www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 TEMAS DE FÍSICA Y QUÍMICA (Oposiciones de Enseñanza Secundaria) ------------------------------------------------------------------------------TEMA 75 EL TRABAJO EXPERIMENTAL EN EL ÁREA DE CIENCIAS. UTILIZACIÓNDEL LABORATORIO ESCOLAR. NORMAS DE SEGURIDAD.. Esquema 1. El trabajo experimental en el área de ciencias. 1.1. Carácter experimental de las ciencias. 1.2. Objetivos del trabajo experimental. 1.3. Desarrollo del trabajo experimental. 1.4. Resultados del trabajo experimental 2. Utilización del laboratorio. 2.1. Consideraciones generales. 2.2. Locales y mobiliario. 2.3. Instalaciones. 3. Normas de seguridad. 3.1. Primeras actuaciones en caso de daño corporal. 3.1.1. Cortes y heridas. 3.1.2. Quemaduras. 3.1.3. Salpicaduras en los ojos. 3.1.4. Envenenamiento e intoxicación. 3.1.5. Descargas eléctricas. 3.2. Botiquín. 4. Organización del trabajo en el laboratorio escolar. 4.1. Consideraciones generales. 4.2. El trabajo en el laboratorio. 4.2.1. Antes de empezar las prácticas. 4.2.2. Al entrar los alumnos. 4.2.3. Durante la realización de las prácticas. 4.2.4. Al finalizar las prácticas y salir los alumnos. 4.2.5. Consideraciones finales. 4.3. La colaboración del profesorado. Anexos I, II y III 1/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 TEMA 75 EL TRABAJO EXPERIMENTAL EN EL ÁREA DE CIENCIAS. UTILIZACIÓNDEL LABORATORIO ESCOLAR. NORMAS DE SEGURIDAD.. 1. EL TRABAJO EXPERIMENTAL EN EL ÁREA DE CIENCIAS El área de Ciencias, incluida en los planes de estudios escolares, comprende unas materias básicas, como la Física, Química, Biología y Geología, y otras materias especializadas y de carácter interdisciplinar, como la Bioquímica, la Geofísica, la Geoquímica, la Biología molecular, la Astrofísica, etc. Otras disciplinas de carácter más especializado pueden incluirse en el área de ciencias, porque se apoyan para su estudio en las materias básicas mencionadas; son, por ejemplo la Ecología, la Astronomía, la Meteorología, la Tecnología, la Oceanografía, la Farmacología, etc. 1.1. Carácter experimental de las ciencias. La característica fundamental de las ramas del área científica es su carácter experimental, para cuyo estudio se aplica el método científico, apoyado en la observación, experimentación y comprobación de resultados. Se diferencian de otras ciencias de carácter formal, como la Matemática y la Lógica que se apoyan en el puro raciocinio y en la utilización de los métodos deductivos e inductivos. Históricamente se ha demostrado que cuando estas ciencias, fundamentalmente la Física, la Química y la Biología, iniciaron su camino de ciencias experimentales, aplicando los métodos de observación, emisión de hipótesis, experimentación y comprobación de resultados e hipótesis, fue cuando se consolidaron como auténticas ciencias, abandonando el oscurantismo y exoterismo que las rodeaba en épocas pretéritas. A ello contribuyeron grandemente investigadores geniales como Galileo, Newton, Lavoisier, Pasteur, etc. El carácter experimental de las ciencias de la naturaleza, las consolida como tales ciencias, susceptibles de un estudio serio y razonado, con posibilidad de importantes aplicaciones al servicio de la humanidad, de donde nace la tecnología, en sus variadísimas formas de aplicación científica. Además, al ser incluidas en los estudios escolares, se ponen al alcance de todas las personas dejando de estar restringidas a ciertos círculos cerrados y ocultos. Las ciencias en los planes de estudios escolares y a todos los niveles (enseñanza primaria, enseñanza secundaria y enseñanza superior) tienen, en su metodología, una componente fundamental relacionada con su carácter experimental que es la utilización del laboratorio. El aula-laboratorio está destinada al trabajo experimental de los alumnos en el campo de las ciencias experimentales que cursan, según los niveles. El trabajo experimental de los alumnos constituye un complemento fundamental en el estudio y desarrollo de la disciplina que cursan, que junto con el estudio teórico y comprensivo de la disciplina, constituyen la síntesis completa para el estudio eficaz de cualquier rama de la ciencia. 2/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 El trabajo experimental del alumnado en el laboratorio tiene múltiples facetas que debemos analizar: - Objetivos del trabajo experimental. - Desarrollo del trabajo experimental. - Resultados del trabajo experimental. - Seguridad en el trabajo experimental. 1.2. Objetivos del trabajo experimental. Pueden considerarse varios objetivos a alcanzar con el trabajo experimental, que dependerán de los niveles escolares de los alumnos: 1) Familiarizar al alumno con los métodos básicos del trabajo experimental: utilización de aparatos de medidas, usos de materiales instrumentales de laboratorio, recopilación y representación de datos (tablas, gráficos, escalas, errores, etc.) y demás operaciones y servidumbres del trabajo en el laboratorio. 2) Realizar experimentos específicos de la unidad temática en estudio que le ayudará a su comprensión, desarrollo, estudio y crítica del tema teórico. Otros objetivos no menos importantes que se pueden conseguir con el trabajo en el laboratorio, son: - Fomentar el trabajo en equipo con los compañeros en un plano de igualdad y colaboración. - Desarrollar el sentido de la observación y curiosidad en el alumnado. - Acostumbrar al trabajo riguroso, paciente y disciplinado. - Desarrollar hábitos de limpieza en el trabajo, orden y disciplina en su desarrollo, tolerancia y paciencia frente a los fracasos; preparación del trabajo, honestidad en los resultados, etc. 1.3. Desarrollo del trabajo experimental. El trabajo de los alumnos en el laboratorio se desarrolla siempre a través de una programación previa y detallada realizada por el profesor de la asignatura, con arreglo a los objetivos establecidos en la programación de la materia. En los primeros cursos escolares de ciencias, es fundamental obtener el objetivo 1 (familiarizar al alumno con los métodos de laboratorio) y en los cursos superiores de la enseñanza secundaria y en la enseñanza superior, se pretende obtener el objetivo 2 (realizar experimentos específicos de la unidad temática en estudio) en el supuesto de que se haya conseguido el primer objetivo. Esto condiciona el trabajo de laboratorio. Así, en los primeros cursos, de iniciación a las ciencias, las prácticas de laboratorio que deben programarse, deben de tener carácter general, realizadas por todos los alumnos que cursen la disciplina y deben comprender operaciones como: - Medir distancias, masas, tiempos. - Medir ángulos, volúmenes. - Utilizar cronómetros, balanzas, nonius, probetas, etc. 3/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 - Manipular tubos de vidrio al fuego para construcción de aparatos. - Operaciones básicas en química: filtrado, decantación, disolución, precipitación, etc. - Manejo del microscopio. - Observación de preparaciones microscópica, tinción, etc. Estas prácticas básicas de iniciación no se ajustan a ninguna unidad temática específica y constituyen el trabajo experimental que todos los alumnos deben realizar y conocer para afrontar posteriores trabajos más específicos. Se adjunta como Anexo I un modelo de práctica de este estilo. En los cursos superiores, pueden abordarse prácticas de laboratorio específicas ajustadas a los contenidos de las unidades temáticas en estudio, debidamente programadas con guiones detallados. Los guiones de prácticas, a preparar por el profesor y a desarrollar por el alumno, deben contener los siguientes apartados fundamentales: - Título de la Práctica. - Fundamento teórico, con alusión a la unidad temática correspondiente a la disciplina en estudio. - Materiales a utilizar, productos químicos, cantidades, etc. - Operaciones a realizar debidamente secuenciadas y detalladas. - Recopilación de datos a obtener, distribuidos en tablas. Realización de gráficas, escalas, etc. - Cálculo de los errores cometidos (dependerá de la disciplina y del nivel del curso y de la práctica). - Interpretación de resultados, con observaciones de los alumnos. - Cuestionario a responder, con preguntas respecto del desarrollo del trabajo, en las condiciones de la práctica o en otras condiciones distintas. El objetivo de este tipo de trabajos prácticos es el de complementar y consolidar la comprensión del tema estudiado en el aula, realizar observaciones en condiciones controladas por el propio alumno, comprobar la hipótesis formuladas, medir las magnitudes y confirmar con los resultados teóricos. Se adjunta modelo de práctica en el Anexo II. No debemos dejar en el olvido un tipo de trabajo experimental que puede tener un gran valor didáctico, evidentemente, no el máximo, pero que dadas las circunstancias reales de muchos laboratorios escolares, no existe otra alternativa válida. Nos estamos refiriendo a las experiencias de cátedra. En ellas, el profesor realiza, a la vista de todo el conjunto del alumnado, el experimento requerido por el desarrollo de la unidad temática, realizando las operaciones, que deberán ser explicadas y comprobadas por los alumnos. Estas experiencias de cátedra se realizarán cuando la escasez de material impida que todos los alumnos realicen las prácticas individualmente, o cuando sólo se disponga de un equipo único de material, o cuando la práctica exija muy delicadas o peligrosas operaciones o se utilicen equipos superiores muy sofisticados y complicados de manejar. Nos referimos, por ejemplo a prácticas sobre interferencias y difracción da luz con utilización de rayos láser, descargas eléctricas en gases en espectroscopía, realización de reacciones químicas peligrosas o explosivas, etc. En este tipo de trabajos prácticos el alumno escuchará las explicaciones del profesor, observará con atención el desarrollo del experimento, anotará en su cuaderno resultados y observaciones personales y formulará cuantas dudas o preguntas puedan surgir. 4/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 1.4. Resultados del trabajo experimental. El alumno en su trabajo de laboratorio deberá llevar un cuaderno de prácticas donde se anotarán, no sólo los guiones de las prácticas realizadas que le serán entregados por el profesor (en otros casos los guiones se le entregarán todos juntos en un libro de prácticas) sino todos los resultados obtenidos en los diversos experimentos, las representaciones gráficas de dichos resultados, los cálculos de los errores cometidos, las interpretaciones personales de estos resultados, las observaciones personales, las incidencias habidas en la realización de estos trabajos y sus comentarios críticos si los hubiere. Dicho cuaderno de prácticas deberá de ir debidamente fechado y datado con anotaciones de la duración de cada trabajo. Deberá ser personal y servirá como un poderoso instrumento de evaluación del alumno en el desarrollo del trabajo experimental de la asignatura. Las prácticas de laboratorio realizadas en las distintas disciplinas científicas pueden tener, en función de los resultados obtenidos, dos aspectos básicos: cualitativo y cuantitativo. En el primero, los resultados de un experimento se limitan a una descripción meramente cualitativa de las observaciones realizadas. No se hacen mediciones ni se toman datos numéricos. Se destinan únicamente a comprobación de las hipótesis iniciales de la experiencia. En el segundo aspecto, los resultados de los experimentos, son generalmente numéricos, que con mayor o menor precisión, son recogidos en tablas debidamente ordenados por magnitudes con sus correspondientes errores. Los datos numéricos de un experimento cuantitativo pueden presentarse tabulados o representados en gráficos sobre sistemas de coordenadas cartesianas que relacionen dos variables dependientes entre sí; dichas gráficas representarán las ecuaciones matemáticas que relacionen las magnitudes que intervienen en el experimento. Los resultados del trabajo experimental, bien tabulados, en gráficas o en ecuaciones, nos permitirán comprobar las hipótesis teóricas formuladas para la fundamentación del fenómeno experimentado. 2. UTILIZACIÓN DEL LABORATORIO 2.1. Consideraciones generales. El trabajo experimental es imprescindible para un correcto desarrollo de la labor docente en el campo de las ciencias. Si falta, no sólo decrece notablemente la calidad de la enseñanza en Física y Química y en Biología y Geología, sino que se desvirtúa el carácter mismo de estas ciencias y se anula en gran medida el elemento diferenciador con otras disciplinas del currículo. La experimentación, por otra parte, además de exigir los recursos humanos y materiales adecuados, comporta algunos riesgos que es preciso conocer y mantener bajo 5/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 control si queremos alcanzar las cotas de seguridad que requiere la salvaguardia de la integridad física de los alumnos y profesores. La seguridad de los laboratorios ha de ser una preocupación constante de cuantos intervienen en el proceso educativo. El elemento humano es el más importante de los que confluyen en la consecución de la seguridad, influyendo tanto por su manera de actuar como por el control que sobre otros factores puede y debe establecer. La segur idad en los laboratorios es un equilibrio complejo que depende de muchos factores. La seguridad absoluta no existe. No obstante es posible alcanzar un nivel muy elevado de seguridad eliminando todas las causas de riesgo conocidas y preparando los medios de defensa adecuados para atajar y reducir las consecuencias de los incidentes que no hayan podido ser previstos. La seguridad en la actividad experimental requiere a la vez instalaciones adecuadas y métodos de trabajo correctos. El primer aspecto, ¿dónde se trabaja?, exige una instalación adecuadamente concebida y en perfecto funcionamiento y la existencia de medios específicos destinados a combatir con eficacia los accidentes previsibles. El segundo aspecto, ¿Cómo se trabaja? es todavía más importante. De él depende en definitiva, el nivel de seguridad de un laboratorio. Un sistema de trabajo racional, diseñado bajo el prisma de la seguridad, es indispensable aún en las mejores instalaciones. 2.2. Locales y Mobiliario. Los locales destinados a laboratorios deben ser amplios, con circulaciones fáciles y puertas suficientes. Cuantitativamente se puede expresan en los siguientes datos: - El número de alumnos totales en un laboratorio no excederá nunca del que permita que a cada alumno le corresponda al menos 2 m2 de superficie (superficie total/núm.alumnos = 2). - Las circulaciones entre mesas no deberían medir nunca menos de 80 cm y más de 5 m de largo. El número de alumnos máximo en estas circulaciones no deberá exceder de 8. - Cada laboratorio tendrá dos puertas de salida no contiguas y una de ellas conducirá directamente a los pasillos de circulación general. Los laboratorios deben disponer de luz y ventilación naturales. La ventilación es esencial en el laboratorio de Química, debiéndose instalar extractores en los casos en que la aireación natural se juzgue insuficiente. Este laboratorio debe contar con vitrina de gases en correcto estado de funcionamiento para evitar riesgos al trabajar con gases tóxicos. Los laboratorios deben contar con gabinetes anejos que puedan servir de laboratorio para los profesores, almacén de material y muy especialmente para almacén de productos químicos. El almacenamiento de productos químicos en el propio laboratorio de trabajo aumenta notablemente los riesgos. Los productos químicos se almacenarán bajo llave y preferentemente en armarios metálicos. El mobiliario tiene poca incidencia en el tema de la seguridad, sin embargo debe evitarse materiales frágiles, fácilmente combustibles y atacables por agentes químicos. 6/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 Las mesas de trabajo deben ser amplias y estar sujetas al suelo o al menos que presente inmovilidad asegurada. Deben evitarse la mesas pequeñas fácilmente desplazables. 2.3. Instalaciones. Las instalaciones, especialmente las de gas y electricidad: son factores importantes en la seguridad. Conviene vigilar atentamente su funcionamiento. Las deficiencias deben ser corregidas de inmediato y en tanto no se hayan subsanado los fallos es necesario prescindir de la instalación. La instalación eléctrica de cada laboratorio debe disponer además de la llave general, de un interruptor diferencial y de un dispositivo destinado a evitar sobrecargas. La instalación de gas, en los laboratorios que cuenten con ella, debe estar de acuerdo con la O.M. de 29/MAR/1973 y son necesarias revisiones periódicas de la instalación, que dispondrá de una llave general situada en lugar fácilmente accesible. El almacenamiento de pequeñas bombonas o cartuchos de gas se realizará en las condiciones que establezcan las disposiciones vigentes. Cada laboratorio debe estar dotado de un equipo de seguridad situado en lugar fácilmente accesible, señalizado y conocido por cuantos trabajan en el mismo. Este equipo debe estar constituido, como mínimo, por los siguientes elementos: un extintor de incendios, una manta ininflamable, un cajón de arena y un juego de gafas y viseras. Hay que recordar que los extintores de incendios deben ser revisados y recargados periódicamente. Sería interesante disponer de algunos elementos más costosos, como la ducha de seguridad para una eventual inflamación de las ropas y la fuente para el lavado continuo de ojos. Los laboratorios debe disponer de un pequeño botiquín específico para el laboratorio, que contenga medios de auxilio contra cortes, quemaduras, salpicaduras de ácidos o álcalis concentrados, ingestión de venenos, medios para el lavado de ojos, etc. 3. MEDIDAS DE SEGURIDAD. 3.1. Primeras actuaciones en caso de daño corporal. Todo accidente por pequeño que parezca, requiere la debida atención. Salvo en los claramente leves, se considera imprescindible la intervención del médico lo que no excluye la prestación de los primeros auxilios en el propio laboratorio. Estos deben ser aplicados con conocimiento de causa a fin de evitar daños suplementarios. La gama de primeros auxilios a aplicar en un laboratorio es muy amplia. A continuación se indican algunas medidas a aplicar en los supuestos que con mayor frecuencia se dan en un laboratorio escolar. 3.1.1. Cortes y heridas. Es el tipo de accidente más frecuente en los laboratorios. La primera medida debe consistir en lavar la parte afectada con agua y jabón, no importa dejar sangrar la herida 7/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 ya que ello contribuye a evitar la infección. Se aplica agua oxigenada y se cubre con una gasa grasa y gasa esterilizada. Se añade encima algodón y se sujeta con esparadrapo o vendas según la herida. Si existe hemorragia o han quedado introducidos objetos extraños se acudirá urgentemente a un centro sanitario. Se puede intentar contener la pérdida de sangre con un sistema de ligadura. 3.1.2. Quemaduras. Las lesiones de esta clase suelen deber su origen a tres clases de agentes: a) ácidos, b) álcalis y c) fuego u objetos calientes. a) En caso de quemaduras por ácidos, primero lavar con agua abundante la parte lesionada, después aplicar gasa empapada con disolución de bicarbonato sódico (si se trata de ácido nítrico, se utilizará una disolución de bórax al 2 %), finalmente vendar. b) En quemaduras de álcalis, se seguirá el mismo tratamiento que en el caso de los ácidos, sustituyendo la disolución de bicarbonato por una disolución de ácido bórico o de ácido acético o de ácido cítrico o bien, una disolución de cloruro amónico al 5%. c) En las quemaduras con fuego u objetos calientes, no lavar la lesión con agua, tratarla con una disolución acuosa o alcohólica muy diluida de ácido pícrico o aplicar dermatol, vaselina o pomada especial para quemaduras, y vendas (debe advertirse que el uso continuado de pomadas interfiere la curación, su empleo es tan sólo como primera medida y para aliviar el dolor). Si las quemaduras son muy dolorosas puede conseguirse un cierto alivio introduciendo la zona afectada en una disolución concentrada de bicarbonato sódico. 3.1.3. Salpicaduras en los ojos. La delicada constitución de los ojos hace que todos estos accidentes lleven implícita una gravedad potencial, por ello, la consulta al especialista es siempre necesaria y urgente. Como actuaciones inmediatas, se aconseja lavar el ojo abundantemente con agua, después, si la salpicadura es de ácido, lavar con disolución de bórax al 2% y si se trata de álcalis hacerlo con ácido bórico diluido al 2% en agua. 3.1.4. Envenenamiento e intoxicación. En ambos casos la atención médica es indispensable. Para ello se debe requerir la presencia urgente de un médico o trasladar al accidentado a un centro sanitario. Puede ser útil disponer del número telefónico del Servicio de Información Toxicológica, para una eventual llamada de información urgente que indiquen las medidas más oportunas de acuerdo con el agente que ha causado el accidente. 3.1.5. Descargas eléctricas. En este caso, la primera medida es cortar el paso de la electricidad. La atención médica es imprescindible aún en el caso de que aparentemente no existan lesiones. 8/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 3.2. Botiquín. El contenido aconsejable del botiquín que debe existir en cada laboratorio, puede ser el siguiente: - Vendas de distinto tamaño. - Gasas esterilizadas. - Gasas grasas (Linitul, etc.). - Algodón hidrófilo. - Esparadrapo. - Tiritas. - Tijeras, pinzas, etc. - Cintas de goma para ligaduras. - Ballenita para lavado de ojos. - Vaselina boricada. - Disolución de ácido acético al 1%. - Disolución de ácido bórico al 2%. - Disolución de bórax al 2%. - Agua destilada. - Mercurocromo. - Betadine. - Alcohol etílico. - Agua oxigenada. - Bicarbonato sódico en polvo. - Acido pícrico (disolución acuosa o alcohólica muy diluida). - Dermatol o pomada para quemaduras. No debe faltar en el botiquín jabón para manos y toallas limpias (no debe olvidarse que es imprescindible la limpieza del accidentado y de las personas que van a atenderlo). 4. ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO EN EL LABORATORIO ESCOLAR 4.1. Consideraciones generales. La organización del trabajo es el factor más importante de los que condicionan la seguridad del trabajo experimental. El riesgo que éste comporta adquiere mayores proporciones si se carece de organización. Es fundamental establecer, respetar y hacer respetar un sistema de trabajo basado en los principios del método científico y acomodado a las especiales circunstancias de cada laboratorio. Es importante también que la organización sea aceptada por cuantos trabajan en los laboratorios del centro. La organización del trabajo concreto para cada centro y disciplina se ha de establecer a partir de los objetivos a alcanzar y los medios disponibles. Los objetivos son los que la programación del curso asigne al trabajo experimental; los medios los que las instalaciones de cada centro pueda ofrecer dentro de los límites de la seguridad impuestos por las características de sus laboratorios. La seguridad, punto clave en las experiencias de laboratorio, es perfectamente compatible con el aprovechamiento académico que el alumno debe obtener de las acti- 9/21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 vidades experimentales. Medidas como las que se exponen a continuación, a primera vista encaminadas a lograr un mayor aprovechamiento, tienen un efecto positivo sobre el tema que nos ocupa. - Al alumno debe hacérsele el trabajo fácil y agradable, los materiales deben estar a su alcance y en los lugares más apropiados de la zona de trabajo. - El alumno debe tomar conciencia de la peligrosidad de los materiales y de las medidas de seguridad adoptadas, en la realización de la práctica encomendada. - Se debe animar a cada alumno, informarle de sus progresos y disminuir gradua lmente la ayuda que se le presta a medida que va adquiriendo experiencia, así como hacerle preguntas frecuentes para asegurarse de que va comprendiendo su trabajo. Es muy conveniente para los alumnos, la elaboración de una pequeña Guía del trabajo experimental. Podrían ser unas pocas normas, escritas en lenguaje llano, de forma que el alumno pueda comprenderlas y recordarlas con facilidad. Los profesores deberían explicar a los alumnos las razones de cada regla al objeto de lograr su fácil aceptación, así como asegurarse de su conocimiento antes de iniciar el trabajo experimental. Estas guías para el alumno deben ser elaboradas por cada Departamento Didáctico y sólo a título de ejemplo, se expone un modelo de ellas, en el anexo III. Entre los aspectos de la organización del trabajo experimental que podría formalizar el profesorado de cada departamento, destacan los referentes a seguridad, y de modo especial a los siguientes: a) Número de alumnos que pueden trabajar simultáneamente en cada laboratorio. b) Instrucciones para el manejo de aparatos de tecnología avanzada o que comporten algún riesgo. c) Normas para la clasificación del material y almacenamiento de productos químicos. d) Actuaciones en materia de seguridad preventiva que debe realizar el profesor en el laboratorio, que se expondrán a continuación. El profesor que va al laboratorio con los alumnos debe realizar una serie de operaciones rutinarias absolutamente fundamentales en cuanto a la seguridad. A modo de sugerencia citaremos algunas clasificándolas de acuerdo con el momento en que deben realizarse: 4.2. El trabajo en el laboratorio 4.2.1. Antes de empezar las prácticas. - Preparar o revisar el material, aportar los productos a usar, colocar el material en los mejores sitios del área de trabajo. En general todo lo que tienda a liberar al profesor de actuaciones mecánicas durante las prácticas redunda en mejora del rendimiento educativo y de la seguridad. - Retirar el material que no sea necesario para el trabajo previsto en la práctica. - Comprobar la correcta disposición de todos los elementos de seguridad. 10/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 4.2.2. Al entrar los alumnos. - Comprobar que se dirigen a los puestos que le corresponden. - Desbloquear todas las puertas de salida del laboratorio. - Poner en marcha las instalaciones que vayan a necesitarse (y sólo éstas). Comprobar, es su caso el correcto funcionamiento de los instrumentos reguladores y de control (manómetro, transformadores, etc.). - Asegurarse de que las circulaciones no queden entorpecidas. 4.2.3. Durante la realización de las prácticas. - Garantizar la iluminación y la ventilación. - Evitar los movimientos innecesarios de los alumnos y en especial si son portadores de material. - Velar por que los alumnos cumplan las normas de actuación que se recomiendan en su guía. - Observar continuamente el trabajo de los alumnos bajo el prisma de la segur idad, en especial cuando hagan calentamientos, manejen productos peligrosos o manipulen aparatos y circuitos eléctricos. - Obligar a los alumnos a tomar todas las medidas preventivas que están establecidas para determinadas operaciones. - Hacer frecuentes preguntas a los alumnos en relación con los temas de segur idad. - Hacer comprobaciones de tiempo en tiempo sobre el correcto funcionamiento de las instalaciones. 4.2.4. Al finalizar las prácticas y salir los alumnos. - Comprobar la correcta limpieza y recogida del material y de la superficie de trabajo. - Cerrar las llaves de paso del gas y del agua y el interruptor general de la instalación eléctrica. En su caso, revisar cada una de las llaves de las bombonas o cartuchos de gas. - Cerrar con llave el armario de los productos peligrosos. - Cerrar con llave todas las puertas del laboratorio. 4.2.5. Consideraciones finales. La seguridad descansa en buena medida en la elección de las prácticas a realizar y de los medios a emplear. Toda práctica claramente peligrosa debe ser desechada aún 11/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 cuando su valor educativo sea grande (en algunos casos podría convertirse en una experiencia de cátedra). En aquellas prácticas que permitan varias posibilidades se preferirá siempre la que presente menos rie sgos. Ello es singularmente de aplicación en lo que se refiere al uso de la electricidad y del calor. En aquella se usarán siempre que sea posible la baja tensión e incluso las pilas con preferencia a la tensión de línea. El uso de la instalación de gas puede evitarse en ciertas ocasiones si se dispone de placas calefactoras o calentadores de inmersión. Se usarán siempre los productos menos tóxicos, corrosivos o inflamables que para un fin concreto puedan utilizarse. Todos los productos, tanto los conservados en almacén como aquellos que se entreguen a los alumnos para una práctica determinada, deben ir convenientemente etiquetados. Estas etiquetas deben indicar claramente si el producto presenta alguna peligrosidad y la naturaleza de ésta. El uso de los signos convencionales adecuados es conveniente e instructivo. La Orden del 23/JUN/1977, de la Presidencia del Gobierno, sobre etiquetas de productos químicos, (BOE del 13/JUL/1977) establece las disposiciones vigentes sobre etiquetado, clasificación y normalización en todo lo referente al carácter tóxico de los productos químicos y establece igualmente gráficos indicadores de peligrosidad. A efectos escolares, en el laboratorio podemos clasificar los productos en los siguientes grupos: - Tóxicos - Cáusticos o corrosivos. - Inflamables. - Explosivos. - Combustibles. - Radiactivos. 4.3. Colaboración del Profesorado. Todo el profesorado implicado en los departamentos de las áreas y materias de ciencias, deben colaborar en la tarea de elevar continua y eficazmente los niveles de seguridad de los laboratorios del centro incluso en aquellos casos en que éstos presenten insuficiencias de estructura o de dotación. Esta colaboración debe concretarse en los siguientes extremos: - Elaboración, en el seno de los departamentos científicos, de la organización del trabajo en los respectivos laboratorios en los términos expuestos anteriormente y formalización de los aspectos más importantes. - Redacción y difusión de la "Guía de Laboratorio" destinada al alumnado, para la realización de los trabajos experimentales. - Continua vigilancia en el cumplimiento de las normas de seguridad que los profesores ya conocen por su preparación universitaria y profesional. 12/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 - Inmediata comunicación a la superioridad de cualquier accidente que pudiera ocurrir en los centros, con objeto de analizar sus causas y extraer recomendaciones que contrib uyan a impedir su repetición. - Realización de trabajos de investigación sobre el tema y envío de los mismos a la autoridad responsable superior. 13/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 ANEXO I PRACTICA: MEDIDA DE MAGNITUDES. ERRORES. 1. OBJETIVOS: - Aprender a utilizar algunos aparatos de medida. - Ser capaz de elegir, en cada caso, el aparato adecuado. - Realizar medidas precisas y expresar correctamente los resultados obtenidos. 2. INTRODUCCIÓN: Reconoce los instrumentos de medida entre el material de la práctica. Estudia cómo han sido construidos y anota tus observaciones: APARATO Regla de madera Doble decímetro Metro de hule Tornillo micrométrico Probeta Balanza Cronómetro Termómetro Nonius Barómetro Medida que puedes realizar con él Menor medida a realizar con él 3. TRABAJO EXPERIMENTAL - Medidas Directas: Vas a medir las longitudes, masas, tiempos, volúmenes, temperaturas que se indican a continuación. Elige en cada caso, el aparato/s adecuado/s, realiza con cuidado la medida y anota el resultado, la unidad empleada y el error absoluto que acompaña a todos los valores obtenidos: Medidas a realizar 1. Longitud libro de Física 2. Anchura libro de Física 3. Grosor libro de Física 4. Diámetro vidrio de reloj 5. Perímetro vidrio de reloj 6. Diámetro del cilindro 7. Diámetro interior del vaso 8. Diámetro exterior del vaso 9. Espesor de una pesa 10. Masa del cilindro 11. Volumen del cilindro 12. Masa del cuerpo metálico 13. Temperatura del agua grifo 14. Tiempo 30 oscilac.péndulo 15. Tiempo 20 oscilac.resorte 16. Temperatura ambiente laborat. 17 Presión atmosférica laboratorio 18. Humedad atmosférica laborat. Aparato elegido Valor obtenido Error absoluto - Medidas indirectas: Se denominan así a aquellas que necesitan de unas medidas previas y aplicar una fórmula para determinar el valor que corresponde a la magnitud. 14/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 A. Longitud de una circunferencia: Empleando la fórmula de la longitud de la circunferencia L=2πr, calcula la longitud de la circunferencia de los objetos escritos y compara los resultados con la medida directa: Objetos Vidrio de reloj Cilindro Tubo de ensayo Vaso de vidrio Moneda Diámetro Medida directa Medida Indirecta L=2πr B. Volumen de un cuerpo: Empleando las medidas directas de los cuerpos y las fórmulas correspondientes, calcula el volumen de los cuerpos descritos y compáralo con el volumen obtenido de modo directo por desplazamiento del agua en la bureta: Objeto Dimensiones del objeto Volumen Fórmula Medida indirecta Volumen Medida directa Cubo Cilindro Paralelepípedo Moneda Esfera C. Densidad: Calcula la "densidad" de los objetos descritos en el cuadro anterior, mediante la ecuación ρ=m/V para lo cual debes determinar la masa de los cuerpos y dividirla por el volumen determinado en el punto anterior: Objeto Masa (g) Volumen (apart.B) Densidad ρ=m/V Cubo Cilindro Paralelepípedo Moneda Esfera 4. CUESTIONARIO : ¿Qué diferencias encuentras entre un reloj y un cronómetro? ¿Cómo medirías la altura de la torre de la Catedral? ¿Cómo medirías el grosor de una hoja del libro de Física? ¿Para qué servirá un instrumento llamado Densímetro? ¿Cómo medirías el volumen de un cono de aluminio? ¿Cómo medirías la densidad de una patata? ¿Cuál es el aparato que sirve para medir la presión de las ruedas del coche? ¿Describe cómo medirías la masa de 50 cm3 de aceite? ¿Cuál es la unidad de Densidad en el Sistema Internacional? ¿Qué instrumentos conoces para medir la Masa de los cuerpos? ¿Cuántas unidades conoces para medir longitudes? ¿Qué precisión tiene el cronómetro utilizado en el laboratorio? ¿Cómo medirías la superficie irregular de una hoja de papel? ¿Cómo medir la velocidad del tren en una vía señalizada con postes kilométricos? ¿Cómo medirías el caudal de agua que sale por el grifo? ¿En qué unidad? ¿Qué precisión tiene la medida de un tiempo efectuada con tu reloj? ¿Se puede medir el grado de inteligencia de una persona? ¿Por qué? ¿Qué se mide mediante una balanza, masas o pesos? ¿Cómo medirías la velocidad de rotación de un disco en el tocadiscos? 15/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 ANEXO II PRACTICA: DETERMINACIÓN DE DENSIDADES DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS 1. OBJETIVOS - Realizar mediciones cuantitativas de densidades de cualquier sólido o líquido que nos puedan presentar como muestra. - Ejercitarse en el manejo de aparatos de laboratorio, balanzas, etc. - Aprendizaje de las técnicas de recogida de datos y cálculo de errores. 2. FUNDAMENTO TEORICO - Las densidades de los cuerpos se definen como la masa específica o sea, a masa por unidad de volumen; matemáticamente ρ=m/V y es aplicando la ecuación de definición como la vamos a determinar. - La masa se determina por pesada del cuerpo en la balanza de precisión o en la balanza electrónica, con precisión mínima de 0'010 g. El volumen del cuerpo va a determinarse por aplicación del principio de Arquímedes, que dice ”todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba que es igual al peso del volumen de fluido desalojado por el cuerpo". - El empuje que sufre el cuerpo se determina experimentalmente mediante pesadas en la balanza hidrostática, primero pesando el cuerpo en el aire y luego pesando el cuerpo sumergido en agua (densidad del agua ρa=1 gr/cm3 por definición). 3. TRABAJO EXPERIMENTAL La balanza hidrostática está constituida por un platillo largo y otro corto, que admite una carga máxima de 200 g y una sensibilidad de 0'005 g. Tiene también un segundo platillo largo para ser utilizada como balanza normal. Es regulable en su altura para poder trabajar con cuerpos grandes y largos. La realización de la práctica comprende las siguientes operaciones. 1. Se coloca en el platillo largo de la balanza una tara normal (cuerpo, perdigones, arena) que se mantendrá inalterada en las sucesivas pesadas a lo largo de toda la práctica. Del platillo corto se cuelga el cuerpo problema C y pesas hasta un total de M1 hasta conseguir el equili-brio de la balanza. 2. Se quita el cuerpo problema C y se vuelve a equilibrar la balanza añadiendo nuevas pesas en el platillo corto hasta un valor de M2 para conseguir el equilibrio. Por lo cual, la masa del cuerpo problema será la siguiente: m = M 2 − M 1 (en gramos) 3. Repetimos la primera pesada, pero introduciendo ahora el cuerpo C el agua, con lo cual experimentará una fuerza de empuje hacia arriba que se compensará con pesas hasta M3 a fin de equilibrar la balanza. El valor de esta fuerza-empuje hacia arriba es: M3 − M 2 y equivale al peso del volumen de agua igual al volumen del cuerpo (agua desalojada). 16/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 Como la densidad del agua es de 1 g/cm3 tendremos: Volumen del cuerpo=Volumen del agua desalojada=… m M 3 − M 1 (g) ... = = = M 3 − M 1 (cm 3 ) ρa 1 (g/cm 3 ) y la densidad del cuerpo problema será: m M − M1 ρ= = 2 (g/cm 3 ) V M3 − M1 4. En el caso de que la muestra problema no fuera un sólido sino un líquido, cuya densidad deseamos calcular, hemos de hacer una última operación consistente en repetir la pesada anterior, pero sumergiendo el cuerpo sólido (que ahora lo utilizamos únicamente como tara auxiliar) en el líquido problema, con lo cual sufrirá un empuje hacia arriba y habrá que equilibrar nuevamente la balanza con pesas hasta un total de M4 , con lo que el empuje será igual al peso del líquido desalojado, y como dicho volumen es conocido V=M3 −M1 . (cm3 ), la densidad del líquido vendrá dada por: M − M1 Masa de líquido ρ' = = 4 (g/cm 3 ) Volumen de líquido M3 − M1 Recogida de datos para la muestra sólida: Los datos experimentales y sus errores relativos se tabularán en un cuadro como el que sigue: Cuerpo= ∆ρ m ∆m ∆V M= V= ρ= M1 M2 M3 M2 -M1 M3 -M1 V m V ρ 1º Ensayo 2º Ensayo 3º Ensayo 4º Ensayo Recogida de datos para la muestra líquida: Los datos experimentales y sus errores relativos se tabularán en un cuadro como el que sigue: Cuerpo= ∆ρ m ∆m ∆V M= V= ρ= M2 M3 M4 M4 -M1 M3 -M1 ρ V m V 1º Ensayo 2º Ensayo 3º Ensayo 4º Ensayo Los materiales que se van a utilizar son: - Balanza hidrostática con caja de juego de pesas. - Vaso-probeta para la balanza. - Muestra de cuerpo sólido problema. - Muestra de líquido problema. - Tara, hilo, agua, pinzas. 4. CUESTIONARIO. Deben formularse cuestiones relativas a la práctica, a las densidades, unidades, otros métodos, métodos para cuerpos disgregados, etc. 17/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 ANEXO III GUÍA DEL ALUMNO PARA DESARROLLAR TRABAJOS EXPERIMENTALES. La propia naturaleza del Método Científico que vas a practicar en tu trabajo experimental exige, como principio básico, que el orden y el rigor sean pauta de tu comportamiento dentro del laboratorio. Si, además, consideras que toda actividad experimental implica un cierto riesgo, podrás comprender el peligro que para ti mismo encierra que seas descuidado o ignorante en tu trabajo experimental. Para ayudarte a garantizar tu propia seguridad y la de todos nosotros, te indicamos a continuación unas sencillas normas de funcionamiento en el laboratorio. No se pretende imponerlas, más bien queremos que tú mismo comprendas su alcance y valor, y que las asumas desde el convencimiento de que tu trabajo habrá de ser más enriquecedor y seguro para todos. 1. Mientras esperas la entrada en el laboratorio evita aglomerarte en la puerta y una vez abierta, entra ordenadamente. 2. Si tienen un puesto adjudicado para el trabajo, debes dirigirte a él sin prisas ni atropellos. En caso contrario, espera junto a la pared de entrada, las instrucciones del profesor. 3. Si llevas el pelo largo es conveniente que te lo recojas. No debes llevar colgando corbatas, bufandas ni otras prendas. Coloca tus libros y pertenencias en los lugares señalados al efecto de manera que no interfiera tu trabajo ni el de tus compañeros. Esencialmente no obstruyas los pasillos de comunicación. 4. Antes de comenzar la práctica, asegúrate de que has comprendido exactamente lo que debes hacer y comprueba que todo está en orden de perfecto funcionamiento. Si tienes cualquier duda, pregunta al profesor. Es muy importante que en todo momento sepas lo que estás haciendo. Si no estás seguro de lo que haces, detén tu trabajo y consulta; intentar precipitar las cosas conduce en muchas ocasiones, a accidentes que podrían haber sido evitados. 5. Comprueba que tienes en tu puesto de trabajo todo el material que has de utilizar y que está en perfectas condiciones de uso. No toques más material que el que corresponde a tu práctica, aunque lo tengas a tu alcance. No manejes ninguna instalación del laboratorio si no lo indican las instrucciones de tu trabajo práctico. Juguetear con cuadros eléctricos o espitas de gas puede ocasionar consecuencias muy graves. 6. Durante la realización de la práctica, evita llevar a cabo desplazamientos injustificados, sobre todo con material de prácticas en tus manos. En todo caso, solicita la autorización del profesor. 7. Maneja los productos, reactivos y, en general, todo el material con cuidado y precaución. Evita toda imprudencia que pueda acarrear daños para ti, para tus compañeros y para el material. 18/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 8. Jamás calientes un líquido inflamable directamente a la llama. Los tubos de ensayo debes calentarlos con la parte superior del líquido contenido, nunca por el fondo; deben estar inclinados y con orientación hacia lugares en que no haya persona alguna. 9. Utiliza los ácidos con extrema precaución. Incluso los gases de la mayoría de ellos son irritantes. Vierte siempre los ácidos sobre el agua, nunca al revés. Si se desprende calor en la reacción, añade el ácido poco a poco esperando el enfriamiento entre cada adición. 10. Mantén las manos limpias y secas. Evita el peligro de tocar con las manos húmedas cualquier instalación o aparato eléctrico conectado. Ten cuidado de no dejar residuos de sustancias venenosas sobre tus manos y ropa. 11. Va contra toda norma de seguridad gustar o probar los productos químicos o sustancia alguna, y especialmente si se desconoce su naturaleza. 12. Si has de percibir olores, evita hacerlo de forma directa sobre los recipientes o salida de los gases. Es más seguro airear la salida con la mano, dirigiendo los gases a tu olfato, manteniendo la nariz separada de la vertical del recipiente o salida de gases. 13. En caso de avería en aparatos conectados a la red eléctrica, evita toda investigación de la misma que conlleve manipulación en el aparato. En todo caso, comunícaselo al profesor. Siempre debes de informar de inmediato a tu profesor de todos los accidentes y roturas que se produzcan, incluso los más insignificantes. 14. Comprueba que la etiqueta del frasco que vas a usar indica exactamente lo que necesitas. 15. No devuelvas productos químicos usados a sus botellas de origen. No debes introducir ningún objeto en las botellas de los reactivos, salvo el gotero con que algunas van equipadas o, excepcionalmente, aquellos perfectamente limpios que indique tu profesor. No dejes los tapones sobre la mesa de forma que puedan mancharla y/o contaminarse con otros productos químicos. 16. Evita arrojar cuerpos sólidos en las piletas, a no ser que estén finamente pulverizados y sean fácilmente solubles. Esta clase de residuos, junto con el material roto o resto de material de prácticas, debes depositarlos en el cubo o recipiente que a tal fin debe existir en el laboratorio. 17. Si arrojas líquidos en la pila, ten abierto el grifo del agua. No viertas ácidos concentrados, de gran poder de corrosión, en las cañerías; en todo caso, dilúyelos con anterioridad. Pregunta a tú profesor qué debes hacer con los restos de disolventes orgánicos que hayas utilizado. 18. Cuando utilices recipientes que contengan soluciones anhidras, sustancias volátiles o higroscópicas, debes procurar su cierre hermético una vez utilizados. 19. Al finalizar la práctica, comprueba que todo ha quedado en orden y desconectado. Desconecta los aparatos eléctricos y cierra llaves de paso de gas y de agua. Vigila que los desagües no estén obstruidos. 19/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 20. Limpia y ordena todo el material utilizado de acuerdo con las instrucciones que te dé el profesor. Limpia los recipientes cuando todavía están húmedos o colócalos temporalmente en un recipiente con agua hasta su lavado definitivo. Lava tus manos antes de salir del laboratorio. Si has recogido todos los consejos que se te han dado, habrás logrado llevar acabo un trabajo mejor y habrás contribuido a preservar tu seguridad y la de todos nosotros. Gracias. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA K.GUY. Organización y Administración de Laboratorios. Editorial Urmo. BILBAO. PHILLIP ARMITAGE y JOHNSON FASEMORE. Laboratory Safety. Hainemann Educational Books. LONDRES. PHILLIP ARMITAGE y JOHNSON FASEMORE. Laboratory Safety. A Science Teachers’Source Books. Hainemann Educational Books. LONDRES. Handbook do Laboratory. Safety. The Chemical Rubber Co. CLEVELAND. Ohio Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (Decreto de 29/SEP/1973, modificado por el R.Decrteto de 2/FEB/1979) e Instrucciones complementarias (Órdenes ministeriales de 31/OCT/1979, 6/ABR/1974 y 19/DIC/1977) Normas básicas para Instalaciones de Gas en edificios habitados. (Orden Ministerial de 29/MAR/1974). 20/ 21 www.eltemario.com © Antonio Abrisqueta García, 1999 Oposiciones Secundaria – Física y Química Temario Específico – Tema 75 Tratamiento Didáctico ---------------------------------------------------------------------------------------------------------OBJETIVOS Concienciar al alumno de la necesidad del trabajo experimental para el desarrollo de la ciencia. Desarrollar en el alumno las capacidades necesarias para el trabajo experimental y en equipo. Tomar conciencia de la peligrosidad del trabajo de laboratorio y adoptar todas las medidas de seguridad sin bajar nunca la guardia ni confiar en las propias seguridades. Inculcar al alumno que el laboratorio es una continuación de la clase y no un lugar de esparcimiento y juego y que el trabajo de laboratorio exigirá aprendizaje y evaluación. UBICACION Este tema se incluirá en todos los cursos donde se imparta ciencias de la naturaleza, biología, geología, física y química, que se complemente con prácticas de laboratorio. Tiene carácter intercisciplinar. TEMPORALIZACIÓN De dedicará a la exposición del tema una hora de clase como preparación a las clases practicas a desarrollar en el laboratorio. METODOLOGIA Es un tema meramente informativo en lo que concierne a los alumnos, como puede ser las referencias a la seguridad en el laboratorio. El resto del tema es especialmente para el profesorado y la institución educativa, a fin de que se dispongan adecuadamente las instalaciones y los medios adecuados que hagan posible y seguro el trabajo de laboratorio. CONTENIDOS MÍNIMOS Carácter experimental de la ciencia. Medidas de seguridad. Utilización del botiquín. Utilización y mantenimiento de un extintor de fuegos. Organización del trabajo de prácticas. Guía del alumno para desarrollar trabajos experimentales (Anexo III). MATERIALES Y RECURSOS DIDÁCTICOS Materiales de laboratorio. Botiquín. Extintores de incendios. EVALUACIÓN Las prácticas de laboratorio deben evaluarse en todos sus aspectos, calidad en la ejecución de la práctica, precisión en los resultados, espíritu de colaboración en el equipo, orden y organización, limpieza y seguridad, etc. Debe evaluarse al alumno sobre la "Guía del alumno para desarrollar trabajos experimentales" (Anexo III). Debe hacerse un simulacro de accidente en el laboratorio para evaluar las capacidades de respuesta del los alumnos y las instalaciones. 21/ 21
