Episodio de enseñanza constructivista sobre “Los elementos químicos y el surgimiento de la vida en el Universo

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Episodio de enseñanza constructivista sobre

“LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Y EL SURGIMIENTO DE LA VIDA EN EL UNIVERSO”

F. Guillermo Mosqueira Pérez Salazar*

El enfoque constructivista de la educación sostiene que el

aprendiz utiliza de manera activa y esencial sus conocimientos previos al iniciar un nuevo episodio de aprendizaje. En este trabajo voy a presentar en este formato un aporte de divulgación expuesto en el número 32 de Correo del Maestro (enero de 1999), el cual titulé “Los elementos químicos y el surgimiento de la vida en el universo”, a fin de brindar a los maestros de educación media y media superior, un material de apoyo que les resulte útil en sus clases de química y biología.

NASA / Jenny Mottar

Activación de conocimientos previos

Es una buena estrategia iniciar un tema nuevo con una serie de preguntas que sirvan para traer a la memoria ese bagaje de conocimientos de que dispone el alumno. Son varios los conceptos e ideas que se van a ampliar y precisar en este ejercicio. Entre ellos: elemento químico, tabla (o clasificación) periódica de los elementos, iones y átomos, el origen del Universo, el origen de los elementos químicos, el origen (químico) de la vida.

* Docente-investigador adscrito a la Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM.

depositphotos.com Elemento químico meElem El maestro puede iniciar este episodio de enseñanza mEl planteando algunas preguntas en torno a la naturaleza y ntplan constitución de los elementos químicos. ¿Qué es un ele-stcon mento químico?, ¿está compuesto de diferentes tipos ntmen de partículas? ¿Qué distingue un elemento químico de pade p otro? En química, ¿cómo se representa en general un elemento químico? (es una notación que indica el número de protones y el número de neutrones) ¿Podrías escribir el símbolo químico de al menos 20 ¿P ¿ elementos químicos sin ver tu libro de Química? leel Tabla (o clasificación) periódica de los elementos (químicos) ¿Has visto una tabla periódica de los elementos?, ¿en dónde? ¿Por qué se habla de una tabla periódica de los elementos?, ¿qué otro nombre reciben las columnas de esta tabla?, ¿por qué reciben ese nombre? ¿Cuántos elementos químicos hay en la tabla periódica de los elementos? ¿Qué elemento químico ocupa el primer sitio de esta tabla? ¿Qué elemento químico ocupa el segundo sitio de esta tabla? ¿Qué elemento químico ocupa el último sitio de esta tabla? Iones y átomos ¿Conoces la diferencia que existe entre un ión y un átomo? Es importante que el alumno la conozca. En el artículo aludido, se lee:

Debe aclararse que la mayoría [de los elementos químicos] se encuentran [en la célula viva] como iones y no como elementos, puesto que en muchos casos estos últimos son muy reactivos. Por ejemplo, los elementos de

jacpaloma.wordpress.com

la familia de los metales alcalinos, como el Na y el K, son explosivos al contacto con el agua. El maestro puede continuar con más preguntas: ¿La sal común refinada, el cloruro de sodio (NaCl), está compuesta de átomos o de iones? Conceptualmente, ¿cómo formarías un átomo a partir de un ión?, ¿y un ión a partir de un átomo? ¿Cómo se llama un ión con carga eléctrica positiva? ¿Sabías que una capa de la atmósfera recibe el nombre de ionosfera?, ¿por qué crees que recibe ese nombre?

El origen del Universo Entonces, ¿el Universo tuvo un origen? ¿Es verdad que algunos filósofos en otros tiempos propusieron que el Universo era eterno? ¿Sabes lo que es el Big Bang? ¿Sabes lo que es la Gran Explosión? ¿Según la ciencia contemporánea, hace cuánto tiempo se propone que se inició el Universo? ¿Según la ciencia contemporánea, hace cuánto tiempo se propone que se inició nuestro Sistema Solar-planetario?

El origen del Universo y de los elementos químicos Es provechoso tratar este par de temas de manera conjunta, puesto que están íntimamente ligados. Procedemos de modo análogo, con preguntas. Los elementos químicos que se encuentran en la tabla de la clasificación periódica de los elementos, ¿estaban presentes desde el origen del Universo? Se trata de una pregunta central en este trabajo, y en este segmento será la única.

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www. freepik.es El origen (químico) de la vida La biología molecular y la bioquímica han comprobado que los organismos vivos pueden estar compuestos de al menos 35 elementos químicos diferentes; entre ellos, el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S) son los más importantes y abundantes. ¿Podrías concebir que la vida pudiera surgir con una cantidad menor que 35 elementos químicos, digamos 30, 20, 15, 10, 5, o menos? diga Por supuesto, la pregunta acerca del origen de la vida es muchísimo más amplia y compleja que contar con suficientes y variados elementos quíc micos. Aunque se dispusiera de todos los elemenmi tos químicos, no se podría deducir que la vida surgitos q ría entonces inevitablemente. Esta condición química ría en es necesaria, pero hay muchas más condiciones (por es ne extensión y propósito, fuera de los alcances de este exten trabajo) para que sea posible el surgimiento de la vida. tr t abaj

Contenidos principales de enseñanza de este episodio, con actividades para reforzar el conocimiento

Son tres los contenidos principales de esta enseñanza:

es.dreamstime.com En el origen del Universo, sólo dos elementos químicos se formaron De acuerdo con la cosmología moderna, en el origen del Universo básicamente había sólo dos elementos químicos: el hidrógeno (H) y el helio (He), que de hecho ocupan Átomo de Átomo de las dos primeras posiciones de la hidrógeno (H) helio (He) tabla de la clasificación periódica de los elementos. En el artículo mencionado, se puede leer: “[En la teoría de la Gran Explosión] también se esta-

blece que a los 4 minutos de haber surgido nuestro Universo en expansión vertiginosa, su composición química era de 76% de hidrógeno […], 24% de helio […] y cantidades insignificantes de litio”. Después de ese corto tiempo, las condiciones del Universo naciente dejaron de ser apropiadas para continuar con la síntesis de elementos químicos más pesados que el hidrógeno y el helio.

Actividad

El maestro puede pedirle a sus alumnos copiar una tabla periódica, delineando su contorno y el sitio de cada elemento químico, para colorear posteriormente la ubicación de los dos elementos químicos primigenios. También, el maestro puede proyectar una tabla periódica de los elementos y señalar esos mismos dos elementos.

Origen estelar de los demás elementos químicos El segundo contenido tiene que ver con el origen estelar de los elementos químicos. Es decir, fue en las estrellas en donde se dieron las condiciones necesarias para lograr la síntesis de elementos químicos más pesados que el hidrógeno y que el helio, proceso conocido como nucleosíntesis.

En el penúltimo párrafo del artículo referido, puede leerse:

Para una estrella como nuestro Sol, por nucleosíntesis y partiendo de la mezcla de H y He, podría llegarse hasta la formación de carbono y oxígeno. Se requieren estrellas de mayor masa para generar durante su evolución otros elementos más pesados [que el oxígeno y el carbono]. Y todavía otros más (diferentes) se sintetizan en las etapas finales de la vida de estas estrellas más masivas que el Sol, durante procesos explosivos de una violencia inimaginable.

Casey Reed/ NASA

Actividad

El maestro puede pedirle a sus alumnos copiar una tabla periódica, delineando su contorno y el sitio de cada elemento químico, para colorear las ubicaciones de los elementos químicos que se sintetizaron en las estrellas, que serán todos menos el hidrógeno y el helio. También el maestro puede proyectar una tabla periódica y señalar esos elementos.

El maestro puede pedir a sus alumnos incluir todos los eventos mencionados en el párrafo anterior en una línea del tiempo que ellos dibujarán. Con datos extraídos del artículo de referencia es posible efectuar esta tarea. Por ejemplo, una línea del tiempo con algunos eventos importantes pudiera ser la siguiente:

commons.wikimedia.org Recapitulación en el tiempo de eventos importantes en el origen de los elementos químicos y de la vida De nuevo se podrían plantear algunas preguntas. ¿Cuánto tiempo después de la Gran Explosión se comenzaron a formar las primeras estrellas? ¿Una estrella ilumina por siempre? ¿Cuánto tiempo dura activa (prendida) una estrella con una masa semejante a nuestro Sol? ¿Cuánto tiempo dura activa una estrella con una masa mucho mayor que nuestro Sol, digamos 10 veces mayor? Nuestro Sol (y Sistema Solar), ¿existieron desde que surgieron las primeras estrellas en el Universo? Respecto a la Gran Explosión, ¿cuánto tiempo después surgió nuestro Sistema Solar? ¿Qué edad tiene nuestro Sistema Solar? Todo ello puede recapitularse en una línea del tiempo, como se explicará a continuación.

Actividad

Origen de nuestro Sistema Solar

Origen del Universo

‘Primera’ vida unicelular en algún planeta del Universo ‘Primera’ vida inteligente en algún planeta del Universo ‘Primera’ vida unicelular en la Tierra

Nosotros hoy

Actividades posinstruccionales para reforzar el conocimiento adquirido

Es posible pensar al menos en tres actividades posinstruccionales que servirán para mejorar este episodio de enseñanza:

Elaboración de rompecabezas Sugerimos elaborar varios rompecabezas en donde la figura será el contorno de la tabla periódica de los elementos. Se pueden hacer varios rompecabezas según el número de piezas que se quiera introducir. Por ejemplo, éste puede ser de cuatro, seis o 10 piezas, según el grado de dificultad que defina el maestro.

Visita a un museo de ciencias Para quienes viven en la Ciudad de México o sus alrededores, recomendamos particularmente visitar dos salas del museo Universum que ayudarán en mucho a reforzar este conocimiento.

AlejandroLinaresGarcia, commons.wikimedia.org

Edificio del museo Universum en Ciudad Universitaria, México, D. F.

En la sala “Universo”, se ofrece un recorrido por un pasillo no rectilíneo con imágenes a colores de distintos eventos de la historia del Universo. Seguramente les gustará.

Otra sala que ciertamente ayudará a configurar un mejor aprendizaje de la tabla de la clasificación periódica de los elementos se denomina “La química está en todo”. En ella se encuentra un equipamiento con la tabla periódica de los elementos que expone de qué elementos químicos están compuestos algunos objetos de la vida cotidiana, como alimentos, objetos, bebidas, piedras preciosas, y otros más. Al colocar un pequeño rectángulo con el dibujo del objeto en un sensor, se encienden los elementos químicos (en su típico arreglo de tabla de la clasificación periódica de los elementos) que forman parte de ese objeto. Es interesante y divertido.

Referencias

DÍAZ-BARRIGA, F., Hernández, G. (2003). Estrategias docentes para un aprendizaje significativo. Una interpretación constructivista. México: McGraw-Hill. MOSQUEIRA, F. G. (1999). Los elementos químicos y el surgimiento de la vida en el universo. En

Correo del Maestro, núm. 32 (enero), pp. 16-19.