El Sol Año 56 Núm 1, 2015 Nanociencia: innovaciones educativas ...

Núm. 1 • 2015

ElSol

Revista de la Asociación de Maestros de Puerto Rico

NANOCIENCIA: innovaciones educativas para la integración multidisciplinaria en la sala de clase.

ISSN 2372-9635 (print) ISSN 2372-9643 (online)

Índice Introducción.............................................................. 4 GK12: De hectáreas hasta nanómetros: Exploraciones multidisicplinarias de nanociencia funcional y ecosistemas tropicales Gerardo Morell Y Liz M. Díaz Vázquez........... 5 Inclusión de la nanociencia y la nanotecnología en el salón de clases: Retos y oportunidades Liz M. Díaz Vázquez...................................... 8 GK12- Puntos de intersección entre las Ciencias Ambientales y las Nanociencias: Retos y oportunidades Elvia J. Meléndez-Ackerman....................... 16 ¡Cuando la teoría pedagógica se hace presente en una educación transformadora!

Gladys Dávila Hernández............................ 20 Incluyendo la tecnología en el salón de clase para facilitar la integración de las actividades de GK12 Kariluz Dávila Díaz............................................. 26 Historias de vida: Perspectivas y experiencias de estar en el Programa GK12 para los estudiantes becados........................................ 29

Experiencia educativa en el curso de ciencias físicas: Integración de la investigación científica y el arte hacia una cultura educativa STEAM mediado por el programa de GK-12 Eliana Bendezú Portela y Carlos J. Valle Díaz.................................. 32 Enseñanza de las matemáticas incorporando las Ciencias en el aula y las competencias matemáticas José A. Hernández-Pérez Carlos Torrech ............................................ 37 El laboratorio como parte de la experiencia de aprendizaje en el salón de ciencias Aníbal A. Hernández Vega........................... 41 Mi experiencia en un laboratorio de investigación trabajando con científicos profesionales: Historias de vida Khaled Habiba............................................. 45 Análisis formativo y el inquirir en el estudio de sistemas complejos Adriana M. Rivera Angélica Erazo-Oliveras ............................. 50 Los colores de mi tierra Edwin O. Ortiz-Quiles, Shirley Martínez Laureano, Sofía Olivero y Brenda Berríos Navarro....... 55 La densidad y la nanotecnología al rescate de los océanos Moraima Morales Cruz María E. López Sánchez.............................. 61

Convocatoria................................................... 67

EL SOL • Revista de la Asociación de Maestros de Puerto Rico • Año 56, Número 1, 2015- ISSN 2372-9635 Junta Editora • Dra. Ana Helvia Quintero, Presidenta • Prof. Víctor Hernández Rivera Universidad de Puerto Rico, Río Piedras • Dra. Iris Rivera Pontificia Universidad Católica de Puerto Rico • Dr. José Luis Vargas Vargas Director Ejecutivo AMPR • Prof. Eloy Antonio Ruiz-Rivera Editor y Corrector • Prof. Evelyn Cruz Editora en Jefe Diseño y producción gráfica Aurora Comunicación

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452 Avenida Ponce de León San Juan, Puerto Rico 00918 Teléfono: 787.767.2020 x. 1210, 1286 www.amprnet.org www.asociaciondemaestros.org Está rigurosamente prohibida la reproducción total o parcial de esta publicación, la recopilación en sistema informático, la transmisión en cualquier forma o por cualquier medio, por registro o por otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la Asociación de Maestros de Puerto Rico. Ni la Junta Editora, ni la Asociación de Maestros, se responsabilizan por las expresiones emitidas por los autores.

PRESIDENTA Dra. Aida Díaz de Rodríguez VICEPRESIDENTE Prof. Víctor M. Bonilla Sánchez DIRECTOR EJECUTIVO Dr. José Luis Vargas Vargas DIRECTORA OFICINA DE RELACIONES PÚBLICAS Sra. María del Carmen Gutiérrez

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Publicación de carácter profesional y cultural subvencionada con las cuotas mensuales de los socios y editada dos veces al año.

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Maestros de español, inglés y estudios sociales el artículo Inclusión de la Nanociencia y la Nanotecnología en el Salón de Clases: Retos y Oportunidades discute la relevancia de la nanociencia y la nanotecnología en nuestra sociedad, información que puede enriquecer sus clases.

El artículo ¡Cuando la teoría pedagógica se hace presente en una educación transformadora! aplica a todas las disciplinas.

Maestros de arte el artículo Integración de la investigación científica y el arte mediado por el programa de GK-12, presenta una actividad en donde se integra la ciencia y el arte.

El artículo ¡Cuando la teoría pedagógica se hace presente en una educación transformadora! aplica a todas las disciplinas.

Maestros de matemáticas el artículo Enseñanza de las Matemáticas incorporando

las Ciencias en el Aula y las Competencias Matemáticas, presenta ideas sobre cómo integrar las matemáticas y las ciencias, así como una mirada desde diversas perspectivas de las Competencias de Matemáticas.

El artículo ¡Cuando la teoría pedagógica se hace presente en una educación transformadora! aplica a todas las disciplinas.

Maestros de ciencia este número presenta muchas ideas sobre cómo integrar en los diversos

cursos de Ciencias el tema de la Nanociencia y la Nanotecnología. Además se presentan actividades con sus respectivas guías de forma que el maestro puede integrarlas a su enseñanza. Se discute, también, como utilizar la tecnología en el salón de clase para facilitar la integración de las actividades.

Política Editorial

La Revista El Sol se publica cuatro veces al año, en los meses de marzo, junio y septiembre. La edición de diciembre, Revista Magisterio, es una publicación con artículos ampliados y más extensos siguiendo el formato de las revistas académicas de investigación. El Sol tiene cuatro secciones permanentes: Teoría e Investigación, Experiencias Prácticas, Espacio de Formación y Reseñas. La sección Teoría e Investigación presenta artículos y análisis sobre el tema seleccionado para ese número de la revista. La sección Experiencias Prácticas presenta artículos, entrevistas y actividades que muestren prácticas innovadoras y exitosas relacionadas con el tema en discusión. En Espacio de Formación se publicarán anuncios de actividades de interés para el desarrollo profesional de los maestros, así como recursos que sirvan para la formación de los docentes y la innovación en la enseñanza. En la sección de Reseñas se incluirán reseñas de libros recientes, sobre diversos temas, no necesariamente relacionados con el tema discutido en ese número de la revista.

Las colaboraciones de cada área deben venir en original, con el nombre, dirección, teléfono del autor, una fotografía 2x2 y una copia sin el nombre del autor. En las secciones Teoría e Investigación y Experiencias Prácticas los artículos deben ser entre 3 a 6 cuartillas (páginas) a doble espacio, incluyendo la bibliografía modelo APA. En las secciones Espacio de Formación y Reseñas, las colaboraciones deben ser entre 1a 3 cuartillas (páginas) a doble espacio. Es recomendable que los artículos sobre instrucciones prácticas vengan acompañados por fotos. Las archivos de las fotos deben ser en formato pdf, jpg o tiff con 300 dpi de resolución en un tamaño mínimo de 4 pulgadas de ancho. Mientras más grande, mejor. Deben ser fotos de calidad, en foco y no deben tener ningún efecto especial.

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Los autores son responsables de solicitar autorización para el uso de tablas y citas originales de fuentes primarias según consigna la Ley de Derechos de Autor. Agradeceremos, que en la medida en que sea posible para los autores, las colaboraciones vengan grabadas en un “CD” en algunos de los siguientes formatos: Microsoft Word (.doc), Adobe Pagemaker 6.5 ó 7, Adobe In Desing, Formato Text Only (.txt) o Rich Text Format (.rtf) o por correo electrónico, revista@amprnet.org. El autor interesado en publicar debe enviar un original (con su nombre, dirección y teléfono), una copia y el “CD” (de ser posible), sólo con el título, a: Revista El Sol P.O. Box 191088 San Juan, PR 00919-1088 Puede, también, entregarla personalmente en la Oficina de Relaciones Públicas en el Edificio de la Asociación de Maestros, Ave. Ponce de León #452, Hato Rey. Los artículos u otras contribuciones deben llegar el 15 de noviembre para la edición de marzo; el 15 de febrero para la edición de junio; el 15 de mayo para la edición de septiembre; y el 15 de agosto para la edición de diciembre. Una vez recibido el artículo, reseña o información, se le envía un recibo al autor. El artículo se somete a la vez a la Junta Editora. La Junta Editora evaluará los artículos y decidirá si se publica, se devuelve al autor para correcciones o no se publica. En cualquiera de las instancias se le enviará una carta al autor notificándole la decisión. El Sol y Magisterio son revistas profesionales gratuitas para los maestros asociados.

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Introducción Durante cinco años, el proyecto GK 12, de la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras, trabajó una propuesta con maestros de ciencias de las escuelas públicas junto a estudiantes graduados de Ciencias Naturales, la cual produjo módulos aplicables y replicables en las clases de ciencias, especialmente para el nivel secundario. La temática que se trabaja está relacionada con la Nanociencia, la Nanotecnología, STEM y STEAM. Las mismas están adaptadas a los Métodos de Inquirir y Descubrir. El objetivo de este número es compartir los aprendizajes y materiales que ha producido este proyecto para enriquecer los procesos de enseñanza –aprendizaje en las escuelas por medio de la integración de la nanotecnología y las ciencias ambientales en el currículo escolar.

Estas temáticas y enfoques de integración están recomendados como requerimientos en la investigación científica actual y futura y han sido consideradas en el currículo para la enseñanza de ciencias en el Departamento de Educación. Por el valor pedagógico que reviste este excelente trabajo, El Sol publica para el beneficio de la clase magisterial un número entero dedicado a temas científicos de aplicación práctica diaria que pueden utilizarse de manera integrada a través de otras materias. Este número contiene temáticas con descripción y diseño de actividades útiles y pertinentes por maestros puertorriqueños para los maestros de ciencia, e incluso de otras áreas de integración curricular.

El primer artículo GK12: De hectáreas hasta nanómetros: Exploraciones multidisicplinarias de nanociencia funcional y ecosistemas tropicales explica en qué consiste el proyecto GK 12. En términos generales, el proyecto interesa aumentar el conocimiento de los participantes, estudiantes graduados y maestros, a través de la exploración multidisciplinaria de los eco-

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sistemas tropicales y la nanociencia funcional, a la vez que pretende mejorar sus habilidades para comunicar y enseñar las ciencias en las áreas de ciencias ambientales y nanotecnología.

El segundo artículo Inclusión de la Nanociencia y la Nanotecnología en el Salón de Clases: Retos y Oportunidades, discute la relevancia de la nanociencia y la nanotecnología en nuestra sociedad y la necesidad de incorporar estas disciplinas en los currículos de educación en ciencias de kínder a duodécimo grado.

También, se presentan los retos y oportunidades para los maestros a la hora de incorporar estas disciplinas en el salón de clase. Los artículos Puntos de Intersección entre las Ciencias Ambientales y las Nanociencias: Retos y Oportunidades; ¡Cuando la teoría pedagógica se hace presente en una educación transformadora!; e Incluyendo la tecnología en el salón de clase para facilitar la integración de las actividades describen las estrategias educativas que se fomentan en el proyecto.

En los artículos, Experiencia educativa en el curso de ciencias físicas: Integración de la investigación científica y el arte hacia una cultura educativa STEAM mediado por el programa de GK-12, Enseñanza de las Matemáticas Incorporando las Ciencias en el Aula y Las Competencias Matemáticas, El laboratorio como parte de la experiencia de aprendizaje en el salón de ciencias y Mi experiencia en un laboratorio de investigación trabajando con científicos profesionales: historias de vida, los participantes del programa narran sus experiencias durante la implementación de las prácticas de GK12 y otras actividades educativas.

Los próximos seis artículos presentan actividades con sus respectivas guías de forma que el maestro puede integrarlas a su enseñanza. Finalmente, los últimos dos artículos presentan actividades de diseminación del conocimiento al público general.

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GK12:

Teoría e Investigación

De hectáreas hasta nanómetros: Exploraciones multidisicplinarias de nanociencia funcional y ecosistemas tropicales Gerardo Morell Liz M. Díaz Vázquez El doctor Gerardo Morell, Investigador Principal de Programa catedrático del Departamento de Física de la Universidad de Puerto Rico Recinto de Río Piedras, Investigador del Instituto de Nanomateriales Funcionales. Morell ha publicado más de 100 artículos en revistas revisadas por pares, ha sido citado en más de 1,300 artículos científicos independientes y tiene tres patentes de invenciones científicas registradas en la Oficina Federal de Patentes.

La doctora Liz M. Díaz Vázquez, directora programa GK12, catedrática auxiliar del Departamento de Química de la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras. Actualmente, es coordinadora de la división de educación y diseminación del conocimiento del Instituto de Nanomateriales Funcionales (IFN).

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El Proyecto GK12 es una asociación estratégica e interdisciplinaria entre los dos institutos de investigación más grandes y más desarrollados de la Universidad del Puerto Rico: el Instituto de Estudios de Ecosistemas Tropicales (ITES) y el Instituto de Nanomateriales Funcionales (IFN).

“Un Universo, muchos mundos “ es el tema unificador basado en la comparación del macro mundo con el mundo nano, que ilustra a nuestros equipos de becados y maestros del programa los patrones recurrentes en la naturaleza. Este programa pretende aumentar el conocimiento de los participantes a través de la exploración multidisciplinaria de los ecosistemas tropicales y la nanociencia funcional, mientras que de manera simultánea pretende mejorar las habilidades para comunicar y enseñar las ciencias de estudiantes graduados en las áreas de ciencias ambientales y nanotecnología.

El programa se fundamenta en la creación de equipos interdisciplinarios compuestos por dos estudiantes graduados (becados) en las áreas de ciencias ambientales o nanotecnología, y dos maestros de escuelas públicas a nivel

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Figura 1: Parte del Equipo de Trabajo del Programa GK12 (2014-2015) ( de izquierda a derecha) Primera fila: José Hernández, Carlos Valle, Carlos Torrech, Christian Morales, Aníbal Hernández; Segunda Fila: Khaled Habiba, María López, Kariluz Dávila, Liz Díaz, Gladys Dávila, Brenda Berríos, Edwin Ortiz Tercera Fila: Moraima Morales, Sofía Oliveras, Angélica Erazo, Juanita Montanez, Ivette Ríos, Adriana Rivera, Eliana Bendezú

intermedio o superior. Cada equipo interdisciplinario participa conjuntamente en actividades de desarrollo profesional para diseñar, desarrollar e integrar actividades inquisitivas que contribuyan a mejorar la educación de estudiantes a nivel de escuela intermedia y/o superior. La creación de materiales educativos se fundamenta ​​en la investigación de los becados en las áreas de la nanotecnología y las ciencias ambientales.

Los becados pasan de 7 a 10 horas a la semana en el aula con el profesor asignado. Con la creación e interacción de los equipos interdisciplinario el programa GK12 logra cuatro metas principales: n Proveer a estudiantes graduados las destrezas de comunicación, enseñanza, colaboración y trabajo en equipo necesarias para desarrollar una carrera exitosa en el área de la nanotecnología y/o ciencias ambientales. n Proveer un ambiente donde los maestros y estudiantes de escuelas intermedias interactúen con estudiantes graduados y facultativos que trabajan 6 | El

en el área de la nanotecnología y las ciencias ambientales en la UPRRP. n Enriquecer los procesos de enseñanza–aprendizaje en las escuelas participantes por medio de la integración de la nanotecnología y las ciencias ambientales en el currículo escolar. n Proveer una oportunidad para el cambio permanente incorporando actividades similares a las de GK12 en el entrenamiento de estudiantes en el Centro de Recursos para la Ciencia e Ingeniería (RCSE) en la UPRRP. Para lograr estas metas el programa se fundamenta en cuatro etapas de trabajo para la creación de materiales educativos y la formación de los participantes: aspectos pedagógicos, estándares curriculares, conceptos fundamentales en las áreas de nanotecnología y ciencias ambientales y, por último, el avaluó. La figura 1 resume la relación y los procesos que conlleva cada etapa:

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Maestros y becados se familiarizan con los estándares nacionales para ciencias y matemáticas con el propósito de alinear las actividades desarrolladas.

Los becados desarrollan destrezas de enseñanza, aprendizaje y de comunicación efectiva.

Figura 2: Etapas de Trabajo para la creación de material educativo y la formación de los participantes

Durante todas las etapas los becados y maestros son asistidos y supervisados por el equipo de trabajo de GK12, compuesto actualmente por: el Dr. Gerardo Morell (Investigador Principal), la Dra. Liz Diaz (CoInvestigadora y Directora del Proyecto), la Dra. Gladys Dávila (Co-Investigadora y Consultora Educativa), la Dra. Elvia Meléndez (Co-Investigadora y Mentora del Componente de Ciencia Ambientales), la Dra. Kariluz Dávila (Co-Investigadora y Consultora Educativa). En los pasados años también formaron parte integral del programa GK12, el Dr. Manuel Gómez (Co-Investigador), la Dra. Ana Rita Mayol (Co-Investigadora y directora del proyecto), Dra. Lizette Velázquez (Co-Investigadora y Consultora Educativa). Nuestro equipo de trabajo asegura que los becados y maestros reciban los adiestramientos necesarios para garantizar su crecimiento profesional y la creación de trabajos de excelencia.

El programa GK12 se ha implantado durante cinco años. Durante este periodo se han impactado sobre 30 maestros y 28 estudiantes graduados. Todos ellos han

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Los becados trasladan conceptos de sus investigaciones para la creación de materiales educativos, a la vez que los maestros aumentan su conocimiento de ciencias.

Los becados aprenden de los maestros cómo evaluar el aprendizaje de los estudientes. Se revisan las actividades a la luz de los resultados.

evidenciado mejoría en sus destrezas de comunicación efectiva de las ciencias y contenido científico en nanociencias y ciencias ambientales. Cerca de 5,000 estudiantes de escuela intermedia/superior se han impactado con las actividades desarrolladas por el proyecto. Se han creado sobre 25 módulos interdisciplinarios que integran los conceptos fundamentales de la nanociencia y las ciencias ambientales. Algunos de estos módulos han sido publicados en revistas arbitradas por pares como el Journal of Chemical Educación.

Todos los módulos desarrollados por el programa están disponibles para todos los maestros que deseen incorporarlos en sus cursos a través de nuestro portal electrónico http://gk12.upr.edu/.

Los invitamos a que conozcan de cerca el producto curricular y los materiales y equipos de trabajo desarrollados a través del Programa GK 12. Hoy podemos decir que hemos cumplido la misión de fomentar cambios en la enseñanza de ciencias y otras disciplinas en Puerto Rico. ¡Les esperamos!

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Convocatoria Revista El SOL y MAGISTERIO 2015 La Revista El Sol interesa ser un medio de comunicación, diálogo y divulgación de la más reciente investigación, tanto la que surge de la academia como la que surge de la investigación en acción de las experiencias que día a día se producen en los espacios educativos. La Revista El Sol tendrá dos números marzo, junio y septiembre. La Revista Magisterio se publica en el mes de diciembre y es una publicación con artículos ampliados y más extensos siguiendo el formato académico de las revistas de investigación.

Cada número de las Revistas gira en torno a un tema central. Los números de marzo, junio y septiembre, correspondientes a El Sol, tratan dos perspectivas: la teórica y la de experiencias prácticas. Invitamos a los profesores universitarios, maestros y otro personal del sistema educativo a presentar sus colaboraciones de acuerdo a la Política Editorial que se incluye en la Revista. A continuación se presentan los temas de los números de la Revista correspondientes al año 2015, así como las fechas límites para recibir las colaboraciones.

El primer número se publicará en abril de 2015 y se dedicará al tema de Nanociencias y Nanotecnología: actividades para enseñar ciencias. Este número se realizará en colaboración con el Proyecto GK12 de la UPR en Río Piedras. Interesa examinar ejemplos de prácticas efectivas en la enseñanza de la ciencia.

El segundo número, a publicarse en agosto, se titulará Isabelita Freire: cien años de una maestra. Las contribuciones para este número se recibirán hasta el 15 de junio de 2015.

La edición de diciembre, la Revista Magisterio, se dedicará a analizar el legado del doctor Ángel G. Quintero Alfaro al cumplirse los 50 años de haber sido nombrado Secretario de Educación. Invitamos a presentar sus colaboraciones de acuerdo a la Política Editorial que se incluye en la Revista Magisterio. Las contribuciones para este número se recibirán antes del 15 de agosto de 2015.

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