autores) y sobre todo la presentación de un
trabajo sobre la luz en el que se intentan integrar
aspectos propios de las cuatro disciplinas que
constituyen el Área de Ciencias de la Naturaleza
en la ESO.
Los mismos autores apuntan ya algunas de
las dificultades que pueden presentarse, relacionadas con una posible confusión, a veces creo
que inevitable, entre el mundo macroscópico y el
submicroscópico y con el empleo de un modelo
quizás demasiado tangible y mecánico...
desde el principio que estamos ante una obra
que no esconde sus pretensiones de dar una
nueva visión de la luz en la escuela y aportar elementos de suficiente valor para plantear un
amplio, y estoy seguro que fructífero, debate, del
que sólo la enseñanza y los que nos desenvolvemos en su mundo podemos salir beneficiados.
La oferta está hecha, la polémica servida, el
debate abierto. No hay duda de que a él acudirán todos: pitagóricos, atomistas, platónicos,
aristotélicos, newtonianos, huygenianos... quizás hasta el propio Zeus se dedique a enviar
alguno de sus maltratados rayos para terciar en
la disputa e imponer orden entre tan entusiastas polemistas.
Pero las virtudes y defectos de cualquier propuesta educativa deben demostrarse en el aula,
por lo que esta unidad abre la posibilidad de
investigaciones diversas. Aún más, se capta
Carlos Sampedro Villasán.
Granada, febrero de 1993.
INTRODUCCIÓN
L
os profesores de ciencias vivimos tiempos agitados aunque algunos no lo
crean desde la placidez de su monotonía. En
los últimos años, no más de diez, se ha iniciado una auténtica revolución en la didáctica de
nuestra materia, movimiento que surge como
confluencia y encuentro de diversos pensamientos psicológicos, pedagógicos, filosóficos,
epistemológicos, etc. El autodenominado
marco “constructivista”, la reflexión sobre las
concepciones de los alumnos, la fiebre de los
cuadernos de actividades, remueven las procelosas aguas de la pizarra.
Este es el contexto en que un grupo de profesores se propone aportar un grano de arena a
la sana confusión existente.
Como tema, la luz; como referencia negativa, la fría óptica geométrica; y como objetivo, la
aniquilación de su excesivo dominio en la enseñanza elemental y secundaria.
162
Se trata en este trabajo de optar por un modelo de la luz que sea consistente con el amplio
campo experiencial que los alumnos poseen y, al
mismo tiempo, adaptado a sus capacidades.
Es obligado decir que nuestra propuesta pretende utilizar el concepto de fotón en su máxima
amplitud aunque en la primera aproximación se
modelizan sus aspectos corpusculares.
Es una cuestión de estrategia comenzar por
el estudio de los fenómenos más cercanos a
nuestros alumnos, que pueden ser tratados
mediante un enfoque corpuscular, aportando
muchas ventajas. Las interpretaciones resultan
intuitivas y permiten razonamientos cualitativos
relativamente simples y sugerentes. Esta opción
no impide un tratamiento posterior basado en la
electrodinámica cuántica.
De esta decisión adoptada surge una importante novedad en este trabajo: la no utilización
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
de la tradicional simbología de la óptica geométrica representada por el “rayo” a la hora de
visualizar y explicar los fenómenos luminosos.
Desde nuestra perspectiva esa simbología presenta serios inconvenientes para la comprensión
de la naturaleza de la luz, crea barreras que bloquearán posteriores aprendizajes como la atenuación de la intensidad luminosa, la absorción
al atravesar los medios materiales, etc.
El concepto de rayo induce a errores instrumentales: considerar a la luz como un ente estático, asignar una dirección “privilegiada” a su
propagación y sugerir, con una interpretación
animista, que no existe el rayo (la luz) más allá
del ojo que lo ve.
Los autores.
ALGUNAS CONSIDERACIONES PREVIAS
1. LUZ
Y
SONIDO
Tradicionalmente, los temas de luz y sonido, especialmente en los primeros años del
aprendizaje de las ciencias, se han tratado
conjuntamente.
Es esa una opción que presenta inconvenientes serios, existiendo en nuestra opinión
diversas razones que aconsejan el tratamiento
por separado de luz y sonido, especialmente si
pensamos en las diferencias que existen entre
estos dos fenómenos tanto a nivel macroscópico y global como microscópico e interpretativo.
En el primer caso podemos mencionar la enorme diferencia en la velocidad de propagación,
el modo de hacerlo y la manera de interactuar
con la materia de ambos fenómenos, lo que
lleva a apreciarlos como sucesos del mundo
físico muy distintos, en especial por el estudiante que se aproxima por primera vez a su
estudio, el cual no llega a apreciar mayor similitud entre lo visual y lo acústico que entre ellos
y lo olfativo.
En cuanto al segundo nivel, la naturaleza
de ambos fenómenos (el sonido como ondas
transversales que se propagan en medios materiales y la luz como “pedazos” de radiación que
“mensajean” interacciones entre partículas cargadas), es de orden tan distinto que se puede estar
induciendo al alumno a un error instruccional a
la hora del aprendizaje conjunto de los mismos.
Por otro lado, se discute hoy en el mundo de
la enseñanza sobre la conveniencia de introducir
progresivamente ideas más acordes con la que
maneja la física actual, como forma de evitar que
se afiance en nuestros alumnos y alumnas una
visión a veces trasñochada, y más propia de
otros momentos de la historia de la Ciencia,
sobre la forma en que se interpretan numerosos
fenómenos y hechos de los que habitualmente
se ocupa la Ciencia.
2. LO MACROSCÓPICO
Y LO SUBMICROSCÓPICO
Con nuestros sentidos podemos observar
muchas cosas a nuestro alrededor. Constituyen el
mundo de lo MACROSCÓPICO, y obedecen ciertas leyes físicas. En nuestra Unidad a estas cosas
que podemos observar directamente las llamaremos HECHOS o FENÓMENOS. Por ejemplo:
nosotros podemos observar cómo la luz “blanca”, al atravesar un prisma se descompone en luz
de “varios colores”. Esto es para nosotros un
FENÓMENO.
Pero hay otras muchas que no podemos
observar, aun ni con los instrumentos más sofisticados. Constituyen el mundo de lo SUBMICROSCÓPICO, y tenemos que suponer cómo
son. A estas suposiciones es a lo que llamamos
HIPÓTESIS. Por ejemplo: suponemos que la luz
“blanca” está formada por fotones de muchas
163
Área de Ciencias de la Naturaleza
“clases”, y que si logramos separarlos, los de
cada “clase” darán lugar a una luz de un determinado color.
El peligro, que habrá que evitar, está en
atribuir a lo submicroscópico propiedades que lo
son del mundo macroscópico. Ejemplo: el hecho
de que la luz se pueda “concentrar” con una lupa
no implica que un fotón se pueda “concentrar”;
o el hecho de que un sólido al calentarse se dilate no implica que las “moléculas” que suponemos forman ese sólido se hagan más grandes
cuando se calientan.
3. MODELO
GRÁFICO EMPLEADO
Uno de los principales aspectos a destacar, en la propuesta que esta Unidad Didáctica
hace, es el referido al “modelo gráfico” empleado. A medida que avanzábamos en la idea de
presentar la luz como un flujo de fotones que
inunda el espacio, íbamos percibiendo la insuficiencia o lo inadecuado de planteamientos que
presentan al alumno dibujos o esquemas basados
en la utilización del concepto de “rayo luminoso”. Esto origina, desde nuestro punto de vista,
una serie de inconvenientes para el aprendizaje
de la naturaleza de la luz y sus propiedades. Sin
pretender ser exhaustivos destacamos, entre
otros, los siguientes:
• El nivel de abstracción del concepto de
rayo es inadecuado para las edades de los
alumnos de la E.S.O.
• Como palabra tiene connotaciones ( eléctricas, destructivas, ...) en el lenguaje cotidiano que nada benefician un aprendizaje
correcto.
• Limita y concreta el movimiento de los fotones, los cuales precisamente se caracterizan
por su carácter multidireccional y envolvente.
• Potencia un tipo de materiales educativos
que han derivado a la enseñanza de una
“óptica geométrica” que más se acerca a la
Tecnología.
164
• De su uso deriva un cierto carácter estático para la luz en su propagación, cuando
debiera potenciarse la sensación de incesante movimiento (los fotones en reposo
no tienen sentido).
• Se hace difícil recalcar la continua absorción que sufre la luz por la materia.
• Impide resaltar la enorme cantidad de
“partículas” puestas en juego en la emisión
de luz por una fuente, dejando reducido el
hecho, en el mejor de los casos, a unos
pocos rayos.
Sopesadas estas dificultades optamos por la
utilización de un “modelo gráfico” que fuese coherente con los planteamientos teóricos en los que se
basa este trabajo. Es por ello que presentamos en
los dibujos y esquemas una multitud de “partículas
en movimiento” (con una evidente estela tras su
paso), las cuales se resisten a utilizar una única
dirección al propagarse, son absorbidas por las
superficies y las pocas que son reemitidas permiten
explicar situaciones de penumbra, baja luminosidad, etc., a las que estamos habituados en la
observación del mundo físico que nos rodea.
Destacamos, por último, que es conveniente
insistir desde el principio en que los alumnos utilicen en sus dibujos y explicaciones este modelo,
lo que les permitirá ir adquiriendo un mayor
poder interpretativo de las diferentes propiedades que nos depara la extraña relación de la luz
con la materia. Somos conscientes de que al principio el uso de este tipo de esquemas gráficos
puede resultar laborioso y un poco lento pero
creemos que lo argumentado anteriormente
supera con creces esta pequeña dificultad.
4. DESTINO
DE ESTA UNIDAD
Esta Unidad Didáctica ha sido elaborada
para ser desarrollada con alumnos de Enseñanza
Secundaria Obligatoria. A partir de las consideraciones teóricas hechas sobre fundamentación
psicopedagógica, ideas previas, etc..., y las directrices que marque el proyecto curricular de cen-
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
tro, corresponderá a cada profesor programar la
asignatura, eligiendo las actividades que considere oportunas. Ofrecemos, pues, con la presentación de las actividades en forma de “banco” y
distribuidas por tipos (o “bandas”), la posibilidad
de que la Unidad se pueda adaptar a las
necesidades y exigencias de todos los profesores.
5. NOTA: SOBRE EL USO
DE LOS MASCULINOS Y FEMENINOS
Sabida es la responsabilidad que sobre la
educación “no sexista” tenemos los profesores
en el aula, por lo que deberíamos analizar
constantemente los estereotipos “culturales” y
los roles que se asignan en función del sexo.
De una forma especial aflora este hecho en el
lenguaje, atribuyendo casi siempre al masculino
lo que en realidad va dirigido a ambos sexos.
No es menos cierto que resulta demasiado
engorroso reproducir constantemente: alumno alumna, profesor - profesora, por lo que rogamos a los lectores y lectoras que siempre que
aparezca el masculino al dirigirnos a las personas, de forma general, entiendan el sentido con
que lo hacemos.
ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
ASPECTOS QUE DESARROLLAN LOS OBJETIVOS:
A) DE ACTITUDES, B) DE HABILIDADES Y DESTREZAS, C) CONCEPTUALES
“IDEAS PREVIAS”.
“IDEAS PREVIAS SOBRE LA LUZ ACERCA DE:”
- LA NATURALEZA
- LA PROPAGACIÓN
- LAS INTERACCIONES CON LA MATERIA
- LA FORMACIÓN DE IMÁGENES
- EL LENGUAJE COTIDIANO
“HECHOS” QUE PRETENDEMOS
ESTUDIAR SOBRE LA LUZ
ACERCA DE:
LA BÚSQUEDA SOBRE UNA TEORÍA DE LA LUZ
ALGUNAS CONSIDERACIONES ACERCA DE COMO ENSEÑAR:
LA METODOLOGÍA.
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA EVALUACIÓN.
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
1ª HIPOT.: LA LUZ ESTA FORMADA POR UNA ENORME CANTIDAD DE FOTONES.
A) SU NATURALEZA
B) PROPAGACIÓN
C) REFLEXIÓN
D) ABSORCIÓN
E) REFRACCIÓN
F) ENERGÍA
G) VISIÓN
H) COLOR
I) APLIC. FISC-QUÍMICAS
J) APLIC. TECNOLÓGICAS
2ª HIPOT.: LOS FOTONES SE
MUEVEN A GRANDES VELOCIDADES EN LÍNEA RECTA, Y EN
TODAS DIRECCIONES.
3ª HIPOT.: LOS FOTONES
INTERACCIONAN CON LA
MATERIA, PUDIENDO SER
EMITIDOS Y ABSORBIDOS POR
ESTA.
INTERPRETACIÓN, SEGÚN EL
MODELO DE FLUJO DE FOTONES,
DE LOS HECHOS QUE PRETENDEMOS ESTUDIAR EN CUANTO A:
A) SU NATURALEZA
B) PROPAGACIÓN
C) REFLEXIÓN
D) ABSORCIÓN
E) REFRACCIÓN
F) ENERGÍA
G) VISIÓN
H) COLOR
I) APLIC. FISC-QUÍMICAS
J) APLIC. TECNOLÓGICAS
4ª HIPOT.: NO TODOS LOS FOTONES SON IGUALES
BANCO DE ACTIVIDADES:
PARA EL ALUMNO:
CONTROL CERO
0) DE INICIACIÓN
A) SOBRE LA NATURALEZA DE LA
LUZ
B) PROPAGACIÓN
C) REFLEXIÓN
D) ABSORCIÓN
E) REFRACCIÓN
F) ENERGÍA
G) VISIÓN
H) COLOR
I) APLIC. FISC-QUÍMICAS
J) APLIC. TECNOLÓGICAS
Eval) DE EVALUACIÓN Recp) DE
RECUPERACIÓN
Prof) DE PROFUNDIZACIÓN
R) DE RECOPILACIÓN
PARA EL PROFESOR:
ALGUNAS PRECISIONES SOBRE:
- SELECCIÓN Y SECUENCIACIÓN
- METODOLOGÍA
- EVALUACIÓN
COMENTARIOS DE LAS ACTIVIDADES ANTERIORES
BIBLIOGRAFÍA COMENTADA
ANEXOS:
1. MAPA CONCEPTUAL SOBRE EL PARADIGMA DE LA VISIÓN CONSTRUCTIVISTA DEL APRENDIZAJE ESCOLAR
2. 2 MAPAS CONCEPTUALES ACERCA DEL PROCESO HISTÓRICO DEL CONOCIMIENTO DE LA LUZ Y LA VISIÓN
3. 1 MAPA Y 1 TABLA CONCEPTUAL SOBRE ELECTRODINÁMICA CUÁNTICA.
4. MAPA CONCEPTUAL SOBRE “IDEAS PREVIAS”
165
Área de Ciencias de la Naturaleza
OBJETIVOS
1. DE ACTITUDES
A-1. Que el alumno se inicie en una actividad científica y crítica ante la vida:
a) Acostumbrándose a formular hipótesis y
contrastar informaciones.
b) Fomentando su creatividad y curiosidad.
A-5. Que el alumno sea consciente de su
propio proceso de aprendizaje:
a) Potenciando
aprendido.
la
reflexión
sobre
lo
b) Facilitando la participación en los objetos
de estudio.
2. DE HABILIDADES
Y
DESTREZAS
c) Potenciando la propia iniciativa.
A-2. Que el alumno disfrute aprendiendo:
a) Diseñando actividades, construyendo sus
propios aparatos.
b) Realizando actividades lúdicas.
A-3. Que el alumno aprenda a trabajar en
equipo:
a) Potenciando el trabajo en pequeños
grupos.
B-1. Que el alumno se inicie en las técnicas
del proceso científico planteándose problemas, emitiendo hipótesis, diseñando
estrategias, experimentando, contrastando hipótesis, sacando conclusiones y
comunicando sus resultados.
B-2. Que el alumno conozca el funcionamiento y el manejo de los instrumentos
y aparatos que utiliza, como lentes,
espejos, máquinas de fotos, prismáticos,
microscopios, etc.
B-3. Que el alumno utilice los instrumentos,
aparatos, etc. con seguridad, limpieza y
orden.
b) Favoreciendo el diálogo.
c) Repartiendo y asumiendo responsabilidades.
d) Aceptando y valorando las opiniones de
los demás.
166
B-4. Que el alumno diseñe y construya aparatos y montajes sencillos en los que se
produzcan los efectos ópticos estudiados.
3. CONCEPTUALES
A-4. Que el alumno valore la ciencia:
C-1. Que el alumno conozca:
a) Conociendo sus avances y su carácter
social mediante el conocimiento de la historia sobre las teorías de la naturaleza de
la luz y de la visión.
a) El carácter energético de los fenómenos
luminosos. (La luz está formada por un
flujo de fotones).
b) Comprendiendo su influencia en la vida
diaria y el poder explicativo que posee.
b) El origen de la luz. (Los cuerpos en
determinadas condiciones pueden emitir
fotones).
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
c) La propagación de la luz. (Los fotones
están siempre en continuo movimiento,
rectilíneo, y de enorme velocidad).
d) La interacción de la luz con los seres
vivos. (Haciendo posible la visión y los
procesos de la fotosíntesis. Influyendo en
la distribución espacial y temporal de las
especies).
e) La interacción de la luz con los cuerpos
materiales. (Los fotones pueden ser absor-
bidos por los cuerpos, cambiando su
dirección, o aumentando su energía interna. También pueden ser devueltos al
medio de donde procedían).
C-2. Mapa conceptual:
Para relacionar coherentemente estas ideas
claves y con el fin de favorecer distintos puntos
de partida y diferentes enfoques didácticos, proponemos el siguiente mapa conceptual:
167
Área de Ciencias de la Naturaleza
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE COMO ENSEÑAR: LA METODOLOGÍA
L
a confluencia de resultados en diferentes líneas de investigación, por un lado
en Ciencias (con “el descubrimiento de la
existencia y arraigo de ciertas ideas previas en
los alumnos, que configuran un modelo explicativo de la realidad”,) y por otro, en Psicología
del Aprendizaje, Sociología, etc. (Teoría genética de Piaget, Teoría de la Actividad de Vygotski, Teoría del Aprendizaje Verbal y Significativo
de Ausubel, Teoría de los Esquemas de Mayer,
etc..., ver anexo n.1), nos permite afirmar que
cualquier propuesta metodológica que adoptemos deberá tener en cuenta, al menos, las
siguientes ideas claves:
implica que podrán adoptarse diferentes metodologías, dependiendo, entre otras cosas, de la
disciplina a impartir, de la edad de los alumnos,
del tipo de objetivos a conseguir, del talante y
habilidades del profesor, etc...
Lo que hay en la cabeza del que aprende es
fundamental, y debe ser conocido, tanto por éste
como por el profesor.
a) Detección de ideas previas, en un doble
sentido:
Estudio de la bibliografía sobre investigaciones realizadas al respecto en este
campo, prestando un especial interés a
las que se describan como más persistentes.
Explicitación de lo que sabe el alumno
sobre el tema, y que constituye su modelo interpretativo de la realidad.
• Los conocimientos “bien aprendidos”
(significativamente aprendidos), están
interrelacionados, formando una especie
de trama de conceptos (esquemas de
conocimiento).
• El aprendizaje será significativo si se consigue conectar la nueva información con
dicha trama, quedando integrada en la
misma, o modificándola.
• El aprendizaje significativo se potencia
cuando se trabaja “entre iguales” (trabajo
en grupo), y con la “ayuda del profesor”
(Zona de Desarrollo Potencial).
• Para que se produzca aprendizaje significativo es necesario que el alumno tenga
una actitud favorable hacia lo que va a
aprender (motivación).
• El aprendizaje significativo supone una
actividad, fundamentalmente interna, por
parte del alumno.
Es importante decir que se puede aprender
significativamente de múltiples formas, lo que
168
Teniendo en cuenta estas “ideas clave”, así
como las peculiares características de la luz (cercanía del tema al alumno, naturaleza inabordable
de la misma, controversia histórica, persistente
tratamiento, aun en los nuevos diseños, desde la
óptica geométrica, carácter abstracto de algunos
conceptos, etc...), proponemos las siguientes
“pautas metodológicas”:
b) Diseño de actividades en las que se
tenga en cuenta la coherencia interna
de los temas propuestos, así como su
significatividad psicológica (adaptación
a la madurez psíquica, secuenciación de
mayor a menor globalidad de los mismos...). Se intenta además que inicialmente produzcan una desestabilización
óptima de los esquemas interpretativos
de los alumnos, haciéndoles ver como
éstos no explican determinados aspectos de la realidad.
c) Elección de un modelo de explicación de
la realidad que sea coherente con lo anteriormente expuesto.
d) Propuesta de hipótesis que ayuden a ir
construyendo, con la ayuda del profesor,
el nuevo modelo.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
e) Organización del trabajo de clase en
pequeños grupos para potenciar el aprendizaje “entre iguales”.
f) Fomento del debate, por ser un elemento
indispensable en la explicitación y refuerzo de ideas.
h) Además, en un tema como éste, es fundamental tener presente, de una forma
especial, el desarrollo histórico de su
conocimiento, no sólo como curiosidad
científica sino, sobre todo, como un
importante recurso didáctico más
(anexo n.2).
g) Realización de una evaluación formativa
que permita la reflexión sobre el propio
proceso de aprendizaje.
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE EVALUACIÓN:
¿PARA QUÉ, CUÁNDO Y CÓMO EVALUAR
E
ntendemos la Evaluación como el conjunto de actividades, presentes en el
diseño y en el desarrollo del curriculum, que
permite tener un conocimiento racional de los
procesos de enseñanza- aprendizaje, dirigido al
control y regulación de dichos procesos.
Una evaluación así entendida se convierte en
una investigación de todo el proceso de enseñanza-aprendizaje (profesor, alumno, metodología, materiales, la misma evaluación, etc.).
El modelo teórico quedaría validado a través
de la contrastación empírica de los diseños derivados de él o ambos se modifican en la medida
en que los datos obtenidos lo aconsejen.
Una evaluación así realizada adquiere el
carácter de formativa y orientadora, tanto para
los profesores como para los alumnos. Las conclusiones obtenidas contribuyen a la clarificación
y a la detección de dificultades tanto de la enseñanza como del aprendizaje, con lo cual pueden
servir como guía para modificar la actuación de
los unos y de los otros.
Para favorecer el conocimiento de partida
del profesor sobre sus alumnos, es necesario
hacer una evaluación inicial (control cero). Esta
constituye, además, un elemento motivador para
el alumno al hacerse explícitas para él, sus lagunas, deficiencias y contradicciones y, por consiguiente, la necesidad de superar todo esto si
quiere progresar.
Finalmente es imprescindible saber si se
han alcanzado los objetivos propuestos. Esto se
consigue realizando una evaluación sumativa.
Haciendo énfasis en que no debe tratarse de juzgar el grado de aprendizaje o fracaso del alumno, sino más bien del éxito o fracaso del proceso educativo en su conjunto.
169
Área de Ciencias de la Naturaleza
CUADRO RESUMEN SOBRE LA EVALUACIÓN
¿PARA QUÉ EVALUAR?
PARA LOGRAR UN AJUSTE PEDAGÓGICO
EVALUACIÓN INICIAL
EVALUACIÓN FORMATIVA
EVALUACIÓN INICIAL
EVALUACIÓN SUMATIVA
EVALUACIÓN INICIAL
EVALUACIÓN FORMATIVA
EVALUACIÓN SUMATIVA
ESQUEMAS PREVIOS
LOS PROGRESOS, DIFICULTADES,
BLOQUEOS
EL GRADO DE APREND. QUE
ESTIP. LOS OBJ. A PROPÓSITO
DE LOS CONT. SELECS.
AL COMIENZO DE CADA
FASE DE APRENDIZAJE
DURANTE EL PROCESO
DE APRENDIZAJE
AL TERMINO DE CADA FASE DE
APRENDIZAJE.
“HISTORIA” DEL ALUMNO,
OBSERV.,
REGISTR. DE OBSERV.,
INTERPR. DE LAS OBSERV.
OBS., REG., E INTERP. DE RESP.
Y COMP. A PREGUNTAS Y
SITUACIONES QUE EXIGEN
LA UTILIZACIÓN DE LOS
CONTENIDOS APRENDIDOS
¿QUÉ EVALUAR?
¿CUÁNDO EVALUAR?
PARA CONOCER EL GRADO DE CONSECUCIÓN DEL PROYECTO
¿CÓMO EVALUAR?
“MAPAS CONCEPTUALES”
“CONTROL CERO”
REFLEXIONES SOBRE EL
CONTROL CERO
LA BÚSQUEDA DE UNA TEORÍA SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ
G
ran parte del conocimiento del mundo
que nos rodea lo adquirimos por
medio del sentido de la vista. Sin la existencia de
la luz no podríamos concebir el mundo de la
misma forma. Por ello la explicación de los fenómenos producidos por la luz y de su propia
naturaleza, ha sido buscada por muchos hombres desde los tiempos más remotos hasta nuestros días.
Ya en Grecia, la Escuela Pitagórica proponía
la existencia de una emisión corpuscular procedente de los ojos que iluminaba los objetos y
hacía posible su visión. El sol y el fuego jugaban
para ellos el papel de “estímulos de la emisión
luminosa”, justificando así el que algo no pudiese ser visto en la oscuridad.
Por el contrario, los filósofos atomistas, sostenían que los corpúsculos luminosos no parten del
ojo, sino de los objetos visibles, produciéndose la
visión cuando éstos alcanzan el globo ocular.
Este último modelo fue el recogido por los
árabes quienes lo completaron con un gran desa-
170
rrollo de la Óptica Geométrica y lo introdujeron
en Europa.
Sucesivas aportaciones debidas a físicos como
Snell, Descartes, Fermat o Römer configuraron un
cuerpo de conocimientos, en relación con las
características de la propagación luminosa (carácter rectilíneo, reflexión, refracción, velocidad finita,
etc.) que dará pie a que, a principios del siglo
XVIII, el físico Isaac Newton proponga una teoría,
según la cual, la luz está formada por pequeños
corpúsculos emitidos por los cuerpos luminosos,
los cuales rebotan (se reflejan) en los cuerpos brillantes y se introducen en los transparentes.
Mediante este modelo (teoría corpuscular) podían
explicarse, más o menos bien, todos los fenómenos luminosos conocidos hasta ese momento.
Con un intervalo de catorce años, el científico Huygens sugiere que la luz puede ser de
naturaleza ondulatoria, pero no se le considera
digno de crédito hasta que Young y Fresnel, en
1827, estudiando las interferencias luminosas, no
pueden explicarlas con la teoría corpuscular y sí
con la ondulatoria.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
La mayor dificultad que presentaba la teoría
ondulatoria de la luz era su transmisión por el
espacio, dado que el conocimiento de las ondas
hasta ese momento indicaba que éstas no podían viajar a través del vacío. Tal dificultad fue
solucionada por Maxwell en 1865 con sus estudios sobre las ondas electromagnéticas, al concluir que la luz era un tipo particular de éstas,
teniendo como características destacables que se
propagaban a enorme velocidad y que no tenían
necesidad de un soporte material.
De esta forma consiguen explicarse los fenómenos ópticos como ondas electromagnéticas de
pequeñísima longitud de onda: teoría de Hertz.
Mas cuando todo parece quedar claro con este
modelo, aparecen algunos fenómenos luminosos
para los que la citada teoría no encuentra respuesta, como es , por ejemplo, el efecto fotoeléctrico (la luz al chocar sobre algunos cuerpos
conductores, arranca electrones de su superficie).
sus diversas interpretaciones (Viena, Copenhague) abre una de las crisis más profundas e interesantes en el desarrollo de la física moderna. 1
Richard P. Feynman, Premio Nobel de Física
en 1965 por sus contribuciones al desarrollo de
la electrodinámica cuántica, realiza una interpretación de la luz y su interacción con la materia,
relativamente simple y pragmática que supone
una ruptura con las distintas interpretaciones clásicas de principios de siglo. (Ver mapas conceptuales: anexo 3).
Como veremos más adelante, nosotros
vamos a intentar comprender los fenómenos
luminosos que nos rodean utilizando este modelo: “La luz como inmenso e incesante flujo de
fotones (F.F.)”, sin pretender comprender en profundidad, en nuestras primeras investigaciones,
ese “curioso paquete de energía” llamado fotón.
NOTA:
Max Planck y Albert Einstein en 1905 llegan
a la conclusión de que la luz está formada por
“paquetes” de energía llamados fotones, los cuales se comportan como corpúsculos y a la vez
presentan características de onda. Este modelo
de la doble naturaleza de los fenómenos luminosos (como onda y como partícula) ha unificado
los trabajos y las conclusiones de muchos científicos al cabo de los años.
Esta aparente paradoja, así como otros
aspectos de la incipiente mecánica cuántica, con
1.
Aunque para la edad a la que va dirigida esta
Unidad el mundo físico relacionado con la luz se
estudie a niveles macroscópico, global y fenomenológico, vamos a basar la interpretación del
mismo en el fotón que corresponde a un nivel
submicroscópico, y aunque no utilizaremos de él
todas sus características cuánticas, sí conviene
que se conozcan por parte del profesor, completando así, hasta nuestros días, la visión histórica
sobre la naturaleza de la luz (ver mapa y tabla
conceptual del anexo 3-1 y 3-2).
“El observador, sus distintos componentes y clases de equipo, sus experimentos, sus teorías y modelos interpretativos,
y lo que quiera que sea que llene la habitación, vacía en otras condiciones, cuando mantenemos en ella una bombilla
con su filamento incandescente. Todo ello reunido es la LUZ.” N. Bohr. 1927. Congreso de Como.
171
Área de Ciencias de la Naturaleza
IDEAS PREVIAS
C
uando un alumno llega al aula ya tiene
“ideas” en su cabeza acerca de lo que
va a estudiar, ideas que son necesarias para
poder asimilar significativamente la nueva información. Tanto es así que de no existir ninguna
idea en la cabeza del alumno a la que pueda
referir la nueva información el aprendizaje que
se produce será memorístico, si se produce, y se
olvidará fácilmente.
Si el tema a tratar en el aula es hasta tal
punto novedoso para el alumno que no dispone
de ideas previas con las que pueda relacionar la
nueva información, será necesario recurrir a
alguna analogía potencialmente útil para dar significado a aquella. (Al no haber en la cabeza del
alumno idea alguna que se relacione con los
fotones habrá que imaginarlos como “bolitas”, o
“pequeños paquetes de energía”, etc. Sobre este
tema abundaremos en el apartado que hace
referencia al “modelo elegido”).
En el caso de que el alumno ya posea ideas
previas en relación con el tema de estudio, pueden ocurrir dos cosas:
a) Que sean ideas “no correctas” para organizar la nueva información, produciéndose un aprendizaje memorístico, si ésta no
ha podido ser organizada; o reforzando
un aprendizaje erróneo si ha conseguido
organizarla de forma incorrecta.
b) Por trasmisión social: Los alumnos accederán a las aulas con creencias socialmente inducidas sobre numerosas cuestiones. (Ver más adelante las ideas previas
sobre la luz relacionadas con el lenguaje:
“echar un vistazo”..etc.).
c) De forma espontánea: Se construyen en
el intento de dar significado a las actividades cotidianas. (La luz sólo existe si es
intensa. El color es una propiedad de los
objetos.. etc.).
d) Analógicamente. A las que nos referíamos
en los párrafos anteriores en relación con
los “modelos científicos”.
En el caso de las “ideas previas” aprendidas de
forma espontánea y en algunos casos de las aprendidas por trasmisión social concurren con frecuencia algunas características muy especiales que
enunciamos a continuación, y que habrán de tenerse muy en cuenta a la hora de adoptar una metodología adecuada (ver apartado “Algunas consideraciones sobre cómo enseñar: la metodología”):
Son construcciones personales.
Son estables y resistentes al cambio.
Son coherentes (para el alumno).
Buscan la utilidad (no la verdad).
b) Que sean ideas correctas, útiles para organizar la nueva información consiguiendo
un aprendizaje significativo.
Las “ideas previas” han podido ser aprendidas por los alumnos:
a) Como consecuencia de una instrucción
escolar previa. (Pueden ser “correctas”, o
“incorrectas”).
172
Tienen carácter implícito.
Son compartidas (por alumnos de diferentes
países, culturas y status social)
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
173
Área de Ciencias de la Naturaleza
En el caso concreto que nos afecta en esta
Unidad, todo lo referido a la luz y la visión, existe una serie de “ideas previas” coincidentes para
todos los alumnos de estas edades.
Una interpretación superficial y compartida
de los fenómenos luminosos podría concretarse
en los siguientes supuestos:
DE LA
LUZ
Raramente expresan ideas referidas al movimiento de la luz entre los 10 y 12 años.
A los 13-14 años emplean verbos de movimiento cuando hablan de la luz.
• Sin luz no se puede ver. No interesa ¿qué
es la luz?, sino más bien ¿cómo vemos?.
La luz sólo existe si es intensa. Al disminuir
la intensidad desaparece.
• La luz es la propiedad de algunas cosas. La
luz artificial es diferente.
La propagación rectilínea de la luz es aceptada por la mayoría de los alumnos de 13-14
años.
• En nuestro lenguaje la palabra “luz” se
relaciona bien con las fuentes, bien con las
condiciones para ver.
Se considera que cada punto de la fuente
emite un sólo rayo de luz.
• El color es una cualidad de las cosas. La
única relación de la luz con el color es que
sin ella no se aprecia.
Se piensa que los rayos emitidos por una
fuente luminosa se propagan paralelos entre sí
sin cruzarse unos con otros.
1. NATURALEZA
DE LA
LUZ
La luz se identifica con la fuente o con sus
efectos (10-12 años).
Predicen la forma de las sombras pero son
incapaces de proponer un mecanismo para
explicar su formación (de 10-12 e incluso hasta
los 14-15 años).
Dificultades para distinguir luz unidireccional de luz difusa.
174
2. PROPAGACIÓN
• La luz es un fenómeno omnipresente en la
vida. La luz como el aire es parte del
entorno.
Una vez expuesto este “marco general”,
pasamos a describir con más detenimiento la
ideas previas que los alumnos tienen sobre el
tema, organizándolas en relación a 2:
2.
Luces más intensas producen sombras de
mayor tamaño.
Se supone que existe una dirección privilegiada hacia donde va la luz, generalmente hacia
la pantalla.
Consideran que la fuente emite imágenes de
sí misma que se van propagando en el espacio.
La noción del tiempo sólo es evocada para
grandes distancias.
3. INTERACCIONES
CON LA
MATERIA
A los 10-12 años se les plantean muchas dificultades para explicar los fenómenos de reflexión.
A los 13-14 años comienzan a entender el
fenómeno pero no tienen claro qué es lo que se
refleja.
Adaptado de Hierrezuelo, J., y Montero, A., 1989. “La Ciencia de los alumnos”. Laia
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Tienen dificultades para admitir que todas las
superficies reflejan la luz en mayor o menor grado.
2. Es necesario que el objeto esté iluminado
pero no que la luz vaya al ojo.
Tienen dificultad para entender el mecanismo de la reflexión especular y difusa.
3. El objeto está iluminado y la luz sale del
ojo al encuentro del objeto.
Casi la mitad de los alumnos de 13-14 años
no dan una interpretación adecuada de la concentración de rayos mediante una lupa.
4. La luz llega al objeto, se refleja y es recogido por el ojo (minoritario).
Raramente asocian el color con la luz de una
manera espontánea.
El color es una propiedad intrínseca de los
objetos.
4. FORMACIÓN
DE IMÁGENES
Para la mayoría de los alumnos de 13-14
años , a la pregunta ¿ por qué vemos? le siguen
cuatro tipos fundamentales de respuestas:
La imagen en un espejo está descansando en
la superficie de éste.
5. LUZ
Y
LENGUAJE COTIDIANO
La idea de que la luz pasa del ojo al objeto:
“echemos una mirada”, “echemos un vistazo”,
“hay miradas que penetran”, etc.
Lo que llamamos luz en el lenguaje ordinario se refiere principalmente a nuestra experiencia de la luz: “la luz es mala aquí”, “hay
luz”, etc.
1. Un baño de luz, la claridad es suficiente
para ver.
175
Área de Ciencias de la Naturaleza
HECHOS SOBRE LA LUZ QUE PRETENDEMOS ESTUDIAR EN ESTA UNIDAD
1. SOBRE
SU
NATURALEZA
A.1. Una resistencia eléctrica cuanto más se
calienta, más ilumina.
A.2. Al frotar una cerilla con una superficie
rugosa, se prende y emite luz.
2. SOBRE
SUS PROPIEDADES
2.F. E NERGÍA
F.1. Un objeto oscuro que recibe la misma
luz que otro claro, se calienta mucho
más.
F.2. Las plantas verdes necesitan la luz para
desarrollarse adecuadamente.
F.3. Una luz roja no vela el papel fotográfico. Una luz blanca, sí.
2.B. P ROPAGACIÓN
B.1. Un foco luminoso se ve desde todos los
sitios a su alrededor. Si hay un obstáculo
adecuado la luz no pasa y se percibe
sombra.
B.2. La luz “parece” instantánea.
2.C. R EFLEXIÓN
C. En iguales condiciones de luminosidad
los objetos blancos (claros) se ven mejor.
2.D. A BSORCIÓN
D. En condiciones de poca luminosidad los
objetos negros (oscuros) apenas se ven.
2.E. R EFRACCIÓN
E.1. Al introducir un lápiz en agua parece
que se dobla.
E.2. Una lupa concentra la luz solar.
E.3. Al pasar la luz por un prisma de vidrio,
o unas gotitas de agua, pueden aparecer
los colores del arco iris.
176
2.G. V ISIÓN
G.1. No podemos ver en ausencia de luz.
G.2. Mirar una luz muy intensa produce irritación e incluso dolor.
2.H. C OLOR
H. El color con que vemos los objetos
depende de la luz que reciben, del objeto, y del observador.
3. SOBRE
SUS
APLICACIONES
I. F ÍSICO-QUÍMICAS
I. Hay instrumentos capaces de registrar la
luz y sustancias sensibles a la misma.
3.J. T ECNOLOGÍAS
J. Es posible manipular la luz mediante la
utilización de ciertos instrumentos.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
MODELO DE FLUJO DE FOTONES PARA EL ESTUDIO DE LA LUZ
1. ¿POR
QUÉ
USAR
UN
MODELO?
El uso de modelos reviste una importancia
fundamental para la interpretación de la
realidad.
Los modelos en enseñanza de la ciencia
son una ayuda para facilitar a los alumnos la
conceptualización. Son construcciones que
podemos utilizar como referencia, imagen
analógica, que permite materializar una idea o
un concepto para hacerlo más directamente
asimilable.
Un modelo se produce para ponerlo en
correspondencia con un conjunto de situaciones,
con cierto número de objetos sobre los que
podemos operar transformaciones determinadas
(demostraciones, razonamientos o procedimientos experimentales).
Ha de poder simbolizar un conjunto de
hechos, por medio de una estructura explicativa
general que pueda ser confrontada de nuevo con
la realidad para comprobar si sigue siendo
pertinente.
Un modelo científico se presenta pues, como
una especie de sistema experimental “in vitro”.
Existe un difícil equilibrio entre el “empobrecimiento” al que sometemos a la realidad y la
potencialidad explicativa y predictiva presente
en el modelo.
Es difícil predecir las consecuencias del
uso de modelos en la enseñanza de las
ciencias, pero hay que aceptar que posiblemente no haya otra alternativa, por lo que el
problema se transforma en definir los
requisitos que han de cumplir los modelos
propuestos y, aceptándolos como hipótesis de
trabajo, realizar una evaluación exhaustiva
para ver su grado de “adaptación”.
2. CONSIDERACIONES
DEL MODELO
PARA LA
ELECCIÓN
A la hora de elegir un modelo habría que
tener en cuenta:
1. Las concepciones personales (ideas previas) de los alumnos para analizar el contenido de los mensajes que queremos que
se asimilen.
2. Las formas y estructura que pueda tomar
con el fin de que sea realmente comprensible.
3. La utilidad como instrumento de pensamiento que el alumno puede producir y
hacer funcionar con el fin de convertir
en significativo un fenómeno o una
situación y poder realizar predicciones.
(Esto implica emplear modelos bastante
simples).
4. La posible ayuda al alumno a avanzar
algunos pasos proporcionándole un
soporte sobre el que pueda apoyarse y
que le permita reagrupar un conjunto de
saberes parciales, a modo de rellanos que
den lugar a una pausa integradora antes
de que el concepto continúe afinándose.
Los modelos podrán ser representados
mediante una analogía materializada con la
ayuda de un esquema o construido sencillamente
a partir de un simbolismo adecuado, o mediante
ecuaciones, fórmulas o cualquier otro medio.
El modelo no debe reforzar una concepción
muy impresionante o bloqueante.
No se puede introducir directamente pues
los alumnos necesitan tener experiencia previa
sobre las cuestiones planteadas e interés por
explicarlas.
177
Área de Ciencias de la Naturaleza
Se deben presentar como herramientas
aproximadoras y no como realidades tangibles.
Insistiendo en la provisionalidad intrínseca de
todo modelo, para permitir desarrollos
posteriores.
Ha de permitir que el que lo utiliza ponga en
relación elementos dispersos de sus conocimientos anteriores y, sobre todo, que promueva nuevas cuestiones que no podían plantearse antes de
la introducción del modelo.
Por ultimo hay que señalar que los modelos,
o mejor aún, la actividad de modelización por
parte de los alumnos supone una de las principales vías de comunicación entre ellos y el profesor en el contexto conceptual en el que se
desarrolla la actividad.
3. MODELO ELEGIDO
En lo referente a la luz, sus implicaciones
geométricas y físicas, hemos encontrado que la
postura dominante en la enseñanza primaria y
media, comienza por introducir un modelo geométrico de rayo, más adelante se realizan consideraciones ondulatorias para justificar los fenómenos de interferencia y difracción y, por último,
se tratan ciertos aspectos cuánticos, concepto de
fotón, para justificar el efecto fotoeléctrico y se
formula el modelo de la dualidad onda-partícula.
Así, Beléndez y otros, hacen la siguiente propuesta de contenidos conceptuales 3
• 9-13 años: Óptica geométrica. Concepto
de rayo, reflexión y refracción. Modelos
icónicos. Propagación en línea recta, que
se refleja y desvía al cambiar de medio.
Dispersión por medio de prismas. Planteamiento experimental.
• 14-18 años: Óptica geométrica más modelos
matemáticos sencillos (aproximación para-
3.
178
xial), expresiones matemáticas de la refracción y reflexión, fórmulas de lentes, etc.
• Óptica ondulatoria a partir de la analogía
con las ondas superficiales para explicar
los fenómenos de interferencia. Modelo de
onda sinusoidal con crestas y valles, concepto de longitud de onda y su correlación
con el color.
• Concepto de fotón y de la “nueva teoría de
la luz relacionada con el mismo”.
• Comparación de los tres modelos. Doble
comportamiento de la luz.
• Quedaría para los niveles universitarios la
profundización matemática y conceptual
de estos modelos.
Esta aproximación a la luz, sobre todo en el
nivel inicial, pone el énfasis en los fenómenos
directamente observables relacionados con la
naturaleza de la luz y su interacción con la
materia.
Consideramos que la experiencia de la luz
excede con mucho a lo meramente geométrico y
alcanza situaciones en las que otros aspectos son
más significativos. Balances energéticos y su incidencia en el desarrollo de la vida, aspectos fisiológicos y psíquicos relacionados con la visión,
concepciones cosmológicas, consideraciones
estéticas, afectivas, etc.
Por otra parte, cualquier tratamiento del
tema deberá contemplar la dificultad de establecer desde el comienzo una distinción clara entre
lo que la luz representa como realidad física y la
percepción que de ella tenemos los humanos.
Pensamos que todo intento de modelización
que quiera responder a estas premisas debe, esa
es nuestra hipótesis de trabajo, implicar cierto
Beléndez, a. y otros. “La enseñanza de los modelos sobre la naturaleza de la luz”. Rev. Enseñanza de las Ciencias vol. 7,
n. 3 (271, 275) 1989
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
grado de compromiso con una interpretación
más realista de los fenómenos luminosos a pesar
de las previsibles dificultades. Como punto de
partida adoptamos que el criterio dominante en
el desarrollo del modelo ha de ser la versatilidad
del mismo, su capacidad de interpretar, reunir y
predecir hechos constatables por la experiencia.
Por estas y otras consideraciones en relación
con la electrodinámica cuántica hemos elegido
para desarrollo de esta unidad una interpretación
de la luz como un “flujo inmenso e incesante de
fotones”.
¿Qué concepto puede formarse un adolescente con la palabra fotón?. Partimos de que no existen los conceptos aislados y de que su significado
se define mediante las relaciones con los otros
conceptos de la teoría en la que se inscribe.
Consideramos también que las concepciones
de los alumnos, evolucionan adaptativamente en
un proceso complejo de cambio conceptual. El
significado que la palabra fotón tendrá en nuestra propuesta no habrá que buscarlo, en un principio, en el seno de la teoría de la electrodinámica cuántica sino en el conjunto de hechos,
hipótesis, y predicciones que constituyen la teoría que queremos discutir con nuestros alumnos
en relación a la luz.
4. HIPÓTESIS BÁSICAS
ELEGIDO
DEL
MODELO
Es necesario aclarar antes de exponer estas
hipótesis que en nuestra opinión, es imposible
explicar con un modelo “clásicamente” corpuscular fenómenos como la refracción o dispersión
de colores sin caer en la invención de artefactos
de dudosa utilidad. No obstante no se pueden
dejar de lado facetas tan importantes como la
desviación de la luz, la dispersión y la percepción del color.
Se podría considerar como concepto organizador para explicar ciertos aspectos de la propagación de la luz, el principio de Fermat en su for-
mulación más simple: “La luz viaja por el camino
de tiempo mínimo”. Es una cuestión que plantearemos posteriormente en el desarrollo de las
actividades relativas a la refracción.
La desviación de la luz se representa, en esta
primera aproximación al estudio de los fenómenos
luminosos, como un hecho experimental sin entrar
de lleno en su explicación. La luz se desvía al cambiar de medio y esta desviación depende de los
medios y el ángulo de incidencia. Se suministran
suficientes evidencias observables y se deja como
una cuestión abierta para posteriores desarrollos.
Se hace ver que este cambio de dirección da lugar
también a la separación de colores diferentes y que
esta separación siempre se produce en el mismo
orden: se desvía más el azul que el rojo.
PRIMERA HIPÓTESIS: LA LUZ ESTA FORMADA POR UNA ENORME CANTIDAD DE
FOTONES.
Se suministra un soporte tangible a la luz. La
luz ya no es algo que pueda depender de nuestra
percepción, no es una propiedad de determinados
cuerpos, no es una fuerza que se extingue,
desaparece o gasta. Frente a los modelos intuitivos
de los alumnos, luz-efecto, luz-fuente, luz-estado,
se suministra un fuerte apoyo para la interpretación
de la luz como realidad en el espacio.
SEGUNDA HIPÓTESIS: LOS FOTONES SE
MUEVEN A GRANDES VELOCIDADES, EN
LÍNEA RECTA Y EN TODAS DIRECCIONES.
La luz se propaga, es más, no existe si no es en
movimiento. Su velocidad es extraordinariamente
alta y nos informa de la escala del universo.
Cuidamos en cada dibujo o esquema (modelo gráfico), ofrecer siempre al alumno una imagen de fotones en movimiento.
TERCERA HIPÓTESIS: LOS FOTONES INTERACCIONAN CON LA MATERIA, PUDIENDO
SER EMITIDOS Y ABSORBIDOS POR ESTA.
La reflexión se puede conceptualizar como
una absorción seguida de una reemisión. Extien-
179
Área de Ciencias de la Naturaleza
de las propiedades de la materia conectándolas
con las de la luz. Ayuda a la comprensión de la
conservación de la energía. Explica la importancia de la luz en el desenvolvimiento de la vida.
Debilita la interpretación mágica de la luz. Establece relaciones de causalidad entre procesos
aparentemente independientes (calor-luz).
CUARTA HIPÓTESIS: NO TODOS LOS
FOTONES SON IGUALES.
Se incluye para poder tratar los colores y su
dispersión en prismas.
Asociar a los fotones una propiedad que los
diferencie es para nosotros una de las cuestiones
más críticas del modelo y posiblemente sólo la
experimentación de los materiales didácticos y su
oportuno seguimiento a corto y largo plazo aportará evidencias suficientes para decidir cual ha de
ser la forma más apropiada de tratar este aspecto de la luz.
Se han contemplado distintas posibilidades:
Su energía, su tamaño, su longitud de onda
o no hacer distinción explícita alguna.
Desde nuestro punto de vista diremos que se
diferencian en la energía, o en la frecuencia o en
la energía asociada al paquete de ondas o en el
reloj asociado a su amplitud de probabilidad o
cualquier otra cosa rara. Lo cierto es que diríamos que se trata de algo un poco complejo y no
nos comprometeríamos con ninguna definición
excluyente. Nuestras representaciones del
mundo submicroscópico siempre son un poco
imposibles, un poco artificiales, pero eso no nos
puede inquietar demasiado. Es uno de los problemas de la física moderna y de su enseñanza.
En nuestra primera aproximación a estas
nociones podemos presentar, como hace Feynman, la luz como una lluvia de gotas de diferente
tamaño (los fotones siguen la misma estadística).
También podemos usar el término “diferente
energía” aunque si reflexionamos un poco acerca del significado que esta frase puede tener para
180
los alumnos, es posible que la elección satisfaga
más nuestro propio criterio “científico” que cualquier otra consideración de tipo didáctico.
Se podría plantear una evolución de la imagen “tamaño” hacia “tamaño-energía”, “energía”
y otras cosas más raras, de forma progresiva en
correspondencia con el desarrollo del marco
conceptual del alumno.
Un mensaje importante es que la luz llamada “blanca” es un flujo de fotones diferentes que
pueden separarse por absorción mediante pigmentos (base de la percepción de colores) o mediante prismas.
La magnitud que diferencia esos fotones será
una cuestión secundaria y sólo la experimentación del modelo permitirá tomar decisiones más
fundamentadas.
Por otra parte, se ha constatado que los
alumnos en la Enseñanza Media no alcanzan una
mínima comprensión, ni siquiera cualitativa de
las ideas de física moderna pero esto no se debe
atribuir solo a una especial dificultad de esta física, sino también al planteamiento lineal y confuso que de ella se hace. El empleo de una metodología adecuada de cambio conceptual puede
mejorar sustancialmente la situación.
Desde esta perspectiva nuestra propuesta
consiste en desarrollar al máximo el modelo de
flujo de fotones (F.F.) para, más adelante, ir completando la riqueza del concepto fotón promoviendo nuevos cambios conceptuales hacia interpretaciones más sofisticadas e interesantes.
5. POSIBLES DIFICULTADES EN EL MODELO
ELEGIDO
No es difícil argumentar contra un modelo
que no se conforma con una simple descripción
de los hechos.
Existe una gran dificultad para distinguir
entre los niveles macroscópico y microscópico
(submicroscópico), y en atribuir propiedades
observables a los entes que ideamos para expli-
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
car los fenómenos. No es difícil que los alumnos
piensen en fotones color de rosa.
El tratamiento que sugerimos para esta dificultad comprende las normales precauciones a adoptar cuando tratamos con modelos microscópicos:
• Recalcar la función que desempeñan los
modelos, su permanente provisionalidad,
sus limitaciones, su carácter hipotético, la
diferencia de escala, etc.
• Mostrar experimentalmente la subjetividad
de la apreciación del color. Suministrar un
modelo interpretativo que muestre que la
visión es algo que no se corresponde unívocamente con la realidad de la luz como
ente físico. En resumen, que el color es
una percepción nuestra, no una realidad
física. Que ni los fotones, ni los átomos
“tienen color”.
Otra objeción importante que se podría
hacer es que al ser un modelo muy tangible,
mecánico y explicativo puede ocurrir que para
muchos alumnos opere como cierre para posteriores aprendizajes. Actuaría el mecanismo
de “yo sé lo que es la luz, ya no se despierta
mi curiosidad”. No habría que insistir demasiado en que fueron precisamente las predicciones claramente incorrectas del comportamiento de la luz, basadas en un modelo
sólidamente corpuscular, las que posibilitaron
el desarrollo de los modelos ondulatorios y
electromagnéticos, y la posterior emergencia
de la electrodinámica cuántica. Igual ocurre
con la “caída” de la física clásica y la llegada
de la física relativista y cuántica.
Si adoptamos una estrategia basada en el
cambio conceptual no nos debe incomodar
demasiado el andar con modelos que sabemos
insuficientes, la cuestión está en acertar en la
elección de aquellos que siendo lo suficientemente relevantes como para explicar parte de la
experiencia, dejen la puerta abierta para posteriores desarrollos.
INTERPRETACIÓN DE LOS HECHOS QUE PRETENDEMOS ESTUDIAR,
SEGÚN EL MODELO DE FLUJO DE FOTONES
1. SOBRE
SU
NATURALEZA
A. La luz está formada por “pequeños
paquetes de energía” que llamamos fotones; estos salen de los cuerpos materiales
en determinadas circunstancias
2. SOBRE
SUS
PROPIEDADES
2.B. P ROPAGACIÓN
B.1.1. Los fotones viajan en todas direcciones
B.1.2. Los fotones se mueven en línea recta.
Si hay un obstáculo adecuado, los fotones no pasan y se producen sombras.
B.2. Los fotones van a una velocidad enorme.
2.C. R EFLEXIÓN
C. Los fotones que llegan a un cuerpo, y no
son absorbidos por éste, pueden ser
devueltos al medio de donde vinieron,
reflejándose.
181
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
car los fenómenos. No es difícil que los alumnos
piensen en fotones color de rosa.
El tratamiento que sugerimos para esta dificultad comprende las normales precauciones a adoptar cuando tratamos con modelos microscópicos:
• Recalcar la función que desempeñan los
modelos, su permanente provisionalidad,
sus limitaciones, su carácter hipotético, la
diferencia de escala, etc.
• Mostrar experimentalmente la subjetividad
de la apreciación del color. Suministrar un
modelo interpretativo que muestre que la
visión es algo que no se corresponde unívocamente con la realidad de la luz como
ente físico. En resumen, que el color es
una percepción nuestra, no una realidad
física. Que ni los fotones, ni los átomos
“tienen color”.
Otra objeción importante que se podría
hacer es que al ser un modelo muy tangible,
mecánico y explicativo puede ocurrir que para
muchos alumnos opere como cierre para posteriores aprendizajes. Actuaría el mecanismo
de “yo sé lo que es la luz, ya no se despierta
mi curiosidad”. No habría que insistir demasiado en que fueron precisamente las predicciones claramente incorrectas del comportamiento de la luz, basadas en un modelo
sólidamente corpuscular, las que posibilitaron
el desarrollo de los modelos ondulatorios y
electromagnéticos, y la posterior emergencia
de la electrodinámica cuántica. Igual ocurre
con la “caída” de la física clásica y la llegada
de la física relativista y cuántica.
Si adoptamos una estrategia basada en el
cambio conceptual no nos debe incomodar
demasiado el andar con modelos que sabemos
insuficientes, la cuestión está en acertar en la
elección de aquellos que siendo lo suficientemente relevantes como para explicar parte de la
experiencia, dejen la puerta abierta para posteriores desarrollos.
INTERPRETACIÓN DE LOS HECHOS QUE PRETENDEMOS ESTUDIAR,
SEGÚN EL MODELO DE FLUJO DE FOTONES
1. SOBRE
SU
NATURALEZA
A. La luz está formada por “pequeños
paquetes de energía” que llamamos fotones; estos salen de los cuerpos materiales
en determinadas circunstancias
2. SOBRE
SUS
PROPIEDADES
2.B. P ROPAGACIÓN
B.1.1. Los fotones viajan en todas direcciones
B.1.2. Los fotones se mueven en línea recta.
Si hay un obstáculo adecuado, los fotones no pasan y se producen sombras.
B.2. Los fotones van a una velocidad enorme.
2.C. R EFLEXIÓN
C. Los fotones que llegan a un cuerpo, y no
son absorbidos por éste, pueden ser
devueltos al medio de donde vinieron,
reflejándose.
181
Área de Ciencias de la Naturaleza
2.D. A BSORCIÓN
D. Los fotones cuando llegan a otro cuerpo
se pueden quedar en él, siendo absorbidos por éste.
H. Distintos fotones producen distintas sensaciones de color al llegar a los ojos. Si
todos llegan al mismo tiempo se produce
la sensación de color blanco.
3. SOBRE
SUS
APLICACIONES
2.E. R EFRACCIÓN
3.I. F ÍSICO-QUÍMICAS
E. Los fotones varían su velocidad al cambiar
de medio de propagación, y pueden
modificar su trayectoria como en el caso
de las lentes y de los prismas.
I. Los fotones hacen reaccionar algunas sustancias.
3.J. T ECNOLÓGICAS
2.F. E NERGÍA
F. Los fotones tienen energía. Todos los fotones no tienen la misma energía.
J. Los fotones pueden ser desviados de su
trayectoria.
2.G-H. V ISION-COLOR
G. Para que se produzca la visión es necesario que ciertas células del ojo sean impresionadas por los fotones.
ACTIVIDADES
1. CONTROL CERO
A-1. En el siguiente dibujo es de noche y las luces de la casa están encendidas. Indica en qué
zonas hay luz.
182
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Explica por qué lo crees así, hazlo sobre el dibujo, aplicando lo que ya sabes acerca de la luz.
A-2. Necesitamos un tubo de goma de medio metro de longitud y una linterna.
Hay que estirar el tubo y ponerlo recto. En un extremo se coloca la linterna encendida.
¿Se observa la luz por el otro extremo?.
Dobla el tubo y repite la actividad. ¿Sale luz por el otro extremo?. ¿Por qué?. Intenta expresarlo
gráficamente.
183
Área de Ciencias de la Naturaleza
A-3. Seguro que has visto muchas veces explotar un cohete de feria. Habrás notado que existe un
desfase de tiempo entre el momento en que ves la explosión y el instante en que la oyes.
¿Qué explicación puedes dar a dicho fenómeno?. Idem para el caso de una tormenta con
relámpagos y truenos.
A-4. Indicar en qué puntos de la habitación, de los señalados con números, hay luz
A-5. En el siguiente dibujo se representa una habitación en la que hay un flexo encendido sobre
una mesa con un taco de folios. En dicha habitación no hay ningún otro foco luminoso. Dibuja dónde crees que hay luz.
A-6. ¿Por qué crees que las prendas de vestir son más claras en verano que en invierno, en los
países tropicales más que en los países fríos?. Justifica tu respuesta.
184
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
A-7. Los lagartos y demás animales de sangre fría se observan preferentemente en la época de
verano. Intenta dar una respuesta a este hecho.
A-8. Contesta el siguiente ejercicio razonando la respuesta:
OBJETO
ILUMINADO CON LUZ
LO VEREMOS
BLANCA
NIÑO VESTIDO TODO
DE NEGRO, MENOS LA CARA,
SOBRE FONDO NEGRO
ROJA
VERDE
BLANCA
NIÑA CUBIERTA DE ROJO, MENOS
LAS MANOS CON GUANTES BLANCOS,
SOBRE FONDO ROJO
ROJA
VERDE
A-9. ¿Cómo interpretarías el hecho de que el papel de periódico expuesto al sol largo tiempo oscurece su color?.
A-10. Observa la pupila de tu compañero o compañera cuando mira a la ventana y cuando mira
hacia el interior de la clase. Describe lo que ves. ¿Qué razón de ser tiene este hecho?.
185
Área de Ciencias de la Naturaleza
2. ACTIVIDADES
DE INICIACIÓN
0-1. Señala, entre los siguientes objetos, aquellos que consideres que son fuentes luminosas (focos
de luz). Justifica la respuesta.
OBJETOS
FUENTEDE LUZ
¿POR QUÉ?
Vela de cera
La Luna
El Sol
Una bombilla
El cielo
Un espejo
Una pila de linterna
El papel blanco
Un bolígrafo
El ojo
0-2. Realizar una lluvia de ideas sobre la palabra luz.
0-3. Realizar un mapa conceptual con el máximo número de palabras anotadas en la actividad
anterior.
186
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
0-4. Desde que nuestro planeta nació, hace unos cinco mil millones de años, ha estado iluminado por la estrella que llamamos Sol.
No toda la luz que llega a la Tierra es visible para nosotros. Por eso recibe el nombre más amplio de
RADIACIÓN e incluye, además de la luz que vemos otras que, aunque no lleguemos a notar con nuestros
sentidos, son fundamentales para la vida: la radiación infrarroja que produce calor, la radiación ultravioleta
que nos pone morenos, etc.
La luz suministra la energía que las plantas necesitan para realizar la FOTOSÍNTESIS. Mediante la
fotosíntesis los vegetales fabrican sus propios alimentos, compuestos principalmente de hidratos de carbono a partir del cual las células vegetales producen una gran diversidad de sustancias que son
fundamentales para la nutrición animal y humana.
Ahora cierra los ojos. Ten la ilusión de haber quedado completamente a oscuras. Piensa que todo
lo que te rodea sigue ahí, y que puedes oirlo, tocarlo, olerlo, recordarlo. Pero sólo cuando los abres
de nuevo, vuelves a tener contacto con la realidad. Puedes ver los objetos, distantes o próximos, de
colores estridentes o suaves, brillantes o apagados. Puedes reconocer la cara de alguien que no veías
hace mucho tiempo. Puedes calcular la distancia que te separa de cualquier cosa. Puedes interpretar
los signos que estás leyendo en este momento. La luz es la que te permite todo eso.
En nuestro cerebro una gran cantidad de neuronas trabaja continuamente para que podamos reconocer todo aquello que hay fuera de nosotros y que llega a nuestros ojos en forma de luz.
1. Lee el texto atentamente y anota aquellas palabras que no conozcas.
2. Haz un breve comentario con lo que pueda haberte sugerido.
3. Prepara una intervención con tus compañeros. Recuerda las ideas que tienes sobre la luz, y las
experiencias con que las has aprendido.
4. ¿Cómo le explicarías a una persona ciega de nacimiento qué es la luz, los colores, las formas,
los tamaños, ... y en general, en qué consiste ver?
5. Indica qué aspectos de la luz te gustaría estudiar en este tema.
187
Área de Ciencias de la Naturaleza
3. ACTIVIDADES ACERCA
DE LA NATURALEZA DE
LA
LUZ
3.A. N ATURALEZA
A-1. Completa el siguiente cuadro:
OBJETO
¿EMITE LUZ?
¿EN QUÉ CONDICIONES?
Cerilla
Linterna
Bombilla
Un hierro
Una luciérnaga
Láser
INFORMACIÓN:
Con nuestros sentidos podemos observar muchas cosas a nuestro alrededor, a estas cosas que
podemos observar directamente las llamamos HECHOS O FENÓMENOS, según los casos.
Pero hay otras muchas que no podemos observar y tenemos que imaginar cómo son. Estas suposiciones que hacemos para explicarnos lo que no vemos, se llaman HIPÓTESIS.
Los científicos llaman MODELO a un conjunto de hipótesis que nos permita explicar cómo es o
cómo funciona lo que no podemos observar directamente.
HIPOTESIS:
LA LUZ ESTA FORMADA POR UNA ESPECIE DE “PEQUEÑOS PAQUETES DE ENERGÍA”
LLAMADOS FOTONES, QUE SALEN DE LOS CUERPOS CUANDO ALCANZAN UNA DETERMINADA TEMPERATURA Y EN “OTRAS CIRCUNSTANCIAS”
INFORMACIÓN
ALBERT EINSTEIN (1879-1955)
Fue un científico de origen alemán que recibió el premio Nobel de Física en 1921 por sus trabajos sobre el “efecto fotoeléctrico” (fenómeno que consiste en que la luz puede arrancar electrones al incidir en la superficie de un metal), lo que llevó al “descubrimiento” de fotón. Su contribución más importante a la ciencia fue la “teoría de la relatividad”, según la cual el tiempo no
transcurre igual de rápido para cuerpos en reposo que para cuerpos en movimiento.
188
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
4. ACTIVIDADES RELACIONADAS
CON LAS PROPIEDADES DE LA LUZ
4.B. P ROPAGACIÓN
B-1. En el siguiente dibujo es de noche y las luces de la casa están encendidas. Indica en qué
zonas hay luz.
Explica por qué lo crees así, e indícalo sobre el dibujo.
B-2. Diseña alguna experiencia en la que se ponga de manifiesto en qué direcciones se propaga
la luz
B-3. Piensa los distintos métodos que utiliza la tecnología para obligar a la luz a ir en determinadas direcciones.
CON LAS ANTERIORES ACTIVIDADES HEMOS INTENTADO PONER DE MANIFIESTO EL HECHO DE
QUE LA LUZ VIAJA EN TODAS DIRECCIONES.
HIPÓTESIS
LOS FOTONES VIAJAN EN TODAS DIRECCIONES
189
Área de Ciencias de la Naturaleza
B-4. El dibujo muestra una lámpara encendida y dos pantallas A y B que tienen un pequeño
orificio. Emplea la hipótesis de los fotones mencionada anteriormente para contestar a las
siguientes preguntas:
1. El observador situado en O ¿vería la lámpara?
2. ¿Qué habría que hacer con las pantallas A o B para verla?
B-5. Con una cartulina negra, cinta adhesiva y aros de goma podemos construir un tubo para acoplarlo
a una linterna. El extremo del tubo que queda libre lo cerramos con papel de aluminio en el que
hacemos tres rendijas paralelas. Con la sala poco iluminada ponemos el dispositivo sobre la mesa,
como indica la figura, con las rendijas verticalmente hacia abajo. ¿Qué aparece sobre la mesa?. Describe la experiencia. Intenta sacar alguna conclusión sobre cómo viaja la luz.
190
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
B-6. Necesitamos un tubo de goma de medio metro de longitud y una linterna.
Hay que estirar el tubo y ponerlo recto. En un extremo se coloca la linterna encendida. ¿Se observa la luz por el otro extremo?.
Dobla el tubo según se indica en la figura, y repite la actividad. ¿Sale luz por el otro extremo?. ¿Por qué?.
Completa los dibujos representando los fotones dentro del tubo tal y como se indica en la información que sigue.
INFORMACIÓN
EL MODELO GRÁFICO DE FLUJO DE FOTONES
A pesar de que nadie ha conseguido ver los fotones, nuestra mente intenta imaginárselos de alguna manera. Es la mejor forma de entender y recordar información sobre algo a lo que no tenemos acceso. Por ejemplo, si te dicen: “...el gato estaba tumbado tranquilamente en el jardín, cuando de repente, asustado por la presencia del perro de nuestro vecino...”, seguro que te has imaginado el jardín, el
gato, su color, su tamaño con respecto al perro, su forma de aparecer asustado y un montón de detalles que se han formado en tu cabeza.
Pues bien, en nuestro caso se trata de imaginar al fotón como una pequeña bolita que deja
tras de sí una estela para representar que viaja a una enorme velocidad. Cuando tengamos que
representar la luz lo haremos dibujando muchas bolitas seguidas de su estela, inundando todo el
espacio a donde llegan. Como es lógico no podemos dibujar todos los fotones, sino una
representación muy pequeña de ellos. Se trata de simbolizarlos. De esa forma estamos
estableciendo un pacto para que todos imaginemos los fotones de la misma manera y nos
entendamos mejor. Pero recuerda que son sólo dibujos: los fotones no son así, al igual que la
escena del relato, no va a ser idéntica a como tú la has imaginado.
Esto puede ser divertido, y sobre todo nos ayudará a entender y explicar muchas cosas que de
otra manera resultarían demasiado complicadas.
191
Área de Ciencias de la Naturaleza
B-7. En el centro de una habitación tenemos una bombilla encendida, con cuatro obstáculos situados
según se indica en la figura.
Dibuja, haciendo uso del modelo de F.F., dónde llegarían y donde no. Explícalo
razonadamente.
B-8. Disponemos de una linterna a la que pegamos, según podemos observar en la figura, una
cartulina negra con un pequeño orificio y una pantalla. Entre ambas intercalamos trozos de
cartulina con diferentes formas geométricas. Descubre las formas de las sombras en la pantalla e interpreta lo que ocurre a partir de las hipótesis emitidas hasta el momento.
B-9. Con dos tubos fluorescentes construimos un foco luminoso en forma de L. Si lo colocamos
frente a una pantalla tal y como se muestra en la figura:
a) ¿Qué veríamos en ella?
192
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
b) Si interponemos una cartulina con un agujero, según se muestra en la figura, ¿qué veríamos
ahora?
Intenta explicar tus conclusiones utilizando el modelo de F.F.
B-10. Situamos delante de una pantalla iluminada dos manos. Una de ellas a 20 cm. de la pantalla y la otra a 100 cm. Usando el modelo de F.F. contesta a lo siguiente:
1.- ¿Qué mano producirá una sombra mayor?
2.- ¿Qué te dice tu experiencia sobre las sombras?.
B-11. Hacer juegos de sombras. Reproducir siluetas de animales o personajes o cosas ante la pantalla o pared con la ayuda de un foco luminoso.
HEMOS DEBIDO DE OBSERVAR EN LAS ACTIVIDADES ANTERIORES EL HECHO DE QUE LA LUZ
VIAJA EN LÍNEA RECTA, Y QUE ANTE DETERMINADOS OBSTÁCULOS PRODUCE SOMBRAS.
HIPÓTESIS
LOS FOTONES VIAJAN EN LÍNEA RECTA.
B-12. Haz una lista de aquellas “cosas” que consideres viajan con mucha rapidez, y ordénalas en
orden creciente de magnitud.
193
Área de Ciencias de la Naturaleza
B-13. El artefacto más veloz que el hombre ha conseguido fabricar es un cohete espacial que
alcanza algo más de 11 Km. por segundo. Compara este dato y los anteriores con la velocidad de la luz que recorre 300.000 Km. en cada segundo.
B-14. Calcula cuántas veces podría recorrer la luz España de norte a sur (1000 Km. aprox.), en 1
segundo.
B-15. Seguro que has visto muchas veces explotar un cohete de feria. Habrás notado que existe
un desfase de tiempo entre el instante en que ves la explosión y en el que lo oyes. ¿Qué
explicación puedes dar a dicho fenómeno?.
B-16. Idem para el caso de una tormenta con relámpagos y truenos.
CONSTATAMOS EL SIGUIENTE HECHO: LA LUZ PARECE QUE VIAJA INSTANTÁNEAMENTE.
HIPÓTESIS
LOS FOTONES VIAJAN A UNA VELOCIDAD ENORME
194
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Actividad de RECOPILACIÓN N.1. Se trata de enumerar los HECHOS y FENÓMENOS observados
sobre las propiedades de la luz y de construir cómo quedaría nuestro MODELO DE FLUJO DE FOTONES hasta este momento, una vez recopiladas todas las HIPÓTESIS expuestas.
HECHOS Y FENÓMENOS:
MODELO:
LECTURA
Al igual que existen pesos tan pequeños que nuestra mano es incapaz de apreciar que los sostiene (un cabello, una mota de polvo, etc...), “la sensibilidad” del ojo humano no le permite captar una
luz demasiado tenue, formada por pocos fotones.
Del mismo modo que en un televisor somos incapaces de apreciar desde lejos los múltiples puntos que forman la imagen en la pantalla, en el caso de la luz nuestra “agudeza visual” nos impide distinguir que el espacio iluminado que nos rodea se encuentra inundado por una infinidad de fotones
en continuo y frenético movimiento.
No obstante, el ser humano ha sido capaz de construir aparatos capaces de captar un sólo fotón,
por pequeño que éste pueda ser.
4.C. R EFLEXIÓN
C-1. Indicar en qué puntos de la habitación, señalados con números, hay luz
195
Área de Ciencias de la Naturaleza
C-2. Realizamos la siguiente experiencia: En el cono de luz de un retroproyector introducimos un
folio blanco, de tal forma que refleje la luz sobre la cara de la persona que sujeta el folio. A
continuación cambiamos el folio por un espejo. Observamos el cambio de iluminación que
sufre la cara.
Trata de explicar estos hechos con ayuda del modelo de F.F.
C-3. Supongamos una fila de pelotas de goma que caen desde cierta altura tal y como se representa en la primera viñeta.
Al llegar al suelo unas se encuentran una superficie perfectamente lisa, como si fuera la superficie del espejo y otras una superficie muy rugosa, como si fuera la superficie ampliada del
papel.
Se trata de que dibujes cómo botarían las pelotas en cada uno de los casos y saques alguna
conclusión.
196
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
C-4. En el siguiente dibujo se representa una habitación en la que hay un flexo encendido sobre
una mesa que tiene también un taco de folios. Dibuja donde crees que hay luz.
COMO CONSECUENCIA DE ESTE GRUPO DE ACTIVIDADES PODEMOS AFIRMAR EL
SIGUIENTE HECHO: LA LUZ SE REFLEJA AL CHOCAR CON CIERTAS SUPERFICIES, ESTO ES,
VUELVE AL MISMO MEDIO DE DONDE PROCEDÍA.
HIPÓTESIS:
LOS FOTONES QUE LLEGAN A UN CUERPO, PUEDEN SER DEVUELTOS AL MEDIO DE
DONDE PROCEDEN, REFLEJÁNDOSE.
4.D. A BSORCIÓN
D-1. Las prendas de vestir son más claras en verano que en invierno y en los países tropicales más
que en los países fríos. ¿Por qué será esto así?. Justifica tu respuesta.
D-2. ¿Qué ocurriría si una superficie absorbiera todos los fotones que le llegaran?. Justifica tu respuesta.
D-3. Comenta el siguiente dibujo esquemático
197
Área de Ciencias de la Naturaleza
D-4. Es sabido por todos lo bien que los espejos reflejan los fotones. ¿Qué crees que pasaría si
apagamos una potente luz que está en el centro de una habitación cuyas paredes, suelo y
techo son espejos?. ¿Seguiríamos viendo igual que antes?. ¿Menos, quizás?. ¿Veríamos sólo
durante un poco de tiempo?. ¿No veríamos?. Justifica tu respuesta.
COMO CONSECUENCIA DE ESTE GRUPO DE ACTIVIDADES PODEMOS AFIRMAR EL
SIGUIENTE HECHO: LA LUZ PUEDE SER ABSORBIDA AL CHOCAR CON CIERTOS CUERPOS,
ESTO ES, PENETRA EN ELLOS.
HIPÓTESIS:
LOS FOTONES CUANDO LLEGAN A UN CUERPO SE PUEDEN QUEDAR EN ÉL, SIENDO
ABSORBIDOS POR ÉSTE.
4.E. R EFRACCIÓN
E-1. Un socorrista (S) observa desde la playa que un bañista se está ahogando. En décimas de
segundo tiene que pensar cuál de los caminos señalados debe seguir para emplear un tiempo mínimo en llegar a su objetivo. ¿Cuál crees tú que es la mejor opción?.
E-2. Tenemos, sumergido en una piscina, un foco luminoso (L) orientado hacia el observador (O)
que se encuentra fuera de ella.
a) ¿Verá el foco el observador?.
b) ¿Por qué camino de los propuestos viajarán los fotones hasta el observador?
198
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
INFORMACIÓN
Los fotones viajan más lentamente por el agua que por el aire. Es normal: se encuentran con
muchas más moléculas. Lo más sencillo sería viajar por el camino más corto, es decir en línea recta
pero eso supondría tardar más. Sin embargo, la luz procura pasar el menor tiempo posible de viaje.
Este descubrimiento se formula bajo el nombre de principio de Fermat que dice: “la luz no va por el
camino más corto entre dos puntos sino por el que le supone menos tiempo de recorrido, que no siempre es el mismo”. Los fotones parece como si “planificaran” su viaje.
E-3. ¿Dónde pensaría el observador que estaría el foco luminoso en L o en L’?. ¿Por qué?.
E-4. Busca situaciones cotidianas que ilustren estos fenómenos.
HEMOS OBSERVADO COMO LA LUZ, AL PASAR DE UN MEDIO A OTRO, PUEDE CAMBIAR
SU DIRECCIÓN Y ADELANTARSE O RETRASARSE EN SU PROPAGACIÓN; Y DECIMOS QUE
SE REFRACTA
HIPÓTESIS
LOS FOTONES, AL CAMBIAR DE MEDIO DE PROPAGACIÓN SE ADELANTAN O RETRASAN
Y PUEDEN VARIAR SU TRAYECTORIA, REFRACTÁNDOSE.
Actividad de RECOPILACIÓN N.2. Se trata de enumerar los HECHOS y FENÓMENOS observados
sobre las propiedades de la luz y de construir cómo quedaría nuestro MODELO DE FLUJO DE
FOTONES hasta este momento, una vez recopiladas todas las HIPÓTESIS expuestas.
HECHOS Y FENÓMENOS:
MODELO:
199
Área de Ciencias de la Naturaleza
4.F. E NERGÍA
F-1. Imagina dos objetos idénticos de igual material, forma etc., pero uno de ellos pintado de blanco y el otro de negro. Si se dejan al sol, ¿cual de los dos se calentará más?. Usando el modelo de F.F. justifica tu respuesta. ¿Podrías diseñar una experiencia para comprobar tu hipótesis?
F-2. Prepara dos frascos de mermelada, café, o similar. Es necesario que los dos recipientes sean
iguales para que las diferencias que puedan aparecer no se atribuyan al tamaño, forma, color
o cualquier otra variable que lo distinga.
Practica en cada tapadera un agujero para introducir un termómetro que se sujeta con plastilina. Forra un bote con papel blanco y otro con papel negro. Ponlos al sol durante media hora
aproximadamente. Transcurrido este tiempo observa las temperaturas que marcan los
termómetros. ¿Están de acuerdo con tus predicciones anteriores?.
F-3. Los lagartos y demás animales de sangre fría se observan preferentemente en la época de
verano. Intenta dar una respuesta a este hecho, en relación con lo estudiado.
F-4. Basándote en las actividades anteriores, intenta diseñar un dispositivo para conseguir agua
caliente en tu casa a partir de los fotones que nos llegan del Sol.
F-5. Compara el aspecto de un periódico del día con otro que ha sido expuesto durante varios días
al sol, e intenta dar una explicación a lo observado.
F-6. Toma un papel de fotografía y expónlo a la luz roja en el laboratorio fotográfico oscurecido.
Después somételo al proceso de revelado en blanco y negro.
Repite la experiencia con otro papel de fotografía, exponiéndolo a una luz blanca y realizando el mismo proceso de revelado.
Compara los resultados e intenta justificarlos.
200
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
F-7. Comenta la siguiente información: “Existen personas que utilizan lámparas de radiaciones UVA
(ultravioleta alfa) para mantenerse con la piel bronceada, aún en invierno.
F-8. ¿Sabías que hay fotones que pueden ser muy peligrosos para nosotros?. Comenta el texto que
viene a continuación.
INFORMACIÓN
EL OZONO
El ozono es un gas que ocupa las zonas altas de la atmósfera terrestre. Cumple una misión muy
importante: filtrar las radiaciones que vienen del Sol, reteniendo algunas que serían muy perjudiciales
para nosotros si nos llegaran con la intensidad con que el Sol las envía.
Una de estas radiaciones, que recibidas en cantidades elevadas resultan peligrosas, es la ULTRAVIOLETA. Está formada por fotones un poco más energéticos que los que nos provocan la sensación
de color morado, de ahí su nombre, pero que al no impresionar nuestra retina, no tienen ningún papel
en la visión.
El 99 % de la radiación ultravioleta que llega al planeta es absorbida por la capa de ozono. Esto
hace que en la superficie de la Tierra las condiciones para la vida sean buenas, pues la vida, tal como
hoy la conocemos, no soporta mucha radiación ultravioleta.
Los científicos han descubierto que algunos de los gases que se usan para la producción de frío,
en barcos congeladores, plantas frigoríficas, neveras, etc., están destruyendo la capa de ozono, habiendo ya provocado un “agujero” en el cielo de la Antártida, por donde puede empezar a llegar radiación
suficiente como para alterar el equilibrio ecológico del planeta, porque se puede empezar a derretir el
hielo del Polo Sur, si no le ponemos remedio.
F-9. Hemos introducido una bombilla dentro de una caja de paredes opacas, cerrada herméticamente y la hemos conectado a la red eléctrica. Pero ahora no estamos seguros de si la bombilla estaba fundida y no queremos volver a abrir la caja. ¿Qué podríamos hacer para salir de
dudas?
F-10. La energía de los fotones se puede utilizar para calentar agua y otras cosas. ¿Podrías diseñar
un horno solar para calentar líquidos?. Inténtalo.
201
Área de Ciencias de la Naturaleza
F-11. Es fácil hacerse, en las tiendas de electrónica, de una célula fotoeléctrica y un pequeño motor
(1,5 volt) para evidenciar la transformación de los fotones captados por la célula, en energía
eléctrica que hará funcionar el motor.
Basándote en estos elementos, inventa un artilugio que tenga alguna aplicación práctica
F-12. Prepara una caja opaca con un orificio de 4 ó 9 cm 2 por donde pueda entrar la luz. Coloca
en su interior un germinador: un vaso de plástico con tierra humedecida y algunas semillas.
Haz un dibujo de la dirección del crecimiento y aventura una explicación de lo observado.
F-13. La imagen siguiente es el surco de un huerto en el que hay sembrados ajos a ambos lados.
El lado orientado al sur, es el de la derecha. ¿Qué diferencias observas?. Argumenta las causas y diseña cómo comprobarías tu hipótesis.
202
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
INFORMACIÓN
DISTRIBUCIÓN DE LOS SERES VIVOS
Es un hecho conocido que la vegetación presenta una distribución distinta en la cara norte de una
montaña que en la cara sur, al igual que los troncos de los árboles presentan mayor cantidad de líquenes en la parte orientada al norte que en la orientada al sur. En función de las precipitaciones y de las
temperaturas las comunidades vegetales se establecen a determinadas cotas, sin embargo, la insolación
(número de horas de sol) que reciben en una u otra cara es un factor determinante en la distribución
altidudinal que puedan alcanzar.
El gráfico representa la distribución espacial de las comunidades vegetales en una sierra andaluza.
Podemos observar cómo, efectivamente, las mismas especies llegan a cotas más altas en la ladera sur
que en la norte.
COMO CONSECUENCIA DE ESTE GRUPO DE ACTIVIDADES HEMOS PODIDO EVIDENCIAR
QUE LA LUZ TIENE ENERGÍA SI BIEN HAY LUCES QUE TIENEN MAS ENERGÍA QUE OTRAS.
HIPÓTESIS:
LOS FOTONES TIENEN ENERGÍA. TODOS LOS FOTONES NO TIENEN LA MISMA
ENERGÍA
203
Área de Ciencias de la Naturaleza
4.G. V ISIÓN
G-1. ¿Se pueden ver los objetos en ausencia de luz?. ¿Y cuando hay muy poca?.
G-2. Explica por qué nos deslumbramos con los faros encendidos de un coche, en la noche. ¿Por
qué no ocurre lo mismo de día?
204
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
G-3. Se hace entrega de varias fotos tomadas sobre el mismo objeto con varias cámaras : Una con
objetivo normal(1), otra desenfocado(2), otra con filtro rojo(3), otra con un gran angular(4),
otra con película velada(5), etc...
Coméntalas con tus compañeros, intentando llegar a algunos acuerdos acerca de cuáles son los
factores de que depende la visión.
205
Área de Ciencias de la Naturaleza
INFORMACIÓN
LA VISIÓN
La visión es un fenómeno complejo en el que intervienen varios factores: luz, objetos, sentidos y
cerebro.
Todos tenemos alguna experiencia que corrobora lo que decimos.
Efectivamente:
• Si no hay luz en el aula no vemos a los compañeros, ni las mesas, ni cualquier objeto que se
encuentre en ella.
• Diferentes imágenes de satélites o planetas, como la Luna o la Tierra, nos muestran estos nítidamente pero nada alrededor. La luz que parte del Sol es la que llega a esos cuerpos. Si no hay
objetos que la interfieran no vemos.
• Existen personas que tienen alteraciones en la estructura o el funcionamiento del ojo. Según el
tipo de alteración se puede dificultar la visión e incluso no ver nada.
• Tras sufrir un accidente algunas personas han quedado ciegas debido a las lesiones que se provocan en el sistema nervioso, en diferentes zonas del cerebro.
• Para dejar bien patente la complejidad de este proceso podríamos preguntarnos cómo es que en
nuestra cabeza aparecen imágenes cuando soñamos: tenemos los ojos cerrados, no hay luz y no
hay objetos. Es evidente que el cerebro juega un papel primordial en la visión.
G-4. Ilumina alternativamente con una linterna el ojo de un compañero, observa y anota las reacciones del ojo.
G-5. En las expresiones cotidianas existen frases tópicas que ponen el énfasis en algunos aspectos
del fenómeno de la visión y su explicación. Algunas de ellas son: “He visto las estrellas”,
“echar un vistazo”, “ojos que no ven corazón que no siente”, “tiene ojo crítico”, “hay miradas
que matan”.... Haz un comentario crítico sobre éstas teniendo en cuenta lo que ya sabes sobre
cómo se produce la visión.
206
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
4.H. C OLOR
H-1. Si envolvemos una bombilla encendida en papel de celofán rojo, ¿cómo será la luz que emite?.
¿Qué explicación darías a este hecho?.
H-2. Construye un disco de Newton. Recorta un círculo de cartón y dibuja sobre él, en forma sectorial, los colores del arco iris: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Observa lo
que sucede si lo giramos a una cierta velocidad. ¿Cómo podrías explicarlo?.
H-3. Se hace incidir un haz de luz blanca sobre un prisma óptico, observándose la descomposición de los colores que lo componen. Del mismo modo dicha composición de colores se
puede recoger mediante otro prisma para lograr “fundirlos” de nuevo en luz blanca.
H-4. “Práctica casera: ATRAPA EL ARCO IRIS”.
“Si aprovechamos un día soleado, con un espejo y un recipiente de cristal lleno de agua, podrás
capturar el arco iris. Coloca el recipiente con el agua al sol y pon en su interior un espejo inclinado.
Verás como las gotas de agua descomponen la luz blanca en todos los colores”.
El País semanal, 30-3-86. El pequeño País.
H-5. Contesta el siguiente ejercicio, teniendo en cuenta el modelo de F.F.
OBJETO
ILUMINADO CON LUZ
LO VEREMOS
BLANCA
NIÑO VESTIDO TODO
DE NEGRO, MENOS LA CARA,
SOBRE FONDO NEGRO
ROJA
VERDE
BLANCA
NIÑA CUBIERTA DE ROJO, MENOS
LAS MANOS CON GUANTES BLANCOS,
SOBRE FONDO ROJO
ROJA
VERDE
207
Área de Ciencias de la Naturaleza
COMO CONSECUENCIA PODEMOS AFIRMAR QUE NECESITAMOS QUE LOS OBJETOS QUE
DESEAMOS VER ESTÉN ILUMINADOS, Y QUE HAY DIFERENTES TIPOS DE LUZ (DE DIFERENTES “COLORES”).
HIPÓTESIS:
PARA QUE SE PRODUZCA LA VISIÓN ES NECESARIO QUE CIERTAS CÉLULAS DEL OJO
SEAN IMPRESIONADAS POR LOS FOTONES. DISTINTOS FOTONES PRODUCEN DISTINTAS SENSACIONES DE COLOR AL LLEGAR A LOS OJOS. SI TODOS LOS FOTONES LLEGAN AL MISMO TIEMPO SE PRODUCE LA SENSACIÓN DE COLOR BLANCO.
Actividad de RECOPILACIÓN N.3. Se trata de enumerar los HECHOS y FENÓMENOS observados
sobre las propiedades de la luz y de construir cómo quedaría nuestro MODELO DE FLUJO DE FOTONES hasta este momento, una vez recopiladas todas las HIPÓTESIS expuestas.
HECHOS Y FENÓMENOS:
MODELO:
5. ACTIVIDADES
RELACIONADAS
CON APLICACIONES DE LA LUZ
5.I.FÍSICO-QUÍMICAS
I-1. Si se dispone de taller de revelado en blanco y negro, haced fotos de distintos objetos y observad cómo el papel fotográfico reacciona ante las distintas intensidades de luz que recibió.
Podéis también construiros una cámara oscura siguiendo las indicaciones que damos a continuación:
208
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
I-2. Aprende el manejo y la utilidad de un fotómetro. (Si no es posible hacerse de él, recordamos
que las máquinas fotográficas, en su mayoría los tienen incorporados).
I-3. ¿Cómo interpretarías ahora el hecho de que el papel de periódico expuesto al sol largo tiempo oscurece su color?.
I-4. Viene siendo habitual que las personas aprovechen los meses de verano para broncear su piel
y ponerse “morenas”. ¿A qué crees que es debido este cambio de coloración en la piel? ¿Qué
otro hecho recuerdas que pueda estar relacionado con este fenómeno?.
I-5. Habrás oído que la leche y ciertos medicamentos conviene conservarlos en recipientes opacos
o de un determinado color. ¿Podrías explicarlo?.
I-6. Para comprobar lo anterior puedes realizar el siguiente experimento:
Intenta hacer yogurt en una yogurtera, realizando la experiencia una vez a plena luz y otra totalmente a oscuras. ¿Podrías explicar cuál ha sido la diferencia, si es que la hay?.
INFORMACIÓN
LA FIBRA ÓPTICA
La fibra óptica es uno de los nuevos materiales que ha revolucionado el mundo de la telecomunicaciones. Consiste en un cable (más bien un manojo de miles de cables), tan fino como un cabello,
formado de materiales como la sílice o vidrios especiales y revestido de una sustancia que provoca que
cuando la luz entra dentro de la fibra por uno de sus extremos se vaya reflejando de una manera continuada en las paredes internas, propagándose en zig-zag hasta el otro extremo.
Como consecuencia de ello, el haz de fotones nunca saldrá por la superficie lateral de la fibra y
quedará atrapado en ella desplazándose nada menos que a la velocidad de la luz. En la actualidad los
cables de fibra óptica se utilizan por este hecho en las comunicaciones a larga distancia.
En plena era de la “electrónica” el mundo de la “fotónica” no ha hecho más que empezar.
209
Área de Ciencias de la Naturaleza
5.J. T ECNOLÓGICAS
J-1. Existen muchos aparatos que pretenden aprovechar o modificar propiedades de la luz. El más
sencillo sea quizás la lupa. Sorprendente y fácil de construir es el periscopio. Construye uno,
siguiendo las indicaciones del profesor.
Sobre el esquema del periscopio interpreta con ayuda del modelo de F.F. lo que sucede para que
nuestro ojo vea el objeto
J-2. Toma un trozo de papel y una lupa e intenta quemarlo al sol.
INFORMACIÓN
LAS LENTES
Existen instrumentos ópticos llamados lentes que nos permiten “manejar” la luz. Las más conocidas son las gafas que usa tanta gente, pero existen otras de efectos sorprendentes.
J-3. La combinación de distintas lentes nos permite construir artilugios como los prismáticos, el
catalejo, el telescopio o el microscopio.
Haz un dibujo esquemático de cada uno indicando su principal utilidad, así como la característica
común a todos ellos.
210
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
INFORMACIÓN
EL MICROSCOPIO
Hace unos trescientos años Leeuwenhoek observó que combinando de manera adecuada algunas
lentes podía ver a través de ellas objetos muy pequeños como si estuviesen muy ampliados.
Más tarde, con la ayuda de otros investigadores se perfeccionó el microscopio permitiendo a científicos como Hooke descubrir que un trozo de corcho estaba formado por muchas pequeñas celdas
pegadas unas a las otras, como si fuera un panal. A estas pequeñas celdas las llamó células.
Actualmente y debido a los avances tecnológicos se construyen microscopios ópticos que amplían
algunos miles de veces el tamaño de los objetos. Este hecho ha permitido un enorme avance en el
conocimiento de pequeños organismos (microorganismos) fundamentales para el conocimiento del
desarrollo de la vida.
Posteriormente, el descubrimiento del microscopio electrónico consiguió aumentos de cientos de
miles de veces mayor que el objeto, lo que ocasionó un gran desarrollo de ciencias como la biología,
la geología o la medicina.
J-4. Observa la pupila de tu compañero o compañera cuando mira a la ventana y cuando mira
hacia el interior de la clase. Describe lo que ves. ¿Qué razón de ser tiene este hecho?.
J-5. Investiga en libros y revistas o pregunta a personas que puedan saberlo, los diferentes usos
dados hoy a la energía proveniente de la luz solar. Una vez recopilada toda la información
presenta un informe escrito.
J-6. Ya que hemos estudiado el mecanismo de la visión y conoces el efecto producido por alguna
lente, diseña un método para corregir dos defectos frecuentes en el ojo humano, la MIOPÍA y
la HIPERMETROPÍA
211
Área de Ciencias de la Naturaleza
CON LA LUZ SE PUEDE HACER REACCIONAR CIERTAS SUSTANCIAS. TAMBIÉN PODEMOS
DESVIARLA ADECUADAMENTE CON LA AYUDA DE LA TECNOLOGÍA PARA CONSEGUIR
VER OBJETOS QUE EN CONDICIONES NORMALES NO VERÍAMOS.
HIPÓTESIS:
LOS FOTONES HACEN REACCIONAR ALGUNAS SUSTANCIAS. PODEMOS DESVIAR SUS
TRAYECTORIAS CON LA AYUDA DE INSTRUMENTOS ADECUADOS
INFORMACIÓN
EL LÁSER
Una de las más espectaculares aplicaciones tecnológicas relacionadas con la luz es el LÁSER, palabra que proviene de las siglas en inglés que explican su fundamento: “Luz amplificada por emisión
estimulada de radiación”.
Aunque el láser es un invento reciente (Maiman 1960), su popularidad ha ido pareja a sus múltiples utilidades. Hoy en día podemos utilizarlo para infinidad de aplicaciones entre las que destacamos
las de cortar, soldar, taladrar, con absoluta precisión, lo que lo hace imprescindible en Medicina, tratamiento de metales, piedras preciosas y cerámicas. Por otra parte tiene un amplio campo de aplicaciones en la industria militar, comunicaciones, tecnología de audio y video, impresoras, etc... 1
6. ACTIVIDAD
DE RECOPILACIÓN FINAL
Actividad de RECOPILACIÓN N.4. Se trata de enumerar los HECHOS y FENÓMENOS observados
sobre las propiedades de la luz y de construir cómo quedaría nuestro MODELO DE FLUJO DE FOTONES, una vez recopiladas todas las HIPÓTESIS expuestas.
HECHOS Y FENÓMENOS:
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
1.
212
“El Laser y sus aplicaciones “. Enrique Hita Villaverde. I.C.E. Universidad de Sevilla
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
7. ACTIVIDADES
DE EVALUACIÓN
Eval. 1 Construye un MAPA CONCEPTUAL en el que figure el máximo número de conceptos que
puedas relacionar con la luz.
Eval. 2 Intenta contestar el siguiente ejercicio razonando la respuesta.
OBJETO
ILUMINADO CON LUZ
BANDERA DE
ANDALUCÍA:
BLANCA
VERDE
BLANCA
VERDE
VERDE
LO VEREMOS
ROJA
Eval. 3 Con una lupa podemos prender una llama si la posición es adecuada y luce el sol. Explica cómo y por qué. ¿Qué sería más fácil prender fuego a un papel blanco o a uno negro?.
¿Por qué?.
Eval. 4 ¿Crees que te pondrías moreno o morena si sólo tomas el sol en días nublados?. ¿Por qué?.
Eval. 5 ¿Por qué no se ven las estrellas de día?.
Eval. 6 ¿Qué significado tienen para los científicos los siguientes términos: Hecho o Fenómeno,
Hipótesis, Modelo?. Pon varios ejemplos de cada uno de ellos.
213
Área de Ciencias de la Naturaleza
Eval. 7 En el mismo montaje de la act. C-4 sitúa debajo del flexo, alternativamente, una cartulina
blanca y una negra. ¿Qué diferencias se observarían en el techo con una u otra?. ¿Por qué?.
Eval. 8 Perico circula de noche con su “bici”, y con el faro encendido, por una carretera larga y
recta. Enfrente, a más de un Km., se encuentra su amigo Juanjo. En el arcén izquierdo hay
una casa , y tras la misma se encuentra su amiga María. Y en el arcén derecho, a unos
50 m, está su amigo Antonio.
La noche es cerrada y se trata de decir quien ve a quien y por qué. Suponiendo que todos
miran donde viene Perico, ¿quién lo verá primero?
Eval. 9 Explica por qué vemos en los días nublados. ¿Por qué no hacemos sombra en esos días?.
Eval. 10 Describe un método para localizar con rapidez un avión en el cielo
Eval. 11 Es frecuente que los bañistas calculen mal la profundidad de una piscina. A todos les
parece menos honda de lo que es realmente. ¿Podrías explicar a qué se debe?.
214
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
8. A CTIVIDADES
DE
PROFUNDIZACIÓN
Prof. 1 Intenta completar el siguiente cuadro, razonando tus respuestas.
PUERTA DE CRISTAL
CONDIC. DE ILUMINAC.
¿PODRÍA CHOCARME CON ELLA?. ¿POR QUE?
IGUAL LUZ A AMBOS LADOS
COMPLETAMENTE
LIMPIA
MAS LUZ AL OTRO LADO
MENOS LUZ AL OTRO LADO
Prof. 2 ¿Sabrías explicar cómo se produce un eclipse de Sol?.
Podrías valerte de algún modelo como el siguiente: el Sol lo sustituimos por una linterna, y con
dos bolitas representamos a la Tierra y la Luna. ¿Podrías decir si es posible que el eclipse se vea en
todas partes del planeta al mismo tiempo?. ¿Por qué?.
Prof. 3 ¿Tiene la misma explicación el eclipse de Luna?. ¿Cuál es la diferencia fundamental?. Investígalo en la biblioteca de Aula.
Prof. 4 Comenta la siguiente frase: “Los rayos del Sol entraban por la ventana”. ¿Le encuentras
alguna ventaja o inconveniente a esta forma de expresión?.
Prof. 5 Habrás visto, si has viajado de noche por carretera, que en sus bordes hay muchas señales que “se iluminan” extraordinariamente cuando “aparecen” delante de nosotros. ¿Por
qué son tan intensos sus colores?.
215
Área de Ciencias de la Naturaleza
Prof. 6 En una maceta de geranio se cubre una hoja con cartulina en la que se ha horadado la
palabra L U Z.
Z La exponemos al sol durante 10 días y a continuación sometemos la hoja
al siguiente tratamiento: 1) La despojamos de la clorofila manteniéndola en alcohol hasta
el día siguiente. Observamos cómo pierde su color. 2) La tintamos con unas gotas de lugol
o disolución de iodo. 3) A los pocos minutos aparece la palabra L U Z perfectamente reconocible.
Prof. 7 ¿Por qué, una vez “puesto el sol”, sigue habiendo claridad durante bastante tiempo?.
Prof. 8 Pepito busca sus zapatillas debajo de la mesa.
1. ¿Cómo puede verlas si la única luz está encima de la mesa que es opaca?
2. Si en lugar de ocurrir en una habitación ocurriera en un jardín de noche, con la misma posición,
¿las vería peor, mejor o igual?
3.- ¿Influirá el color de la zapatilla?
4.- ¿Influirá el color del techo de la habitación?.
Prof.9 Sobre el plano de una ciudad, discute si el foco luminoso situado en 1 podrá verse en 2.
Prof. 10 Tenemos dos cajas exactamente iguales de tal forma que sus superficies interiores son de
espejo. Una de ellas la pintamos por dentro con el fin de “tapar” los espejos. Introducimos un foco luminoso en cada una de ellas, las cerramos y las conectamos a la red eléctrica durante 10 minutos. ¿Cuál de las dos cajas crees tú que se calentará más?.
216
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
217
Área de Ciencias de la Naturaleza
Prof. 11 Estamos acostumbrados a oir que recibimos del Sol luz y calor. Explica cómo se transmiten y cómo llegan a nosotros.
Prof. 12 Se preparan 4 cajas iguales (pueden servir de zapatos). En la tapadera de tres de ellas se
hace una ventana que se cubre con papel transparente, incoloro, rojo y verde. La cuarta caja se cierra con su tapadera opaca.
Dentro de cada caja se coloca un germinador con 10 granos de trigo. Se riegan los mismos días con la misma cantidad de agua y se sitúan en un lugar donde les dé la misma
luz y puedan quedar sin moverse mientras dure la experiencia (1 mes aproximadamente).
Mide la altura que van alcanzando las distintas plantas; regístralos en el siguiente cuadro,
e intenta sacar conclusiones.
FECHA
INCOLORO
ROJO
VERDE
OPACO
ALGUNAS CONCRECIONES SOBRE EL USO DE ESTA UNIDAD
1. EN CUANTO A LA SELECCIÓN Y
SECUENCIACIÓN DE LAS ACTIVIDADES
Es importante afirmar que las actividades
propuestas lo son a modo de “banco de actividades”, de tal forma que corresponderá a cada
equipo de profesores elegir, en función del curso
218
de que se trate (primero o segundo de la E.S.O.),
tiempo disponible, madurez de sus alumnos,
etc., aquellas que considere oportunas, dentro
de cada una de las “bandas”(tipo de actividades)
en que están distribuidas. Ni que decir tiene que
se podrán intercambiar actividades de desarrollo
con las de evaluación y viceversa.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
BANCO
DE
ACTIVIDADES:
TIPO
CLAVES
- CONTROL CERO
1, corresponde B1
2, corresponde B6
3, corresponde B15
4, corresponde C1
5, corresponde C4
6, corresponde D1
7, corresponde F2
8, corresponde H4
9, corresponde I3
10 corresponde J5
0) DE INICIACIÓN
ACERCA DE LA:
A) NATURALEZA
Y PROPIEDADES:
B) PROPAGACIÓN
C) REFLEXIÓN
D) ABSORCIÓN
E) REFRACCIÓN
F) ENERGÍA
G) VISIÓN
H) COLOR
01, 02, 03, 04, 05
A1
B1 a B16
C1 a C4
D1 a D4
E1 a E4
F1 a F13
G1 a G5
H1 a H5
- ACERCA DE LAS
APLICACIONES:
I) FÍSICO-QUÍMICAS
J) TECNOLÓGICAS
- DE RECOPILACIÓN
COMENTARIO
Es una excelente herramienta para la Evaluación. Este control se pasa el primer día en que se
trabaja la Unidad aprovechando así, tanto el
carácter motivador que se deriva de los temas
propuestos, como la explicitación de sus ideas,
sobre las cuestiones a tratar, que hacen los alumnos. No se corregirá y éstos lo mantendrán siempre disponible para volver a él con la frecuencia
que se requiera, con la intención de hacer patente el cambio conceptual operado a la hora de
interpretar los hechos que se estudian.
Se pretende con ellas que el alumno explicite sus ideas previas en relación con el objeto
de estudio para conocimiento del profesor y de
él mismo. Así se podrán abordar en consecuencia las actividades siguientes, también servirán para que el alumno compare sus progresos al poderlas consultar al final del proceso de
aprendizaje y como motivación por tratarse de
cuestiones cercanas a su entorno.
Pretendemos que el alumno vaya
interpretando hechos de su vida cotidiana a la
luz de un modelo científico que, además,
intentaremos vaya construyendo él mismo a lo
largo de estas actividades
Podemos repetir lo expuesto en el apartado anterior, a la vez que se potencia el acercamiento al mundo tecnológico
I1 a I6
J1 a J6
Intercaladas a lo largo
de la Unidad
Es fundamental que al mismo tiempo que
se van construyendo nuevos conocimientos se
dedique un tiempo para la imprescindible tarea
de reflexión y síntesis de lo aprendido. Hemos
optado por intercalarlas a lo largo de la unidad
y no concentrarlas sólo al final de la misma.
219
Área de Ciencias de la Naturaleza
Continuación
- DE EVALUACIÓN
Eval. 1 a Eval. 11
- DE RECUPERACIÓN
- DE PROFUNDIZACIÓN
2. EN CUANTO
A LA
Los alumnos que hayan mostrado dificultades en su aprendizaje podrán, una vez hechas
las correcciones en el proceso de evaluación
formativa, continuar el aprendizaje con las actividades que no se hayan incluido en el “recorrido” de la Unidad.
Prof. 1 a Prof. 12
METODOLOGÍA
Proponemos que, siempre que sea posible,
una parte importante del tiempo se dedique al
trabajo en grupo, que cada alumno tome nota en
su cuaderno de clase de las conclusiones a que
se llegue y que, después de una o varias actividades así trabajadas, se proceda a hacer una
puesta en común, cuyos resultados deberán llevar también de forma individual al cuaderno.
Consideramos que el trabajo de reflexión personal e individual es imprescindible, por lo que
pediremos que después de cada sesión, sin borrar
los posibles errores, se haga un pequeño informe
escrito sobre lo aprendido, haciendo hincapié en
cuáles han podido ser los obstáculos, cómo han
sido vencidos, etc..., y anotando también lo que
sigue sin entenderse en ese momento.
5
220
Hemos intentado que las actividades elegidas abarquen todos los conceptos tratados así
como que no se “parezcan demasiado” a las
trabajadas en los apartados anteriores para
poder observar más fiablemente si el aprendizaje ha sido significativo.
Tratándose de una etapa de enseñanza
obligatoria, no debemos olvidar que de la
misma forma que deben merecer una especial
atención los alumnos cuyo aprendizaje sea más
lento, deben merecer también nuestra consideración aquellos que muestran un mayor grado
de madurez, ofreciéndole actividades que
requieran un más alto grado de conceptualización o procedimental. Así, mientras unos alumnos realizan las actividades de “recuperación”,
otros hacen las de “profundización”.
El aprendizaje significativo es un proceso
lento y personal, por lo que no se deberán tener
prisas ya que, de no ser así, podríamos estar
potenciando el aprendizaje memorístico.
Así mismo conviene distinguir cuál es en
cada momento el objeto de estudio (hechos y
datos, conceptos, procedimiento o valores), ya
que cada uno de ellos requiere diferente proceso de aprendizaje, enseñanza, y evaluación 5
3. EN CUANTO
ALUMNO
I. Pozo y otros. “Los contenidos de la Reforma”. 1992. Santillana.
A LA
EVALUACIÓN
DEL
1. El control cero nos ayudará a observar,
junto al alumno, su progreso, y de una
forma muy especial la evolución conceptual. También, por supuesto, el nivel de
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
conocimientos de partida y principales
“ideas previas” sobre las que en posteriores actividades deberemos trabajar.
• Si toma precauciones para que sean fiables
las observaciones.
• El orden y limpieza con que trabaja.
2. A través del cuaderno de clase podremos
observar:
• El dominio y evolución en la adquisición
de procedimientos tales como la expresión,
el orden y el pensamiento hipotético
deductivo: planteamiento de problemas,
emisión de hipótesis, diseño de experiencias, organización y contrastación de la
información, exposición de los resultados,...
• La construcción de conceptos y los posibles cambios conceptuales (analizando su
evolución a partir de sus propios errores y
“con la ayuda de los demás”, etc...)
• El grado de conocimiento que el alumno
va adquiriendo acerca de su propia forma
de pensar y de aprender, lo que será factible si escribe sus reflexiones sobre lo
aprendido en cada sesión.
• Cómo separa sus propias ideas de las del
profesor, las puestas en común, o la información bibliográfica.
3. Por su comportamiento en el aula se
puede observar:
• Si discute y participa en el grupo.
• Su grado de participación en las puestas
en común y preguntas abiertas.
• Si hace preguntas interesantes y realiza los
trabajos individuales propuestos.
• Si busca y contrasta la información.
• Si sigue un método y reflexiona sobre lo
que hace.
• Los informes que realiza.
5. Con controles escritos periódicos podríamos observar:
• El aprendizaje significativo de conceptos y
procedimientos (en función de las actividades propuestas para su resolución).
• El grado de reflexión personal sobre el
propio aprendizaje
Una propuesta acerca de cómo realizar los controles escritos:
Se trata de aprovechar al máximo las posibilidades que
ofrece un “control”, teniendo en cuenta la especial predisposición del alumno para el aprendizaje en ese
momento.
Nuestro doble objetivo será: a) que aprenda significativamente y b) que aprenda a aprender.
1. Se realiza un control en el que se recogen los conceptos y
procedimientos más importantes del tema tratado, cuidando que las situaciones problemáticas planteadas no puedan
ser contestadas memorísticamente (no sean situaciones
repetitivas).
2. Se recoge y se corrige, por parte del profesor, anotando
sugerencias, pero sin ser demasiado explícito.
3. Al día siguiente se devuelve a cada uno su propio “control”
y se procede a hacer una puesta en común exhaustiva,
entrando en profundidad en cuantas observaciones se
hagan. Aquí se deben potenciar al máximo los comentarios
en pequeño y en gran grupo.
4. A continuación el alumno, en su casa, realiza un informe
detallado en el que debe explicar cuáles han sido sus errores,
por qué cree que los ha tenido (dónde estaban las dificultades); y si ya los comprende, por qué cree que ya los comprende, y por supuesto qué cuestiones sigue sin entender.
• Valores y actitudes tales como el diálogo,
la responsabilidad, el compañerismo, etc..
5. Una vez leído el informe, el profesor comentará con cada
uno lo que considere oportuno y, cuando sea necesario,
propondrá nuevas actividades concretas para superar lo
que aún no se entendió
4. Observando su desenvolvimiento en el
laboratorio podemos ver:
6.-Al mismo tiempo que algunos alumnos hacen actividades
de recuperación, el resto las hace de profundización.
• Si maneja correctamente los materiales y
aparatos.
7.- En la calificación final tendremos en cuenta el proceso global de aprendizaje (de conceptos, de procedimientos y de
valores), así como la opinión de cada alumno sobre cuál
debería ser su nota.
221
Área de Ciencias de la Naturaleza
ACTIVIDADES: COMENTARIOS PARA EL PROFESOR
1. ACTIVIDADES
DE INICIACIÓN
Actividades 0-1, 0-2, 0-3
Con este primer bloque de actividades pretendemos explicitar los conceptos que tienen los
alumnos sobre el foco luminoso y su relación
con la luz, así como intentar que se motiven para
iniciar el tema. Dichas ideas servirán de base
para la organización de las actividades y para
que el propio alumno sea consciente de su punto
de partida y proceso de aprendizaje a medida
que va avanzando en la Unidad.
A la hora de realizar la lluvia de ideas, el profesor debe intervenir como uno más, cuidando
que aparezcan conceptos como: vela, linterna,
sol, interruptor, pila, televisión, corriente, visión,
color, calor, claridad, etc...
QUIZÁS SEA EL MOMENTO DE TENER
PRESENTE UN MAPA CONCEPTUAL
222
QUE CONTEMPLE LOS CONCEPTOS
MAS IMPORTANTES QUE SE VAN A
DESARROLLAR A LO LARGO DE LA
UNIDAD.
ESTE MAPA ES, POR AHORA,
SOLO PARA USO DEL PROFESOR,
Y SE PUEDE EXPONER A LOS
ALUMNOS, A MODO DE RESUMEN,
CUANDO COMPLETEN LAS
ACTIVIDADES DE LA MISMA.
(Act. Eval-1).
VEAMOS UNO A MODO DE EJEMPLO:
Palabras para el mapa conceptual:
F. Luminosa. Propagación luz. Velocidad.
Fotones. Energía. Reflexión. Refracción. Absorción. Visión. Forma. Tamaño. Color. Plantas verdes. Cambio. Temperatura.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Actividad 0-4
pueden emitir luz por otras causas que hasta
ahora desconocen.
Otra posibilidad de comenzar la Unidad es la
que aquí se presenta. Se trata de comentar un
texto con la idea de provocar un debate sobre
diferentes aspectos de la luz. En él se explicitarán
las ideas previas acerca del tema al mismo tiempo que sirve de motivación.
2. ACTIVIDADES ACERCA
DE LA NATURALEZA DE
LA
LUZ
En este momento el Profesor adelanta las primeras HIPÓTESIS acerca de la luz y su naturaleza y que serán la base para ir conformando poco
a poco un “MODELO” que nos explique el
mayor número posible de HECHOS O
FENÓMENOS relacionados con la misma.
3. ACTIVIDADES RELACIONADAS
CON LAS PROPIEDADES DE LA LUZ
2.A. N ATURALEZA
3.B. P ROPAGACIÓN
Actividad A-1
Actividad B-1
Con toda probabilidad el alumno sólo podrá
responder en los casos en que la emisión de luz
se relaciona con la temperatura del cuerpo emisor. Es lo que se pretende. No obstante nos interesa que observe como también hay cuerpos que
Con esta actividad se pretende hacer patente la idea previa frecuente en los alumnos, de
que la “luz sólo se encuentra en el foco luminoso”, y en el mejor de los casos, sólo aparece en
la dirección en la que se encuentra el observador. Otra idea previa que puede quedar patente
es que “no existe luz si ésta es muy tenue y no
permite verla”. Por todo lo anterior difícilmente
situarán fotones en las zonas 1 y 4.
Al final de la actividad el profesor presentará el siguiente dibujo realizado atendiendo al
modelo propuesto:
hasta el momento. Los alumnos pueden sugerir
experiencias con bombillas encerradas en una
caja con agujeros, o rodeadas de un corro de
alumnos , etc...
Actividad B-3
El profesor podría sugerir, entre otros, el
caso de un flexo, o el de una linterna, o el de
una lámpara de techo, etc...
Actividad B-2
Actividad B-4
Se trata de fomentar en el alumno la creatividad y la adquisición de destrezas manipulativas, en relación con los conceptos barajados
Pretendemos dejar patente cómo la luz se
propaga en todas direcciones y en línea recta
223
Área de Ciencias de la Naturaleza
Actividad B-5
Es conveniente, para poder observar la trayectoria rectilínea de la luz, aproximar las rendijas a la superficie de la mesa con una ligera inclinación sobre la misma. En condiciones
adecuadas de poca luminosidad en el aula, se
podrán ver tres bandas luminosas rectilíneas
sobre la superficie.
alumno para interpretar las distintas propiedades
de la luz que estudiaremos a continuación.
El alumno observará con facilidad el foco de
la linterna al mirar por el extremo abierto del
tubo, con lo que podrá concluir que los fotones
que emite dicho foco se propagan en línea recta
por el interior del tubo tal y como representamos
en la figura.
Actividad B-6
Hemos creído conveniente introducir en este
momento el “modelo gráfico” que servirá al
El alumno no podrá observar el foco de la
linterna al mirar por el extremo abierto del tubo
Actividad B-7
Hasta que los alumnos se familiaricen con el
modelo gráfico propuesto, será necesario que el
profesor aporte dibujos como el siguiente:
224
doblado, lo que confirmará las hipótesis del
apartado anterior.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Se pretende con esta actividad hacer reflexionar al alumno sobre las dos hipótesis del
modelo puesto en juego hasta ahora. Por una
parte, los fotones viajan desde el foco luminoso
en todas direcciones, y por otra, debido al carácter rectilíneo de su propagación chocará con los
obstáculos, produciendo sombras en las paredes.
Podría darse el caso de que algunos alumnos
dibujasen fotones reflejados en las zonas de sombra, pero por el momento soslayaremos el tema
hasta que estudiemos la reflexión, en las actividades del epígrafe C.
rias rectilíneas, pensamos es más fácil superar
esta dificultad.
Actividad B-10
La diferencia de tamaño de ambas sombras
nos puede ayudar para comprender la propagación rectilínea de la luz siempre y cuando el foco
sea lo suficientemente puntual. De esto último
dependerá la mayor o menor nitidez de los contornos. Si lo requieren las respuestas dadas por
los alumnos en la pregunta 2), se debatirán los
conceptos de sombra y penumbra
Actividad B-8
Actividad B-11
Con esta actividad se trata de afianzar en el
alumno el concepto de sombra como lugar al
que los fotones no pueden acceder directamente
debido a su propagación rectilínea.
Actividad B-9
Pretendemos que, una vez establecido el
concepto de sombra, el alumno realice actividades lúdicas relacionadas con el tema.
Actividad B-12, B-13, B-14
En ciertos alumnos existe la idea previa de
que la forma del foco se transmite en la propagación de la luz. Creemos que el modelo gráfico de rayos puede ayudar a reforzar esta idea,
ya que es frecuente simplificar los esquemas
asignando como máximo dos o tres rayos
saliendo de los focos luminosos, con direcciones privilegiadas.
Debido a la dificultad que entraña hacerse
idea de la magnitud de la velocidad de la luz,
proponemos esta serie de actividades en las que
el alumno pueda manipular y comparar este dato
con otros que estén más cercanos a su mundo
experiencial.
Con el modelo de F.F., inundando el espacio
con fotones en todas direcciones y con trayecto-
Es evidente que la luz viaja mucho más rápido que el sonido.
Actividad B-15 y B-16
225
Área de Ciencias de la Naturaleza
Somos conscientes de las múltiples dificultades que se pueden plantear con esta actividad
(referidas al uso simultáneo de dos velocidades,
a la naturaleza de la trasmisión y recepción de la
misma, etc.).
Si en el transcurso de la actividad aparecieran algunas de las complicaciones antes mencionadas quizás sea conveniente soslayarlas atribuyendo a la luz una velocidad infinita.
Por ello hemos preferido comenzar con el
ejemplo más cercano e intuitivo para el alumno, la explosión de un cohete de feria, que por
el análisis de la tormenta , o de otros como la
localización por el sonido un avión en el cielo,
etc...
Actividad de RECOPILACIÓN N.1
HECHOS Y FENÓMENOS que hemos tratado de estudiar
hasta el momento:
La luz viaja en todas direcciones, en línea recta, y ante determinados obstáculos, produce sombras.
La luz parece como si viajara instantáneamente.
Hasta este momento nuestro modelo quedaría:
Actividad C-2
Se trata de constatar la diferencia entre reflexión difusa y especular. Es posible que los alum-
226
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
LA LUZ ESTA FORMADA POR PEQUEÑOS
PAQUETES DE ENERGÍA LLAMADOS
FOTONES, QUE SALEN DE LOS CUERPOS
MATERIALES CUANDO ALCANZAN UNA
DETERMINADA TEMPERATURA Y EN
“OTRAS CIRCUNSTANCIAS”.
VIAJAN EN TODAS DIRECCIONES, EN
LÍNEA RECTA Y A UNA VELOCIDAD
ENORME.
3.C. R EFLEXIÓN
Actividad C-1
En caso necesario el profesor puede mostrar
el siguiente dibujo insistiendo en las distintas densidades de fotones según las zonas de la habitación. A la zona 1 sólo llegan fotones reflejados en
las paredes de la habitación. En la zona 3 habrá
menos que en la zona 2, bien porque muchos de
ellos han sido absorbidos por las partículas del
aire, bien porque ha ido disminuyendo su densidad a medida que se alejan de la ventana
nos no sepan aplicar el modelo de F.F. para
explicar estos fenómenos por lo que se plantea
la actividad siguiente.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Actividad C-3
Haciendo uso del modelo de F.F., vamos a iniciar al alumno en la comprensión del fenómeno de
la reflexión en base al contraste entre reflexión
Actividad C-4
Sería deseable a esta altura de la unidad que
el alumno ya no se limite a dibujar tan solo los
fotones que quedan enmarcados en el cono de
luz del flexo, sino que incluyese también los
reflejados.
especular y reflexión difusa. Para ello comparamos
con una experiencia más cercana como es el
resultado de los botes de una nube de pelotitas de
goma que caen en una superficie lisa en un caso,
y muy rugosa y accidentada en otro.
En cualquier caso el profesor presentará al
alumno el siguiente dibujo. Convendría tener en
cuenta siempre que se utilice el modelo gráfico
propuesto matizar la densidad de fotones según
la zona.
227
Área de Ciencias de la Naturaleza
3.D. A BSORCIÓN
Actividad D-1
Se pretende que el alumno sepa explicar una
costumbre derivada del saber popular y que ha
podido pasar inadvertida para él, como es la
mayor absorción luminosa de los objetos oscuros
frente a los claros. No podemos desaprovechar la
ocasión para profundizar en la relación: a mayor
absorción, más energía captada; a más energía
captada, más temperatura. Esto nos permitirá ir
creando en la mente del alumno el concepto de
la luz como energía en tránsito que interacciona
con distintos cuerpos.
Actividad D-2
La experiencia cotidiana nos confirma que
los objetos oscuros se ven menos que los claros,
sobre todo en situaciones de carencia de luz (de
noche). Extrapolando dicha observación hasta el
límite podríamos llegar a la conclusión de que
los cuerpos oscuros devuelven al medio menos
luz que los claros y debido a esto, un objeto que
absorbiera todos los fotones que recibe no podríamos verlo.
Es una buena oportunidad para detectar y
corregir concepciones “erróneas” que, sobre el
fenómeno de la visión, tienen los alumnos y que
enumeramos en el subapartado de FORMACIÓN
DE IMÁGENES, de la sección referida a IDEAS
PREVIAS.
Conviene significar también que dicho cuerpo se alentaría más que otros (“absorción de
paquetes de energía”) igualmente iluminados
que él.
Actividad D-3
Pretendemos con este tipo de actividades
que el alumno aprenda a interpretar esquemas
gráficos y expresarlos con sus propias palabras.
Si los alumnos han adquirido el concepto de
absorción luminosa, deberían saber interpretar el
menor número de fotones reflejados por la mesa,
228
en comparación con los que recibe, así como su
menor densidad a medida que se alejan del foco
luminoso. También el hecho de que aparezcan
fotones dispersos por toda la habitación tras múltiples reflexiones.
Actividad D-4
Se trata de hacer patente el hecho de que la
mayor parte de los fotones son absorbidos, aún
en las superficies típicamente reflectantes como
pueden ser los espejos. Además, la enorme velocidad de la luz hace que los fotones sufran millones de reflexiones en un segundo, haciendo que,
los que inicialmente fueron reflejados, sean
absorbidos en los sucesivos choques que realizarán contra las paredes.
Es muy importante que los alumnos capten
la idea del fotón en continuo movimiento, que
por una parte está emitiéndose siempre por el
foco luminoso, y por otra siempre absorbiéndose por los objetos, aunque sea después de una,
varias o millones de reflexiones.
3.E. R EFRACCIÓN
Actividades E-1, E-2
No sabemos hasta qué punto se logrará
mejorar resultados en el aprendizaje del fenómeno de la refracción basándose en el principio de Fermat. El hecho es que los enfoques
tradicionales dejan sin explicar, en los primeros niveles, ya sea con corpúsculos o con artificios geométricos, el hecho cotidiano de la
propagación de la luz en diferentes medios.
Desde la analogía hemos intentado evidenciar
el extraño comportamiento de la luz, aunque
en línea con la física actual no podemos ni
sabemos justificarlo.
Tampoco sabemos hasta qué punto convendría decir que la luz viaja a menor velocidad en algunos medios en lugar de decir que
tarda más en adelantarlos. Con esta segunda
propuesta dejaríamos abierta la posibilidad
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
posterior del aprendizaje de la difusión de los
fotones en los electrones del cristal, del agua o
de otros medios.
Actividad E-3
El cerebro humano está acostumbrado a
reconocer que todo lo que ve está en línea recta
con él, por lo que el efecto visual hará que el
observador sitúe el objeto en L’.
Aprovechamos esta actividad para hacer dos
puntualizaciones: por una parte, que existen
muchos textos que al hablar de la refracción de
la luz sólo tratan este fenómeno óptico y no el
hecho en sí, y por otra, que es una excelente
oportunidad para hacerle ver al alumno que no
todo lo que vemos lo debemos admitir como
cierto y seguro.
Actividad E-4
Es el momento de traer a colación los típicos
casos del palo sumergido en agua que parece
quebrarse, de la piscina que parece menos profunda que lo que realmente es, etc...
Actividad de RECOPILACIÓN N.2
HECHOS Y FENÓMENOS que hemos tratado de estudiar
hasta el momento:
La luz viaja en todas direcciones, en línea recta, y ante determinados obstáculos, produce sombras.
La luz parece como si viajara instantáneamente, y al chocar
con ciertas superficies se refleja, se absorbe o refracta.
Hasta el momento nuestro modelo quedaría:
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
LA LUZ ESTA FORMADA POR PEQUEÑOS
PAQUETES DE ENERGÍA LLAMADOS
FOTONES, QUE SALEN DE LOS CUERPOS
MATERIALES CUANDO ALCANZAN UNA
DETERMINADA TEMPERATURA Y EN
“OTRAS CIRCUNSTANCIAS”.
VIAJAN EN TODAS DIRECCIONES, EN
LÍNEA RECTA Y A UNA VELOCIDAD
ENORME.
AL LLEGAR A OTRO CUERPO, PUEDEN
SER DEVUELTOS AL MEDIO DE
DONDE PROCEDÍAN, REFLEJÁNDOSE,
SE PUEDEN QUEDAR EN EL, SIENDO
ABSORBIDOS POR ESTE. AL CAMBIAR
DE MEDIO DE PROPAGACIÓN SE ADELANTAN O SE RETRASAN Y PUEDEN
VARIAR SU TRAYECTORIA, REFRACTÁNDOSE, COMO ES EL CASO DE
LAS LENTES Y LOS PRISMAS.
3.F. E NERGÍA
Actividad F-1
Con esta actividad se pretende profundizar
en la relación: “cuerpo oscuro, mayor número de
fotones absorbidos, más energía captada, aumento de temperatura”.
Conviene, en este tipo de actividades, potenciar al máximo las habilidades de planificación,
formulación de preguntas, predicción, formulación de hipótesis, variaciones sobre el diseño de
la experiencia, así como la aplicabilidad de los
resultados a situaciones distintas (calentamiento
de mangueras de diferentes colores al sol,... color
de la ropa, etc...).
Actividad F-2
Como alternativa a las experiencias que diseñen los alumnos ofrecemos ésta para proponerla
si se estima oportuno.
Es muy importante cuidar que no exista ninguna variable entre los frascos que pueda distorsionar los resultados, como puede ser la forma,
volumen, tiempo de exposición, grosor del cristal, etc...
Actividad F-3
Es conveniente establecer en esta etapa el
máximo número posible de relaciones entre
todas las disciplinas que componen el
currículum.
229
Área de Ciencias de la Naturaleza
Con esta actividad queremos que el alumno
establezca relación entre los fotones y la vida, no
solo la de las plantas verdes, sino también la de
los animales. Como indicamos en el mapa conceptual en el apartado OBJETIVOS CONCEPTUALES, la luz influye en los ciclos biológicos y
en la distribución espacial y temporal de los
seres vivos. Es evidente que la construcción en la
mente del alumno del concepto “luz”, debe verse
enriquecido con múltiples conexiones. Esta es
una de ellas.
Actividad F-4
Frecuentemente diseñamos actividades que
potencian el desarrollo de habilidades y destrezas, como la observación, medida, manipulación
de aparatos, registro de resultados, etc.., olvidándonos del papel que debe jugar en la enseñanza de las ciencias el llamado “pensamiento
divergente”: estimación de resultados, emisión de
hipótesis, planteamiento de experiencias,
extrapolación de resultados a situaciones diferentes, etc... Con esta actividad pretendemos
insistir en este objetivo, planteando un reto que
puede ser de actualidad para el alumno y
suficientemente motivador para aceptarlo.
Actividad F-5
La energía de la luz es capaz de realizar
cambios, a veces tan poco deseados o provechosos como poner amarillo un papel de periódico, o “comerse” el color de la pasta de un
libro, o una tela, que quedó durante tiempo
cerca de la ventana. La energía produce cambios, transformaciones, alteraciones, etc...: los
fotones tienen energía.
Actividad F-6 y F-7
Todos los fotones no son iguales. Existen
fotones que nos producen la sensación de color
rojo, otros de azul, otros de amarillo. Se distinguen unos de otros. Ese “paquete de energía”
llamado fotón no es siempre igual de energético, será más uno que produce sensación de
color azul que el que produce sensación de
color rojo.
230
Con estas dos actividades queremos introducir al alumno en este hecho. Como es imposible
observar directamente los fotones, los diferenciamos mediante los efectos distintos que producen
sus distintas energías. El rojo no vela el papel
fotográfico y los rayos ultravioleta son los que
más broncean la piel.
Aquí podríamos sacar a colación el papel del
ozono de la atmósfera como protector de la vida,
(filtran el 99% de la radiación ultravioleta procedente del sol), frente a este tipo de fotones que
“queman” más que los demás.
Es importante también reseñar que la sensación que se produce en nuestra retina al ser
alcanzada simultáneamente por fotones de distintas energías es la del color blanco. Esto nos
sirve para enlazar con la próxima secuencia de
actividades.
Actividad F-8
Uno de los objetivos que se pretende con
esta actividad es interesar al alumno en un tema
de gran trascendencia y actualidad, para que asimile mejor la información que al respecto le dará
el profesor: “Lo que hace la capa de ozono (la
molécula O 3 permite captar la banda de frecuencias de onda electromagnética coincidente
con la de la radiación ultravioleta) es absorber
los fotones más energéticos que, de llegar todos
a la Tierra, destruirían la vida.
Actividad F-9
Una forma de saber si la luz está encendida
será observando si la caja se calienta. En efecto,
los fotones, tras infinidad de choques en el interior de la caja, van siendo absorbidos por las
paredes de ésta, aumentando su energía interna.
Actividad F-10
Intentando incorporar a la clase de ciencias
naturales inquietudes y problemas de actualidad que de alguna manera interpelan a la
comunidad científica, hacemos llegar al alumno
la posibilidad de utilizar cualquier mecanismo
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
de concentración y absorción de fotones para
calentar objetos. Esta actividad pretende que
los alumnos se planteen estrategias para llevar
a cabo la experiencia, aplicando los conocimientos ya tratados.
Actividad F-11
Pretendemos que el alumno utilice estos
materiales tan sencillos, asequibles y actuales
para poner de manifiesto la importancia de la luz
como fuente de energía, al mismo tiempo que
permite mostrar cómo el modelo de F.F. es capaz
de explicar de una forma global estos fenómenos. Es interesante aprovechar la ocasión para
fomentar la creatividad construyendo instrumentos divertidos y útiles.
Actividad F-12
Se trata de ver que los fotones tienen suficiente energía como para dirigir (condicionar) el
crecimiento de las plantas.
Actividad F-13
En la germinación de semillas y crecimiento
de las plantas intervienen numerosos factores
como la información genética, nutrientes, humedad, etc... En la experiencia propuesta varía el
grado de iluminación. La zona del surco orientada al sur (solana) recibe más sol que la zona
orientada al norte (umbría). Esto hace que, al
principio, sea mayor el desarrollo en los dientes
de ajo sembrados hacia el sur. Las diferencias son
apreciables, si bien al final la cosecha se equilibra y dan similares resultados los de ambos lados
del surco.
3.G. V ISIÓN
Actividad G-1, G-2 y G-3
Con estas tres actividades queremos que el
alumno aprenda a distinguir que en el acto de la
visión existen tres factores que influyen decisivamente en que “veamos lo que vemos”: a) el objeto que se mira, b) la luz que lo ilumina y c) la
persona que lo ve (ojo, nervio óptico, cerebro,
predisposiciones, etc...).
La insuficiente intensidad de fotones que ilumina un objeto no tiene energía suficiente para
estimular determinadas células de la retina y bien
no vemos nada o bien no podemos distinguir
con claridad los colores.
Por el contrario, un exceso de energía de los
fotones impresionando la retina (deslumbramiento), nos impide procesar adecuadamente los estímulos que recibimos.
Por último, una misma realidad, igualmente
iluminada, puede ser registrada de forma distinta
según la persona que la mira.
Actividad G-4
Según la luz recibida el alumno observará
que la pupila se dilata o se contrae; así selecciona este músculo del iris la cantidad de fotones
que necesita para funcionar correctamente.
Actividad G-5
Se trata de ver si utilizan un argumento coherente al analizar estas frases y si, dentro de ese
argumento introducen la relación entre la luz, los
ojos y el sistema nervioso.
3.H. C OLOR
Actividad H-1
Pretendemos ahora volver al concepto de
absorción, trabajado anteriormente, para comprobar, a través de las respuestas que nos den los
alumnos, hasta qué punto han aprendido el concepto y si son capaces de utilizarlo posteriormente en otras situaciones.
Actividad H-2
Si el disco está bien construido, al girarlo lo
veremos de color blanco.
231
Área de Ciencias de la Naturaleza
Una vez que el disco ha alcanzado cierta
velocidad, el ojo humano es incapaz de discernir
si desde cualquier punto se están reflejando fotones que originan un determinado color, sino que
debido a la velocidad , por dicho punto van
sucediéndose distintos sectores circulares de
color diferente, con mayor rapidez de la que
nuestro ojo es capaz de diferenciarlos, por lo que
los registrará todos simultáneamente, produciéndose en nuestro cerebro la sensación de
color blanco.
el hecho de que la luz blanca está formada por
fotones de distintas energías que, mediante un
prisma, debido a fenómenos que ahora no
vamos a explicar, pueden ser seleccionados en
franjas de distintos colores.
El carácter de reversibilidad del proceso al
poder conseguir de nuevo el refundir todos los
colores en blanco, debe ayudar al alumno a la
mejor comprensión de este fenómeno.
Actividad H-4
Actividad H-3
Este experimento se muestra para que el
alumno pueda observar, de manera complementaria a como lo hacíamos en la actividad anterior,
OBJETO
NIÑO VESTIDO TODO DE
NEGRO, MENOS LA CARA,
SOBRE FONDO NEGRO
232
Incluimos esta experiencia “casera” por su
componente lúdico y espectacular.
Actividad H-5
ILUMINADO CON LUZ
LO VEREMOS
BLANCA
UNA CARA BLANCA, SOBRE
UN FONDO NEGRO: EL COLOR
NEGRO
ABSORBE
TODOS LOS FOTONES Y EL
BLANCO LOS REFLEJA.
ROJA
UNA CARA ROJA, SOBRE UN
FONDO NEGRO: SOLO LLEGAN FOTONES “ROJOS”, QUE
EL TEJIDO NEGRO ABSORBERÁ Y REFLEJARA EL
BLANCO
VERDE
UNA CARA VERDE, SOBRE UN
FONDO NEGRO: SOLO LLEGAN FOTONES “VERDES”,
QUE EL TEJIDO NEGRO
ABSORBERÁ Y QUE REFLEJARA EL BLANCO.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Continuación
NIÑA CUBIERTA DE ROJO,
MENOS LAS MANOS CON
GUANTES BLANCOS, SOBRE
FONDO ROJO
BLANCA
UNOS GUANTES BLANCOS,
SOBRE UN FONDO ROJO:
LLEGAN TODO TIPO DE
FOTONES QUE SERÁN REFLEJADOS TODOS POR EL
TEJIDO BLANCO. EL TEJIDO
ROJO PODRÁ VERSE ROJO
AL PODER DEVOLVER
FOTONES “ROJOS”.
ROJA
TODO UN FONDO ROJO:
SOLO LLEGAN FOTONES
“ROJOS” QUE SERÁN REFLEJADOS TANTO POR EL TEJIDO ROJO COMO POR EL
BLANCO QUE DEVUELVE
TODOS
VERDE
UNOS GUANTES VERDES,
SOBRE FONDO NEGRO:
SOLO LLEGAN FOTONES
“VERDES” QUE SERÁN
ABSORBIDOS POR EL TEJIDO ROJO, QUE AL NO
PODER REFLEJAR NADA SE
VE NEGRO. Y LOS GUANTES, QUE AL SER BLANCOS
REFLEJAN TODOS LOS
FOTONES, SOLO DEVUELVEN VERDES POR SER
LOS ÚNICAS QUE LE
LLEGAN
NOTA IMPORTANTE: COMO YA
HEMOS ESTUDIADO, LOS FOTONES
NO TIENEN COLOR: CUANDO DECIMOS FOTÓN “ROJO”, QUEREMOS
DECIR QUE ES UN FOTÓN CON UNA
ENERGÍA TAL QUE PRODUCE AL LLEGAR A MIS OJOS LA SENSACIÓN DE
COLOR ROJO
Aprovechando la vertiente lúdica de esta
actividad, pretendemos que el alumno aprenda
cómo la visión del color depende, no sólo del
pigmento que cubre el objeto, sino también de la
luz con que se ilumina.
Conviene insistir en que un color lo vemos
como tal en un cuerpo porque éste es capaz de
reflejar (rebotar hasta nuestros ojos) sólo fotones
que son de “esa” energía (de ese color), absorbiendo todos los que tienen otras energías (otros
colores).
233
Área de Ciencias de la Naturaleza
Actividad de RECOPILACIÓN N.3
HECHOS Y FENÓMENOS que hemos tratado de estudiar
hasta el momento:
DE COLOR AL LLEGAR AL OJO. SI
TODOS LOS FOTONES LLEGAN AL
MISMO TIEMPO SE PRODUCE LA SENSACIÓN DE COLOR BLANCO.
La luz viaja en todas direcciones, en línea recta, y ante determinados obstáculos, produce sombras.
La luz parece como si viajara instantáneamente, y al chocar
con ciertas superficies se refleja, se absorbe o se refracta.
4. ACTIVIDADES RELACIONADAS
CON APLICACIONES DE LA LUZ
La luz tiene energía.
Para poder ver los objetos tienen que estar iluminados.
Hay diferentes tipos de luz (diferentes colores), con distintas
energías según el color.
Hasta el momento nuestro modelo quedaría:
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
LA LUZ ESTA FORMADA POR
PEQUEÑOS PAQUETES DE ENERGÍA
LLAMADOS FOTONES, QUE SALEN DE
LOS CUERPOS MATERIALES CUANDO
ALCANZAN UNA DETERMINADA TEMPERATURA Y EN “OTRAS CIRCUNSTANCIAS”.
VIAJAN EN TODAS DIRECCIONES, EN
LÍNEA RECTA Y A UNA VELOCIDAD
ENORME.
AL LLEGAR A OTRO CUERPO, PUEDEN
SER DEVUELTOS AL MEDIO DE
DONDE PROCEDÍAN, REFLEJANDOSE,
SE PUEDEN QUEDAR EN EL, SIENDO
ABSORBIDOS POR ESTE. AL CAMBIAR
DE MEDIO DE PROPAGACIÓN SE ADELANTAN O SE RETRASAN Y PUEDEN
VARIAR SU TRAYECTORIA, REFRACTÁNDOSE, COMO ES EL CASO DE
LAS LENTES Y LOS PRISMAS.
LOS FOTONES TIENEN ENERGÍA, SI
BIEN NO TODOS TIENEN LA MISMA.
PARA QUE SE PRODUZCA LA VISIÓN
ES NECESARIO QUE CIERTAS CÉLULAS
DEL OJO SEAN IMPRESIONADAS POR
LOS FOTONES. DISTINTOS FOTONES
PRODUCEN DISTINTAS SENSACIONES
234
4.I. F ÍSICO-QUÍMICAS
Actividad I-1
Si se dispone de papel fotográfico y taller de
revelado en blanco y negro, mostrar a los alumnos cómo existen sustancias (la que impregna la
superficie del papel) que son capaces de reaccionar ante la luz que reciben, produciéndose en
ellas reacciones distintas dependiendo de la
mayor o menor intensidad de fotones que la
alcanzaron.
Otra alternativa es que construyan (al menos
los más habilidosos) una cámara oscura para
poder comprobar, “sin artilugios”, cómo el papel
fotográfico expuesto de esta manera es capaz de
captar “en negativo” las distintas intensidades de
fotones que reflejan los objetos y reaccionar ante
ellos ennegreciéndose en menor o mayor medida.
Actividad I-2
Si en el Centro se dispone de un fotómetro,
o se le puede pedir a alguien, es conveniente
que los alumnos manejen y comprueben cómo la
reacción de ciertas sustancias, dependiendo de la
cantidad de luz recibida (efecto fotoeléctrico),
nos permite medir su intensidad. Sería conveniente constatar con este aparato las distintas
intensidades de luz en las zonas de la clase
comparando los resultados con la predicciones
que se hacían en la actividad C-1.
Actividad I-3
Es conveniente retomar esta experiencia
cotidiana para ampliar su utilidad didáctica,
ahora en la vertiente de cómo determinadas sus-
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
tancias del papel (celulosa) ante la absorción
prolongada de fotones reaccionan produciendo
otras de color oscuro.
fiesto al concentrarlos. Esto puede servir de
excusa para hablar de cosas importantes como
las centrales solares o los incendios forestales
provocados por vidrios abandonados.
Actividad I-4
Actividad J-3
La luz del sol también puede producir reacciones en nuestra piel (melanina), que son visibles por el enrojecimiento y posterior obscurecimiento de la misma.
Este hecho se puede extrapolar para explicarnos las distintas tonalidades de piel humana,
dependiendo de las latitudes terrestres que habitan (escandinavos, blancos; andaluces, morenos;
guineanos, negros, etc...).
Actividad I-5 y I-6
La luz puede inhibir o facilitar el desarrollo
de determinados organismos (bacterias que pueden producir sustancias nocivas para el consumo
humano, como por ejemplo, en la leche, los
medicamentos, yogur, etc...).
4.J. T ECNOLÓGICAS
Actividad J-1
Con este grupo de actividades pretendemos
iniciar al alumno en la distintas aplicaciones tecnológicas que de las propiedades de la luz se
han realizado.
Es conveniente, a la hora de dar instrucciones, para la construcción del periscopio, que se
haga de la manera más abierta posible para permitir a los alumnos diseñar distintos modelos,
según sus propias estrategias.
Se puede aprovechar el esquema de periscopio para volver a incidir sobre la interpretación
de estos fenómenos con el modelo gráfico de F.F.
Actividad J-2
Con la lupa se puede volver sobre el carácter energético de los fotones, puesto de mani-
Se pretende ver cómo la construcción de aparatos aparentemente complejos se hace a veces
agrupando aparatos muy simples, que incluso se
repiten en el montaje. Resaltamos también la utilidad de los aparatos mencionados, remarcando el
que todos utilizan lentes para “ampliar” las imágenes que con ellos se observan.
Actividad J-4
Nuestro cuerpo también tiene mecanismos
para controlar la luz. La pupila se dilata y se contrae, como la de muchos animales, para controlar la cantidad de fotones que impresionarán
nuestra retina.
Actividad J-5
Con esta actividad pretendemos, de una
forma específica, por una parte que el alumno
aprenda a buscar y organizar información y por
otra fomentar una destreza imprescindible como
es la expresión escrita.
Actividad J-6
Se trata de aplicar a la vida cotidiana los conocimientos aprendidos, sobre el efecto que producen las lentes en la trayectoria de los fotones.
5. ACTIVIDAD
DE
RECOPILACIÓN FINAL
Actividad de RECOPILACIÓN N.4
HECHOS Y FENÓMENOS que hemos tratado de estudiar en
esta Unidad:
La luz viaja en todas direcciones, en línea recta, y ante determinados obstáculos, produce sombras.
La luz parece como si viajara instantáneamente, y al chocar
con ciertas superficies se refleja, se absorbe o se refracta.
La luz tiene energía.
235
Área de Ciencias de la Naturaleza
Para poder ver los objetos tienen que estar iluminados.
Hay diferentes tipos de luz (diferentes colores), con distintas
energías según el color.
La luz puede hacer reaccionar a ciertas sustancias, y se puede
desviar con aparatos adecuados
Finalmente, este es el modelo de F.F. propuesto:
MODELO DE FLUJO DE FOTONES:
LA LUZ ESTA FORMADA POR
PEQUEÑOS PAQUETES DE ENERGÍA,
LLAMADOS FOTONES, QUE SALEN
DE LOS CUERPOS MATERIALES
CUANDO ALCANZAN UNA DETERMINADA TEMPERATURA Y EN “OTRAS
CIRCUNSTANCIAS”.
VIAJAN EN TODAS DIRECCIONES, EN
LÍNEA RECTA Y A UNA VELOCIDAD
ENORME.
AL LLEGAR A OTRO CUERPO, PUEDEN
SER DEVUELTOS AL MEDIO DE
DONDE PROCEDÍAN, REFLEJÁNDOSE,
SE PUEDEN QUEDAR EN EL, SIENDO
ABSORBIDOS POR ESTE. AL CAMBIAR
DE MEDIO DE PROPAGACIÓN SE ADELANTAN O SE RETRASAN Y PUEDEN
VARIAR
SU
TRAYECTORIA,
REFRACTÁNDOSE, COMO ES EL CASO
DE LAS LENTES Y LOS PRISMAS.
LOS FOTONES TIENEN ENERGÍA, SI
BIEN NO TODOS TIENEN LA MISMA.
236
PARA QUE SE PRODUZCA LA VISIÓN
ES NECESARIO QUE CIERTAS CÉLULAS
DEL OJO SEAN IMPRESIONADAS POR
LOS FOTONES. DISTINTOS FOTONES
PRODUCEN DISTINTAS SENSACIONES
DE COLOR AL LLEGAR AL OJO. SI
TODOS LOS FOTONES LLEGAN AL
MISMO TIEMPO SE PRODUCE LA SENSACIÓN DE COLOR BLANCO.
LOS FOTONES HACEN REACCIONAR
ALGUNAS SUSTANCIAS.
PODEMOS DESVIAR SUS TRAYECTORIAS
CON LA AYUDA DE INSTRUMENTOS
ADECUADOS
6. ACTIVIDADES
DE
EVALUACIÓN
Eval. 1
Pretendemos evaluar, comparando este
mapa con el que se realizó en la Act. A-1, cuál
ha sido la evolución en el aprendizaje significativo de conceptos relacionados con la luz que han
realizado los alumnos hasta el momento, permitiéndonos intervenir en aquellos aspectos concretos en que “cada alumno” tenga dificultades
de comprensión y asimilación.
Eval. 2
Respuesta.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
OBJETO
BANDERA DE ANDALUCÍA:
ILUMINADO CON LUZ
LO VEREMOS
BLANCA
VERDE, BLANCA, VERDE: AL
RECIBIR LA BANDERA TODO
TIPO DE FOTONES, EL TEJIDO VERDE REFLEJARA
FOTONES “VERDES” Y EL
BLANCO TODOS, POR LO
QUE SEGUIRÁ VIÉNDOSE
BLANCO
VERDE
VERDE, VERDE, VERDE: AL
ILUMINAR CON FOTONES
“VERDES” EL TEJIDO VERDE
PODRÁ DEVOLVERLOS Y SE
VERA VERDE, Y EL TEJIDO
BLANCO QUE DEVUELVE
TODOS LOS QUE LE LLEGAN
SE VERA TAMBIÉN VERDE
POR SOLO RECIBIR FOTONES
“VERDES”
ROJA
NEGRA, ROJA, NEGRA: AL
ILUMINAR CON FOTONES
“ROJOS” EL TEJIDO VERDE
NO PUEDE DEVOLVER NINGUNO Y SE VERA NEGRO, Y
EL TEJIDO BLANCO SE VERA
ROJO AL DEVOLVER TODOS
LOS QUE LE LLEGAN, QUE EN
ESTE CASO SON SOLO
“ROJOS”
NOTA IMPORTANTE: INSISTIMOS, UNA
VEZ MAS, EN QUE LOS FOTONES NO
TIENEN COLOR: CUANDO DECIMOS
FOTÓN “ROJO”, QUEREMOS DECIR
QUE ES UN FOTÓN CON UNA
ENERGÍA TAL QUE PRODUCE AL LLEGAR A MIS OJOS LA SENSACIÓN DE
COLOR ROJO.
Eval. 3
Una lupa no es más que una lente
convergente (ver Act. J-3) y por lo tanto es
capaz de concentrar los fotones que llegan a
ella en un punto situado al otro lado de la
misma. Si en este punto ponemos un papelito
podrá arder, y lo hará con mayor facilidad si el
papel es negro, ya que en este caso absorberá
más fotones.
Eval. 4
Todos sabemos que sí que es posible
“ponerse moreno” en días nublados, ello es debido a que las radiaciones de fotones ultravioleta,
que son los responsables de realizar dicha transformación cutánea, pasan las nubes sin que éstas
los absorban.
237
Área de Ciencias de la Naturaleza
Eval. 5
De día nuestras pupilas están dispuestas de
tal forma que dejan pasar muy poca intensidad
de fotones debido a la gran luminosidad existente, al igual que un objetivo fotográfico expuesto
en un día claro se mantiene muy cerrado. De
este modo la intensidad de fotones tan pequeña
que llega de las estrellas hace que no las podamos ver en esas condiciones.
Eval. 6
La definición de estos conceptos la podemos
encontrar en la Act. A-1 y Actividades de Recapitulación.
algunos alumnos digan que al no ver Perico a su
amigo Juanjo a éste no llega la luz, hecho que
entraría en contradicción con que Juanjo si vea
su luz.
Eval. 9
En los días nublados, los fotones interaccionan con los átomos de las nubes produciéndose
sucesivas difusiones hasta llegar a la Tierra. Será
interesante conocer hasta qué punto los alumnos
saben explicar que los múltiples choques (reflexiones) hacen perder la direccionalidad de sus
fotones provenientes del Sol, siendo absorbidos
muchos de ellos, e iluminándonos desde diferentes lados los que llegan a nosotros, impidiéndose así la formación de la sombra.
Eval. 7
Eval. 10
Con montajes tan simples como el de esta actividad podemos evidenciar los distintos grados
de absorción de fotones que tienen los cuerpos
en relación con su color.
Eval. 8
Se intenta que de una forma lúdica se refuercen los conceptos relacionados con la propagación de la luz: enorme rapidez, propagación rectilínea y en todas direcciones. Es posible que
238
Incidimos con esta pregunta en la enorme
diferencia entre la velocidad de la luz y la del
sonido.
Eval. 11
El fenómeno óptico producido por la refracción de la luz tiene muchas manifestaciones en el
mundo que nos rodea. Se trata de conocer si el
alumno sabe relacionarlo con lo estudiado.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
7. ACTIVIDADES
DE
PROFUNDIZACIÓN
Prof. 1
Respuesta:
PUERTA DE CRISTAL
CONDIC. DE ILUMINAC.
¿PODRÍA CHOCARME CON ELLA?. ¿POR QUÉ?
COMPLETAMENTE
LIMPIA
IGUAL LUZ A AMBOS LADOS
PUEDE QUE CHOQUE AL NO VER MI IMAGEN
REFLEJADA, POR SER MUY DÉBIL COMPARADA
CON LA INTENSIDAD DEL FLUJO DE FOTONES
QUE LLEGAN A MI OJO PROCEDENTE DEL
“OTRO LADO”, Y ESTAR MI PUPILA ADAPTADA,
POR ESTA RAZÓN, PARA VER SOLO OBJETOS
MUY ILUMINADOS.(si estamos al sol y entramos a
una habitación oscura no vemos nada al principio,
empezaremos a distinguir objetos a medida que la
pupila se vaya adaptando a las nuevas condiciones
de luminosidad).
MAS LUZ AL OTRO LADO
IDEM.
MENOS LUZ AL OTRO LADO
NO DEBO CHOCAR DEBIDO A QUE VERÉ MI
MISMA IMAGEN REFLEJADA EN LA PUERTA
COMO SI FUESE UN ESPEJO.
MIS OJOS SE ADAPTAN SEGÚN EL NUMERO DE
FOTONES QUE LLEGUEN A ELLOS. EN LOS DOS
CASOS ANTERIORES ESTABA RECIBIENDO FOTONES EN CANTIDAD MUY CONSIDERABLE DEL
OTRO LADO DE LA PUERTA, POR LO QUE MIS
OJOS ESTABAN ADAPTADOS PARA RECIBIR ESE
NUMERO Y NO APRECIABAN LAS PEQUEÑAS
INTENSIDADES QUE REPRESENTABAN LOS
FOTONES QUE “SIEMPRE” SE REFLEJAN EN EL
CRISTAL, Y QUE TAN SOLO HE PODIDO VER
CUANDO MI PUPILA ESTABA PREPARADA PARA
APRECIAR PEQUEÑAS CANTIDADES DE LUZ.
239
Área de Ciencias de la Naturaleza
Prof. 2
Eclipse de sol
Ejemplo de utilización de los “fotones” en la construcción de un dibujo.
1. Se acuerda la representación de un fotón individual
recordando que no se corresponden con una imagen real sino simbólica
Mostramos su entidad física individual y el movimiento virtual
2. Los dibujos mostrarán objetos representados con diferentes escalas, lo
cual no debe llevar a confusión
Tampoco el número de “fotones” dibujado es realista. Elegimos unos pocos
que tienen especial relevancia para la cuestión tratada.
Un caso concreto. Las zonas de sombra y penumbra en su eclipse de Sol.
Los objetos no están dibujados a escala, se recuerda que el Sol es mucho más grande que la
Luna y la Tierra y se encuentra a una distancia muchísimo mayor que la representada
Sol
Luna
Tierra
Nos dibujamos fotones por todas las zonas en las que sabemos que hay, seleccionamos
aquellos que sirven al próposito de mostrar cómo un foco no puntual produce unos bordes
borrosos en la sombra (penumbra).
Zona iluminada
Penumbra. Algunos fotones
pueden llegar
Sombra. No pueden llegar
los fotones
240
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
Los eclipses son un fenómeno relacionado
con la propagación de la luz. Un eclipse es en
realidad la sombra que proyecta un astro sobre
otro al interponerse entre éste y el Sol.
En el caso del eclipse de Sol es, pues, la
sombra que proyecta la Luna sobre la Tierra al
alinearse entre ésta y el Sol, como podemos ver
en el dibujo.
Zona A: No llegan fotones de ningún punto
del Sol: ECLIPSE TOTAL.
Zona B: Llegan fotones sólo de algunas partes del Sol: ECLIPSE PARCIAL.
Prof. 3
Pretendemos diversificar el tipo de actividades haciendo que los alumnos investiguen
bibliográficamente y elaboren informes escritos.
Conviene aprovechar el informe para que expliciten el modelo gráfico de F.F. que hemos utilizado en esta unidad.
Prof.4
El alumno, tanto en la bibliografía como en
las informaciones del lenguaje cotidiano, va a
recibir explicaciones y referencias sobre fenómenos luminosos en los que se utiliza el concepto
gráfico de “rayo”, por lo que vemos conveniente
establecer un enlace entre lo aprendido en esta
Unidad y el uso habitual de esta terminología. La
mayor o menor bondad en la utilización del concepto “rayo luminoso” podría provocar entre los
alumnos un debate que sería enriquecedor para
el profesor, al que se le va a permitir observar los
diferentes posicionamientos que tomen.
Nuestra apuesta, de partida, sobre este aspecto ha quedado suficientemente explicada en la
Introducción. Sólo la experimentación y posterior
reflexión sobre los resultados obtenidos en el aula,
podrán indicarnos el grado de viabilidad y funcionalidad de esta propuesta alternativa.
Podríamos completar la investigación proponiendo a los alumnos la explicación de algunas
actividades realizadas (por ejemplo: B-1, B-7, D4, F-1, F-2, Prof.11,... según un modelo geométrico de rayos, comparándose los resultados con
los obtenidos con el modelo de F.F.
Prof. 5
Se trata de ver que hay materiales como los
“catadióptrios” que reflejan muchos más fotones
que otros del mismo color debido a su estructura geométrica y naturaleza de su superficie, por
lo que son de especial utilidad en la señalización
nocturna de las carreteras.
Prof. 6
Pretendemos con esta act.: a) Posibilitar el
manejo de instrumentos de laboratorio, y b) Que
el alumno establezca relaciones de causalidad
entre la luz y los vegetales.
Prof. 7
Se trata de constatar si entre los argumentos
dados por los alumnos se incluyen las nociones
de propagación, reflexión y refracción de la luz,
así como el papel que juega la interacción de ésta
con las partículas que componen la atmósfera.
A continuación sería interesante plantear si
en la Luna (que no tiene atmósfera) podríamos
presenciar también el mismo fenómeno de los
atardeceres.
Prof. 8
Esta es una actividad adecuada para la comprensión del fenómeno de la reflexión en todos
sus aspectos. Sirve también para valorar los distintos grados de profundización en la comprensión de este fenómeno
Prof. 9
Las dimensiones del plano, si es de día o es de
noche, si hay polvo o niebla, etc., son factores a
tener en cuenta al responder a esta pregunta. El no
hacerlo demostraría un aprendizaje poco significativo. Es posible que muchos alumnos crean que
241
Área de Ciencias de la Naturaleza
con la ayuda de espejos adecuadamente colocados
podríamos conseguir el objetivo, sin pensar en la
influencia decisiva de la absorción.
Prof. 10
La reflexión es un fenómeno comparativamente hablando de menor incidencia que la
absorción, incluso si se trata de espejos. Si a esto
unimos la enorme velocidad de la luz que posibilita millones de interacciones con las paredes
de la caja en un segundo, comprenderemos la
aparente paradoja a la que lleva esta actividad:
“Todos los fotones se absorben”, con lo que el
calentamiento será el mismo.
Prof. 11
que existe la tendencia, en estas edades, a disociar ambos conceptos, atribuyéndole a la luz sólo
propiedades relacionadas con la visión y dejando para el calor otro tipo de interpretaciones
(radiaciones...)
Prof. 12
Se trata de ver la influencia que tienen en el
crecimiento de las plantas los diferentes tipos de
fotones según sean de energéticos.
Es una actividad que se presta a fomentar
destrezas especialmente científicas: control de
variables, recogida y organización de información, formulación y contrastación de hipótesis,
etc...
Abordamos de nuevo el tema de si el alumno asigna un contenido energético a la luz, ya
BIBLIOGRAFÍA
BELÉNDEZ, A. y otros,: (1988). La enseñanza de
los modelos sobre la naturaleza de la luz.
Enseñanza de las Ciencias V ol 7 (3)
(271,275).
Analiza los distintos modelos que se utilizan
al estudiar el comportamiento de la luz en
los distintos niveles educativos. Concluye
comentando la falta de unión entre los conceptos y los distintos modelos planteándolo
como problema a resolver.
BULLEJOS, J. y SAMPEDRO, C.: (1992). Construir los conocimientos de física y química.
Vélez Málaga. Ed. Elzevir.
Unidades didácticas de física y química
con programas- guía de actividades que
incluyen actividades del alumno y
comentarios para el profesor en los que se
explicitan intenciones y propuestas metodológicas.
242
COLL, C.: (1987). Psicología y curriculum. Barcelona. Laia.
Presenta un modelo de Diseño Curricular flexible que permite ser adaptado a cualquier
etapa. Adopta una perspectiva psicopedagógica. Pretende favorecer la continuidad
y la coherencia del proyecto educativo entre
los diferentes niveles de la educación escolar.
FEYNMAN, R.: (1988). Electrodinámica cuántica. Madrid. Alianza Universidad.
Como transcripción de unas conferencias, trata
en un lenguaje claro, ameno, y sencillo la teoría de la electrodinámica cuántica. Explica qué
es la luz y en qué consisten los fenómenos
luminosos. Al final del libro, estudia las
partículas elementales según esta teoría.
FEYNMAN, R. y otros.: (1987). Física. México.
Sistemas Técnicos de Edición S.A.
Área de Ciencias de la Naturaleza
con la ayuda de espejos adecuadamente colocados
podríamos conseguir el objetivo, sin pensar en la
influencia decisiva de la absorción.
Prof. 10
La reflexión es un fenómeno comparativamente hablando de menor incidencia que la
absorción, incluso si se trata de espejos. Si a esto
unimos la enorme velocidad de la luz que posibilita millones de interacciones con las paredes
de la caja en un segundo, comprenderemos la
aparente paradoja a la que lleva esta actividad:
“Todos los fotones se absorben”, con lo que el
calentamiento será el mismo.
Prof. 11
que existe la tendencia, en estas edades, a disociar ambos conceptos, atribuyéndole a la luz sólo
propiedades relacionadas con la visión y dejando para el calor otro tipo de interpretaciones
(radiaciones...)
Prof. 12
Se trata de ver la influencia que tienen en el
crecimiento de las plantas los diferentes tipos de
fotones según sean de energéticos.
Es una actividad que se presta a fomentar
destrezas especialmente científicas: control de
variables, recogida y organización de información, formulación y contrastación de hipótesis,
etc...
Abordamos de nuevo el tema de si el alumno asigna un contenido energético a la luz, ya
BIBLIOGRAFÍA
BELÉNDEZ, A. y otros,: (1988). La enseñanza de
los modelos sobre la naturaleza de la luz.
Enseñanza de las Ciencias V ol 7 (3)
(271,275).
Analiza los distintos modelos que se utilizan
al estudiar el comportamiento de la luz en
los distintos niveles educativos. Concluye
comentando la falta de unión entre los conceptos y los distintos modelos planteándolo
como problema a resolver.
BULLEJOS, J. y SAMPEDRO, C.: (1992). Construir los conocimientos de física y química.
Vélez Málaga. Ed. Elzevir.
Unidades didácticas de física y química
con programas- guía de actividades que
incluyen actividades del alumno y
comentarios para el profesor en los que se
explicitan intenciones y propuestas metodológicas.
242
COLL, C.: (1987). Psicología y curriculum. Barcelona. Laia.
Presenta un modelo de Diseño Curricular flexible que permite ser adaptado a cualquier
etapa. Adopta una perspectiva psicopedagógica. Pretende favorecer la continuidad
y la coherencia del proyecto educativo entre
los diferentes niveles de la educación escolar.
FEYNMAN, R.: (1988). Electrodinámica cuántica. Madrid. Alianza Universidad.
Como transcripción de unas conferencias, trata
en un lenguaje claro, ameno, y sencillo la teoría de la electrodinámica cuántica. Explica qué
es la luz y en qué consisten los fenómenos
luminosos. Al final del libro, estudia las
partículas elementales según esta teoría.
FEYNMAN, R. y otros.: (1987). Física. México.
Sistemas Técnicos de Edición S.A.
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
• Física general compuesta por tres volúmenes:
I-Mecánica, radiación y calor.
II-Electromagnetismo y materia.
III-Mecánica Cuántica.
Mediante una exposición clara y sencilla pretende una comprensión profunda de los
fenómenos físicos.
GIL, D. y otros: (1987). La introducción a la física moderna: un ejemplo paradigmático de
cambio conceptual. Rev.Enseñanza de las
Ciencias. Vol Extr. II Congreso de Enseñanza de las Ciencias. Valencia.
GIORDAN, A. y de VECCHI, G. (1988). Los orígenes del saber Sevilla. Diada Editoras.
Analiza las ideas de los alumnos especialmente en biología. Propone estrategias para
la enseñanza de las ciencias que partiendo
de las ideas de los alumnos promuevan el
cambio conceptual.
HIERREZUELO, J. y MONTERO, A.: (1991). La
ciencia de los alumnos. Vélez Málaga. Ed.
Elzevir .
Se hace una revisión general de la ideas previas de los alumnos en algunos temas de física y de química. Recogen algunas investigaciones sobre el tema dando sugerencias
sobre las consecuencias didácticas.
HOLTON, G.: (1989). Introducción a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. Barcelona.
Ed. Reverté.
Libro de física general que, utilizando la historia y la filosofía de las ciencias, presenta
los conceptos y teorías de física de manera
precisa y clara.
do lugar, principalmente en el campo de la
física y la química, analizando los procesos
que conllevan.
MARTINAND, J.L.: (1986). Enseñanza y aprendizaje de la modelización. Enseñanza de las
Ciencias Vol. 4 (pp. 45-50)
Plantea la importancia y las dificultades de la
modelización. Analiza la modelización en la
estructura de la materia y en la introducción
de los conceptos fuerza y energía.
MASON, S.: (1986). Historia de las ciencias.
Madrid. Alianza Editorial.
Son cinco volúmenes de historia de las ciencias que permiten disponer de una visión
general del desarrollo de todas las ciencias
experimentales.
UNESCO.: (1978). Nuevo Manual de la UNESCO
para la Enseñanza de las Ciencias. Barcelona. Edhasa
Conjunto de experiencias de laboratorio y
propuestas de elaboración de materiales simples de física, química y biología.
NOVAK ,J.D. y GOWIN, D.B.: (1988). Aprendiendo a aprender Barcelona. Martínez Roca.
Muestra las técnicas de construcción de los
mapas conceptuales y de los diagramas en
U.V.E. Analiza su aplicación educativa para
favorecer el aprendizaje significativo, y
como instrumentos de evaluación.
POZO, I., y otros.: (1992). Los contenidos en la
reforma. Barcelona. Martínez Roca.
KUHN, T.S.: (1975). La estructura de las revoluciones científicas. México. Fondo de Cultura
Económica.
Aborda el tratamiento diferenciado que se
debe hacer, en cuanto a metodología y evaluación, de los tres bloques de contenido:
conceptos y datos, procedimientos y valores
Explica el concepto de paradigma. Basándose en datos de historia de las ciencias analiza los cambios de paradigmas que han teni-
Especial interés tiene el análisis que hace en
la diferenciación de datos y conceptos y sus
implicaciones didácticas.
243
Área de Ciencias de la Naturaleza
ANEXOS
244
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
245
Área de Ciencias de la Naturaleza
246
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
247
Área de Ciencias de la Naturaleza
248
Unidad Didáctica: La Luz: Un Inmenso e Incensante Flujo de Fotones
249
Área de Ciencias de la Naturaleza
250
JUSTIFICACIÓN
E
n el Decreto 106/92 de 9 de junio por
el que se establecen las enseñanzas
correspondientes a la Educación Secundaria
Obligatoria, en el área de Ciencias de la Naturaleza se destaca el concepto de energía entre los
conceptos organizadores de los diversos núcleos
conceptuales, con capacidad para dar coherencia
al conjunto.
como las consideradas por el Proyecto CLISP y
las referenciadas por Hierrezuelo y Montero
(1.988) ponen de manifiesto las diferentes concepciones que tienen los alumnos sobre la energía, que se pueden clasificar en:
La selección del concepto de energía nos
parece adecuado por la relevancia que tiene para
la Ciencia y por su poder explicativo de fenómenos físicos, químicos, biológicos y geológicos del
mundo natural cotidiano del alumno.
• La energía como “ depósito” que será origen de actividades.
Como se indica en el decreto, la energía,
como capacidad del sistema para producir transformaciones, puede utilizarse para explicar la
dinámica de cualquier entidad real. A partir del
flujo de energía existente en nuestro planeta se
produce orden y organización. Los sistemas
materiales se crecen y se hacen más complejos
gracias a ese flujo.
En cuanto a las concepciones de los alumnos, en relación con la energía, es evidente que
el término energía es incorporado al lenguaje
habitual del niño desde muy pronto, si bien en
relación con fenómenos vivos, antropocéntricos,
alejados casi siempre de su verdadero significado
o formulación científica.
Los análisis de las ideas previas de los alumnos realizadas por Watts (1.989) y Driver, así
• La energía asociada a capacidades humanas y seres vivos.
• La energía como “ingrediente” que aparece en el sistema cuando se interactúa con
él (los alimentos no manifiestan la energía
que contienen hasta que no son comidos,
ni el carbón, hasta que no se quema).
• La energía asociada a la actividad y movimiento.
• La energía considerada como el combustible y no como una propiedad de éste.
• La energía identificada como fuerza.
• La energía como algo que se puede gastar.
Supuesta la importancia del estudio de la
energía y teniendo en cuenta la información que
aporta el análisis de las ideas previas de los
alumnos, la dificultad está en adecuar el concepto a un nivel de formulación asequible para estas
edades. Consideramos que el tratamiento que se
253
Área de Ciencias de la Naturaleza
hace, en esta unidad, de los problemas planteados puede suponer una aproximación entre el
saber científico y el saber ordinario del alumno
caracterizado, como hemos dicho anteriormente,
por su relación con fenómenos naturales.
El concepto de energía es complejo, abstracto y difícil de aprender, lo que obliga a abordarlo desde diversas perspectivas, teniendo en
cuenta cuál es el punto de partida conceptual de
los alumnos e incluyendo el máximo número
de situaciones en las que se pueda poner de
manifiesto su potencial explicativo.
Es importante resaltar los aspectos de transformación, conservación y degradación de la
energía, de forma que constituya un concepto
vertebrador y un modelo interpretativo para que
los alumnos expliquen y puedan predecir distintos tipos de fenómenos de la realidad.
Por ello, se han seleccionado unos problemas referidos a la dinámica terrestre, abordados
desde el punto de vista de la energía que los
desencadena y las transformaciones que se
producen. Se trata de hacer de la energía el concepto vertebrador común a todos los procesos
dinámicos, en lugar de un aspecto adicional de
los mismo, como se viene considerando desde
otras aproximaciones.
Hay que tener en cuenta la posibilidad de
trabajar el concepto de energía de una manera
interdisciplinar con Ciencias Sociales en relación
con aspectos que son objeto de tratamiento en
los medios de comunicación social: ahorro de
energía, crisis de energía, países productores y
consumidores de petróleo, combustibles fósiles,
alternativas energéticas, etc.
Entre los aspectos que se trabajan se encuentra la fotosíntesis. Conscientes de la dificultad
que entraña para los alumnos el estudio de este
254
concepto parece adecuado integrarlo en una
visión general de transformaciones energéticas,
sin que ello lleve consigo el estudio de los procesos que tienen lugar.
La unidad se organiza en torno a núcleos
conceptuales o ideas como se recoge en el
siguiente esquema:
I. TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA
SOLAR EN ENERGÍA CALORIFICA Y EN
ENERGÍA MECÁNICA.
I.1 El sol emite distintas radiaciones que
transmiten energía.
I.2. La Atmósfera interfiere las radiaciones
solares.
I.3. La Tierra devuelve a la Atmósfera parte
de la energía que recibe.
I.4. El calor absorbido por la Atmósfera provoca el efecto invernadero.
I.5. La Tierra no se calienta de modo uniforme en el tiempo ni en el espacio.
I.6. El ciclo del agua puede ser estudiado
en términos de transformaciones de
energía.
II. TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA
SOLAR EN ENERGÍA QUÍMICA
II.1 La luz puede producir cambios químicos.
II.2. Las plantas pueden transformar la energía lumínica en otro tipo de energía
aprovechable por los seres vivos.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
OBJETIVOS
E
n esta unidad se trabajan los siguientes
objetivos de los contemplados en el
Decreto de Enseñanzas, mencionado con anterioridad, en el área de Ciencias de la Naturaleza:
- Utilizar los conceptos básicos de las Ciencias de la Naturaleza para elaborar una interpretación científica de los principales fenómenos
naturales, así como para analizar y valorar algunos desarrollos y aplicaciones tecnológicas de
especial relevancia.
• Aplicar estrategias personales, coherentes
con los procedimientos de la Ciencia, en la
resolución de problemas.
• Participar en la planificación y realización
en equipo de actividades e investigaciones
científicas sencillas.
• Seleccionar, contrastar y evaluar informaciones procedentes de distintas fuentes.
• Elaborar criterios personales y razonados
sobre cuestiones científicas y tecnológicas
básicas de nuestra época.
• Utilizar sus conocimientos científicos
para analizar los mecanismos básicos que
rigen el funcionamiento del medio, valorar las repercusiones que sobre él tienen
las actividades humanas y contribuir a la
defensa, conservación y mejora del
mismo.
• Reconocer que la Ciencia es una actividad
humana y que, como tal, intervienen en su
desarrollo y aplicación factores de tipo
social y cultural.
• Reconocer que la Ciencia debe entenderse
como cuerpo de conocimientos organizados en continua elaboración, susceptibles
por tanto de ser revisados y, en su caso,
modificados.
• Comprender y expresar mensajes científicos con propiedad, utilizando diferentes
códigos de comunicación.
CONTENIDOS
L
a mayoría de los contenidos referentes a
destrezas, habilidades y actitudes que
se pretende trabajar en esta unidad se recogen
en el Decreto citado, en el área de Ciencias de la
Naturaleza.
• Plantearse problemas y definir hipótesis.
• Identificar variables y trabajar con las mismas.
• Analizar resultados y extraer conclusiones.
➤ En relación con destrezas y habilidades
• Leer textos e interpretarlos correctamente.
Se trata de desarrollar en el alumno la capacidad de:
• Relacionar fenómenos naturales.
255
Área de Ciencias de la Naturaleza
• Llevar a cabo las experiencias que se proponen.
➤ Con respecto a las actitudes
• Favorecer una actitud de reflexión sobre la
capacidad que tiene el hombre de alterar las
transformaciones energéticas.
• Desarrollar una actitud científica de respeto a la naturaleza.
• Fomentar una actitud crítica frente a la
problemática ambiental y a las posiciones
que ante ella toman los distintos grupos
sociales y los medios de comunicación.
➤ Conceptuales
En esta unidad se recogen los contenidos
que aparecen a lo largo de los diferentes núcleos del área de Ciencias de la Naturaleza de la
Enseñanza Secundaria Obligatoria. Así en el
núcleo sobre la unidad de funcionamiento de los
seres vivos se dice que “el organismo puede considerarse como un sistema en el que materia,
energía e información circulan en un proceso de
continuo flujo e intercambio con el medio”, destacándose la fotosíntesis como proceso fundamental para la vida en el planeta.
En el núcleo sobre cambios en la superficie
sólida del planeta, aparece como aspecto relevante “ la energía solar y la gravedad a través del flujo
del agua y del aire, son, en última instancia las
causas de los procesos de erosión y transporte”.
Los contenidos conceptuales se exponen
aquí como una relación de las ideas - clave que
se pretende que el alumno construya a partir de
las actividades. En ellas se articulan los conceptos seleccionados a la vez que se expresa el nivel
de formulación propuesto para esta etapa.
256
• El Sol emite radiaciones. Las radiaciones
procedentes del sol no se transmiten de
forma homogénea, sino por medio de
ondas que, caracterizadas por su longitud,
constituyen tres tipos de espectros: ultravioleta, luz visible e infrarrojo.
• Las radiaciones procedentes del sol transmiten energía que llega a la Tierra.
• Algunos componentes de la atmósfera
(dióxido de carbono, vapor de agua,
aerosoles, etc ) reflejan, absorben y
difunden parte de la energía procedente
del sol. El ozono filtra las radiaciones
ultravioleta.
• La superficie terrestre devuelve a la atmósfera parte de la energía captada mediante
reflexión y reemisión en forma de calor.
• La energía absorbida por el dióxido de carbono, vapor de agua, aerosoles y otros
compuestos de la atmósfera, directamente
del Sol o por reemisión de la Tierra, provocan el efecto invernadero.
• La superficie de la Tierra no se calienta de
modo uniforme en el tiempo ni en el espacio, lo que origina variaciones y almacenamientos locales y temporales de energía
que provocan transferencias de unas partes a otras de la Litosfera, Hidrosfera,
Atmósfera y Biosfera, manteniéndose un
balance global neto, sin pérdidas ni ganancias.
• Las transferencias de energía son la causa
de fenómenos como evaporación, erosión,
arrastre, etc.
Estas IDEAS - CLAVE son:
• Los flujos de energía originan una serie de
cambios cíclicos y progresivos que se concretan en la circulación de masas de agua,
aire y materiales, que van a dar lugar a:
• El Sol es la fuente de energía capaz de
poner en marcha los procesos que caracterizan el dinamismo terrestre.
- los diferentes climas.
- el ciclo del agua.
- los procesos geológicos externos.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
• La energía procedente del sol tiene capacidad para producir cambios químicos en
la materia.
• La energía asociada al espectro visible procedente del sol se transforma en energía
química de enlace en la materia orgánica
de las plantas verdes, lo que constituye la
base de la vida.
• Como resultado de algunas actividades
humanas el hombre puede alterar local o
globalmente la distribución de la energía
sobre la Tierra, provocando un sobrecalentamiento de la atmósfera y un descenso de la energía disponible para otros
procesos.
MAPA CONCEPTUAL
257
Área de Ciencias de la Naturaleza
EVALUACIÓN
➤ La evaluación debe aportarnos elementos para validar:
• Los materiales elaborados.
• La utilización que de ellos hace el
profesor.
• La consecución, por parte de los alumnos,
de los objetivos propuestos.
Con respecto a la consecución de los objetivos propuestos por parte de los alumnos se trata
de crear situaciones de enseñanza - aprendizaje
para trabajar las actitudes y procedimientos y
posteriormente valorar si existe progreso.
En cuanto a los contenidos conceptuales, es
fundamental abordarlos de una manera gradual a
lo largo de todo el proceso, teniendo en cuenta
que, a medida que se incorpora nueva información, el alumno puede profundizar en conceptos
anteriores.
La reflexión y el análisis sobre los resultados
de la evaluación nos permitirá reformular los
objetivos y, en consecuencia, introducir modificaciones en los materiales y en el uso que de
ellos hace el profesor.
➤ En la evaluación se intentará valorar:
• La capacidad del alumno para efectuar
transferencias de aprendizaje a otros contextos.
• La capacidad del alumno de generalizar, es
decir, de hacer abstracciones de conceptos
a partir de las situaciones concretas en que
éstos se han trabajado.
• La adquisición de las actitudes y destrezas
que figuraban en los objetivos.
258
Indicamos los instrumentos a utilizar en la
evaluación, haciendo hincapié en la conveniencia de dejar siempre claros para el alumno los
criterios considerados y los elementos que se
tendrán en cuenta.
➤ Instrumentos de evaluación:
• La observación del trabajo individual, del
trabajo en pequeño grupo y en las puestas
en común, en los que se valorará la participación, el esfuerzo, la cooperación, etc.
• Dado el carácter activo de la unidad y la
cantidad de experiencias que se presentan,
se valorará la realización de las mismas en
cuanto a la emisión de hipótesis, el análisis de resultados y elaboración de conclusiones a través del cuaderno de clase.
• Destacamos también el mapa conceptual
como elemento de evaluación a utilizar al
principio del proceso, para detectar las
ideas y concepciones que sobre la energía
tienen los alumnos y en diversos momentos posteriores para evaluar el posible
aprendizaje.
Se proponen una serie de actividades complementarias que pueden realizarse a lo largo de
la unidad y que están diseñadas para ver si los
alumno aplican conceptos anteriores, si incorporan en sus comentarios de textos e interpretación
de esquemas los que se vienen trabajando, si
avanzan en su capacidad de análisis y si se ha
favorecido en ellos una actitud de respeto al
medio, basada en una mayor información y sensibilización.
Algunas de estas actividades pueden servir
especialmente para aquellos alumnos que, por
tener un ritmo de aprendizaje más rápido, puedan
profundizar más en la formulación de conceptos.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
E
n este apartado se exponen las actividades por medio de las cuales se pretende
que el alumno llegue a asimilar cada una de las
ideas - clave que se han expuesto.
Estas actividades son de diversa índole.
Algunas aparecen en conexión con la información que se suministra a los alumnos como
soporte conceptual mínimo. Otras pretenden ser
punto de arranque para la reflexión o debate
sobre aspectos concretos.
Se incluyen también actividades complementarias que el profesor puede plantear a lo largo
del proceso como una forma de ver el grado de
consecución de los objetivos por parte de los
alumnos.
Esto justifica, a nuestro juicio, el distinto
grado de concreción de las mismas, lo que hace
que algunas aparezcan “cerradas”, en el sentido
de elaboradas en relación con un contenido
concreto, mientras que otras aparecen “abiertas”,
en el sentido de que pueden llevarse a cabo distintas experiencias para ilustrar un mismo hecho
o fenómeno.
Con respecto a su desarrollo en el aula, algunas actividades son para realizar en pequeño o
gran grupo, mientras que otras son para trabajar
individualmente. Cuando esta circunstancia no se
mencione, se entenderá que es irrelevante o que
se deja a criterio del profesor.
Consideramos que el alumno construirá las
ideas - clave en un proceso que se asemeja a una
espiral, profundizando en los conceptos a la vez
que incorpora otros nuevos. No obstante, hemos
intentado concretar al final de un grupo de actividades la idea - clave fundamental que se ha trabajado, conscientes de que el nivel de asimilación por
parte de cada uno de los alumnos será diferente.
ACTIVIDAD INICIAL
S
e trata de que los alumnos constaten el
dinamismo de la Tierra a partir de algunos hechos cotidianos.
En este sentido, el profesor puede presentar,
mediante diapositivas u otro recurso, imágenes
que ilustren fenómenos naturales del tipo de los
que siguen:
• La lluvia, el viento, una granizada, una
avalancha, etc.
• La formación de un barranco después de
una intensa lluvia.
• El mejor crecimiento de las plantas en luz
que en oscuridad.
• La diferencia de temperatura en distintas
partes de la Tierra.
Después de la observación de estos hechos
se pedirá al alumno que trabaje en pequeño
grupo para contestar a estas cuestiones:
• La evaporación del agua de un charco.
1. Cuáles son los cambios observados.
• El arrastre de materiales de los ríos a las
playas.
2. Cuál es la causa que los origina.
259
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
E
n este apartado se exponen las actividades por medio de las cuales se pretende
que el alumno llegue a asimilar cada una de las
ideas - clave que se han expuesto.
Estas actividades son de diversa índole.
Algunas aparecen en conexión con la información que se suministra a los alumnos como
soporte conceptual mínimo. Otras pretenden ser
punto de arranque para la reflexión o debate
sobre aspectos concretos.
Se incluyen también actividades complementarias que el profesor puede plantear a lo largo
del proceso como una forma de ver el grado de
consecución de los objetivos por parte de los
alumnos.
Esto justifica, a nuestro juicio, el distinto
grado de concreción de las mismas, lo que hace
que algunas aparezcan “cerradas”, en el sentido
de elaboradas en relación con un contenido
concreto, mientras que otras aparecen “abiertas”,
en el sentido de que pueden llevarse a cabo distintas experiencias para ilustrar un mismo hecho
o fenómeno.
Con respecto a su desarrollo en el aula, algunas actividades son para realizar en pequeño o
gran grupo, mientras que otras son para trabajar
individualmente. Cuando esta circunstancia no se
mencione, se entenderá que es irrelevante o que
se deja a criterio del profesor.
Consideramos que el alumno construirá las
ideas - clave en un proceso que se asemeja a una
espiral, profundizando en los conceptos a la vez
que incorpora otros nuevos. No obstante, hemos
intentado concretar al final de un grupo de actividades la idea - clave fundamental que se ha trabajado, conscientes de que el nivel de asimilación por
parte de cada uno de los alumnos será diferente.
ACTIVIDAD INICIAL
S
e trata de que los alumnos constaten el
dinamismo de la Tierra a partir de algunos hechos cotidianos.
En este sentido, el profesor puede presentar,
mediante diapositivas u otro recurso, imágenes
que ilustren fenómenos naturales del tipo de los
que siguen:
• La lluvia, el viento, una granizada, una
avalancha, etc.
• La formación de un barranco después de
una intensa lluvia.
• El mejor crecimiento de las plantas en luz
que en oscuridad.
• La diferencia de temperatura en distintas
partes de la Tierra.
Después de la observación de estos hechos
se pedirá al alumno que trabaje en pequeño
grupo para contestar a estas cuestiones:
• La evaporación del agua de un charco.
1. Cuáles son los cambios observados.
• El arrastre de materiales de los ríos a las
playas.
2. Cuál es la causa que los origina.
259
Área de Ciencias de la Naturaleza
La reflexión sobre estos hechos y otros cotidianos nos llevará a concluir que en la Tierra hay
cambios que afectan a la Litosfera, Hidrosfera,
Atmósfera y Biosfera.
los volcanes y los terremotos, lo que nos servirá
para presentar otra fuente de energía que tiene
su origen en el interior y que desencadena otros
procesos: los internos.
Una puesta en común donde se presenten
las reflexiones y los resultados del trabajo en
grupo y en donde se comparen situaciones producidas en otras condiciones atmosféricas, de
luminosidad, etc., nos permitirá deducir la necesidad de una fuente de energía que ponga en
marcha todos los procesos o cambios que se han
descrito, llegando a la conclusión de que EL SOL
ES UNA DE LAS FUENTES DE ENERGÍA CAPAZ
DE PONER EN MARCHA LOS PROCESOS QUE
CARACTERIZAN EL DINAMISMO TERRESTRE.
También conviene llegar a la idea de que la
Tierra genera un campo gravitatorio que es la
causa del arrastre de materiales hacia zonas
más bajas. Estos procesos pueden ser explicados en términos de variaciones de energía
potencial.
Probablemente habrán salido otras manifestaciones energéticas de la Tierra tales como son
Después de que el alumno ha constatado
el dinamismo terrestre y asume que el sol es
una de las fuentes de energía, se presentarán
una serie de actividades que le vayan
suministrando el soporte necesario para ir
construyendo las demás ideas - clave que se
han citado.
ACTIVIDADES DE DESARROLLO
I. TRANFORMACIONES DE LA ENERGÍA
SOLAR EN ENERGÍA CALORÍFICA Y EN
ENERGÍA MECÁNICA
I.1.EL SOL EMITE DISTINTAS RADIACIONES
QUE TRANSMITEN ENERGÍA
ACTIVIDAD A
ellas está la que conocemos como luz visible,
porque la podemos percibir a través de nuestros
ojos, así como otras que, aunque invisibles,
podemos sentir sus efectos, este es el caso de las
radiaciones infrarroja y ultravioleta.
Para diferenciar a estas radiaciones se representan por medio de ondas, caracterizadas por
una magnitud llamada longitud de onda (l). La
longitud de onda se puede definir como la distancia que hay entre dos puntos que se encuentran en el mismo estado de vibración.
Información
En el sol ocurren transformaciones energéticas
que originan transmisiones de energía que se
irradian al espacio en forma de radiaciones. Entre
260
En la Figura 1 puede verse un modelo de
representación de las ondas. Obsérvese como
pueden diferenciarse fácilmente de acuerdo con
sus longitudes de onda.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
Figura 1
En la Figura 2 se representan las variaciones de longitud de onda cuando cambian las características del medio que atraviesa.
Figura 2
261
Área de Ciencias de la Naturaleza
A1. En la Figura 3 se representan las radiaciones procedentes del sol y de la Tierra, que
se transmiten por medio de ondas. ¿Observas algunas diferencias entre ellas?
Figura 3
A2. Sabemos que el Sol está a mayor temperatura que la Tierra. Busca información acerca de la temperatura de ambos.
A3. Ordena las radiaciones ultravioleta, visible
e infrarroja, según su longitud de onda.
Información
La radiación que emite un cuerpo puede
cambiar cuando varía su temperatura. Un cuerpo a baja temperatura puede emitir radiaciones
de longitud de onda larga, por ejemplo, infrarroja y, a medida que su temperatura aumenta, la
longitud de onda disminuye, entrando ya en el
espectro visible.
En relación con esta información se propone realizar las siguientes actividades, para que el
alumno observe como puede cambiar el tipo de
radiación emitida por un cuerpo cuando varían
determinadas condiciones, como por ejemplo la
temperatura.
262
ACTIVIDAD B
B1. Describe los cambios de aspecto que
experimenta en el tiempo una barra de
hierro cuando la colocamos sobre una
llama.
B2. Repetir el proceso anterior con la resistencia de una estufa cuando se conecta
a la red.
B3. De las tres radiaciones mencionadas,
UV, visible e infrarroja, indicar la
radiación emitida en cada uno de los
casos anteriores al ir aumentando la
temperatura.
ACTIVIDAD C
Construye, de la forma que sigue, un sencillo espectroscopio (Fig.4) para observar las diferentes ondas que conforman el espectro de la luz
visible.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
Se toma un cilindro hueco (por ejemplo, de
cartón) y en una de los extremos se le coloca una
base en la que se haya practicado una rendija. En
el otro extremo se pone una red de difracción, que
puede ser sustituida por un tejido de seda o rayón.
Si miramos una fuente luminosa, a través de
la red de difracción, podremos ver su espectro.
(Se recomienda dirigirlo sobre fuentes de
distinta naturaleza).
Figura 4
De estas actividades se concluye que la luz
está compuesta por diferentes ondas cuya superposición forma el espectro característico.
ACTIVIDAD D
D1. Después de leer atentamente el siguiente texto contesta a las cuestiones que se
proponen:
Cabría decir que hubo una vez un hombre que luchó contra todo un ejército. Los historiadores antiguos nos dicen que el hombre era
un anciano, pues pasaba ya de los setenta. El
ejército era el de la potencia más fuerte del
mundo: la mismísima Roma.
Lo cierto es que el anciano, griego por más
señas, combatió durante casi tres años contra el
ejército romano... y a punto estuvo de vencer: era
Arquímedes de Siracusa, el científico más grande del mundo antiguo.
Lectura
El ingenio, la mejor arma.
263
Área de Ciencias de la Naturaleza
Figura 5
El ejército romano conocía de sobra la reputación de Arquímedes, y éste no defraudó las previsiones. Cuenta la leyenda que, habiendo montado espejos curvos en las murallas de Siracusa
(una ciudad griega en Sicilia), hizo presa el
fuego en las naves romanas que la asediaban. No
era brujería: era Arquímedes.
(Momentos estelares de la Ciencia. Isaac Asimov).
1. ¿Cómo ardieron las naves romanas?
D3. Enfoca la luz solar sobre un papel por
medio de una lupa. Haz lo mismo sobre
la mano.
D4. Haz funcionar una calculadora solar en
luz y en oscuridad. Saca conclusiones.
D5. Comenta cuáles son las transformaciones energéticas que se han producido
en cada una de las actividades anteriores.
2. Indica las diferencias y semejanzas que
encuentras entre la experiencia B1 y la
acción llevada a cabo por Arquímedes.
La realización las actividades anteriores
deben pretender que el alumno se aproxime a la
comprensión de las siguientes ideas - clave:
A continuación se propone una serie de
experiencias sencillas que pretende ilustrar el
contenido de la lectura.
EL SOL EMITE RADIACIONES. ÉSTAS SON
DE TRES TIPOS EN FUNCIÓN DE SU LONGITUD DE ONDA Y DE SU FRECUENCIA: ULTRAVIOLETA, LUZ VISIBLE E INFRARROJA.
D2. Diseña una experiencia para comprobar el fenómeno que se describe en la
lectura.
264
LAS RADIACIONES EMITIDAS POR EL SOL
TRANSMITEN ENERGÍA QUE LLEGA A LA TIERRA.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
I.2.LA ATMÓSFERA INTERFIERE
LAS RADIACIONES SOLARES
Hasta ahora hemos visto que el sol emite
radiaciones y que estas radiaciones transmiten
energía que llega a la Tierra.
ACTIVIDAD F
Lee atentamente la siguiente lectura y contesta a las cuestiones que se proponen:
Lectura
Se trata ahora de ilustrar el hecho de que
algunos componentes de la atmósfera retienen
parte de esa energía, bien directamente, por
absorción, reflexión y difusión de la que viene
del sol, bien indirectamente, a partir de la que la
superficie terrestre refleja y reemite.
Las actividades E y F pretenden poner de
manifiesto en primer lugar la naturaleza material
de la atmósfera y las propiedades de algunos de
sus componentes.
ACTIVIDAD E
Debate en pequeño grupo sobre estas
cuestiones
E.1. ¿Por qué son más frías, en general, las
noches secas y despejadas que las
nubladas?
E.2. En San Juan del Puerto (Huelva), “La
Celulosa” lanza al exterior una nube de
gases que tiene un olor pestilente. La
gente se queja los días nublados de que
los gases y el olor son más persistentes
¿Le encuentras alguna explicación?
E.3. Tenemos dos habitaciones vacías que se
comunican por una puerta que, de
momento, está cerrada. Una de ellas
tiene calefacción y se encuentra a 30ºC,
mientras que la otra está a 10ºC.
1) Explica por qué no necesitamos un
termómetro para percibir que no están
a la misma temperatura.
2) Explica qué pasará con respecto a la
temperatura si abrimos la puerta que
las comunica.
El aire: ese caos.
Cuesta creer que el aire sea realmente algo.
No se puede ver ni tampoco se deja sentir y, sin
embargo, está ahí. Cuando cobra suficiente velocidad, sopla un viento huracanado que es capaz
de hacer naufragar barcos y tronchar árboles. Su
presencia resulta entonces innegable.
El aire ¿es la única sustancia invisible? Los
alquimistas de la Edad Media pensaban que sí, pues
las pompas o vapores incoloros que emanaban de
sus pócimas recibían el nombre de “aires”.
Hacia l.630 Van Helmont, médico belga aficionado a la Alquimia no estaba conforme con
la idea de que todos los vapores incoloros fueran
aire ya que los “aires” que veía borbotear de sus
mixturas no eran nada parecido al aire.
Haciendo diversos experimentos con sustancias químicas, provocaba reacciones que daban
vapores de colores. ¿Era aquello aire? ¿Quién
había visto jamás aire rojo? ¿Quién había oído
jamás que un aire pudiera verse?
En otro tipo de experimentos obtenía otro
“aire” que apagaba o en el que no podía arder
una vela ¿Qué tipo de “aire” era aquél?
... Van Helmont concluyó que el aire era sólo
un ejemplo de un grupo de sustancias similares,
un grupo de sustancias que era difícil de estudiar, pues no se podían ver ni sentir fácilmente,
no tenían forma definida, se escapaban de los
recipientes, no parecían tener estructura.
Este nuevo grupo de sustancias necesitaba
un nombre y Van Helmont pensó que el mejor era
el griego “caos” que en su idioma transcribió
como GAS.
265
Área de Ciencias de la Naturaleza
Más tarde el mismo Van Helmont fue capaz
de condensar gases en un matraz y colocarlos en
forma líquida en una vasija. Pudo reducir el
“caos”.
Por el siglo XVIII Lavoisier comprobó que
cuando un metal se oxidaba, la herrumbre era
más pesada que el metal original. Parecía como
si un material sólido, sin saber de dónde venía, se
agregaba al metal.
porción y características de cada uno de
estos gases.
En la Actividad G se propone un experimento para comprobar la retención de energía por
parte de algunos de estos componentes aislados,
independientemente de que también se producen fenómenos de reflexión y difusión.
ACTIVIDAD G
El mismo estudió la combustión y comprobó
que cuando la madera ardía, la ceniza resultante era mucho más ligera que aquélla.
(Grandes ideas de la Ciencia. Isaac Asimov).
F1. ¿Por qué la oxidación añadía materia
mientras que la combustión parecía retirarla?
Para ilustrar esta información se propone el
siguiente experimento:
F2. Sabemos que la Tierra está rodeada por
una capa de gases que constituye la
Atmósfera. Busca información y construye una tabla donde se indique la pro-
G1. Construye una caja de cartón como la
que se indica en la Figura 6, con una luz
potente en un extremo y un termómetro
y un fotómetro en el otro y procede
como sigue:
Figura 6
266
Las radiaciones solares son absorbidas y
reflejadas por los cuerpos que se encuentran a su
paso (gotas de agua, aerosoles, dióxido de carbono, etc).
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
a) Toma inicialmente las lecturas del fotómetro y termómetro.
b) ¿Qué crees que pasará cuando encendamos la bombilla?. Anótalo en tu cuaderno.
d) Coloca, como podrás observar en la Figura 7, dos vidrios en las rendijas, de forma
que nos permitan introducir entre ellos
distintas sustancias (humo, agua pulverizada, un aerosol, etc).
c) Enciende la bombilla y toma dos o tres
lecturas a intervalos de cinco minutos.
Figura 7
e) ¿Crees que se modificarán las lecturas
anteriores?. ¿Por qué?. Anótalo en tu cuaderno.
f) Repite a) y c) para cada una de las sustancias.
g) Representa los valores obtenidos en función del tiempo.
h) Interpreta los resultados y saca conclusiones de estas experiencias.
G2. ¿Hubiera podido Arquímedes quemar
las naves en un día nublado?. Razona la
respuesta.
Con esta información y actividades se pretende que el alumno llegue a deducir la naturaleza del aire y, en consecuencia, encuentre en él
el soporte material que hace que LA
ATMÓSFERA ABSORBA Y REFLEJE PARTE DE LA
ENERGÍA IRRADIADA POR EL SOL.
I.3. LA TIERRA DEVUELVE A LA ATMÓSFERA
PARTE DE LA ENERGÍA QUE RECIBE
Se proponen aquí unas actividades que consisten en observar experiencias sencillas de
absorción y reflexión de la energía que llega a la
Tierra.
267
Área de Ciencias de la Naturaleza
ACTIVIDAD H
H1. Observa y describe los procesos que se
van sucediendo hasta la total desaparición del agua de una superficie o un
charco en los que incida la luz solar.
H2. Indica qué ocurre cuando en verano
acercamos la mano al suelo o a una
superficie metálica.
Esto tiene una razón: como los paneles de
cristal de un invernadero, las moléculas de dióxido de carbono son transparentes a la luz visible, permitiendo que los rayos del sol calienten la
Tierra. Pero cuando ésta despide su exceso de
calor, se queda en la atmósfera en lugar de escaparse al espacio. La cantidad de calor retenida
depende de cuanto dióxido de carbono haya en
el aire en ese momento.
(Tomado de la revista Natura).
H3. ¿Por qué usamos ropas más claras en
verano que en invierno?.
H4. ¿Por qué en Andalucía se encalan las
fachadas de las casas mientras que en el
norte es frecuente que se pinten de
colores oscuros?. Saca conclusiones
sobre la relación que existe entre el
calor desprendido y la diferente naturaleza y color de distintas superficies.
Después de hacer estas experiencias y observaciones concluiremos que LA TIERRA DEVUELVE A LA ATMÓSFERA PARTE DE LA ENERGÍA
RECIBIDA MEDIANTE REFLEXIÓN Y REMISIÓN
EN FORMA DE CALOR.
I.4.LA ENEGÍA ABSORBIDA POR LA ATMÓSFERA PROVOCA EL EFECTO INVERNADERO
Queremos que el alumno, apoyado en toda
la información anterior, adquiera la base científica que le permita comprender el efecto invernadero y debata en grupo algunas cuestiones sobre
su evolución y posibles consecuencias en relación con algunas actividades humanas.
ACTIVIDAD I
Desde que se ilustró este fenómeno, ha
habido una avalancha de publicaciones en revistas y otros medios de difusión; unos son resultados, aún provisionales, de trabajos llevados a
cabo mientras que otros caen en el campo de la
pura especulación o la propaganda, que sirve a
intereses muy diversos.
No obstante, todos parecen concluir una
cosa: la cantidad de dióxido de carbono en la
atmósfera está aumentando y, si no hay mecanismos de compensación que lo retiren, se
puede pensar en un aumento de la temperatura
media de la Tierra.
Después de leer atentamente el texto anterior, reflexiona en grupo sobre las siguientes
cuestiones:
1) Justifica el nombre de “efecto invernadero” para designar el fenómeno descrito.
2) Indica actividades humanas o de otro tipo
que a tu juicio puedan provocar un
aumento del dióxido de carbono que hay
en la atmósfera.
3) Explica las consecuencias que pudiera
tener un calentamiento o subida de la
temperatura media de la superficie
terrestre.
Lectura
Sin una manta aislante de calor de dióxido
de carbono formado naturalmente, la Tierra tendría una temperatura media en superficie de 18ºC en lugar de los 15ºC que ahora tiene.
268
4) Enumera posibles acciones encaminadas a
disminuir el dióxido de carbono atmosférico.
Estas actividades han servido para trabajar la
siguiente idea - clave:
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
LA ENERGÍA DEL SOL INTERCEPTADA
POR LA ATMÓSFERA Y LA REFLEJADA Y REMITIDA POR LA TIERRA EN FORMA DE RADIACIÓN INFRARROJA DETERMINAN EL EFECTO
INVERNADERO.
I.5. LA TIERRA NO SE CALIENTA
DE MODO UNIFORME EN EL TIEMPO
Y EN EL ESPACIO
Se trata, en primer lugar, de que el alumno
compruebe, a partir de experiencias muy sencillas, cómo la energía, en este caso el calor, fluye
o se transfiere de los lugares más calientes a los
más fríos.
c) Repite las medidas a los cinco minutos de
retirar la fuente de calor.
J2. Mide la temperatura en distintos puntos
de una habitación que está siendo calentada con un radiador situado en la parte
baja.
J3. ¿Qué conclusiones sacas de estas experiencias?
ACTIVIDAD K
El dibujo ilustrado a continuación (Fig.8) representa las posiciones relativas de la Tierra y el sol
Obsérvalo con atención y contesta a lo
siguiente:
ACTIVIDAD J
J1. Realiza la siguiente experiencia:
a) Calienta un recipiente de agua colocando un foco de calor en un extremo.
b) Al cabo de cinco minutos mide la temperatura en dos puntos, uno próximo y
otro alejado del foco de calor.
1) ¿De qué crees que depende que unas
zonas de la Tierra se calienten más o
menos?
2) ¿Crees que estas variaciones se mantienen
a lo largo del tiempo?
Como resultado de esta Actividad el alumno
puede elaborar una síntesis como la que sigue:
Figura 8
269
Área de Ciencias de la Naturaleza
Síntesis
La cantidad de energía que llega a un punto
de la Tierra depende de:
• la cantidad de energía emitida por el sol.
• la distancia al sol.
• la mayor o menor inclinación con que en
ese punto incidan los rayos solares.
De ahí se deduce que la cantidad de energía
que en un instante dado poseen las diferentes
zonas de la Tierra no es constante, disminuyendo en función de la latitud, desde las zonas
ecuatoriales a las polares.
ACTIVIDAD L
Información
mente. Si, por el contrario, devolviera al espacio
más de la que recibe, se enfriaría. Se sabe que a
lo largo de los últimos cientos de millones de años
las condiciones de vida en el planeta no han
variado sustancialmente en lo que a la temperatura se refiere, es decir, nuestro planeta se halla,
a grandes rasgos, en equilibrio radiante, lo que
significa que emite aproximadamente la misma
cantidad de energía que recibe.
Según hemos visto, la energía recibida disminuye en función de la latitud, desde las zonas
ecuatoriales a las polares.
L1. La gráfica representada en la Figura 9
nos muestra como hay un superávit de
energía en unas zonas de la Tierra y un
déficit en otras.
A la vista de la gráfica y sabiendo que el
balance energético global es nulo explica cuáles
son tus conclusiones.
La Tierra recibe y emite energía. Si recibiera
más de la que emite, se calentaría indefinida-
Figura 9
Se pretende que el alumno entienda que HAY
UNAS REGIONES QUE ESTACIONALMENTE
“GANAN” O “PIERDEN” ENERGÍA. PARA RESTA-
270
BLECER EL EQUILIBRIO SE GENERAN SISTEMAS
DE CIRCULACIÓN GLOBAL, QUE SON RELATIVAMENTE PERMANENTES EN EL TIEMPO.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
Se puede proponer ahora un debate sobre el
papel del hombre como modificador de estas
transferencias energéticas para llegar a la conclusión de que COMO RESULTADO DE ALGUNAS
ACTIVIDADES HUMANAS EL HOMBRE PUEDE
ALTERAR LOCAL O GLOBALMENTE LA DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA SOBRE LA TIERRA,
PROVOCANDO UN SOBRECALENTAMIENTO DE
LA ATMÓSFERA DE CONSECUENCIAS AUN
IMPREVISIBLES Y UN DESCENSO DE LA
ENERGÍA DISPONIBLE PARA OTROS PROCESOS.
I.6.EL CICLO DEL AGUA Y LOS CAMBIOS
PRODUCIDOS POR LA LUZ
Sabemos que transferencias de energía conllevan una serie de cambios (en el aspecto de
una barra de hierro que se calienta, en el estado
del agua de un charco que se evapora, en la temperatura del suelo expuesto al sol), que en la Tierra se van a producir en sus componentes sólidos, líquidos, gaseosos y seres vivos.
Hemos pretendido presentar los cambios
que tienen lugar en la naturaleza a partir de un
concepto que subyace a todos ellos: la energía
que los pone en marcha.
Pensamos que esta información y la asimilación por parte de los alumnos de las ideas - clave
que se han expuesto, nos deben situar en el punto
de partida del estudio de estos cambios, a saber:
• Los climas.
• El ciclo del agua.
• Los procesos geológicos externos.
• La fotosíntesis.
Los fenómenos de circulación global de la energía en le Tierra a lo largo del año, a los que nos
hemos aproximado en actividades anteriores, nos
pueden servir de punto de arranque en la propuesta de actividades para el estudio de los C L I M A S.
Como ya hemos visto en otras actividades
LAS TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA CONLLEVAN TRANSFORMACIONES DE LA MISMA. ASÍ
EL CALOR QUE SE TRANSFIERE DE UNAS
ZONAS A OTRAS DE LA TIERRA SE TRANSFORMA AL CONTACTO LITOSFERA - HIDROSFERA ATMÓSFERA - BIOSFERA, EMPLEÁNDOSE EN
ENERGÍA MECÁNICA, RESPONSABLE DE LOS
FENÓMENOS DE EROSIÓN, METEORIZACIÓN,
TRANSPORTE Y, EN GENERAL, DE TODOS LOS
PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS.
Proponemos ahora una Actividad que puede
servir como punto de partida para un estudio
más detallado del CICLO DEL AGUA.
ACTIVIDAD M
Recuerda la Actividad en la que describiste
los procesos que tenían lugar hasta la desaparición del agua de un charco en el que incidía la
luz solar.
A partir de esta experiencia concluíamos que
para evaporar una cantidad de agua hacía falta
suministrarle energía en forma de calor.
De acuerdo con ello, contesta a las siguientes cuestiones:
1). ¿Qué ocurre con esa energía cuando el
vapor de agua se condensa y precipita
en forma de lluvia?
2). En función de esto, indica si para cada
una de las transformaciones que se proponen a continuación hace falta suministrar energía o, por el contrario, se libera.
sólido—————->líquido————->gas
gas ..—————->líquido ————->sólido
Hasta aquí se han trabajado las transformaciones de la energía procedente del sol y se ha
visto que pueden producir modificaciones en la
temperatura de los cuerpos y que tienen capacidad para producir movimiento. Pasamos ahora a
trabajar las transformaciones de la energía solar
en energía química en general y en particular la
que tiene lugar en las plantas verdes.
271
Área de Ciencias de la Naturaleza
II. TRANFORMACIONES DE LA ENERGÍA
SOLAR EN ENERGÍA QUÍMICA
II.1. L A LUZ PUEDE PRODUCIR CAMBIOS
QUÍMICOS
Se trata de constatar fenómenos fácilmente
observables por medio de los cuales los alumnos
puedan relacionar la causa con el efecto, es decir,
la luz con las transformaciones químicas que ésta
puede producir. Aunque en el caso del bronceado
de la piel intervienen también las radiaciones ultravioleta, nos referiremos a la luz visible como causa
de los fenómenos explicados.
Los fenómenos seleccionados son:
Información
El papel fotográfico está cubierto de sales de
plata. Normalmente se encuentra protegido ya
que si sobre él incide la luz, las sales de plata se
convierten en plata metálica finamente dividida,
de color negro.
El tiempo que tarda en ennegrecerse el papel
depende de la intensidad de la luz, así, en días
nublados o sitios oscuros el proceso de ennegrecimiento es más lento que en días despejados o
lugares iluminados.
En esta experiencia y en las que siguen se
tratará de que cada grupo de alumnos, una vez
planteado el problema, emita una hipótesis y
diseñe la estrategia para comprobarla, pro curando realizar el control oportuno de variables.
A) Efecto de la luz sobre el papel de fotografía.
ACTIVIDAD N
B) Efecto de la luz sobre el papel de baja
calidad.
N1.- Toma papel fotográfico y quita la
cubierta protectora.
C) Efecto de la luz sobre la hoja de una planta.
Pueden relacionarse estas observaciones con
las experiencias realizadas anteriormente sobre la
evaporación del agua de un charco por la energía
transferida desde el sol a las moléculas de agua.
a) Pon encima un objeto, por ejemplo, una
llave.
b) Observa lo que
conclusiones.
ocurre
y
saca
Figura 10
N2. Realiza la anterior experiencia en días
nublados y despejados, o en lugares más
o menos iluminados, y mide el tiempo
que tarda el papel en ennegrecerse.
Recoge los datos en una tabla y saca
conclusiones.
272
ACTIVIDAD R
Queremos comprobar por medio de esta
observación que el papel de baja calidad, por
ejemplo, el de periódico, se decolora con la
luz.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
La Actividad consiste en exponer el papel de
periódico a la luz y observar la decoloración que
se produce a lo largo de los siguientes días, para
ello, coge varias hojas de periódico y colócalas
en lugares con diferente iluminación. Espera
unos días. Observa lo que ocurre y saca conclusiones.
La siguiente experiencia solo pretende
constatar la no pigmentación de la hoja de una
planta que ha sido tapada con papel negro.
ACTIVIDAD P
Vamos a ver ahora el efecto de la luz sobre
el color de la hoja de una planta.
Las radiaciones asociadas a la longitud de
onda que constituyen el espectro de la luz visible poseen la energía necesaria para que la planta sintetice clorofila.
Figura 11
Diseña una experiencia que te permita comprobar que las plantas verdes necesitan la luz
para sintetizar la clorofila.
Se puede comprobar a partir de plantas diferentes en distintas condiciones de iluminación.
Siguiendo estas actividades se concluirá que
LA LUZ ES UNA FORMA DE ENERGÍA Y TIENE
CAPACIDAD PARA PRODUCIR CAMBIOS
QUÍMICOS EN LA MATERIA.
ACTIVIDAD R
Lectura
El color de la piel depende de la cantidad de
melanina que hay en ella. En la epidermis se
encuentran los melanocitos, que son unas células en las que se elabora el pigmento de color
oscuro que es la melanina.
Cuando la piel se expone a una fuerte radiación solar se incrementa la producción de melanina, volviéndose más oscura.
Los albinos carecen de una sustancia fundamental en el proceso de elaboración de la melanina y por tanto no la sintetizan, de ahí su color.
Las radiaciones visibles y especialmente la
ultravioleta estimulan la formación de melanina,
pigmento oscuro de la piel. La experiencia propia
de los alumnos sirve como constatación del hecho.
Las pecas aparecen cuando la distribución
de los melanocitos es desigual en la epidermis.
Un lunar es un conjunto de células que tienen
una alta concentración de melanina.
A partir de la información de la siguiente lectura, contesta el cuestionario que se te indica a
continuación.
También el color del pelo depende de la cantidad de melanina presente en el individuo.
(El Cuerpo Humano. Rayner).
273
Área de Ciencias de la Naturaleza
R1. Conforme se desciende de los polos al
ecuador se observa un mayor oscurecimiento de la piel en las personas.
¿Qué explicación podemos dar a este
fenómeno?
R2. El ozono filtra la mayor parte de las
radiaciones UV procedentes del sol.
¿Qué crees que ocurriría con el color de
la piel si aumentara o disminuyera la
concentración de ozono atmosférico?.
II.2. L AS PLANTAS PUEDEN TRANSFORMAR
LA ENERGÍA PUEDEN TRANSFORMAR
LA ENERGÍA LUMÍNICA EN OTRO TIPO
DE ENERGÍA APROVECHABLE
POR LOS SERES VIVOS
Aunque se va a estudiar el proceso de fotosíntesis, pretendemos trabajar especialmente,
aunque a un nivel elemental, algunos aspectos
energéticos de la misma, por lo que otros fenómenos, como la absorción de sustancias y el
intercambio de gases, aparecen de manera
esquemática.
Investigaciones llevadas a cabo por diversos
autores para detectar los obstáculos que encuentran los alumnos de Secundaria para comprender
la fotosíntesis, nos indican, que entre otras
dificultades, existe una baja comprensión del
papel de la energía en el mantenimiento del
metabolismo de la planta. Los estudiantes consideran que la luz es importante para las plantas
como fuente de calor, pero no relacionan la
necesidad de una fuente energética para las síntesis metabólicas.
Con las actividades que se desarrollan a continuación, se pretende conseguir que los alumnos comprendan que la capacidad energética de
los alimentos fabricados por las plantas proceden
de las radiaciones lumínicas del sol.
T) Reconocimiento del almidón en vegetales.
U) Comprobación de que las plantas fabrican almidón en presencia de la luz solar.
V) Lectura y cuestionario sobre la circulación
de la energía en los seres vivos.
ACTIVIDAD S
Se trata de realizar esta experiencia previa para
que más tarde los alumnos puedan aplicar lo observado a la comprobación de la síntesis del almidón
por las plantas. El objetivo de esta actividad es que
los alumnos identifiquen el almidón comprobando
que se tiñe de azul violáceo cuando se pone en
contacto con una solución de iodo (lugol) y que
conozcan algunas características del almidón.
Se puede proceder como sigue:
a) Colocar almidón y agua en un tubo de
ensayo.
b) Agitar y agregar lugol.
c) Hacer lo mismo con sustancias que no
contengan lugol.
d) Observar y anotar lo que ocurre en los
diferentes tubos.
e) Buscar información sobre características
del almidón: composición química, donde
se encuentra, para qué sirve,...
ACTIVIDAD T
Reconocimiento del almidón en vegetales.
La finalidad de esta actividad es aplicar el
procedimiento seguido en la actividad anterior al
reconocimiento del almidón no aislado, sino al
que hay en distintas partes de los vegetales.
Las actividades seleccionadas son:
S) Identificación del almidón.
274
Se les planteará a los alumnos que investiguen la existencia de almidón en diferentes vege-
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
tales (patata, trigo, arroz,...), para que lleguen a
diseñar una experiencia. El protocolo siguiente
puede ayudar a su realización. Antes de proceder a efectuar la experiencia es conveniente que
los alumnos expliciten lo que piensan que va a
ocurrir en cada caso.
luz y en ausencia de luz o que se les haya tapado una parte con papel negro. Introducirlas en el
agua hirviendo (con el fin de romper las células
e hinchar los granos de almidón), y después en
alcohol (con el fin de eliminar la clorofila, que se
disuelve).
a) Colocar en distintos platos las muestras a
analizar previamente mojadas. En el caso del
arroz y del trigo estos deben estar cocidos previamente o bien triturados.
c) Colocar sobre una placa de Petri y añadir
lugol.
b) Añadir unas gotas de lugol.
d) Observar y anotar los resultados.
e) Sacar conclusiones y compararlas con lo
que se creía que iba a suceder.
c) Observar y anotar el resultado.
d) Sacar conclusiones y compararlas con lo
que se pensaba que iba a ocurrir.
De las dos actividades anteriores se espera
que los alumnos concluyan que existe almidón
en los vegetales estudiados. Se relacionará este
hecho con que esos alimentos son energéticos.
ACTIVIDAD V
Con esta actividad se pretende que los alumnos y alumnas tengan una visión general de la
fotosíntesis y de la importancia de ésta para el
mantenimiento de la vida en el planeta.
Información
ACTIVIDAD U
La energía y los seres vivos.
A partir de esta actividad se pretende que el
alumno compruebe que las hojas verdes fabrican
almidón en presencia de la luz.
La experiencia puede comenzar planteando
la pregunta de cómo podríamos comprobar si las
hojas verdes fabrican almidón. El diseño experimental lo realizarían los grupos basándose en
actividades anteriores. Se supone que los alumnos expondrán las hojas a distintas condiciones
de luz. Previamente a la realización de la experiencia los alumnos deben expresar lo que creen
que va a suceder.
Todos los seres vivos necesitan un aporte continuo de energía para realizar sus funciones
vitales, como son: movimiento, reproducción,
relación,... La entrada de energía en la biosfera
se produce a través de la fotosíntesis. la energía
luminosa es captada por la clorofila de los vegetales, que la transforma y acumula en forma de
energía química, como si fuera un “resorte elástico”. Esta energía se utilizará luego en numerosos procesos como el de la síntesis y fabricación
del almidón.
a) Poner un recipiente de agua a hervir y
dentro uno más pequeño con alcohol. El alcohol
hervirá antes.
Además de producir almidón, los vegetales
fabrican otras muchas sustancias tales como:
aceites, proteínas, etc. Las moléculas producidas
por los vegetales sirven de alimento a los animales y al hombre, que no pueden fabricarlas a partir de la energía del sol.
b) Cuando hierva el agua, coger con unas
pinzas hojas que hayan estado en presencia de
Cuando se descomponen las sustancias producidas por las plantas, se libera la energía que
El protocolo a seguir podría ser de este tipo:
275
Área de Ciencias de la Naturaleza
se empleó al elaborarlas. De esta forma los seres
vivos aprovechan la energía contenida en los alimentos.
Observa el siguiente dibujo y, a partir de él,
contesta a las siguientes cuestiones:
1. ¿Cuáles son las sustancias que la planta ha
tomado del exterior?
2 Además de esas sustancias que más ha
captado la planta del exterior?
3. ¿Qué ha fabricado la planta y dónde se ha
acumulado?
4. ¿Qué se desprende al exterior en este proceso?
Figura. 12. Representación del proceso de la fotosíntesis
276
5. ¿Qué ha ocurrido con la energía de la luz?
6. Cuáles son, en general, las consecuencias
de la fotosíntesis para la vida?
A partir de estas actividades podemos concluir que LA ENERGÍA LUMÍNICA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA QUÍMICA DE ENLACE EN
LA MATERIA ORGÁNICA DE LAS PLANTAS VERDES, LO QUE CONSTITUYE LA BASE DE LA
VIDA.
Estas actividades pueden servir como punto
de partida para un estudio más detallado de la
fotosíntesis y de otros conceptos como la cadena
alimentaria, las interacciones ecológicas, la Agricultura, etc.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
PRUEBA TIPO
Al final de cada una de las actividades propuestas se indican los criterios de evaluación que
pueden considerarse.
1. Transformación de la energía procedente
del sol.
Figura 13
El esquema de la Figura 13 representa un
tipo de central solar. Obsérvalo y contesta, justificando tus respuestas:
• ¿Cuál crees que es la función de los espejos parabólicos?
• Identificar y analizar diferentes transformaciones energéticas.
• Relacionar el clima con la utilización de
una fuente de energía determinada.
• Interpretar esquemas.
• ¿Cuántas transformaciones de energía
crees que están representadas?
• ¿Qué otro tipo de transformaciones podrían darse?
• ¿En qué lugar de Andalucía crees que será
más eficaz instalar este tipo de centrales?
2. Lee atentamente la siguiente noticia aparecida en “EL PAÍS” el día 27 de Mayo de
1.992. Contesta a las cuestiones que se
proponen a continuación.
• Indica cuál es la finalidad del texto.
Con la primera Actividad se trata de evaluar
si el alumno es capaz de:
• ¿Cuál es el efecto que produce en la temperatura de la Tierra la emisión de gases a
la atmósfera?
• Comprender el concepto de transformación como un atributo de la energía.
• ¿Cuáles son las fuentes que emiten dióxido de carbono a la atmósfera?
277
Área de Ciencias de la Naturaleza
• ¿Cuáles son los “captadores” del dióxido
de carbono atmosférico?
• ¿Cuál es el papel que representan los bosques en el mantenimiento de la temperatura de la Tierra?
• Señala las consecuencias que se derivarían
de un aumento considerable de la temperatura de la Tierra e indica posibles
soluciones a corto y medio plazo.
Se pretende evaluar si el alumno puede:
• Leer e interpretar textos.
clima. Tampoco conocen todas las interacciones
del sistema atmósfera - océano - tierra asociado al
efecto invernadero. No obstante, calculan que
si continúa la emisión de estos gases al ritmo
actual, la temperatura media de la superficie del
planeta aumentaría dos o tres grados centígrados
a mediados del siglo XXI. Aunque el hombre se
adaptase a los cambios desencadenados por el
calentamiento, muchos expertos advierten que los
ecosistemas no lo soportarían fácilmente. La
naturaleza se ha adaptado en el pasado a cambios climáticos producidos en cientos de años y no
en pocas décadas.
(“El País”, 27/5/92) .
• Comprender el efecto invernadero.
• Establecer relaciones evidentes del tipo:
* combustibles fósiles, industrias —>
emisión de dióxido de carbono
• y no evidentes, como:
* disminución de bosques —>
aumento de temperatura.
• Reflexionar sobre la problemática ambiental y plantearse posibles soluciones.
Atmósfera caliente
El calentamiento global del planeta sería la
transformación de más amplio impacto producida por el hombre, porque magnificaría otros
cambios. Las concentraciones de gases de efecto
invernadero - como el dióxido de carbono (CO2)
y el metano -. que retienen el calor en la atmósfera, han aumentado significativamente debido a
la actividad humana. Se estima que el nivel de
CO2 ha subido un 25 % desde la era preindustrial,
lo que supera con mucho el aumento de los últimos 160.000 años. Pero los científicos no saben
aún con certeza si ha comenzado un calentamiento global ni pueden separar la responsabilidad del hombre en la variabilidad natural del
278
3. Se ha comprobado que en la Luna no hay
atmósfera.
• Indica si las siguientes frases supuestamente pronunciadas en ese satélite, podrían responder a procesos que pudieran
ocurrir allí. Haz un breve comentario sobre
ellas:
• El Sol brilla con más intensidad que en la
Tierra.
• He olvidado las cerillas, pero voy a quemar este papel con mi lupa.
• Hace un calor sofocante. Debe ser por el
efecto invernadero.
• No toques esa piedra. Debe estar muy
caliente.
Se trata de evaluar con esta tercera actividad si el alumno está capacitado para:
• Transferir conocimientos a otros contextos.
• Aplicar los conocimientos a situaciones
concretas.
• Realizar un análisis crítico sobre distintas
situaciones.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
4. Indica algunos ejemplos que nos permitan comprobar que la radiación procedente del Sol transmite energía.
Guindillas. El animal ronroneaba voluptuoso, con
su negra y peluda panza expuesta al sol, disfrutando de las delicias de una cálida temperatura.
• Diseña algún aparato sencillo para confirmar tus hipótesis.
Nadie es capaz de señalar el lugar del cerebro donde se generan las grandes ideas. Ni
Daniel, el Mochuelo, podría decir, sin mentir, en
que recóndito pliegue nació la ocurrencia de
interponer la lupa entre el sol y la negra panza
del animal. La idea surgió de él espontánea y
como naturalmente. Algo así como fluye el agua
de un manantial. Lo cierto es que durante unos
segundos los rayos del sol convergieron en el
cuerpo del gato formando sobre su negro pelaje
un lunar brillante. Los tres amigos observaban
expectantes el proceso físico. Vieron cómo los
pelos más superficiales chisporroteaban sin que
el bicho modificara su postura soñolienta y
voluptuosa. El lunar de fuego permanecía inmóvil sobre su oscura panza. De repente brotó de
allí una tenue hebra de humo y el gato de las
Guindillas dio, simultáneamente, un acrobático
salto acompañado de rabiosos maullidos:
Los criterios de evaluación de esta actividad
pueden ser:
• Fomentar la creatividad.
• Aplicar conocimientos.
• Emitir hipótesis.
5. Una vez que hayas leido con atención la
siguiente lectura, comenta los fenómenos,
que aprecies en ella, y estén relacionados
con lo que has trabajado en la presente
unidad.
Lectura
• ¡¡Marramiauuuu!! ¡¡Miauuuuuuuu!!
En lo concerniente a la lupa, fue Germán, el
Tiñoso, quien la llevó a la escuela una mañana
de primavera. Su padre la guardaba en el taller
para examinar el calzado.
Con la lupa hicieron aquella mañana toda
clase de experiencias. Roque, el Moñigo, y Daniel,
el Mochuelo, encendieron, concentrando con ella
los rayos del sol, dos defectuosos pitillos de follaje
de patata. Después se analizaron minuciosamente las cicatrices que, agrandadas por el grueso del
cristal, asumían una topografía irregular y monstruosa. Luego, se miraron los ojos, la lengua y las
orejas y, por último, se cansaron de la lupa y de las
extrañas imágenes que ella provocaba.
Fue al cruzar el pueblo hacia sus casas, de
regreso de la escuela, que vieron al gato de las
(Extractado de MIGUEL DELIBES: 1987, El camino.
Madrid. Destino.)
Se trata de evaluar si el alumno es capaz de:
• Leer comprensivamente e interpretar textos.
• Identificar y explicar fenómenos que ocurren en situaciones cotidianas.
• Apreciar y valorar la importancia de todos
los seres vivos.
6. Diseña una experiencia para comprobar
las transformaciones que produce en las
plantas la energía procedente del sol.
279
Área de Ciencias de la Naturaleza
ACTIVIDADES
1. ¿Qué ventajas pueden obtenerse de la utilización del sol, como fuente de energía,
frente a los combustibles fósiles y a la
energía nuclear?
2.
Figura 14
La Figura 14 representa la distribución de la
luz en el mar según la profundidad.
- presencia de algas y plantas.
- cantidad de oxígeno.
Después de observarlo contesta:
• Cuál es la diferencia que crees habrá entre
las zonas superficiales y profundas en
cuanto a:
- temperatura.
3.
Figura 15
280
• Cuál es el papel del mar en el ciclo del
agua.
• Explica algunas transferencias y transformaciones de energía que se dan entre el
Sol, el agua, los seres vivos y la atmósfera.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
El anterior esquema representa el flujo de
energía en la superficie de la Tierra proporcionado por tres fuentes: el Sol, las mareas originadas
por las fuerzas gravitacionales y la energía que se
desprende de la Tierra. La energía procedente del
Sol, o bien se refleja directamente, sin cambio de
longitud de onda, o bien es absorbida y sigue
varios caminos antes de volver a ser irradiada al
espacio en forma de radiación de gran longitud.
Después de observar atentamente el esquema, contesta a lo siguiente:
• Ponle título.
• Representa la información que se te ofrece
por medio de otro tipo de esquema con
dibujos en el que aparezcan el máximo de
elementos y procesos representados. Escribe un texto explicativo del esquema que
has representado.
4. Diseña un mecanismo que se te ocurra
para reducir la cantidad de dióxido de carbono emitido por los automóviles.
• Busca información acerca de la utilización
de energías alternativas en el funcionamiento de los vehículos.
• Comenta las consecuencias que tendría
para el medio ambiente en general una
posible disminución del dióxido de
carbono.
ACTIVIDADES DE RECUPERACIÓN
1. En las salinas, por ejemplo en San Fernando (Cádiz), se obtiene sal común a
partir del agua del mar. Describe las transformaciones energéticas que ocurren en
este proceso.
2. En la mayoría de los periódicos de circulación nacional, podrás encontrar una
tabla de temperaturas para las diferentes
capitales europeas:
Observa las temperaturas de Madrid y de
Helsinki. Localiza la posición geográfica de cada
una de estas dos ciudades en un globo terráqueo. A partir de esta información explica las
posibles causas de la diferencia de temperatura
entre ambas capitales.
3. Tu madre comenta que tu ropa de color
está tan descolorida debido solo a los
muchos lavados que tiene, ya que te
ensucias demasiado. Sin embargo tu mantienes que lo que más influye en la decoloración es el sol.
Diseña y comenta una experiencia que trate
de demostrar una u otra de las hipótesis.
4. El 13 de Enero de 1.993 apareció en el
diario “El País” la gráfica de la Figura 16
que representa la evolución de la concentración de CO 2, expresada en partes por
millón (ppm), a lo largo de los dos últimos siglos. Coméntala.
281
Área de Ciencias de la Naturaleza
Figura 16
OBJETIVOS A EVALUAR EN LAS ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN
ACTIVIDAD 1
• Reflexionar sobre la problemática ambiental.
ACTIVIDAD 2
medio marino: aumento de la temperatura
y fotosíntesis, de manera directa y producción de oxígeno, de manera indirecta.
• Aplicar los conceptos de transferencia y
transformación al caso concreto del medio
marino.
• Interpretar textos y esquemas.
282
• Realizar esquemas.
ACTIVIDAD 4
• Elaborar información.
• Fomentar la creatividad.
ACTIVIDAD 3
• Utilizar de forma crítica diversas fuentes de
información.
• Interpretar esquemas.
• Emitir hipótesis.
• Relacionar la energía asociada a la luz visible con algunos efectos que produce en el
• Potenciar una concienciación hacia la problemática ambiental.
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
OBJETIVOS A EVALUAR CON LAS ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN
ACTIVIDAD 1
• Realizar gráficas e interpretar los datos.
• Explicar las causas y efectos del aumento
de la temperatura de la Tierra.
• Emitir hipótesis.
y frecuencia ( ), magnitudes que caracterizan a
las radiaciones, de forma que el alumno pueda
establecer relaciones de orden del tipo “mayor
que” y “menor que”.
Lee atentamente la siguiente información:
La longitud de onda se puede definir como
la distancia que hay entre dos puntos que se
encuentran en el mismo estado de vibración.
ACTIVIDAD A
Antes de iniciar esta actividad es necesario
introducir los conceptos de longitud de onda ( λ)
La frecuencia se puede definir como el
número de oscilaciones realizadas en una unidad
de tiempo.
BIBLIOGRAFÍA
ANGUITA, F. y MORENO, F.1993. Geología. Procesos externos. Rueda. Madrid.
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la radiación solar y las biotecnologías.
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VATTUONE, L.1988. Biología: los organismos
vivos y su ambiente. Ateneo. Buenos Aires.
283
Unidad Didáctica: El Sol: Energía para la Tierra
OBJETIVOS A EVALUAR CON LAS ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN
ACTIVIDAD 1
• Realizar gráficas e interpretar los datos.
• Explicar las causas y efectos del aumento
de la temperatura de la Tierra.
• Emitir hipótesis.
y frecuencia ( ), magnitudes que caracterizan a
las radiaciones, de forma que el alumno pueda
establecer relaciones de orden del tipo “mayor
que” y “menor que”.
Lee atentamente la siguiente información:
La longitud de onda se puede definir como
la distancia que hay entre dos puntos que se
encuentran en el mismo estado de vibración.
ACTIVIDAD A
Antes de iniciar esta actividad es necesario
introducir los conceptos de longitud de onda ( λ)
La frecuencia se puede definir como el
número de oscilaciones realizadas en una unidad
de tiempo.
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