ALAMBIQUE. Didáctica de las Ciencias Experimentales by Editorial Graó

Alambique Didรกctica de las Ciencias Experimentales

Número 70, Año XVIII Enero 2012 Publicación trimestral La suscripción anual incluye: 3 revistas + 1 libro PVP suscripción: Consultar boletín en páginas interiores

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales número 70 enero - febrero - marzo - 2012 Monografía: Hacia la competencia científica Hacia la competencia científica ı Antonio de Pro Contexto y enseñanza de la competencia científica ı Ángel Blanco, Enrique España, Francisco Rodríguez Mora

Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas? ı Beatriz Crujeiras, M.ª Pilar Jiménez Aleixandre Enseñar a plantear preguntas investigables ı Neus Sanmartí, Conxita Márquez Bargalló Aprender a leer críticamente ı Begoña Oliveras, Conxita Márquez Bargalló, Neus Sanmartí ¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás? Juana Nieda, Ana Cañas, M.ª Jesús Martín-Díaz

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias? ı Antonio de Pro Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria ı Mario R. Quintanilla

5 9 19 27 37 46 54 66

Aula de didáctica Libros de texto: ni contigo ni sin ti tienen mis males remedio Francisco Javier Perales-Palacios, José Miguel Vílchez-González

¿Cómo introducir la indagación en el aula? ı Aureli Caamaño

75 83

Intercambio Compartiendo lo que sabemos: aprender biología con un compañero ı Lidón Moliner, Manel Collado

Experiencias prácticas Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria Antonio Joaquín Franco

Desarrollo de un proyecto práctico para el estudio de materiales usados en fabricación mecánica ı Encarnación Peris, Francesc X. Llabrés

98 109

Informaciones Libros. Crónicas. Encuentros. Convocatorias. Noticias. Webs

115

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Hacia la competencia científica

No es fácil ponerse de acuerdo en un ámbito tan vivo como el de la didáctica de las ciencias, pero lo estábamos consiguiendo. Así, por ejemplo, en relación con qué ciencia enseñar, habíamos llegado a compartir que: • La alfabetización científica de la ciudadanía durante la educación obligatoria no es un lujo ni un «ejercicio intelectual», sino la respuesta a una necesidad social. • La ciencia que necesitan los futuros científicos puede fijarla la universidad. La que necesitan los ciudadanos en su formación obligatoria debe atender a las necesidades personales y sociales de las personas (salud, higiene, sostenibilidad, consumo, bienestar...), sean o no científicos en el futuro. • La «ciencia para atender las necesidades ciudadanas» parece menos disciplinar y, desde luego, más ligada a los problemas actuales (más «contextualizada» y actualizada…). Además, no debe desligarse de las repercusiones sociales, históricas o tecnológicas del conocimiento científico. • La ciencia no es neutral, objetiva y «con verdades pendientes de ser descubiertas». Esta visión errónea se debe sustituir por otra comprometida, solidaria, que facilite la reflexión y la crítica, que permita tomar decisiones... • La «ciencia de los científicos» –en la que obviamente se debe inspirar la «ciencia para atender las necesidades ciudadanas»– se ha

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Antonio de Pro Consejo de Dirección de ALAMBIQUE

construido a partir de problemas e interrogantes; no se han inventado primero los conceptos y métodos y luego se les ha buscado «utilidad»... La ciencia no es sólo un cuerpo de conocimientos conceptuales; también forman parte de ella los procedimientos que utiliza para construir aquéllos y la forma de pensar y actuar que lleva asociada. Un conocimiento se aprende cuando el que lo aprende lo comprende, lo utiliza y le ve utilidad cuando lo utiliza. No sólo hay que acercar al aula lo que hay fuera de ella sino que el aula debería ser el motor del cambio para mejorar lo que hay fuera de ella. Y un largo etcétera.

Y en este contexto de un cierto consenso ha irrumpido, con cierta vehemencia, un nuevo término: las competencias. Esto ha motivado que algunos se pregunten con razón: ¿qué hacemos con los procedimientos y las actitudes?; ¿dónde encajan los hallazgos realizados en el marco del paradigma constructivista?; ¿cómo hacemos con la evaluación formativa o con la autorregulación?...; en definitiva, ¿qué debemos y qué no debemos cambiar para enseñar competencias en lugar de enseñar contenidos?... La idea de competencia tiene muchas lecturas, pero también contempla planteamientos que

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Hacia la competencia científica

parecen interesantes; por señalar algunos, diremos: la importancia asignada a la utilidad del conocimiento para quien debe aprenderlo; la necesidad de conectar la educación formal con lo que hay fuera de la escuela; el cambio de la concepción temporal del aprendizaje para entenderlo como algo que se extiende a lo largo de toda la vida; la visión más interrelacionada de las materias curriculares al realizar cada una de ellas una contribución a diferentes competencias básicas (en nuestro caso, no sólo al conocimiento e interacción con el mundo físico, sino también a la comunicación lingüística, a la competencia matemática, a la de aprender a aprender…); etc. Creemos que, dada la polisemia del término, su auténtico significado está por definir; lo iremos construyendo entre todos a medida que lo vayamos «usando» en nuestra práctica profesional. Es más: pensamos que no sólo no debería ser contradictorio con lo hecho hasta ahora sino que debemos dotarlo de un significado compatible con los logros, hallazgos y aportaciones existentes, que los hay y muchos. Con esta perspectiva hemos planteado este monográfico. Los compañeros que han participado en él han pretendido ofrecer ejemplos de cómo trasladar al aula las competencias que se pueden trabajar en las clases de ciencias. En su trabajo, Ángel Blanco, Enrique España y Francisco Rodríguez (pp. 9-18) se apoyan en la idea de que la utilización de contextos de la vida diaria en la enseñanza puede ser uno de los factores que pueden mejorar el interés de los estudiantes por el aprendizaje de las ciencias. Esta enseñanza en contexto, según estos autores, puede contribuir de forma significativa al desarrollo de las competencias básicas que prescriben los currículos de la educación obligatoria surgidos de la LOE y, sobre todo, el programa de evaluación PISA. Para ellos, deben considerarse cuatro elementos a la hora de plantear propues6

tas de enseñanza: la identificación y utilización de aquellos contextos de la vida que se consideren relevantes para la adquisición y aplicación de la competencia científica; la definición del papel que va a tener el contexto en la secuencia de enseñanza-aprendizaje; la influencia del contexto en la selección de los elementos de la competencia científica; y la relación entre los contextos y la evaluación de las competencias. Estas cuestiones se abordan en el diseño de una unidad didáctica sobre el consumo de agua embotellada para 3.º de educación secundaria obligatoria. Beatriz Crujieras y Marilar Jiménez Alexandre (pp. 19-26) parten de la definición de competencia como capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos en el aprendizaje; por lo tanto, sostienen que es necesario que la instrucción incluya tareas que exijan esta aplicación, no una sola vez, sino en una variedad de contextos. En su artículo analizan la aplicación de conocimientos a la resolución de un problema auténtico en el laboratorio, el oscurecimiento de las manzanas cortadas. Aportan como instrumento de análisis unos criterios que se basan en los niveles de competencia establecidos por PISA. Sus resultados apuntan a las dificultades experimentadas por los participantes –investigadores en formación– para integrar distintos conocimientos y destrezas en un alto nivel de competencia. Comentan la necesidad de identificar las tareas de laboratorio con problemas que requieren aplicar conocimientos conceptuales, no sólo destrezas. Neus Sanmartí y Conxita Marquez (pp. 2736) comienzan defendiendo la importancia de aprender a plantear preguntas y, en concreto, preguntas investigables científicamente como uno de los objetivos de la clase de ciencias. Para las autoras, formular una pregunta investigable requiere aplicar conocimientos sobre cómo se genera la ciencia y, en concreto, sobre qué es una Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

variable, la distinción entre las que varían y las que se controlan en un experimento o cómo diseñar procesos para recoger datos. Pero al mismo tiempo, justifican la necesidad de conocimientos teóricos –ya sean alternativos o validados por la ciencia actual– para que la pregunta tenga sentido. Distinguen, en consecuencia, entre la información que forma parte del conocimiento ya construido y la nueva (que podrá conducir a modificar el conocimiento de partida). Ilustran sus reflexiones con una serie de actividades (a partir de lecturas, de la historia de las ciencias, de actividades experimentales y de tareas de papel y lápiz). En el trabajo de Begoña Oliveras (pp. 37-45) se comienza destacando la importancia de que los ciudadanos lean críticamente las noticias de los medios de comunicación. Para esta autora, el lector crítico examina la información y el conocimiento que aporta el texto desde su perspectiva, lo discute y propone alternativas. En este sentido, plantea una propuesta para ayudar al alumnado a leer críticamente un texto de un periódico a través del trabajo cooperativo. Entiende que las estrategias de lectura cooperativa han demostrado ser muy útiles para estimular el placer de la lectura; aumentar las habilidades de criticar, analizar y juzgar; mejorar las estrategias de razonamiento, y desarrollar estrategias orientadas a la reflexión metacognitiva sobre cómo leemos y a la autorregulación. Diseña una actividad en torno a una noticia sobre el uso de unos bañadores prohibidos por la FINA, plantea dos estrategias diferentes para realizar esta actividad y analiza cómo se ha desarrollado en dos clases de bachillerato, a partir de los resultados obtenidos con el cuestionario CRITIC. Juana Nieda, Ana Cañas y M.ª Jesús Martín (pp. 46-53) reflexionan sobre la contribución que se puede hacer en la enseñanza de la competencia científica al desarrollo de las restantes compeAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

tencias del currículo de la ESO. Establecen unas correspondencias entre las dimensiones de la competencia científica dada por PISA con las demás competencias. Luego presentan dos ejemplos de actividades para ilustrar esta repercusión, incidiendo en la identificación de cuestiones científicas, la explicación científica de fenómenos, la utilización de pruebas científicas y el desarrollo de actitudes científicas y hacia la ciencia. Tratan de mostrar cómo, al trabajar estas dimensiones, se contribuye al desarrollo del tratamiento de la información y la competencia digital, la de comunicación lingüística, la de aprender a aprender, la de la autonomía e iniciativa personal y la social y ciudadana. Nosotros (pp. 54-65) planteamos que una de las confusiones que ha podido traer consigo la presencia del término competencia es pensar que sustituyen a las viejas disciplinas; en nuestro caso, esto equivaldría a considerar que las clases de ciencias sólo tienen que contribuir al desarrollo de la competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico. En este trabajo nos ocupamos de analizar cómo se puede contribuir en nuestras clases al desarrollo de otra competencia: la matemática; en particular, nos detenemos en la identificación, interpretación… de la información numérica de un texto, en la realización de representaciones gráficas y en el uso de nociones de carácter geométrico. Por último, Mario Quintanilla (pp. 66-74) nos ofrece una experiencia que está llevando a cabo en Chile: desde una perspectiva interdisciplinar, diseñar, caracterizar y validar un modelo de evaluación de Competencias de Pensamiento Científico (CPC) que pueda ser útil para el profesorado de ciencias. Según el autor, existe una carencia de sistemas y situaciones de evaluación que, de manera coherente y sistemática, permitan valorar el desarrollo de las competencias en general y de la CPC en particular; insuficiente 7

Hacia la competencia científica

conocimiento del docente de ciencias sobre lo que es un sujeto competente; tratamiento de la competencia desde una perspectiva o dimensión individual; mayor acento en los productos que en los procesos; uso de situaciones que no corresponden a verdaderos problemas científicos escolares; tratamiento insuficiente de los concomitantes afectivo-emocionales; utilización

de andamiajes inadecuados para el desarrollo de la competencia; tendencia a infravalorar la configuración personal en el tratamiento de la competencia… Con todo ello pretendemos contribuir a seguir avanzando no tanto en la clarificación de un término pedagógico como en la mejora de las clases de ciencias.

Zorionak 2012 eta urte berri on

Et desitja un bon any 2012

Te desea un feliz año 2012 8

Deséxache un feliz ano 2012 Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Contexto y enseñanza de la competencia científica*

La utilización de contextos de la vida diaria en la enseñanza, entendida como uno de los factores que pueden mejorar el interés de los estudiantes por el aprendizaje de las ciencias, se ha situado de nuevo en el centro de atención con la introducción de las competencias básicas en los currículos de la educación obligatoria y, sobre todo, con el programa de evaluación PISA. En este artículo se analizan algunas cuestiones que surgen a la hora plantear propuestas de enseñanza para el desarrollo de la competencia científica en las que el contexto tenga un papel central. Estas cuestiones se tienen en cuenta en el diseño de una unidad didáctica sobre el consumo de agua embotellada para 3.º de educación secundaria obligatoria. Science competence context and teaching The use of everyday contexts in teaching, understood as one of the factors to increases students’ interest in learning sciences, is one again at the centre of attention with the introduction of key competences in compulsory education curriculums and, above all, with the PISA assessment programme. In this article we analyse some questions which arise when it comes to preparing teaching proposals to develop science competence, in which context plays a central role. These questions are addressed by deigning a teaching unit on the consumption of bottled water at third-year secondary level.

Ángel Blanco Enrique España Universidad de Málaga

Francisco Rodríguez Mora IES Luis Barahonda del Soto. Archidona (Málaga)

Palabras clave: competencia científica, enseñanza de las ciencias, contexto, consumo de agua embotellada.

Keywords: science competence, science teaching, context, consumption of bottled water.

La disminución del interés de los alumnos por la Existe bastante acuerdo en que una de las ciencia y su aprendizaje es, sin duda, uno de los razones de este problema, aunque no la única, grandes problemas de la educación científica, no es la distancia entre el currículo que se ofrece sólo en nuestro país sino a al alumnado y su vida diaescala internacional (Solria, hasta el punto de que Para mejorar el interés de los bes, 2011). Muchos son los éste tiene serias dificultaestudiantes por su aprendizaje estudios que se han ocupades para encontrar sentido y para que desarrollen do de este tema y se han llea aquello que se le enseña. sus competencias científicas vado a cabo detallados La necesidad de dar sentido se ha propuesto contextualizar análisis de él y de las causas a lo que se aprende es una la ciencia que se enseña que pueden explicarlo. cuestión ampliamente Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 9-18 | enero 2012

Hacia la competencia científica

aceptada en el ámbito de la investigación educamiento global o la disminución de la biodiversitiva en general, y en el de la didáctica de las ciendad). Todas estas cuestiones exigen un análisis cias en particular. Chamizo e Izquierdo (2005) sosegado y una toma personal de decisiones, en consideran que los conceptos científicos surgen los que tienen un papel importante los conocide situaciones problemáticas y, por lo tanto, mientos científicos, habilidades, actitudes, valorequieren de una situación real en la que se aplires, disposición para la acción, etc. can y en la que toman sentido. Para ello, se ha La utilización de los contextos en la ensepropuesto contextualizar la ciencia que se enseña ñanza de las ciencias no es, ni mucho menos, una (Caamaño, 2005), o construir la ciencia escolar a cuestión novedosa. Ha sido una seña de identipartir de necesidades contextualizadas (Pro y dad de los enfoques Ciencia, Tecnología y Rodríguez, 2010), para mejorar el interés de los Sociedad y de alfabetización científica estudiantes por su (Caamaño, 2005). La aprendizaje y para que introducción de las La introducción de las competencias desarrollen sus compecompetencias básicas básicas en los currículos de la tencias científicas en los currículos de la educación obligatoria y, sobre todo, en (Cañas y Martín-Díaz, educación obligatoria el programa PISA ha situado de nuevo 2010). y, sobre todo, en el En términos geneprograma PISA ha en el centro de atención la necesidad rales podemos decir situado de nuevo en el de tener en cuenta los contextos que una enseñanza de centro de atención la en la enseñanza y en la evaluación las ciencias basada en el necesidad de tener en contexto es la que se cuenta los contextos plantea relacionar la ciencia con la vida diaria, en la enseñanza (Sanmartí, 2008), y quizás, como actual y futura, de los estudiantes y hacer ver su algo más novedoso, en la evaluación (Fensham, interés en los ámbitos personal, profesional y 2009). social. PISA 2006 (OCDE, 2006) incluye un aparExisten diversas formas de entender el contado dedicado a «situaciones y contexto» en el texto en la enseñanza de las ciencias. En los que define la situación «como la parte del uniplanteamientos más actuales se entiende como verso del estudiante en que se sitúan las tareas una situación o problema complejo, relevante que se han de realizar». Los ejercicios de evasocialmente y perteneciente al entorno del alumluación no se limitan a las situaciones propias nado (Sanmartí, Burgoa y Nuño, 2011). Las del entorno escolar sino que se presentan situaciones del mundo real planteadas como enmarcados en situaciones comunes de la vida contextos incluyen problemas que pueden afecreal. Se utilizan fundamentalmente situaciones tarnos a tres niveles (Gutiérrez, 2006): como centradas, por un lado, en cinco grandes ámbiindividuos (por ejemplo, la alimentación, la tos: salud, recursos naturales, medio ambiente, sexualidad, la práctica deportiva o el empleo de riesgos y fronteras de la ciencia y la tecnología; la energía); como miembros de una comunidad y, por otro, en tres niveles de relevancia: persolocal (por ejemplo, el tratamiento del agua o la nal, social y global. ubicación de una central eléctrica), o como ciuAhora bien, la contextualización del aprendadanos del mundo (por ejemplo, el calentadizaje en problemas reales supone un reto para 10

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Contexto y enseñanza de la competencia científica

una enseñanza que tradicionalmente se ha mantenido lejos de este enfoque y más cerca de una concepción academicista que valora la reproducción del conocimiento y no su transferencia a situaciones de la vida cotidiana (Hernández, 2006). No obstante, están comenzando a aparecer trabajos específicos sobre la enseñanza de la competencia científica (Jiménez, 2009; Jiménez, 2010; Pro y Rodríguez, 2010) en los que se tiene en cuenta la importancia de los problemas de la vida diaria. Con objeto de colaborar en esta línea de trabajo, se plantean en este artículo algunas cuestiones que surgen en el diseño de propuestas de enseñanza para el desarrollo de la competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico (en adelante, competencia científica) en la educación obligatoria, propuestas de enseñanza en las que el contexto desempeña un papel fundamental. No se pretende analizar todos los factores que deben tenerse en cuenta en el diseño y desarrollo de unidades didácticas, sino sólo aquellos en los que el contexto puede tener una influencia importante. Como se ha dicho, la contextualización de la enseñanza es una tarea compleja. Podemos abordar esta complejidad si prestamos atención, tanto en el diseño como en el desarrollo de la enseñanza, a determinados aspectos como los que se indican a continuación: • La identificación y utilización de aquellos contextos de la vida que se consideren relevantes para la adquisición y aplicación de la competencia científica. • La definición del papel que va a tener el contexto en la secuencia de enseñanza-aprendizaje. • La influencia del contexto en la selección de los elementos de la competencia científica. • La relación entre los contextos y la evaluación de las competencias. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Las respuestas que se den a estas cuestiones y las opciones que se tomen influirán en el diseño y el desarrollo de unidades didácticas. A continuación se describen cómo estamos respondido a estas cuestiones en el seno de un proyecto de investigación (Blanco, España y González, 2010) sobre el desarrollo de la competencia científica en la educación obligatoria.

Identificación y utilización de contextos relevantes Partiendo del carácter de referente curricular de las competencias, se trata de integrar una enseñanza-aprendizaje de conocimientos con la adquisición y desarrollo de competencias que ponen el acento en el impulso de determinadas capacidades, y en la transferencia de los conocimientos aprendidos a otros contextos. Ahora bien, los currículos actuales de la educación obligatoria (primaria y secundaria obligatoria) en nuestro país, sin bien han incluido el desarrollo de competencias básicas como referente, lo han hecho de tal forma que éstas no aparecen claramente integradas con los demás elementos del currículo (Pro, 2007). Siguen siendo los contenidos conceptuales los que ocupan en ellos una mayor extensión y los que, por el grado de concreción con que aparecen y por su familiaridad para el profesorado, suelen servir de referentes para la selección de las unidades Los currículos actuales de la educación obligatoria en nuestro país, sin bien han incluido el desarrollo de competencias básicas como referente, lo han hecho de tal forma que éstas no aparecen claramente integradas con los demás elementos del currículo

Hacia la competencia científica

didácticas. Los currículos tampoco ofrecen, salvo excepciones, orientaciones ni ejemplos concretos que puedan ayudar al profesorado en las tareas de contextualización. ¿Qué hacer entonces? ¿Qué contextos utilizar? Se considera que los contextos deberían satisfacer los siguientes criterios (Sanmartí, Burgoa y Nuño, 2011): • Que constituyan situaciones relevantes en la vida diaria (en los ámbitos, personal, social o global). • Que puedan producir un conocimiento suficientemente general y significativo desde la perspectiva de la ciencia, es decir, un conocimiento útil para interpretar los hechos relacionados con el contexto elegido y con otros muchos más. • Que formen parte del entorno cultural del alumnado y permitan captar su interés por comprenderlos y explicarlos. En trabajos actualmente en marcha, estamos utilizando como contexto «el consumo de agua embotellada» para diseñar una unidad didáctica de física y química de 3.º de ESO, por

diferentes razones (cuadro 1) relacionadas con los criterios anteriores. También se aprende sobre el contexto, sobre el tipo de problema planteado (Sanmartí, Burgoa y Nuño, 2011) y, en este sentido, consideramos que conocer las características y composición de las aguas que bebemos (del grifo o embotellada) y valorar los problemas sociales y medioambientales que su consumo puede conllevar es importante para nuestros estudiantes, tanto en su ámbito personal como social. Y, en lo que se refiere al tercero de los criterios antes señalados («que sea interesante para los estudiantes»), en ciertos casos, los problemas sociocientíficos (España y Prieto, 2009) se muestran especialmente adecuados dada su actualidad y carácter controvertido. En otros casos, el interés no se trata de algo que se pueda considerar exclusivamente a priori, ya que dependerá no sólo del posible «interés» inicial del contexto, sino de la forma en que se trate y se desarrolle en la enseñanza; es decir, de que en el transcurso de la enseñanza los estudiantes lo valoren y lo interioricen como tal.

• Es un producto de consumo masivo en nuestro país. España ocupaba en 2009 el octavo lugar mundial en consumo per cápita de agua embotellada (1), y el tercer puesto europeo, sólo superada por Italia y Alemania (2). • Se ha convertido, en cierto sentido, en una moda, asociada a determinados tipos de valores (vida sana, cuidado del cuerpo, etc.) y, por tanto, posee un componente cultural que trasciende al mismo producto. • Se están planteando posibles repercusiones económicas y medioambientales asociadas a su consumo masivo, tales como problemas de contaminación y aumento en el consumo de grandes cantidades de energía. • Con su estudio se pueden tratar muchos conocimientos químicos (sustancia pura, compuesto químico, mezcla y disolución, concentración, dureza del agua y sus tipos, etc.), físicos (magnitudes físicas, cambio de unidades, densidad, etc.) y biológico-geológicos (pureza, tipos de microorganismos, origen del agua -acuíferos y embalses-, características geológicas de los terrenos, etc.). (1) International Bottled Water Association (www.bottledwater.org/files/2009BWstats.pdf). (2) Fuente: European Federation of Bottled Waters (http://efbw.eu/bwf.php?classement=07).

Cuadro 1. Razones para la utilización del «consumo de agua embotellada» como contexto de enseñanza

(tomadas de Blanco y Rodríguez, 2008)

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Contexto y enseñanza de la competencia científica

El papel del contexto en la secuencia de enseñanzaaprendizaje Existen diferentes formas de entender el papel del contexto en la secuencia de enseñanza-aprendizaje: como elemento motivador al comienzo de la enseñanza y antes del desarrollo de los conceptos científicos, como ilustración o aplicación de éstos una vez tratados, o de tal forma que el contexto sea parte sustantiva de todo el proceso de enseñanza. Consideramos que el contexto debe constituir el eje central que guíe y estructure la secuencia de enseñanza-aprendizaje, lo que nos lleva al planteamiento de problemas o situaciones problemáticas. En el ejemplo que estamos utilizando, nos hemos centrado en el dilema entre el consumo de agua embotellada o de agua del grifo, mediante el planteamiento de dos preguntas «clave» que estructuran la unidad didáctica: • ¿Es necesario consumir agua embotellada? • ¿Es mejor el agua embotellada que el agua del grifo?

Estas preguntas están relacionadas con aspectos importantes del contexto elegido. En nuestro país el consumo de agua embotellada está tan extendido, que algunas personas llegan a verlo como una necesidad, justificada por determinadas creencias de que el agua del grifo es de peor calidad, es menos segura y está menos controlada que el agua de bebida envasada (Rodríguez y Blanco, 2009), lo que no está justificado en términos generales ni parecen existir razones concluyentes para afirmarlo, de acuerdo con diferentes estudios e informes técnicos. Estudiantes de 3.º de ESO también manifiestan estas creencias (cuadro 2) y, por ello, se han tenido en cuenta para el diseño de algunas de las actividades que constituyen la unidad didáctica. Por tanto, en la fase inicial de la secuencia de enseñanza es necesario situar a los estudiantes en el contexto de trabajo, llamar su atención sobre el problema que se plantea y poner de manifiesto sus ideas previas. Así, a los estudiantes de 3.º de ESO se les planteó un cuestionario elaborado con este fin. Algunas preguntas se muestran en el cuadro 3.

Creencia

Frecuencia (1)

El agua embotellada es más sana, más saludable.

El agua embotellada es más segura, está más limpia, no contiene bacterias.

El agua embotellada no contiene «cal»; sólo el agua del grifo contiene «cal».

El agua del grifo contiene bacterias, tiene muchos microbios, «está sucia», está contaminada.

Es «malo» beber agua del grifo, causa problemas de salud (riñón).

(1)Número de veces que aparece la idea/creencia en las respuestas de los estudiantes. Cuadro 2. Creencias sobre el consumo de agua (embotellada y del grifo) manifestadas por alumnos de 3.º de ESO

de tres institutos de Málaga y su provincia Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

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¿Bebes agua embotellada? ¿Cuáles son tus razones para consumir agua embotellada? ¿Cuáles son tus razones para no consumir agua embotellada? ¿Cuáles son para ti las diferencias entre el agua del grifo y el agua embotellada?

Cuadro 3. Algunas de las preguntas del cuestionario de ideas

previas utilizado en la unidad didáctica

Es importante que como resultado de estas actividades iniciales (focalizadas en el contexto elegido) los estudiantes aprecien la existencia de diferentes puntos de vista sobre el problema y sientan la «necesidad de conocer» para poder valorarlos. En la fase final de la unidad didáctica los alumnos tienen que responder de forma justificada al problema planteado, lo que les permitirá aplicar los conocimientos tratados y valorar en qué medida éstos les ayudan a tomar decisiones responsables.

El contexto y la selección de los elementos de la competencia científica Una vez establecido el contexto (con su correspondiente situación problemática) como eje de la secuencia, a él se supeditarán los demás elementos de la competencia científica: conocimientos –de ciencia y sobre la ciencia–, capacidades y actitudes, según el modelo de PISA (OCDE, 2006). Aunque no es objeto de atención en este artículo, no debemos olvidar que, según la normativa actual, la enseñanza de cualquiera de las áreas del currículo debe contribuir al desarrollo, en diverso grado, de todas las competencias básicas y no sólo, en este caso, de la competencia científica. Relacionar los contextos y los conocimientos implica responder a dos interrogantes importantes: ¿es el conocimiento científico realmente necesario para resolver el problema práctico o teórico planteado en el contexto?, y en caso afirmativo, ¿cuál es? 14

En el ejemplo que estamos tomando como referencia, el análisis del problema planteado nos lleva a seleccionar los conocimientos científicos (de ciencia y sobre la ciencia) que consideramos necesarios para abordarlo y que sean adecuados a los niveles del alumnado con el que estamos trabajando. Algunos de estos conocimientos se indican en el cuadro 4. Los conocimientos seleccionados están en consonancia con los contenidos conceptuales recogidos en el currículo de la ESO (MEC, 2006), aunque no recojan todos los que determinados libros de texto incluyen. Para la selección de estos contenidos, y para el diseño de algunas actividades de enseñanza, también se han tenido en cuenta los estudios de las concepciones del alumnado sobre las disoluciones y sus implicaciones didácticas (Blanco, 2000). La selección de las capacidades concretas (o subcompetencias) que se trabajan en una unidad didáctica no sólo va a depender de la naturaleza del problema escogido, sino también de opciones didácticas sobre los tipos de actividades de enseñanza-aprendizaje que se elijan. En el cuadro 5, se muestran algunas de las capacidades que se trabajan en la unidad didáctica de ejemplo. Algo parecido puede decirse de los criterios para seleccionar las actitudes que se van a fomentar. Algunas de ellas están claramente asociadas al problema seleccionado y otras dependerán de los tipos de actividades de enseñanza y aprendizaje diseñadas (cuadro 6). Existen diferentes formas de entender el papel del contexto: como elemento motivador al comienzo de la enseñanza, como ilustración o como parte sustantiva de todo el proceso de enseñanza

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Contexto y enseñanza de la competencia científica

• El agua embotellada no es un material químicamente puro, aunque la frase agua pura se utilice habitualmente en su publicidad. • La palabra pura tiene significados diferentes en la vida cotidiana (sinónimo de saludable, natural, etc.) y en el ámbito de la química (utilizada para denotar que se trata de una única sustancia). • El agua embotellada y el agua del grifo son, desde el punto de vista químico, disoluciones. • Las disoluciones son mezclas homogéneas que contienen dos o más sustancias que pueden estar en cantidades variables. • En la disolución las sustancias mantienen su identidad. • La disolución es un proceso reversible, puesto que, si se utiliza la técnica de separación adecuada, se pueden separar en su totalidad las sustancias mezcladas. • Muchos de los productos que utilizamos diariamente (alimentos, productos de higiene, de limpieza, etc.) son disoluciones. • La composición del agua embotellada y del grifo nos indica las sustancias disueltas que llevan (los solutos) y la concentración de cada una de ellas, así como la presencia o no de microorganismos. • La concentración, que depende de dos factores (la cantidad de soluto disuelto y volumen de disolución), se mide en gramos de soluto por litro de disolución (g/L). • Las tecnologías basadas en conocimientos químicos y biológicos nos permiten conocer la composición detallada de las aguas que consumimos. • La calidad del agua y los efectos en nuestro organismo sólo dependen de su composición en el momento que la consumimos y no de su origen (subterráneas o superficiales). • Las aguas de bebida (tanto las embotelladas como las aguas del grifo) están sometidas a estrictos controles de seguridad según la normativa vigente. Cuadro 4. Algunos conocimientos científicos tratados en la unidad didáctica sobre el consumo de agua embotellada

• Extraer y seleccionar información relevante a partir de textos escritos, etiquetas de agua envasada, vídeos y anuncios publicitarios. • Comprender y resumir un texto científico. • Reconocer cuestiones sobre el agua de bebida, susceptibles de ser investigadas científicamente. • Aplicar conocimientos científicos a una situación cotidiana determinada. • Predecir, describir o interpretar fenómenos científicamente. • Interpretar datos y pruebas científicas y con ellos elaborar conclusiones. • Utilizar los conocimientos científicos para la toma de decisiones sobre el consumo de agua de bebida. • Evitar las generalizaciones improcedentes. • Argumentar a favor o en contra de las conclusiones e identificar las pruebas y los razonamientos que dan lugar a ellas. Cuadro 5. Ejemplos de capacidades (subcompetencias) a las que contribuye la unidad didáctica sobre el consumo

de agua embotellada

• Espíritu crítico ante algunas cuestiones relacionadas con el agua de bebida, especialmente con la publicidad y con la transparencia informativa sobre su composición. • Valoración de la importancia de las disoluciones en nuestro entorno cotidiano y de la trascendencia de su estudio. • Uso responsable del agua de bebida como recurso natural. • Desarrollo de hábitos saludables personales basados en el conocimiento científico. • Reconocimiento de problemas relacionados con el agua de bebida con importantes implicaciones sociales, por ejemplo, el impacto en la mejora de la salud pública derivada de los procesos de potabilización. • Interés por los conocimientos y las técnicas que ayudan a conocer la composición de las aguas que bebemos. Cuadro 6. Actitudes a las que contribuye la unidad didáctica sobre el consumo de agua embotellada Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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El contexto y la evaluación del aprendizaje Sin olvidar las diferentes dimensiones de la evaluación del aprendizaje de los alumnos, nos referimos ahora a la evaluación considerada como una actividad para comprobar el nivel de competencia adquirido. Desde este punto de vista, se muestran adecuadas aquellas actividades de aplicación en las que los estudiantes se enfrenten a situaciones-problemas del contexto diferentes a los que se han utilizado en la enseñanza (Sanmartí, 2009). Un ejemplo de este tipo de actividad lo constituye el análisis de un anuncio publicitario de agua embotellada, en el que se dice lo siguiente: Hasta el 60% de tu cuerpo es agua que se renueva cada 6 semanas. ¿Te renovarías con cualquier agua? ¿Por qué no renuevas el agua de tu cuerpo con…? Ya que ….. nace a 3.000 metros de altura en las cumbres de Sierra Nevada, reserva de la biosfera, de ahí su pureza. Por eso es perfecta para renovar el agua de tu cuerpo. Renueva el agua de tu cuerpo con… agua pura de alta montaña. Tras su lectura se pide a los alumnos que respondan de forma justificada a la siguiente pregunta: «¿Te “renovarías” igualmente si en vez de beber “agua pura de alta montaña” bebieras “agua del grifo”?». También se han utilizado, como actividades de evaluación, una adaptación de una de las unidades liberadas de PISA 2006 sobre la potabilización del agua y una pregunta incluida en las pruebas de evaluación de diagnóstico de 2.º de ESO en Andalucía, en la que se pedía la lectura e interpretación de la composición de dos aguas embotelladas. 16

Consideraciones finales Existe un gran consenso sobre la necesidad de partir de contextos relevantes en la vida como requisito para el desarrollo de la competencia científica en la educación obligatoria. Las dificultades surgen cuando se intenta llevar a la práctica este planteamiento. Así, pueden suscitarse un buen número de cuestiones, tanto en el diseño como en el desarrollo de la enseñanza, algunas de las cuales se han identificado y analizado en este artículo. Otros aspectos que serán necesarios afrontar están relacionados con (Caamaño, 2005): • La posibilidad de extender este enfoque a la enseñanza de la competencia científica en toda la educación obligatoria. • El problema de la selección y secuenciación de los contenidos conceptuales, pasando, como criterio, de la lógica disciplinar a su relevancia para dar respuestas a los problemas planteados en los contextos de enseñanza escogidos. • El problema de la transferencia de conocimientos a otros contextos. Por todo ello, consideramos necesario profundizar en el planteamiento de problemas relevantes de la vida diaria para desarrollar la competencia científica en la educación obligatoria. Será necesario continuar con las investigaciones que se plantean diseñar, experimentar y evaluar propuestas didácticas en este sentido, prestando especial atención a la integración entre el aprendizaje de conocimientos y de competencias y al desarrollo de la capacidad de transferencia de los conocimientos. Trasladar a la práctica estos planteamientos conlleva necesariamente la participación activa de los docentes, para lo cual será necesario conocer sus puntos de partida y proponerles, en función de sus prácticas, diversos grados de acercamiento a estas propuestas. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Contexto y enseñanza de la competencia científica

Nota * Este artículo forma parte del proyecto de I+D+i «Diseño y evaluación de un modelo para el fomento de la competencia científica en la educación obligatoria (10-16 años)» (EDU200907173) financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación en la convocatoria de 2009.

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Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 67, pp. 62-69. SOLBES, J. (2011): «¿Por qué disminuye el alumnado de ciencias?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 67, pp. 53-61.

Direcciones de contacto Ángel Blanco Enrique España Universidad de Málaga ablancol@uma.es enrienri@uma.es Francisco Rodríguez Mora IES Luis Barahonda del Soto. Archidona (Málaga) From0018@fmoramj.jazztel.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

ENSEÑAR CIENCIAS Mª PILAR JIMÉNEZ (COORD.), AURELI CAAMAÑO, ANA OÑORBE, EMILIO PEDRINACI, ANTONIO DE PRO

240

PÁGS.

20,30 €

En la primera parte, se abordan cinco cuestiones comunes a las cuatro disciplinas: el trabajo con problemas auténticos en el marco del aprendizaje situado, la construcción del conocimiento y los contenidos de ciencias, la comunicación y el lenguaje en las clases de ciencias, la resolución de problemas y los trabajos prácticos. Los cuatro capítulos de la segunda parte están dedicados a tratar respectivamente la enseñanza y el aprendizaje de la biología, la geología, la física y la química.

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

Tel.: (34) 934 080 464

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Hacia la competencia científica

Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas?*

Partiendo de la definición de competencia como capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos en el aprendizaje, en este artículo se analiza la aplicación de conocimientos a la resolución de un problema auténtico en el laboratorio, el oscurecimiento de las manzanas cortadas. La herramienta de análisis es una adaptación de los niveles de competencia PISA. Los resultados apuntan a las dificultades experimentadas por los participantes –investigadores en formación– para integrar distintos conocimientos y destrezas en un alto nivel de competencia. Sugerimos la necesidad de identificar las tareas de laboratorio con problemas que requieren aplicar conocimientos conceptuales, no sólo destrezas. El desarrollo de estas competencias exige su práctica en la instrucción. Competence as an application of scientific knowledge in the laboratory: how to stop apples going brown? Based on the definition of competence as the ability to apply knowledge constructed in the learning process, this article examines the application of knowledge to solve an authentic laboratory problem: why sliced apples go brown. The PISA levels of competence are adapted to form a framework for analysis. The findings point to the difficulties experience by participants (trainee researchers) to integrate a range of knowledge and skills at a high level of competence. We suggest there is a need to identify laboratory tasks with problems that require applying conceptual knowledge as well as skills. Developing these competences means practising them during instruction.

Competencia como aplicación de conocimientos científicos La introducción de las competencias como eje vertebrador del currículo es el cambio más sustancial introducido por la LOE. Pero para que este cambio normativo produzca cambios en el aula, es necesario comprender qué es lo sustantivo en la noción de competencia y cómo podemos llevarlo a la clase de ciencias. En este trabajo partimos de la definición de competencia como

Beatriz Crujeiras M.ª Pilar Jiménez Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela

Palabras clave: competencia, aplicación de conocimientos, enzimas, laboratorio.

Keywords: competence, applying knowledge, enzymes, laboratory.

capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos en el aprendizaje y analizamos la aplicación de conocimientos a la resolución de un problema auténtico en el laboratorio, el oscurecimiento de las manzanas cortadas. La competencia se define como la capacidad de poner en práctica de forma integrada, en situaciones y contextos diversos, los conocimientos, destrezas y actitudes desarrollados en el aprendizaje. Las dos novedades introducidas son, en primer lugar, subrayar la puesta en práctica, la

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 19-26 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Partimos de la definición de competencia como capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos en el aprendizaje y analizamos la aplicación de conocimientos a la resolución de un problema auténtico en el laboratorio: el oscurecimiento de las manzanas cortadas aplicación de lo aprendido a contextos y situaciones nuevas y, en segundo lugar, plantear la integración de saberes conceptuales, destrezas y actitudes. El énfasis en la aplicación de lo aprendido tiene relevancia, pues uno de los problemas del aprendizaje escolar es la incapacidad de una gran proporción del alumnado para aplicar los conocimientos y destrezas a situaciones nuevas. Este conocimiento se denomina inerte, es decir, aquel al que el alumnado no accede (Brown y Palincsar, 1989) fuera de un contexto escolar como un examen, y que no es capaz de movilizar para resolver un problema de la vida real. Por ejemplo al aprender ecología el alumnado puede memorizar la llamada regla del 10%, que expresa que en la transferencia de energía entre niveles tróficos sólo el 10% de la energía de un nivel se transfiere al siguiente. Sin embargo, tienen dificultades para aplicar este conocimiento al problema de qué es más eficiente energéticamente: comer organismos situados en niveles más altos o más bajos en la pirámide trófica (Bravo y Jiménez, 2010). En nuestra opinión, la competencia científica (como las demás) se desarrolla practicándola (Jiménez Aleixandre, 2010); en otras palabras, para que el alumnado sea capaz de aplicar los conocimientos a distintas situaciones, es necesario que la instrucción incluya tareas que exijan esta aplicación, no una sola vez, sino en una variedad de contextos. 20

En este trabajo analizamos esta puesta en práctica en la resolución de un problema abierto en el laboratorio. Nos interesa subrayar que las tareas de laboratorio también requieren la aplicación de conceptos y modelos. Como indica Del Carmen (2011), para poder interpretar adecuadamente una observación o experimento es necesario manejar conceptos teóricos, es decir, articular conocimientos teóricos y empíricos.

Contexto, participantes y metodología Se analiza el desarrollo de la actividad en un grupo de tres investigadores en formación (dos de ellos profesores de secundaria) que cursaban un Máster de Investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales. La sesión duró noventa minutos. En este seminario los participantes estaban habituados a trabajar actividades en forma de problemas auténticos, aunque con menor grado de apertura. El discurso originado durante el transcurso de la actividad fue grabado en audio y vídeo, y posteriormente fue transcrito para su análisis. Los nombres que aparecen en la transcripción son seudónimos para garantizar el anonimato de los participantes. La herramienta de análisis es una adaptación de la escala de niveles de competencia científica PISA (OCDE, 2006). Esta escala se divide en seis niveles de aptitud, representados de forma resumida en el cuadro 1. Para que el alumnado sea capaz de aplicar los conocimientos a distintas situaciones, es necesario que la instrucción incluya tareas que exijan esta aplicación en una variedad de contextos

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Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas?

Nivel

¿Qué son capaces de hacer los estudiantes?

Los estudiantes identifican, explican y aplican el conocimiento científico en diversas situaciones complejas de la vida real. Relacionan distintas fuentes de información y explicaciones y utilizan pruebas de estas fuentes para justificar decisiones.

Pueden identificar los componentes científicos de muchas situaciones complejas de la vida real, aplicando a ellas conceptos científicos. Son capaces de utilizar capacidades de investigación bien desarrolladas y relacionar el conocimiento adecuadamente. Son capaces de elaborar explicaciones basadas en pruebas y argumentos basados en su análisis crítico.

Son capaces de seleccionar e integrar explicaciones de diferentes disciplinas de ciencia y tecnología, y relacionarlas directamente con situaciones de la vida real.

Pueden identificar cuestiones científicas descritas claramente. Son capaces de seleccionar hechos y conocimientos para explicar fenómenos y aplicar modelos sencillos o estrategias de investigación, y de utilizar y aplicar conceptos científicos.

Pueden llegar a conclusiones basadas en investigaciones simples. Son capaces de razonar y de realizar interpretaciones literales de resultados de una investigación científica.

Sólo pueden aplicar el conocimiento científico a unas pocas situaciones familiares. Son capaces de presentar explicaciones científicas obvias que se derivan explícitamente de las pruebas dadas.

Cuadro 1. Niveles de competencia científica (de PISA, 2006, resumido)

La actividad que se propuso a los participantes se reproduce a continuación en la ver-

sión actual, después de introducir cambios una vez probada.

El problema de laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas? Freshfruit es una empresa que tiene el proyecto de vender bolsas de fruta cortada (por ejemplo manzanas) en las cafeterías de los institutos, como alternativa a la bollería industrial, y de esta forma fomentar hábitos alimenticios saludables. El problema es que al cortar la fruta para envasarla ésta cambia de color. Esto causaría dificultades para venderla, ya que la gente la rechazaría por su mal aspecto. 1. ¿Qué se podría hacer para conseguir que la fruta se mantenga con el mismo aspecto que tiene la fruta recién cortada? Ten en cuenta que para resolver este problema puedes utilizar: • Los conocimientos científicos o de la experiencia cotidiana sobre las reacciones químicas y los seres vivos, que permiten explicar el cambio de color de las frutas después de cortadas. • Los recursos materiales similares a los que tenían en la empresa Freshfruit (se indica el pH de las sustancias). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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Manzanas: pH= 3,2 Agua del grifo: pH= 7 Sal Azúcar Film de embalar alimentos

Zumo de naranja: pH= 4 Zumo de limón: pH = 2,3 Vinagre: pH= 3, contiene: ácido acético y agua Bicarbonato de sodio: pH= 8,4, efecto antiácido Otro material que penséis que es necesario

Para resolver el problema, tenéis que elaborar un diseño experimental para contrastar vuestras hipótesis. Cuando lleguéis a una propuesta de solución, tenéis que justificarla. 2. En la situación real de una empresa que tiene este problema se podrían utilizar otros métodos. Si se te ocurre alguno de ellos, explícalo.

Esta actividad de laboratorio es un problema auténtico (Jiménez Aleixandre, 2010) ya que: • Su respuesta no es obvia. • Está contextualizada en la vida real. • Requiere que el alumnado lleve a cabo un proceso de indagación, diseñando el proceso. • Puede tener varias soluciones posibles. Por todo ello permite trabajar muchos de los aspectos que forman parte de la competencia científica. Consideramos que la respuesta de referencia de la actividad planteada se situaría en el quinto nivel de competencia científica del cuadro 1, ya que para resolverla es necesario poner en práctica muchas de las acciones que se recogen en dicho nivel como: utilizar capacidades de investigación bien desarrolladas, relacionar el conocimiento adecuadamente y ser capaces de elaborar explicaciones basadas en pruebas. En el cuadro 2 se detallan todos los aspectos recogidos en dicho nivel de competencia y cómo se desarrolla cada uno de ellos en la tarea propuesta, excepto el aspecto de aportar percepciones críticas, ya que la actividad no fue diseñada con ese fin. Estos aspectos permiten desarrollar las tres capacidades que constituyen la competencia 22

científica (Jiménez Aleixandre, Bravo y Puig, 2009): • Identificar cuestiones científicas: los participantes tienen que identificar el problema y diseñar una investigación para resolverlo. • Explicar los fenómenos por medio de modelos científicos: identificar el oscurecimiento como una reacción de oxidación y caracterizarla, como todas las que tienen lugar en los seres vivos, como una reacción catalizada por enzimas. • Usar pruebas para llegar a conclusiones: utilizar los datos, tanto aportados como obtenidos empíricamente, para encontrar una solución al oscurecimiento, en función del pH y otras variables.

Resultados: niveles de competencia alcanzados Para resolver la actividad es necesario articular conocimientos teóricos y empíricos, tal y como detalla Del Carmen (2011). Los participantes debían combinar dos modelos teóricos: un modelo químico, que explica el oscurecimiento por una reacción de oxidación provocada por el contacto de la manzana cortada con el oxígeno del aire; y otro biológico, que concibe la manzaAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas?

Aspectos de la competencia científica nivel 5 (PISA)

¿Cómo se desarrolla en la tarea?

Identificar los componentes científicos de muchas situaciones complejas de la vida real.

Identificar el problema científico del oscurecimiento con una oxidación.

Aplicar conceptos científicos a distintas situaciones.

Explicar científicamente el problema del oscurecimiento como una reacción catalizada por enzimas.

Comparar, seleccionar y evaluar las pruebas científicas adecuadas para responder a situaciones de la vida real.

Comparar y evaluar el grado de oscurecimiento al utilizar distintas sustancias para evitarlo (por ejemplo en relación con el pH).

Utilizar capacidades de investigación bien desarrolladas y el conocimiento sobre las ciencias.

Elaborar y probar un diseño experimental para solucionar el problema; por ejemplo utilizar controles, distinguir variables.

Relacionar el conocimiento adecuadamente.

Combinar los modelos químico y biológico para explicar el problema.

Construir explicaciones basadas en pruebas.

Utilizar los datos aportados y obtenidos empíricamente para solucionar el problema.

Cuadro 2. Aspectos del nivel 5 de la competencia científica trabajados en la tarea

na como constituida por células y tejidos que, al cortar la fruta, se dañan, liberándose enzimas que en contacto con el oxígeno del aire catalizan una serie de reacciones. El efecto final de esta reacción es el oscurecimiento de la zona de corte de la manzana. Las vías de solución pueden ser evitar el contacto con el oxígeno del aire (en el laboratorio escolar no es posible) o cambiar el medio para que el enzima no pueda actuar, por ejemplo creando un pH ácido. Aparte de estos dos modelos teóricos, los participantes hicieron uso de un modelo que denominamos empírico, en el cual se apoyan para explicar los fenómenos observados durante la realización de la actividad. Este modelo está relacionado con su experiencia en la vida cotidiana, concretamente en la cocina, se propone el uso del zumo de limón. Encontrar una solución no fue una tarea fácil. La principal dificultad fue para identificar el Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

proceso como una reacción enzimática y no sólo como una oxidación, lo que sólo fue posible por el apoyo constante del profesor. Los participantes se basaban sobre todo en su experiencia cotidiana para intentar buscar una solución, y dedicaron la mayor parte del tiempo a buscar una explicación a los procesos que observaban. Estas explicaciones las basaban en la observación de los ensayos realizados, debido a que no utilizaban estrategias de investigación sistemáticas. En vez de elaborar un diseño experimental, probaban con todos los materiales de que disponían, siguiendo la estrategia de ensayo-error, igual que se ha encontrado en otros estudios. Para evaluar el nivel de competencia alcanzado por los participantes durante la realización de la actividad se analizó la utilización de los distintos modelos, según las acciones establecidas en cada nivel de competencia del cuadro 2. En dicha categorización se tuvieron en cuenta las 23

Hacia la competencia científica

acciones que realizaron durante la utilización de cada modelo tal y como aparece en el cuadro 3. Los resultados obtenidos muestran que no se alcanzó el nivel de competencia esperado, ya que el máximo, como refleja el cuadro 3, se sitúa en el tercer nivel de la escala científica, no en el 5, que era el esperado. En el nivel 3 los participantes seleccionan hechos y conocimientos para explicar fenómenos, aplican modelos sencillos o estrategias de investigación y utilizan conceptos de distintas disciplinas y los aplican directamente. Esto se consigue solamente en los episodios en que utilizan la combinación de los modelos químico y biológico, usando la teoría de la acción enzimática para resolver el problema. Un ejemplo en el que se observa esta combinación durante la realización de la tarea es el siguiente:

En nuestra opinión, la diferencia entre este nivel 3 y el 4 de explicación es que los participantes utilizan el modelo para interpretar el fenómeno del oscurecimiento, pero no lo aplican para resolver el problema. Por ejemplo, sería el nivel 4 si lo utilizasen para resolver el problema, descartando utilizar sustancias con pH básico, como el bicarbonato. La utilización del modelo biológico se sitúa en el nivel 2 debido a que utilizan un conocimiento adecuado para dar explicaciones en situaciones conocidas, ya que en biología es conocido que las enzimas, como proteínas que son, se desnaturalizan a pHs ácidos; pero no lo relacionan con los datos de pH de las distintas sustancias para proponer una solución de entre todas las pruebas realizadas y descartar otras. El siguiente ejemplo muestra una explicación situada en este nivel:

561 Ana: Las enzimas son proteínas y actúan a un pH determinado, normalmente al pH más próximo al de la manzana en este caso. Entonces tendremos que mantener la fruta a un pH de 3,2.

El modelo químico se sitúa en el nivel 1. Éste es un modelo muy sencillo en el que se utiliza un conocimiento científico elemental: el oscurecimiento de la manzana es producto del contacto con el oxígeno del aire. Un ejemplo para este nivel es:

Nivel de competencia

553 Andrés: Con el vinagre y con los ácidos se desnaturalizan las enzimas y no funcionan.

Acción realizada

Modelo

Seleccionan hechos y conocimientos para explicar fenómenos y aplicar modelos sencillos o estrategias de investigación.

Químico-biológico

Usan el conocimiento adecuado para dar explicaciones en contextos conocidos.

Biológico

Dan explicaciones científicas obvias y parten de pruebas explícitas.

Químico Empírico

Cuadro 3. Niveles de competencia alcanzados durante la realización de la actividad

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Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio: ¿cómo evitar que se oscurezcan las manzanas?

22 Andrés: Lo que le sucede a la fruta es que se oxida. Por contacto con el oxígeno. El modelo empírico también se sitúa en este primer nivel, ya que es mínimo el conocimiento científico puesto en juego cuando el participante hace uso de su experiencia en la cocina. Un ejemplo de utilización de este modelo es el siguiente: 106-108 Ana: Normalmente para conservar se le echa ácido. A las macedonias para que no se oxiden se les echa zumo de limón. Los números que aparecen al lado del nombre de cada participante corresponden a los turnos de intervención. Al principio de la actividad, en el turno 22 se identifica la reacción de oxidación, pero no se logra la combinación de los modelos químico y biológico hasta el turno 561, lo cual refleja la dificultad experimentada para identificar la influencia del enzima en la reacción de oxidación. Un aspecto importante a tener en cuenta es que la relación entre los modelos químico y biológico sólo fue realizada con la ayuda del profesor, que actuó de guía durante la realización de la actividad. Su apoyo fue fundamental para que llegasen a reconocer el papel del enzima, ya que al no estar explícito en la tarea, los participantes lo pasaban por alto, aplicando solamente el modelo químico.

Conclusión e implicaciones didácticas Estos resultados apuntan a las dificultades experimentadas por los participantes –investigadores en formación– para integrar distintos conocimientos y destrezas en un alto nivel de competencia. Por otra parte, la actividad ha sido muy bien Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

valorada por los participantes, el pequeño grupo tratado aquí y otro mayor de alumnado del máster de secundaria, que evaluaron muy positivamente su apertura y su contextualización, así como las posibilidades que ofrece para la indagación en el aula de secundaria. Sugerimos la importancia de identificar las tareas de laboratorio con problemas que requieren aplicar conocimientos conceptuales, no sólo destrezas. Es también necesario subrayar que el desarrollo de estas competencias exige que sean practicadas en la instrucción. La actividad fue inicialmente probada con profesorado en formación, pero la hemos diseñado con intención de utilizarla en bachillerato. Para ello sería necesario modificar su enunciado, haciendo explícita la relevancia del enzima en la reacción.

Nota * AGRADECIMIENTOS: Este trabajo forma parte del proyecto EDU2009-13890-C02-01 financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. El trabajo de Beatriz Crujeiras Pérez está financiado por una beca FPI del MICINN, código BES-2010-031259. Agradecemos a Joaquín Díaz su colaboración.

Referencias bibliográficas BRAVO TORIJA, B.; JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P. (2010): «Is raising salmon sustainable? Use of concepts and evidence about ecology», en HAMMANN, M.; WAARLO, A.J.; BOERSMA, K. (eds.): The nature of research in biological education: Old and new perspectives on theoretical and methodological issues. Utrecht. CD-ß Press, pp.153-166. BROWN, A.L.; PALINCSAR, A.S. (1989): «Guided, cooperative learning and individual knowledge acquisition», en RESNICK, L. (ed.): Knowing, learning and instruction: Essays in honor of Robert Glaser. Hillsdale. Lawrence Erlbaum, pp. 393-451.

Hacia la competencia científica

CARMEN, L. del (2011): «El lugar de los trabajos prácticos en la construcción del conocimiento científico en la enseñanza de la biología y la geología», en CAÑAL, P. (ed.): Didáctica de la biología y la geología. Barcelona. Graó, pp. 91–108. JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P. (2010): 10 Ideas Clave. Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona. Graó. JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M. P.; BRAVO, B.; PUIG, B. (2009): «¿Cómo aprende el alumnado a evaluar pruebas?». Aula de Innovación Educativa, núm. 186, pp. 10-12. OCDE (2006): Informe Pisa 2006. Competencias científicas para el mundo del mañana [en

línea]. Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos. París. <www.oecd.org>. [consulta: mayo 2011]

Direcciones de contacto Beatriz Crujeiras Pérez M.ª Pilar Jiménez Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela beatriz.crujeiras@rai.usc.es marilarj.aleixandre@usc.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

LA MALETA DE LA CIENCIA 60 experimentos de aire y agua y centenares de recursos para todos ENRIC RAMIRO ROCA Experimentadas antes de su publicación durante más de diez años en numerosos centros educativos, escuelas de verano y universidades, las sesenta prácticas sobre aire y agua que reúne este libro tienen el objetivo de ser divertidas pero sencillas, baratas, seguras y muy claras para cualquier persona, con independencia de sus conocimientos, se pueda aproximar de forma rigurosa al mundo de los experimentos. Dedicado especialmente a los más pequeños y, por lo tanto, ilustrado con humor y organizado didácticamente con claridad, este libro cuenta con el aval científico de destacados profesionales. C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Enseñar a plantear preguntas investigables*

Las preguntas son el eje a partir del cual es posible que se genere el conocimiento científico (en el marco de la ciencia y también en la escuela). En este artículo reflexionamos sobre su importancia, sobre algunos aspectos que caracterizan las preguntas que posibilitan el diseño de procesos de investigación y sobre distintos tipos de actividades que ayudan a aprender a formularlas. Teaching to ask researchable questions Questions are the crux for creating scientific knowledge, not only at school, but also when doing science. In this article, we look at the importance of questions and explore some aspects that characterise the questions that allow for designing research processes. We also write about different kinds of activities to promote asking good research questions.

Una de las compañeras de nuestro grupo de investigación nos envió un correo con este fragmento del libro ¿Está Vd. de broma, Sr. Feynman? de Richard Feynman (1987) que nos parece un buen punto de partida para la reflexión sobre el contenido de este artículo: Así lo hice. Brrrrrrrp metí el dedo, abrí el libro y comencé a leer: Triboluminiscencia. Triboluminiscencia es la luz que emiten los cristales al ser comprimidos o triturados... Dije: ¿Tenemos ciencia aquí? ¡No! Lo único que tenemos es la explicación del significado de una palabra por medio de otras palabras. Nada se ha dicho acerca de la naturaleza, ni cuáles son los cristales que producen luz al comprimirlos, ni por qué producen luz. ¿Han visto ustedes a algún estudiante ir a casa y

Neus Sanmartí Conxita Márquez Bargalló Universitat Autònoma de Barcelona

Palabras clave: enseñanza ciencias, preguntas investigables, competencias, experimentación.

Keywords: science teaching, researchable questions, competences, experimentation.

comprobarlo? No puede. En cambio, si se hubiera escrito: Si tomamos un terrón de azúcar y lo trituramos con unos alicates en la oscuridad, se puede ver un destello azulado. Algunos otros cristales manifiestan el mismo efecto. Nadie sabe por qué. Este fenómeno se denomina «triboluminiscencia», seguramente alguien intente comprobarlo en cuanto vuelva a casa. Entonces aprenderá algo sobre la naturaleza por experiencia. Generalmente la actitud ante afirmaciones o definiciones científicas es de receptor pasivo. Las temáticas tratadas y los términos especializados apabullan al alumnado, y puede llegar a desanimarse y a tomar la decisión de que lo más práctico es memorizarlas para responder a la demanda del profesorado y luego olvidarlas. Sin embargo,

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 27-36 | enero 2012

Hacia la competencia científica

otras formas de comunicación, como la que propone Feynman, promueven la participación y la intervención en el fenómeno objeto de estudio, de forma que aprender ciencias tenga «sentido». Una observación o una lectura pueden estimularnos a plantearnos preguntas, a querer saber más e investigar. En esta línea, aprender a plantear preguntas y, en concreto, preguntas investigables científicamente es uno de los objetivos de la clase de ciencias, tal como recoge el programa de evaluación OCDE-PISA (2006), que la considera una de las tres capacidades científicas básicas.

¿Por qué es importante enseñar a plantear preguntas investigables? En el origen de la cultura hay la capacidad de los seres humanos de plantear preguntas, y de imaginar y buscar las respuestas (Wartofsky, 1976), y el progreso de la ciencia está fuertemente relacionado con la formulación de nuevas preguntas y con su potencialidad para generar nuevas explicaciones. De la misma forma que se afirma que una pregunta de investigación bien formulada es más de media investigación, una pregunta bien formulada por quien aprende es más de medio aprendizaje. Sin embargo, la tradición del trabajo en el aula aplica un contrato didáctico, aceptado por profesores y estudiantes, en función del cual al que enseña corresponde plantear preguntas, y al que aprende, responderlas. En todo caso, las preguntas del alumnado sólo tienen la función de pedir aclaraciones, y no tanto la de dirigir el propio proceso de aprender. Pero desde distintos puntos de vista como, por ejemplo, desde los planteamientos de la Teoría de la Actividad y de la evaluación formadora (Nunziati, 1990; Jorba y Sanmartí, 1995), la actividad de aprender exige 28

representarse adecuadamente sus objetivos y éstos se deducen de las preguntas o interrogantes que nos hayamos podido formular. Hay muchos tipos de preguntas que conducen al conocimiento científico. Pickett y otros (1994) afirman que para llegar a establecer o elaborar una explicación general o teoría sobre determinado fenómeno o conjunto de fenómenos, hay que partir de una buena descripción. A partir de ella, se pueden establecer relaciones entre los componentes que intervienen en el fenómeno o forman parte de él, comprobar estas relaciones a partir de la experimentación y aportar pruebas que las confirmen o las rechacen. También hay que establecer relaciones causales que se dan en fenómenos similares o identificar características que se repiten en determinadas condiciones y que pueden llevar a la generalización y al establecimiento de un modelo teórico que los explique. Este modelo permite plantear nuevas hipótesis y predecir qué pasará en nuevas situaciones, y la confirmación o negación de la predicción puede consolidarlo, modificarlo o cuestionarlo (cuadro 1).

La actividad de aprender exige representarse adecuadamente sus objetivos y éstos se deducen de las preguntas o interrogantes que nos hayamos podido formular

La transposición de este proceso a la construcción del conocimiento científico escolar conlleva promover en el aula situaciones que faciliten que el alumnado se plantee preguntas orientadas a la descripción de un fenómeno, la explicación causal, la comprobación, la generalización y la predicción, gestión o evaluación. Pero los estudios Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Enseñar a plantear preguntas investigables

Descripción

Fenómenos

Explicación causal Comprobación

Predicción

Generalización

Gestión

Evaluación

Cuadro 1. Proceso para establecer una explicación general o teoría sobre determinado fenómeno (adaptación de

Pickett y otros, 1994)

realizados tanto sobre las preguntas de los libros de texto de secundaria como sobre las que plantea el alumnado en clase ante fenómenos relacionados con la circulación del agua en la naturaleza (Roca, 2005) muestran que son muy poco frecuentes las preguntas que se relacionan con la comprobación, la predicción, la gestión o la evaluación. Y este resultado es contradictorio con la actual concepción que tenemos de la competencia científica. Según OCDE-PISA (2006), la capacidad de identificar cuestiones científicas implica reconocer interrogantes que pueden ser investigados científicamente en una situación dada e identificar términos clave para buscar información científica sobre un determinado tema. Incluye asimismo la capacidad de reconocer los rasgos característicos de una investigación de corte científico: por ejemplo, qué elementos deben ser comparados, qué variables deberían modificarse o someterse a control, qué información complementaria se requiere o qué medidas han de adoptarse para recoger los datos que hacen al caso. Se considera que para ser capaz de plantear y responder a este tipo de preguntas los estudiantes han de poseer un conocimiento sobre la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

ciencia (sobre los procesos que promueven su génesis) y de la ciencia (de los modelos teóricos provisionales que ha generado a lo largo de la historia de la humanidad). Es importante remarcar esta relación entre conocimiento sobre la ciencia y de la ciencia en el planteamiento de preguntas. Formular una pregunta investigable requiere aplicar conocimientos sobre cómo se genera la ciencia y, en concreto, sobre qué es una variable y la distinción entre las que varían y las que se controlan en un experimento, y sobre cómo diseñar procesos para recoger datos. Pero al mismo tiempo, se necesitan conocimientos teóricos –ya sean alternativos o validados por la ciencia actual– para que la pregunta tenga sentido. Como dice Graesser y otros (1994), una pregunta se puede descomponer en una parte que recoge una información o Formular una pregunta investigable requiere aplicar conocimientos sobre cómo se genera la ciencia y sobre qué es una variable y la distinción entre las que varían y las que se controlan en un experimento, y sobre cómo diseñar procesos para recoger datos

Hacia la competencia científica

La indagación científica no se puede reducir a encontrar una respuesta de forma experimental, sino que requiere generar o revisar conocimientos que posibiliten plantear bien la pregunta e interpretar

saber que se presupone y otra que se refiere a la información que se quiere saber. La información que se presupone forma parte del conocimiento ya construido, mientras que la que se quiere averiguar se supone que será nueva (y que podrá conducir a modificar el conocimiento de partida). Por ejemplo, ante la pregunta: «¿El papel reciclado “envejece” antes que el papel blanco?», se presupone que todos los papeles «envejecen» y es algo que no se discute, mientras que el objeto del nuevo saber es la diferencia en la velocidad del fenómeno. Pero responder a esta pregunta requiere ponerse de acuerdo en qué se entiende por «envejecer» (e incluso por «papel reciclado») y su relación con variables con las que se relacionará el fenómeno (luz, temperatura, humedad…), y la respuesta acostumbra a exigir encontrar alguna explicación –modelo teórico– que posibilite comprender los resultados obtenidos al investigar. Por tanto, la indagación científica no se puede reducir a encontrar una respuesta de forma experimental, sino que requiere generar o revisar

conocimientos que posibiliten plantear bien la pregunta e interpretar los resultados. Si se afirma que la astrología no es una ciencia no es tanto porque no se hayan encontrado regularidades, sino porque dichas regularidades no se pueden explicar a partir de los conocimientos científicos actuales. Ello es especialmente importante cuando nos encontramos ante tantas afirmaciones acientíficas que las personas adoptan fácilmente. No se trata sólo de ser capaz de plantear preguntas, sino de plantear buenas preguntas investigables. Para construir conocimiento científico los estudiantes han de aprender a matizar y refinar las cuestiones, y a evaluar su calidad (Grandy y Duschl, 2007), siendo éste uno de los objetivos básicos de la enseñanza de las ciencias.

Ejemplos de actividades y resultados de mejora Para ayudar al alumnado a desarrollar su capacidad de plantear preguntas investigables y proponer experimentos para comprobar afirmaciones (entre otros objetivos) hemos propuesto distintos tipos de actividades. El análisis de su aplicación en aulas de secundaria nos ha ayudado a comprender las dificultades y obstáculos que han de afrontar los estudiantes y comprobar cómo van mejorando poco a poco. Algunos ejemplos de estas actividades son:

A partir de la lectura de textos La lectura de textos con contenido científico provenientes de periódicos, Internet, revistas de divulgación… es una excelente actividad para incidir en el desarrollo de la capacidad del alumnado para formular preguntas investigables y diseñar experimentos que permitan comprobar aquello que se afirma en el texto (Marbà, Márquez y Sanmartí, 2009; Mazzitelli, Maturano y Macías, 2009). Por ejemplo, en el marco del aprendizaje de la dinámica, se propuso a alumnos de 4.º de ESO la lectura de un artículo en el que se afirmaba que los nuevos récords olímpicos en natación eran debidos al diseño de los bañadores utilizados. Entre otras acciones se les pidió que formularan un

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Enseñar a plantear preguntas investigables

problema a investigar para comprobar dicha afirmación y diseñaran un experimento. Para algunos, la pregunta se concretó en: «¿La velocidad es la misma con un bañador normal que con uno nuevo?» y el experimento diseñando fue: El experimento sería que el mismo nadador nadara 50 metros con un traje de baño convencional y 50 metros con un traje de baño Speedo, en las mismas condiciones (misma piscina, mismo lugar, misma temperatura del agua….) y calcular el mejor tiempo. Otros, en cambio, se plantearon: «¿Cuál de los dos bañadores flota más?», e intentaron encontrar una posible causa de la diferencia de resultados. En este caso el experimento fue: El experimento se realizaría en la misma piscina, sumergiendo el bañador, y comprobaríamos la flotabilidad. Pondríamos los dos bañadores (uno Speedo y otro normal) y comprobaríamos el tiempo que tardan en llegar al suelo. Lo realizaríamos con un experto en bañadores.

Como es de esperar, hay alumnos que en su propuesta no controlan variables. En unos casos no concretan dónde harían el experimento y en otros hablan de hacerlo en piscinas distintas o con nadadores diferentes. La discusión sobre las distintas formas de plantear el problema les posibilita tomar conciencia de lo que representa formular una pregunta-problema que conduzca a una investigación y, al mismo tiempo, a interrogarse sobre la explicación científica de las posibles causas. También los anuncios que basan en «pruebas científicas» su estrategia comercial para convencer a posibles usuarios de los buenos resultados de un producto, son un buen punto de partida para conseguir que los alumnos se planteen preguntas investigables orientadas a comprobar la fiabilidad del producto. Por ejemplo, ante un anuncio de una crema de belleza que afirma que su uso proporciona una piel lisa y sin manchas, se pide a alumnos de 1.º de ESO que se planteen si se podría realizar un experimento para comprobar lo que se dice. Es habitual que inicialmente las preguntas que se formulan los Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

alumnos sean discutibles. Por ejemplo, algunos la formulan del siguiente modo: «¿Esta crema da los mismos resultados que otra?», o «¿Los resultados son iguales en gente famosa y en gente normal?». Otros, ya más orientados, se dan cuenta de que el anuncio no se refiere a la edad de las mujeres con las que se afirma que se hizo el experimento y se plantean si los resultados varían con la edad. Muchas veces conseguimos que se sitúen en el papel de una persona científica y que se planteen qué pregunta se harían para comprobar las afirmaciones del texto o del anuncio. Hemos observado que los alumnos tienen más dificultades en formular una pregunta investigable científicamente cuando el texto habla de un problema en general que cuando se indican posibles variables a tener en cuenta. Por ejemplo, en relación al texto de los bañadores, la mayoría de alumnos se plantearon preguntas válidas, seguramente porque el texto habla de fricción, flotabilidad... En cambio, a partir de un texto que hablaba sobre la dificultad de borrar los grafitis sobre cristales, porque según los autores los sprays que se usan contienen ácidos, las preguntas que se formula31

Hacia la competencia científica

ban los estudiantes se centraron en los productos utilizados para realizar el grafiti: «¿Cuál es la composición de los esprais?» o «¿Cuáles son las características de los ácidos?». Ningún alumno se

planteó el problema fijándose en el modo como interaccionan distintos ácidos con el vidrio, ya que se centraron sólo en una de las variables a investigar y no en la interacción entre ambas.

Preguntas investigables a partir de la historia de la ciencia Otra manera de tratar el tema de las preguntas investigables y su importancia en la construcción del conocimiento científico es a partir de la historia de la ciencia y de reconocer cómo han variado las preguntas que se han formulado para explicar un determinado fenómeno (Pedrinaci y Sequeiros, 1999). En concreto la hemos utilizado en el estudio del ciclo del agua. La observación del gran volumen de agua que transportan los ríos al mar, la presencia de abundante agua dulce en el subsuelo, las pocas precipitaciones, plantearon a Platón (429-347 a.C.), Aristóteles (384-323 a.C.), Séneca (3 a.C.- 65 d.C.) y también a Kircher (1602-1680), etc., preguntas sobre el origen de esta agua. ¿Cómo vuelve el agua del mar a los continentes?, ¿cómo se forma el agua subterránea?, ¿cómo pierde el agua su salinidad en el camino hacia el mar?... No fue hasta el siglo XVII cuando Perrault cuantificó el agua de las lluvias y que transporta el río en la cuenca del Sena y demostró que el agua de lluvia era suficiente para suministrar esta gran cantidad de agua transportada por el río. Para realizar la actividad se divide la clase en grupos y se da a cada grupo una lectura que explica cómo un determinado científico se plantea una pregunta relacionada con el ciclo del agua y cómo la responde. Cada grupo lee, discute y prepara una exposición oral para presentar al resto de grupos su pregunta y la respuesta dada en ese momento de la historia de la ciencia. En el cuadro 2 se muestra cómo un grupo de alumnos de 4.º de ESO expuso el mecanismo propuesto por Kircher (1602-1680) para explicar cómo puede el agua subir desde el nivel del mar hasta la cima de las montañas, siendo este comportamiento «contrario a la naturaleza» (Márquez y Manent, 2000). La actividad permite que los alumnos conozcan qué ideas, preguntas y explicaciones han permitido llegar al modelo actual de circulación del agua en la naturaleza, y que tomen conciencia de que las preguntas cambian al cambiar el conocimiento que se tiene sobre el mundo. Así, actualmente la pregunta que se formulaba Kircher no tiene sentido al reconocer que es el agua de la lluvia la que se infiltra en el subsuelo y que esta agua

Cuadro 2. Interpretación de un grupo de

alumnos de la respuesta propuesta por Kircher. Fuente: Roser Nebot, IES Manuel Blancafort. La Garriga (Barcelona)

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Enseñar a plantear preguntas investigables

subterránea es el origen de las fuentes que encontramos en puntos elevados. Las preguntas que nos formulamos hoy están más relacionadas con la gestión sostenible del agua como recurso y con la predicción: «¿Cómo hacer la ciudad más permeable y aprovechar mejor el agua de lluvia?», «¿En el futuro se pueden impedir las inundaciones?», «¿Qué mecanismos adoptar para disminuir los efectos de las épocas de sequía?», «¿Se podría hacer un asfalto que dejara pasar el agua para que no se inundara la ciudad?».

Preguntas investigables a partir de actividades experimentales Sin duda, una fuente de actividades básica es la realización de trabajos prácticos. En la siguiente actividad, el problema de investigación propuesto fue: «¿Cómo comprobarías si la acidez del agua afecta a la germinación de las semillas?». Cada grupo de tres estudiantes tenía que plantear una pregunta de investigación en relación con esta pregunta-problema general. Una vez redactadas se propuso una actividad de coevaluación. Cada grupo tenía que evaluar algunas de estas primeras versiones de las preguntas, valorando si estaban bien formuladas para dar respuesta al problema de partida y si a partir de ellas se podrían diseñar experimentos. Se recordaba a los alumnos que una pregunta de investigación tiene que hacer referencia a la relación entre diferentes variables relevantes y ser lo más concreta posible. Tras esta primera evaluación se les propuso que reformularan su pregunta inicial y que justificaran por qué creían que la segunda era mejor. Posteriormente diseñaron y realizaron los experimentos propuestos. En el cuadro 3 se recogen algunas de las preguntas iniciales y finales. Ejemplos de preguntas iniciales de los grupos

Preguntas reformuladas

¿Qué ácidos debemos utilizar para realizar el experimento?

¿Cómo afecta el tipo de ácido (limón y vinagre) al crecimiento de la judía? «Es mejor la segunda porque relaciona dos factores (el tipo de ácido y el crecimiento de la judía) y concreta que ácidos se utilizarán (vinagre y limón)».

¿Por qué los ácidos afectan al crecimiento de la judía?

¿Cómo afecta la concentración de ácido al crecimiento de la judía? «La primera no se podía contestar con el experimento que pensábamos hacer».

¿Qué varía cuando la planta está en medios ácidos?

¿La diferencia de concentración del vinagre hace variar el crecimiento de la judía? «Esta es mejor porque concreta las variables a relacionar».

¿Qué semilla es más resistente al ácido?

¿Cómo afecta un mismo tipo de ácido (vinagre) al crecimiento de semillas distintas (judías, soja y lentejas)? «Concreta más».

¿Dónde podemos encontrar geográficamente que el ácido afecte a las plantas?

«No es una buena pregunta para responder la inicial».

Cuadro 3. Preguntas iniciales y finales de las actividades

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Preguntas investigables a partir de actividades de «papel y lápiz» Finalmente, otro tipo de actividades para aprender a formular preguntas investigables es el relacionado con la respuesta a ejercicios diseñados con esta finalidad, que también pueden ser utilizados como cuestiones para evaluar esta capacidad. Ya hace años Friedler y Tamir (1986) propusieron la realización de este tipo de actividades y hemos comprobado su utilidad para que el alumnado reflexione sobre las características de las buenas preguntas investigables. Un ejemplo de problema de este tipo es el que se plantea a continuación. A la mayoría de estudiantes (y futuros profesores) les es difícil identificar que la opción 3 es la más idónea, y el análisis de las respuestas comporta un debate que posibilita discutir los criterios. Durante los Juegos Olímpicos de Verano de Moscú el entrenador del equipo de natación británico quería que la temperatura del agua de la piscina se mantuviera a una temperatura constante (24º C). Afirmaba que una diferencia de temperatura de sólo 2º C podía influir en la velocidad de sus nadadores. Antes de tomar cualquier decisión se decidió verificar la reclamación del entrenador británico mediante un experimento. ¿Cuál de los cuatro problemas siguientes escogerías para aclarar experimentalmente si la reclamación del entrenador es pertinente o no? (Fuente: Friedler y Tamir, 1986). 1. ¿Influye la temperatura del agua en la velocidad de los nadadores? 2. ¿Es posible mantener constante la temperatura del agua? 3. ¿Una diferencia de dos grados en la temperatura del agua hace variar la velocidad de los nadadores? 4. ¿A qué temperatura es más elevada la velocidad de los nadadores? También es interesante discutir con los alumnos alguna de las preguntas del programa Pisa. Un ejemplo es la que se recoge en el cuadro 4.

Cuadro 4. Capturar al asesino

Fuente: OCDE-PISA, 2006

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Enseñar a plantear preguntas investigables

Pregunta: ¿Cuál de las siguientes preguntas no puede ser respondida mediante pruebas científicas? A ¿Cuál fue la causa médica o fisiológica del fallecimiento de la víctima? B. ¿En quién pensaba la víctima cuando murió? C. ¿Constituye el raspado de la mejilla una forma segura de recoger muestras de ADN? D. ¿Poseen los gemelos idénticos exactamente el mismo perfil de ADN?

Reflexiones finales Hemos empezado el artículo con una cita de Feynman y acabamos con una anécdota que aparece en una de sus biografías, The Beat of a Different Drum: The life and Science of Richard Feynman (Mehra, 1994): Entre los vecinos siempre se comentaba que él era tan listo porque su padre constantemente le estaba enseñando cosas. Un día, mientras jugaba con un amigo en el jardín, éste le dice: «Mira este pájaro, ¿cómo se llama?». Richard le contesta: «¡Ni idea!». El amigo le dice que es un zorzal pardo. «¡Tu padre no te enseña nada!» Pero su padre sí que le había enseñado y le había hablado del pájaro de otra manera. Le había dicho: «¿Ves aquel pájaro? Es un Spencer’s warbler (me parece que se inventaba el nombre), en italiano se llama Chutto Lapittida, en portugués Bom a Peider, en chino Chung-long-tah… Podrías saber el nombre de este pájaro en todos los idiomas del mundo pero cuando los hubieras aprendido no sabrías nada más del pájaro. Así que observa el pájaro y mira lo que está haciendo y hazte preguntas. ¡Esto es lo que cuenta!». De esta manera su padre le mostraba la diferencia entre sólo saber el nombre de las cosas y saber cosas. Después le dijo: «Mira estos pájaros. Se están picoteando las plumas. ¿Por qué crees que lo hacen?». Richard respondió: Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

«No lo sé (era un niño de diez años). Quizás sus plumas se erizan cuando vuelan». Él entonces dijo: «Si ésta es la razón, se picotearían más cuando acabasen de aterrizar y al cabo de un rato dejarían de hacerlo. Así que veamos, observa estos pájaros que acaban de aterrizar y mira cuánto tiempo se picotean las alas y si dejan de hacerlo pasado un tiempo». Después de un rato Feynman descubrió que seguían haciéndolo y que, por tanto, no era debido a la necesidad de alisar sus alas después de volar. De esta manera habían hecho un pequeño experimento, aprendiendo cómo observar y discutir. Cuando hablamos de «motivar» a los estudiantes hacia el estudio de la ciencia, esta motivación consiste fundamentalmente en desear saber, preguntarse y buscar maneras de encontrar respuestas. Los niños y niñas pequeños plantean muchas preguntas pero poco a poco dejan de hacerlo. Cabría plantearse la pregunta de si sólo es un problema relacionado con la edad o si influye la forma como enseñamos y, muy especialmente, qué consideramos que es importante aprender en las clases de ciencias: nombres y conocimientos indiscutibles o preguntarse, experimentar y argumentar posibles explicaciones. El cambio de perspectiva no es banal, y exige que nos olvidemos de la gran cantidad de rutinas adquiridas, pero también posibilita que nuestra profesión sea mucho más estimulante. 35

Hacia la competencia científica

Nota * AGRADECIMIENTOS: al proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación EDU 2009-13890-C02-02.

Referencias bibliográficas FEYNMAN, R. (1987): ¿Está Vd. de broma, Sr. Feynman?. Madrid. Alianza. FRIEDLER, Y.; TAMIR, T. (1986): «Teaching basic concepts of scientific research to high school students». Journal of Biological Education, vol. 20(4), pp. 263-269. GRAESSER, A.C.; McMAHEN, C.L.; JOHNSON, K. (1994): «Question asking and answering in authors», en GERNSBACHER, M.A. (ed.): Handbook of Psycholinguistics.. San Diego (CA). Academic Press. GRANDY, R.; DUSCHL, R.A. (2007): «Reconsidering the character and role of inquiry in school science: analysis of a conference». Science & Education, vol. 16, núm. 2, pp. 141-166. MARBÀ, A.; MÁRQUEZ, C; SANMARTÍ, N. (2009): «¿Qué implica leer en clase de ciencias?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 59, pp. 102-111. MÁRQUEZ, C.; MANENT, M. (2000): «Actividades alternativas. Uso de los Recursos Naturales. ¿El agua es un recurso limitado?». Guías praxis para el profesorado de ESO. Ciencias de la Naturaleza. Contenidos, actividades y recursos. Barcelona. Ciss Praxis Educación. MAZZITELLI, C.; MATURANO, C.; MACÍAS, A. (2009): «Análisis de las preguntas que formulan los alumnos a partir de la lectura de un texto de Ciencias». Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, vol. 8(1) [en línea]. ‹www.saum.uvigo.es/reec/volumenes/volumen8/ART3_Vol8_N1.pdf›. [Consulta: septiembre 2011]

MEHRA, J. (1994): The beat of a different drum. The life and science of Richard Feynman. Nueva York. Oxford University Press. NUNZIATI, G. (1990): «Pour construire un dispositif d’évaluation formatrice». Cahiers pédagogiques, núm. 280, pp. 47-64. OCDE-PISA (2006): PISA 2006. Marco de la evaluación. Conocimientos y habilidades en Ciencias, Matemáticas y Lectura [en línea]. < www.oecd.org/dataoecd/59/2/39732471.pdf>. [Consulta: septiembre 2011] PEDRINACI, E.; SEQUEIROS, L. (1999): «Conocer los “archivos” del planeta». Alambique, Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 22, pp. 9-16. PICKETT, S.T.A.; KOLASA, J.; JONES, C.G. (1994): Ecological Understanding. San Diego (CA). Academic Press. ROCA, M. (2005): «Cuestionando las cuestiones.» Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 45, pp. 9-17. SANMARTÍ, N.; JORBA, J. (1995): «Autorregulación de los procesos de aprendizaje y construcción de conocimientos». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 4, pp. 59-77. WARTOFSKY, M.W. (1976): Introducción a la filosofía de la ciencia. Madrid. Alianza Universidad.

Direcciones de contacto Neus Sanmartí Puig Conxita Márquez Bargalló Universidad Autónoma de Barcelona neus.sanmarti@uab.cat conxita.marquez@uab.cat Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

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Aprender a leer críticamente La polémica por los bañadores de Speedo*

El pensamiento abstracto es una capacidad crucial que todo ciudadano debe desarrollar para formar parte de una sociedad democrática y plural. En este artículo se muestran los resultados de una actividad de lectura crítica llevada a cabo en el contexto de una clase de física en dos institutos distintos. Learning to read critically. The issue of Speedo swimming trunks Critical thinking is a key skill that everyone in a democratic and plural society needs to acquire. In this article we look at the results of applying one critical reading activity carried out in the context of a physics class in two different secondary schools.

Begoña Oliveras Institut Joan Brossa. Barcelona

Conxita Màrquez Bargalló Neus Sanmartí Universitat Autònoma de Barcelona

Palabras clave: materiales, fabricación mecánica, propiedades físicas materiales, experiencias.

Keywords: materials, mechanical manufacture, material physical properties.

Actualmente transmitir información no es un ¿Qué se entiende por leer críticamente? reto de la escuela, pero sí lo es desarrollar la capacidad de los jóvenes para encontrarla, comprenderla y leerla críticamente. La sociedad actual, con La lectura es un proceso constructivo. Leer un acceso generalizado a la información a través de implica establecer relaciones entre el autor, el Internet y con un bombardeo constante de datos, texto y el lector del texto. Leer no es conocer las opiniones y consignas, exige disponer de nuepalabras, ni un proceso lineal de acumulación de vas competencias. Entre ellas destacaremos la que significados, ni una simple localización y repetise relaciona con la capacidad de pensar críticación de la información. La lectura depende de los mente y de comprender y valorar todo tipo de texconocimientos previos del lector y requiere contos a los que se tiene acceso, relacionados con textualizar e inferir las intenciones del autor y la temáticas muy diversas construcción activa de que nos afectan directanuevos conocimientos La lectura depende de los mente y que a menudo (Yore, Craig y Maguire, conocimientos previos del lector tienen una fundamenta1998). Es crucial reconoy requiere contextualizar e inferir ción científica (cambio cer qué hay en el texto, las intenciones del autor y la qué pretende el autor climático, energías alterconstrucción activa de nuevos y qué estaba en la mente nativas, grafitis, alimenconocimientos del lector antes de leerlo. tos transgénicos…). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 37-45 | enero 2012

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posibles soluciones, y plaNo todas las interpretacioEl pensamiento crítico incluye nificar estrategias para nes del texto son igualformular hipótesis, ver un investigar. mente buenas, aunque problema desde puntos de vista Desde los distintos normalmente puede haber alternativos, plantear nuevas puntos de vista se coincimás de una interpretación de en que para promover válida. preguntas y posibles soluciones, el pensamiento crítico se Cuando se encueny planificar estrategias debe prestar atención al tran el mundo del lector, para investigar desarrollo de las creencias definido como las creenepistemológicas de los cias, conocimientos y estudiantes, facilitar un aprendizaje activo alreemociones que éste tiene antes de leer un texto, y dedor de problemas relacionados con situaciones el mundo del papel, conceptualizado como la de la vida real y estimular interacciones entre los comprensión del mundo que viene definida en el estudiantes que posibiliten hablar y compartir texto (Olson, 1994), los lectores pueden posiciodistintas formas de ver. narse epistemológicamente de diferentes maneras respecto a dicho texto: adoptando una ¿Cómo enseñar a leer críticamente posición dominante que haga que sus ideas preun texto con contenido científico? vias condicionen la información del texto, permitiendo que el texto condicione sus ideas Para poder analizar, interpretar y criticar un previas y los mueva a hacer interpretaciones en texto de contenido científico los estudiantes han contra de ellas, o bien pueden adoptar una posde poder acercarse a los escritos con referentes tura crítica e iniciar una negociación interactiva científicos a partir de un proceso interactivoentre el texto y sus creencias u opiniones para constructivista. Pero activar el modelo o modelos conseguir que la interpretación sea lo más conteóricos asociados a la lectura de un texto con sistente y completa posible. Ésta es la posición contenido científico no es fácil, ya que generalque más nos interesa en este trabajo. mente son implícitos. Será por tanto necesario La comprensión crítica de textos comporta el supuesto de que el discurso no refleja la realidiseñar estrategias de lectura que ayuden a actidad con objetividad, sino que ofrece una mirada var el modelo científico implícito (Oliveras y particular y contextualizada. El lector crítico exaSanmartí, 2008). mina la información y el conocimiento que aporLeer críticamente los textos implica inferir, ta el texto desde su perspectiva, lo discute y por ejemplo, la credibilidad de los datos y argupropone alternativas (Cassany, 2006). mentos que aportan. Así, es necesario reconocer Esta capacidad de analizar críticamente los la ideología y el estatus y grado de certeza de los textos –los datos y argumentos que aportan– y de argumentos científicos que aparecen en un texto, justificar el propio punto de vista requiere el desdiferenciando entre afirmaciones, hipótesis, arrollo del pensamiento crítico, campo en el cual especulaciones, predicciones… (Cassany, 2006). se está investigando desde diferentes perspectivas Un texto no se puede analizar si no se estable(Geert, 2004). El pensamiento crítico incluye forcen relaciones entre la comunidad del autor y la mular hipótesis, ver un problema desde puntos del lector (Wellington y Osborne, 2001; Marbà de vista alternativos, plantear nuevas preguntas y y otros, 2009) y los contextos de aprendizaje 38

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aprender a leer criticamente

que se elijan se deben manera individual Un texto no se puede analizar si no se escoger de manera (Colomer, 2002). Las establecen relaciones entre la que posibiliten a los estrategias de lectura estudiantes tomar cooperativa han decomunidad del autor y la del lector, decisiones y responsamostrado ser muy útiles y los contextos de aprendizaje que se bilizarse. tanto para estimular el elijan se deben escoger de manera Nuestra propuesplacer de la lectura que posibiliten a los estudiantes tomar ta consiste en ayudar al como para aumentar decisiones y responsabilizarse alumnado a leer crítilas habilidades de camente un texto de orden superior, como periódico a través del trabajo cooperativo. criticar, analizar y juzgar, y a su vez mejorar las Entendemos que leer es el resultado de una actipropias estrategias de razonamiento (Márquez y vidad social compartida. Los alumnos entienden Prat, 2005, Oliveras y Sanmartí, 2008). También mejor un texto y retienen mejor la información hemos promovido estrategias orientadas a la cuando éste se ha analizado en grupo que cuanreflexión metacognitiva sobre cómo leemos y a la do el texto se ha trabajado únicamente de autorregulación.

Diseño de la actividad La actividad descrita en este artículo se planteó para que el alumnado aplicara sus conocimientos aprendidos sobre cinemática y dinámica a la interpretación del contenido de un artículo periodístico titulado «Continúa la polémica por los bañadores de Speedo» (El Mundo, 09/10/08). En este artículo se recogen diferentes opiniones sobre el bañador de la marca Speedo LZR Racer, tanto a favor como en contra de que el bañador contribuyó a la obtención de los últimos récords olímpicos.1 La duración fue de 4 horas y se realizó en grupos cooperativos de 4 alumnos, en diciembre de 2008 (Oliveras Prat, 2009). Los dos centros en que se realizó la actividad tenían características muy distintas. El que llamaremos centro 1, situado en el cinturón de Barcelona, tiene un 40% de alumnado inmigrante y el nivel socio-cultural es bajo. El centro 2, situado en un pueblo de la provincia de Tarragona, tiene un alumnado de nivel socio-cultural medio-alto y un 9% de alumnos inmigrantes. En total participaron 37 estudiantes. Pero la diferencia fundamental en los dos centros era la manera de trabajar las ciencias en clase. En el centro 1 se trabaja mayoritariamente en grupos cooperativos y se fomenta la discusión y la regulación y autorregulación por parte del alumnado, desde un enfoque que Kember (1997) llamaría student-centered-oriented. En el centro 2 se hace especial énfasis en la comprensión lectora desde todas las áreas y en el trabajo experimental, pero en cambio nunca se trabaja en grupos cooperativos y la enseñanza se centra en la transmisión de información por parte del profesorado, un enfoque que Kember llamaría teacher-centered-oriented.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Los objetivos con que fue planteada esta actividad se relacionan con el desarrollo de la capacidad del alumnado para: • Aplicar los conocimientos de cinemática y dinámica al análisis de un problema real. • Leer críticamente un artículo de prensa e interesarse por su lectura. • Encontrar información en Internet para resolver un problema reconociendo el conocimiento teórico que guía la búsqueda. • Escribir un texto argumentado las opiniones de forma fundamentada. • Trabajar en grupo, cooperativamente. Para el diseño de la actividad se partió del cuestionario C.R.I.T.I.C. propuesto por Bartz (2002) y de las aportaciones de Paul y Elder (2005) y del grupo de investigación LIEC (Llenguatge i Ensenyament de les Ciències) de la UAB (Márquez y Prat, en prensa). Dicho cuestionario trata de promover que el alumnado identifique las principales afirmaciones del discurso y los intereses que mueven al autor a construirlo y el punto de vista que adopta, que valore la solidez, fiabilidad y validez de las pruebas y argumentos aportados y que detecte incoherencias, imprecisiones, errores y contradicciones, aspectos necesarios para una lectura significativa y crítica. El cuadro 1 reproduce el tipo de preguntas que guiaron el diseño y la aplicación de la actividad. ¿En qué pensar al leer?

Ejemplos de preguntas

Consigna

¿Qué problema se expone en el texto? ¿Cuál es la idea principal? ¿Con qué contenidos científicos puede estar relacionada?

Rol del autor

¿Quién ha escrito este documento? ¿Por qué lo debe haber escrito?

Ideas

¿Cuál es el punto de vista del autor? ¿Qué suposiciones hace el autor en el texto?

Test

¿Se podría hacer un experimento para comprobar si el bañador contribuye a la mejora de la velocidad de natación?

Información

¿Hay argumentos o pruebas científicas en el texto que justifiquen que el bañador Speedo mejora la velocidad? Escribidlas.

Conclusión

Escribid un texto argumentativo justificando si el bañador contribuye o no a la mejora de la velocidad de natación.

Cuadro 1. Cuestionario C.R.I.T.I.C (adaptado de Bartz, 2002)

En el diseño de la actividad también se tuvieron en cuenta las tres fases del proceso lector: • Fase previa: activación de ideas previas y formulación de hipótesis iniciales. • Durante la lectura: regulación del proceso de lectura. • Después de la lectura: evaluación y búsqueda de implicaciones.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aprender a leer criticamente

Las tareas previas a la lectura realizadas tenían como finalidad activar los conocimientos previos del alumnado y motivar a su lectura. Las preguntas eran del tipo: • Leed el título y mirad la imagen. ¿De qué creéis que va la noticia? • ¿Por qué trabajamos este texto en clase de ciencias? • ¿Qué características pensáis que tiene que tener un bañador para que mejore la velocidad de natación? Durante la lectura se promovió que los alumnos identificaran el problema que planteaba el autor, sus intenciones, las pruebas y todo tipo de argumentos que aportaba. Y se discutieron frases concretas del texto: «El bañador ayuda a flotar»... Después de la lectura se animó a los estudiantes a pensar en el modelo de ciencia implícito. Se les pidió que confeccionaran una lista de las propiedades que tenía que tener un bañador que aumentase la velocidad de natación, se les animó a pensar en su diseño y en su material. Posteriormente compararon sus ideas con información del bañador LZR Racer de Michael Phelps que buscaron en Internet y se planteó una discusión con todo el grupo-clase para comentar los resultados de la búsqueda. Finalmente elaboraron, individualmente, un texto argumentativo escrito a partir de una pauta que les animaba a plantear su idea, a formular las razones que la avalan y a pensar en posibles argumentos en contra de su idea y en las pruebas que aportarían para convencer a otros.

Análisis de los resultados Para analizar las respuestas del alumnado en relación con cada aspecto o categoría del cuestio-

nario C.R.I.T.I.C., se elaboró un baremo de rendimiento validado a partir de la propuesta de Paul y Elder (2005), que puede ser utilizado también como pauta de evaluación (cuadro 2).

Consigna: Categoría 1 1. Citan información no relevante o no reelaboran la información. 2. Solamente identifican una de las ideas o conceptos clave. 3. Hacen referencia a más de una idea o concepto clave. 4. Expresan con sus propias palabras la información más importante. Identifican algunas de les ideas y conceptos clave que se utilizan de manera comprensible. Hacen interacciones entre ideas. 5. Expresan con sus propias palabras la información más importante de manera comprensible. Identifican todas las ideas y conceptos clave, que se utilizan de una manera comprensible. Rol: Categoría 2 1. Irrelevante. 2. No se pude inferir del texto. 3. Se intuye pero no comunica bien la idea ya sea por mala redacción, ya sea porque no concreta. 4. Comunica bien el propósito que cree que tiene el autor. 5. Identifica el propósito del autor (informar más crear polémica) y lo justifica correctamente. a

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Ideas: Categoría 3 1. No contestan o es irrelevante lo que escriben. 2. Hacen suposiciones no razonables en función de evidencias y no identifican el punto de vista del autor ni justifican el punto de vista expresado. 3. Citan frases textuales del texto sin inferir el punto de vista del autor. 4. Hacen suposiciones razonables, identificando el punto de vista del autor pero no lo justifican. 5. Hacen suposiciones razonables e identifican el punto de vista del autor a partir del texto. Test: Categoría 4 1. Plantean experimentos irrelevantes. 2. Plantean experimentos demasiado generales. 3. Plantean experimentos para entender el porqué del problema. 4. Para comprobar su idea, plantean un experimento basado en una de las variables. 5. Para comprobar su idea, plantean un experimento basado en todas las variables significativas. Información: Categoría 5 1. Validan la información por confianza en el periódico (no juzgan la credibilidad de la fuente). 2. Citan informaciones del texto con un razonamiento no elaborado o impreciso, o bien sacan conclusiones basadas en informaciones del texto no relevantes. 3. Hacen referencia a si el texto cita pruebas o no, o si las informaciones que aporta tienen validez científica, sin más explicaciones o dando argumentos poco elaborados, o buscan pruebas para validar la información del texto. 4. Extraen conclusiones fundamentadas a partir de la información aportada por el texto (hechos, datos, argumentos científicos, pruebas...), sin distinguir el tipo de fuente (opinión, argumento científico...). 5. Distinguen entre hechos, argumentos científicos y opiniones del texto. Extraen conclusiones teniendo en cuenta la información de que disponen y aplicando un razonamiento sensato, y demuestran capacidad para analizar y evaluar objetivamente la información. Conclusión: categoría 6 1. Los estudiantes no confrontan sus conocimientos con la información que cita el texto. No activan sus conocimientos de ciencia y por lo tanto no saben argumentar si el bañador contribuye o no a la mejora de la velocidad. 2. Los estudiantes llegan a conclusiones a partir de sus conocimientos de ciencia sin tener en cuenta la información del texto. 3. Los estudiantes activan sus conocimientos de ciencia y los confrontan con información del texto pero no muestran capacidad para argumentar acuerdos y desacuerdos. 4. Confrontan la información del texto con sus conocimientos científicos y muestran acuerdos o desacuerdos razonables sin fundamentarlos explícitamente. 5. Confrontan la información del texto con sus conocimientos científicos, mostrando capacidad para argumentar de forma fundamentada acuerdos y desacuerdos. Cuadro 2. Baremo de rendimiento

El cuadro 3 muestra los resultados obtenidos en los dos centros. Interpretación de los resultados

Las respuestas muestran que no es fácil aplicar un pensamiento crítico al análisis de un texto. 42

Observamos que el alumnado del centro 2 tiene mayor facilidad para identificar las ideas principales de un texto (categoría 1) y, en consecuencia, ello les puede ayudar a identificar mejor las suposiciones que hace el autor y su punto de vista (categoría 3). Es posible que esto sea consecuencia del trabajo que lleva a cabo el centro 2 Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aprender a leer criticamente

Cuadro 3. Resultados obtenidos por los dos centros

para mejorar las destrezas lectoras del alumnado. En el caso de la categoría 2 (identificar el propósito del autor), advertimos que el resultado es bajo en los dos centros, aunque ligeramente superior en el centro 2. El alumnado cree que las noticias se publican únicamente para informar y cuando se les pide que infieran el propósito del autor expresan opiniones que no se pueden deducir del texto. En el caso de la categoría 4 (Test) el alumnado del centro 2 muestra más facilidad para formular experimentos científicos. Es posible que la diferencia se deba a la importancia que se da en el centro 2 al trabajo experimental. En el caso de la categoría 5 (identificar y analizar pruebas científicas), los resultados son algo mejores en el centro 1. Cabe destacar que la única prueba que daba el texto era la gran cantidad de récords batidos en los últimos meses. Hemos comprobado que el alumnado que conoce el fundamento científico («el bañador contribuye a disminuir la fuerza de rozamiento») es capaz de detectar informaciones en el texto que confirmen su idea y argumentarlas, aunque tienen dificultades en distinguir si son datos, opiniones, argumentos científicos o evidencias. Algunos alumnos, a partir de saber que el material es neopreno, hablan de su facilidad de deslizamiento y de la compresión que hace sobre el cuerpo disminuyendo las irregularidades de la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

piel. Otros alumnos citan la mejora en la flotabilidad como causa del aumento de la velocidad, pero no lo saben justificar, por lo que puede ser que la idea científica no la tengan bien aprendida. Es posible que hablen de flotabilidad como rasgo relevante sólo porque es uno de los pocos términos científicos citados en el texto. Los resultados de la categoría 6 (conclusiones), extraídos a partir del texto argumentativo final elaborado por el alumnado, creemos que muestran el nivel de pensamiento crítico desarrollado a partir del trabajo realizado a lo largo de la actividad. El alumnado del centro 1 obtiene un baremo más alto en esta categoría y demuestra una capacidad mayor para hacer lectura crítica, es decir, para contrastar sus conocimientos de ciencia (cinemática y dinámica) con las informaciones del texto. Sorprende que el alumnado del centro 2, que había sido superior en la categoría 1, haya tenido más dificultades en posicionarse respecto a la polémica del bañador, mostrando más dificultades para contrastar sus ideas de ciencia (mundo del lector) con la información del texto (mundo del papel) y, por lo tanto, para leer críticamente. Es posible que los estudiantes del centro 1 hayan desarrollado mejor esta capacidad por haber aprendido a coevaluarse y autoevaluarse.

Conclusiones La lectura de este artículo ha ayudado al alumnado a conectar la ciencia escolar con el mundo real. Pensamos que la lectura de textos con contenido científico de diferentes fuentes tiene un papel fundamental en el aprendizaje de las ciencias, no sólo para mejorar la comprensión de fenómenos científicos sino también para ayudar al alumnado a desarrollar una serie de capacidades para desenvolverse en el mundo y poder discutir con argumentos científicos y con espíritu crítico problemas de relevancia social. 43

Hacia la competencia científica

Si queremos ciudadanos y ciudadanas preparados para la sociedad actual, no se trata sólo de comprender un texto, sino de situarlo en su contexto sociocultural y reconocer cómo el autor utiliza el género discursivo y con qué finalidades lo hace

Creemos que es muy importante que en el centro se trabaje tanto la comprensión lectora como el análisis crítico de la información, ya que hemos visto que estas dos competencias no están directamente relacionadas. Las diferencias en cuanto a lectura crítica en los dos centros podrían estar causadas por la diferente metodología de trabajo en el aula, que a su vez está relacionada con las propias creencias del profesorado acerca de lo que significa aprender y enseñar (Kember, 1997). Si queremos ciudadanos y ciudadanas preparados para la sociedad actual, no se trata sólo de comprender un texto, sino de situarlo en su contexto sociocultural y reconocer cómo el autor utiliza el género discursivo y con qué finalidades lo hace (Cassany, 2006). Pensamos que el trabajo de actividades donde se fomente la discusión, reflexión y contraste de opiniones ayudará a nuestro alumnado a adquirir los rasgos que tiene que tener un lector crítico.

Notas * Este artículo ha sido posible gracias a una licencia retribuida concedida por el Departament d’Ensenyament durante el curso 2008-2009. 1. Esta actividad se planteó antes de que la FINA (Federación Internacional de Natación) tomara la decisión de prohibir los bañadores impermeables de cuerpo entero. Sería intere-

sante, una vez finalizada la actividad, mostrar a los estudiantes algún artículo en el que se expliquen las causas por las cuales FINA ha tomado esta decisión y mirar si coinciden con sus predicciones.

Referencias bibliográficas BARTZ, W.R. (2002): «Teaching Skepticism via the CRITIC Acronym and the Skeptical Inquirer». The Skeptical Inquirer, vol. 26(5), pp. 42-44. CASSANY, D. (2006): Tras las líneas: sobre la lectura contemporánea. Barcelona. Anagrama. COLOMER, T. (2002): «La enseñanza y el aprendizaje de la comprensión lectora», en LOMAS, C. (comp.): El aprendizaje de la comunicación en las aulas. Barcelona. Paidós. EFE (2008): «Continúa la polémica por los bañadores de Speedo». El Mundo (7 abril) [en línea]. ‹www.elmundo.es/elmundodeporte/ 2008/04/07/masdeporte/1207569246.html›. GEERT TEN DAM, M. (2004): «Critical thinking as a citizenship competence: teaching strategies». Learning and Instruction, núm. 14, pp. 359-379. KEMBER, D. (1997): «A reconceptualisation of the research into university academics conceptions of teaching». Learning and Instruction, vol. 7(3), pp. 255-275. MARBÀ, A.; MÁRQUEZ, C.; SANMARTÍ, N. (2009): «¿Qué implica leer en clase de ciencias? Reflexiones y propuestas». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 59, pp. 102-111. MÁRQUEZ, C.; PRAT, A. (2005): «Leer en clase de ciencias». Enseñanza de las Ciencias, vol. 23(3), pp. 431-440. — (coord.) (en prensa): Competència científica i lectora a secundària. L’ús de textos a les classes de ciències. Col·lecció Dossiers Rosa Sensat. Barcelona. Rosa Sensat. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aprender a leer criticamente

OLIVERAS PRAT, B. (2009): La lectura crítica a classe de ciències [en línea]. ‹www.xtec.es/ sgfp/llicencies/200809/memories/1891m.pdf›. OLIVERAS PRAT, B; SANMARTÍ, N. (2008): «Treballant les competències en la classe de Química». Educació Química, núm. 1, pp. 17-23. OLSON, D.R. (1994): The world on paper. Cambridge. Cambridge University Press. PAUL, R.; ELDER, L. (2005): Estándares de Competencia para el Pensamiento Crítico [en línea]. Fundación para el Pensamiento Crítico. ‹www.criticalthinking.org›. WELLINGTON, J; OSBORNE, J. (2001): Language and literacy in science education. Buckingham. Open University Press.

YORE, L.D.; CRAIG, M.T.; MAGUIRE, T.O. (1998): «Index of science reading awareness: An interactive constructive model, text verification, and grades 4–8 results». Journal of Research in Science Teaching, núm. 35, pp. 27–51.

Dirección de contacto Begoña Oliveras bolivera@xtec.cat Institut Joan Brossa. Barcelona Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

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Hacia la competencia científica

Juana Nieda

¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás?

Inspección de Educación

Ana Cañas IES Julio Palacios. Madrid

M.ª Jesús Martín-Díaz IES Jorge Manrique. Tres Cantos (Madrid)

En el artículo se analiza la contribución que desde la adquisición de la competencia científica se hace al desarrollo de las demás. Primero se establece la relación entre los aprendizajes científicos y la adquisición de las competencias básicas. Después se corresponden las dimensiones de la competencia científica con las demás competencias. Por último se presentan dos ejemplos de actividades cuyas cuestiones inciden en las diferentes dimensiones de la competencia científica y sirven a la vez para desarrollar las demás. How to use science competence to develop other competences? In this article, we analyse the role of science competence to help develop other competences. First we set out the relationship between scientific learning and acquiring key competences. Then we compare the dimensions of science competence with the other competences. Finally we present two examples of activities whose questions involve the different dimensions of science competence and also develop the other competences.

El R.D. 1631/2006 de 29 de diciembre (BOE 5/1/2007), por el que se establecen las enseñanzas mínimas de la Educación Secundaria Obligatoria, presenta dos anexos: en el Anexo I se describen las ocho competencias básicas; en el Anexo II aparecen los currículos de las materias con una introducción general que habla sobre la contribución que en los aprendizajes de cada una de ellas puede hacerse a la adquisición de todas las competencias. La enseñanza de las ciencias de la naturaleza fomenta, en primer lugar, la adquisición de la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico o competencia científica, pero en esta materia también se establecen relaciones con otras competencias: la matemática, la del tratamiento de la información y competen46

Palabras clave: competencias básicas, competencia científica, capacidades y dimensiones de la competencia científica, relaciones.

Keywords: key competences, science competence, science competence capacities and dimensions, relationships.

cia digital, la social y ciudadana, la de comunicación lingüística, la de aprender a aprender y la de la autonomía e iniciativa personal. No se establecen relaciones con la cultural y artística.

Relación entre los aprendizajes científicos y las competencias La primera aproximación al estudio de las competencias suele realizarse con la que está más relacionada con la propia materia y así fue como tratamos de concretar en qué consistía ser competentes científicamente. Tomando como fuentes el citado Real Decreto y el programa de evaluación internacional PISA, definimos la competencia científica con cuatro grandes tipos de capacidades:

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 46-53 | enero 2012

¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás?

• • • •

Identificación de cuestiones científicas. Explicación científica de fenómenos. Utilización de pruebas científicas. Actitudes científicas y hacia la ciencia.

En cada capacidad incluimos tres dimensiones (Cañas, Martín-Díaz y Nieda, 2007). Sin embargo, el Real Decreto del MEC incide, además, en la necesidad de contribuir desde todas las áreas y materias a la consecución de todas las competencias, lo que sólo será posible con un trabajo conjunto de todas ellas. Esta idea debería ser una meta del proyecto educativo del centro, que tendría que arbitrar medidas didácticas, de organización y funcionamiento y de participación del alumnado, acompañadas de un buen plan tutorial y de actividades extraescolares, para contribuir desde todas las áreas y materias al desarrollo de las competencias. ¿Cómo se consigue contribuir a la adquisición de las demás competencias desde los aprendizajes científicos? Según el Real Decreto, esto se consigue como se indica a continuación. En la enseñanza de las ciencias se contribuye a la competencia matemática cuando el alumnado cuantifica los fenómenos naturales, utiliza con precisión las herramientas matemáticas y resuelve problemas. Se contribuye al tratamiento de la información y a la competencia digital cuando los estudiantes usan procedimientos de búsqueda, recogida, selección y procesamiento de la información; elaboran esquemas y mapas conceptuales; producen textos y emplean las tecnologías de la información y la comunicación para recabar información, retroalimentarla, simular situaciones y obtener y tratar datos de diversas fuentes. La contribución de la enseñanza de las ciencias a la competencia social y ciudadana nace de la naturaleza social de la ciencia y está ligada a su papel en la preparación democrática de los ciudadanos. Se contribuye al desarrollo de esta comAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

petencia cuando los estudiantes adquieren la alfabetización científica como parte de la cultura, hacen hincapié en las implicaciones sociales de problemas científicos, toman decisiones en el marco de debates sociales, sacan conclusiones de los debates científicos que han contribuido al avance de las sociedades, son sensibles a los riesgos del desarrollo científico y tecnológico y entienden que se aplique el principio de precaución cuando hay peligro para las personas o el medio ambiente. Los alumnos desarrollan la competencia en comunicación lingüística cuando transmiten y organizan correctamente las informaciones sobre la naturaleza y argumentan mediante un discurso coherente; cuando son precisos en los términos usados, en la expresión verbal, y cuando usan un vocabulario científico específico que les permite comunicarse con los demás adecuadamente y comprender lo que otros expresan. Se contribuye a la competencia de aprender a aprender cuando los estudiantes utilizan recursos que les permiten aprender ciencias a lo largo de la vida; cuando adquieren los conocimientos científicos esenciales, los procedimientos de análisis de causas y consecuencias y las destrezas del desarrollo tentativo y creativo del trabajo científico; cuando integran de manera coherente El proyecto las nuevas informaeducativo del centro ciones en su estructutendría que arbitrar ra de conocimientos; cuando son conscienmedidas didácticas y tes de las propias un buen plan tutorial capacidades y usan las y de actividades estrategias para desaextraescolares, rrollarlas solos y con para contribuir ayuda de los demás; al desarrollo así como cuando consiguen autoevaluarse de las competencias o autorregularse co47

Hacia la competencia científica

Contribución de la competencia científica al desarrollo de las demás

nociendo lo que saben y lo que no y buscan los medios para lograr entenderlo y aprenderlo. Por último, en la enseñanza de ciencias se contribuye al desarrollo de la competencia de autonomía e iniciativa personal cuando el alumnado desarrolla el espíritu crítico, cuestiona dogmas, desafía prejuicios, afronta problemas abiertos, construye soluciones, hace ciencia, lleva a cabo proyectos, analiza situaciones y valora los factores que inciden en ellas y sus consecuencias posibles, así como cuando es capaz de transferir lo aprendido a otras situaciones.

Recordando las capacidades de la competencia científica, es posible relacionar algunas de sus dimensiones con las demás competencias, de tal manera que al potenciar en el aula las primeras contribuimos al desarrollo de las segundas. El cuadro 1 refleja la correspondencia entre las diferentes dimensiones de la competencia científica con el resto de las competencias.

Dimensiones de la competencia científica

Otras competencias relacionadas

Identificación de cuestiones científicas • Reconocer cuestiones investigables por la ciencia. • Utilizar estrategias de búsqueda de información científica, comprenderla y seleccionarla. • Reconocer los rasgos de la investigación científica. Explicación científica de los fenómenos • Comprender principios básicos y conceptos científicos y establecer diversas relaciones entre ellos. • Describir y explicar fenómenos científicamente y predecir cambios. • Aplicar los conocimientos de la ciencia a una situación determinada. Utilización de pruebas científicas • Interpretar datos y pruebas científicas. Elaborar conclusiones y comunicarlas. • Argumentar a favor o en contra de las conclusiones e identificar las pruebas. • Reflexionar sobre las implicaciones sociales de los avances científicos y tecnológicos. Actitudes científicas y hacia la ciencia • Interesarse por la ciencia. Valorar su contribución y reconocer sus limitaciones, así como el carácter humano de la ciencia. • Considerar distintas perspectivas sobre un tema, apoyar las argumentaciones con datos, el antidogmatismo, evitar generalizaciones improcedentes, etc. • Tener responsabilidad ante sí mismo, los recursos y el entorno.

• • • •

Tratamiento de la información y competencia digital. Aprender a aprender. Competencia matemática. Desarrollo de la autonomía e iniciativa personal.

• • • • •

Competencia matemática. Aprender a aprender. Desarrollo de la autonomía e iniciativa personal. Comunicación lingüística. Competencia social y ciudadana.

• • • •

Competencia matemática. Comunicación lingüística. Aprender a aprender. Desarrollo de la autonomía e iniciativa personal.

• • • •

Competencia social y ciudadana. Competencia social y ciudadana. Aprender a aprender. Desarrollo de la autonomía e iniciativa personal.

Cuadro 1. Colaboración de la competencia científica al desarrollo de las demás

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás?

Actividad 1. Lee e interpreta el texto y el gráfico y contesta a las preguntas Investigación de Doll y Hill A finales de los años cuarenta los expertos en estadística del gobierno inglés alertaron al Medical Research Council del crecimiento significativo de muertes por cáncer de pulmón. Dos investigadores, Doll y Hill, empezaron a estudiar el tema. En esa época se creía que la causa era el alquitrán de las carreteras. Elaboraron un cuestionario que se pasó a 650 pacientes varones en los hospitales de Londres, que habían ingresado por una sospecha de padecer cáncer de pulmón, hígado o intestino. Cuando se tuvieron los diagnósticos definitivos se observó una correlación entre los que padecían cáncer de pulmón y el hecho de ser fumadores. Para descartar que se tratase de una característica propia de la ciudad de Londres repitieron el estudio en enfermos de otras ciudades como Bristol, Cambridge, Leeds y Newcastle y obtuvieron un resultado parecido. Publicaron sus conclusiones en el British Medical Journal en 1950 pero el artículo apenas tuvo repercusión. El gobierno y los médicos tardaron mucho en aceptar la fuerte relación entre cáncer de pulmón y tabaquismo, que también asociaron con otras enfermedades cardiovasculares. Ya entonces las grandes empresas tabaqueras pusieron en duda estos estudios. En 1962 el prestigioso Royal Collage of Physicians emitió un informe en el que reconocía esta relación. La opinión pública empezó a cambiar. (Blog de Historia de la medicina, diciembre 2006. Adaptado de C.Cortázar, A. González Díez, F.J. Martín-Díaz, M.J. Nieda Oterino, J., 2008)

Fuente: El País, 9 de septiembre de 2010

Cuestiones • • • •

¿Cuál es el problema que investigaron Doll y Hill en Inglaterra? Señala la frase del texto que muestra la hipótesis previa a la investigación. Indica la palabra del texto que te ha ayudado a encontrarla. Describe el procedimiento usado por los investigadores. Escribe tres preguntas posibles del cuestionario de Doll y Hill. ¿Por qué se repitió la investigación en otras ciudades además de Londres?

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

• • • •

•

Escribe las conclusiones obtenidas de la investigación. Explica por qué se tardaron 12 años en aceptar las conclusiones. ¿Es frecuente que suceda esto con los descubrimientos científicos? Cita algún caso parecido. ¿Qué conclusiones sacas sobre los datos que aportan los gráficos del 2006 en España? La predicción para el 2020 es que el cáncer de pulmón será para las mujeres la primera causa de muerte. Busca en la red un artículo de El País del 26 de octubre de 2010 en la sección de Sociedad titulado: «El cáncer de pulmón será el más mortal en mujeres en 2020». Señala las razones que dan en el artículo para esta predicción. Los que se oponen a que se prohíba fumar en sitios públicos utilizan el argumento de que la contaminación atmosférica causa más muertes que el tabaco ¿Qué argumento se da en dicho artículo para contradecir esta afirmación? Escribe un texto de dos folios como máximo sobre la conveniencia o no de prohibir fumar en lugares públicos utilizando la información que has adquirido ¿Crees que es aplicable en este caso el principio de precaución? Explica por qué.

Comentarios a la actividad En esta actividad para 3.º de la ESO se trabajan varias dimensiones de la competencia científica y se contribuye al desarrollo de las demás competencias. En relación con la identificación de cuestiones científicas se pide que los alumnos busquen, comprendan y seleccionen informaciones en los textos propuestos y en la red y que identifiquen rasgos de la investigación científica. En cuanto a la explicación científica de fenómenos, deben entender las relaciones de causalidad existentes entre el tabaco y el cáncer de pulmón, verificar con datos una predicción y aplicar los conocimientos a otras situaciones. Respecto a la utilización de pruebas científicas, interpretan datos y pruebas, elaboran conclusiones y producen textos, relacionan argumentos y refutaciones, reconocen implicaciones sociales de los avances científicos y su incidencia en la toma de decisiones sobre el hábito de fumar. Por último, en cuanto a las actitudes científicas y hacia la ciencia, se les pide que valoren la incidencia social en la investigación científica, apoyen las argumentaciones con datos, relacionen los hábitos saludables con los avances científicos y aprecien la conveniencia o no de aplicar el principio de precaución. Al trabajar estas dimensiones se contribuye al desarrollo de la competencia del tratamiento de la información y la competencia digital, la matemática, la de comunicación lingüística, la de aprender a aprender, la de la autonomía e iniciativa personal y la social y ciudadana.

Actividad 2: Lee los textos y responde a las siguientes cuestiones A favor y en contra Por un lado contamos con estudios en los que se afirman que los campos electromagnéticos potencian la posibilidad de desarrollar tumores. Es el caso de Reflex (Informe U.E. 2004)…, un trabajo que asegura que la radiación que emiten los teléfonos en los niveles autorizados actual-

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¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás?

mente sí provoca daños genéticos. El trabajo fue llevado a la práctica por 12 equipos de investigación en siete países europeos, y sus resultados se dieron a conocer en diciembre de 2004. Los analistas consideraron que la relación de los campos electromagnéticos y el desarrollo de tumores y enfermedades neurodegenerativas deben tenerse presentes como una analogía algo más que sospechosa. … Sin embargo, hay investigadores que no tienen una percepción tan clara y concisa sobre la relación radiofrecuencia-cáncer. … Un documento sobre un análisis realizado por la Royal Society de Canadá indica que los campos de radiofrecuencia utilizados por los teléfonos móviles que oscilan según sus datos entre los 800 y los 1800 megahertzios pueden alcanzar una penetración en los tejidos de hasta 1cm. El organismo, de acuerdo con sus observaciones, es capaz de absorber la energía que desprende el teléfono, así como disipar el calentamiento que produce su uso, si el proceso regulador de la temperatura del cuerpo humano se pone en funcionamiento con normalidad. Aunque si esto no sucede, si se produce alguna anomalía en la reacción de este sistema de compensación térmico, el aumento de temperatura puede dar lugar a efectos significativos y provocar ciertas consecuencias negativas en el material genético… … la OMS (Organización Mundial de la salud) concluye su análisis señalando que ninguno de los trabajos realizados hasta la fecha ha demostrado que la exposición a las radiofrecuencias de los móviles y antenas tenga consecuencias adversas para la salud. (Radiofrecuencias y salud. Antonio Hernando Grande y Alejandro Úbeda Maeso. CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) Debates científicos. 2010.) Utilizar un teléfono móvil podría incrementar el riesgo a desarrollar ciertos tipos de tumores cerebrales y los usuarios deberían considerar formas de reducir su exposición, dijeron el martes expertos en cáncer de la Organización Mundial de la Salud (O.M. S) (Reuters/EP)

Cuestiones • • •

•

Describe las semejanzas y las diferencias entre las ondas sonoras (las que producimos al hablar) y las ondas que emiten los teléfonos móviles. Dibuja dos ondas que tengan distinta longitud de onda, señalando esta magnitud en el dibujo ¿Qué onda de las dibujadas tiene mayor longitud de onda? ¿Cuál mayor frecuencia? Según el texto, ¿cuál es el intervalo de frecuencias para las ondas emitidas por los móviles? Fíjate en el esquema del espectro electromagnético en la página siguiente y justifica a qué tipo pertenecen las de los móviles y qué efectos tienen sobre los seres vivos. Según el texto, ¿cuál es la causa por la que los teléfonos móviles pueden ocasionar tumores? Según dicha causa, ¿quiénes tienen más probabilidades de desarrollar tumores? ¿Las radiaciones de los teléfonos móviles pueden producir cambios en el material genético? Justifica tus respuestas.

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Hacia la competencia científica

Espectro electromagnético

Fuente: http://conmigo8.blogspot.com/2010/04/estres-ansiedad-depresion.html •

• •

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Continuamente se están recibiendo, sobre todo en Internet, informaciones de dudosa o nula credibilidad, como por ejemplo en http://twextra.com/4t863t Indica una razón para considerar la información del texto digna de tenerse en cuenta o no. ¿Qué conclusiones se han obtenido sobre este tema y qué organismo lo ha hecho? Busca información sobre el principio de precaución y valora si es o no oportuno tenerlo en cuenta para establecer normativas sobre el empleo de los teléfonos móviles. Busca la normativa de la Unión Europea, de la O.M.S y de España al respecto. Elabora un cuestionario que te permita conocer, dentro de tu entorno cercano (familia y amigos), aspectos relacionados con los móviles, como el número de móviles que tienen o han tenido, la frecuencia con la que lo cambian, el conocimiento sobre las consecuencias de su uso, etc. Escribe una noticia periodística en la que informes sobre los resultados de tu encuesta y hagas una valoración de ellos.

Comentarios a la actividad En esta actividad para 4.º de la ESO se trabajan varias dimensiones de la competencia científica y se contribuye al desarrollo de otras competencias. En relación con la identificación de cuestiones científicas se pide a los alumnos que busquen, comprendan y seleccionen información en los textos y en la red y que sepan plantear una sencilla investigación, elaborando un cuestionario. En la explicación científica de fenómenos se trata de que apliquen sus conocimientos científicos en la comprensión de un problema de interés social como es el peligro del mal uso de los móviles. Respecto de la utilización de pruebas científicas tienen que valorar la distinta información presentada y relacionarla con las conclusiones dadas y la normativa existente. Por último, en relación con las actitudes científicas y hacia la ciencia, se les pide que adopten una actitud crítica ante los problemas que surgen con los avances científicos y que valoren la conveniencia de aplicar o no el principio de precaución. Al trabajar estas dimensiones de la competencia científica se contribuye al desarrollo de la competencia del tratamiento de la información y la competencia digital, la de comunicación lingüística, la de aprender a aprender, la de la autonomía e iniciativa personal y la social y ciudadana.

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¿Cómo se colabora desde la competencia científica al desarrollo de las demás?

Referencias bibliográficas

Ana Cañas Catedrática de física y química accortazar@ono.com

CAÑAS, A.; MARTÍN-DÍAZ, M.J.; NIEDA, J. (2007): Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. La competencia científica. Madrid. Alianza. CORTÁZAR, C. y otros (2008): Proyectos de investigación. 1.º de Bachillerato. Ciencias para el Mundo Contemporáneo. Madrid. Oxford Educación.

M.ª Jesús Martín-Díaz IES Jorge Manrique. Tres Cantos (Madrid) maria.jesus.martin2@encina.pntic.mec.es

Direcciones de contacto Juana Nieda Inspectora de Educación juananieda@telefonica.net

Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

EDUCAR EN VERDE Ideas para acercar a niños y niñas a la naturaleza HEIKE FREIRE Los niños y niñas de hoy pasan la mayor parte de su tiempo en espacios cerrados, sentados, mirando una pantalla y, prácticamente, ya no disfrutan de momentos de juego autónomo al aire libre. Su creciente aislamiento del mundo natural se intenta compensar con un exceso de productos y tecnología que suplantan a los seres de la naturaleza. Los niños necesitan la naturaleza. Se sienten espontáneamente atraídos por ella y, en su contacto, se desarrollan de forma más saludable a todos los niveles: físico, emocional, mental, social y espiritual. Estar al aire libre, en interacción directa con la vida, debería ser reconocido (y ejercido) como un derecho fundamental de la infancia, en nuestras sociedades.

155 pág 17,00 €

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

www.grao.com graoeditorial@grao.com

Tel.: (34) 934 080 464

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Hacia la competencia científica

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

Antonio de Pro Universidad de Murcia

Una de las confusiones que ha podido traer consigo la presencia del término competencia es pensar que se trata de sustituir las viejas disciplinas por las nuevas competencias; en nuestro caso, esto equivaldría a considerar que las clases de ciencias sólo tienen que contribuir al desarrollo de la competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico. En este trabajo nos ocupamos de analizar cómo se puede contribuir en las clases de ciencias al desarrollo de otra competencia: la matemática. Developing mathematics competences in science classes? One of the confusions brought about by the presence of the term ‘competence’ is thinking that it replaces the old subjects with new competences. In our case, this would suggest that science classes should only help students develop competence in knowledge of and interaction with the physical world. In this article we analyse how we can use science classes to develop another competence: mathematics.

Palabras clave: actividades en clases de ciencias, competencia matemática, información numérica, representaciones gráficas, conocimientos en geometría.

Keywords: science class activities, mathematics competence, numerical information, graphical representations, geometry knowledge.

¿Deben contribuir las materias científicas sólo al desarrollo de competencias científicas?

varnos a una confusión: olvidar que, en cada materia, se pretende contribuir al desarrollo de todas las competencias básicas. Lógicamente esta contribución no puede ser homogénea pero, Como hemos dicho en otros trabajos (Pro y desde luego, las materias de carácter científico no Miralles, 2009), la sólo deben ocuparse de inclusión del término la competencia en el Las materias de carácter científico no competencia en la conocimiento e intersólo deben ocuparse de la educación obligatoria acción con el mundo competencia en el conocimiento no supone sustituir las físico sino que también e interacción con el mundo físico «viejas disciplinas» inciden –por citar sólo por las «nuevas comalgunas– en la comunisino que también inciden en la petencias». La novecación lingüística, en la comunicación lingüística, dad del término y la competencia de aprenen la competencia de aprender ambigüedad de su sigder a aprender o en la a aprender o en la social y ciudadana nificado pueden llesocial y ciudadana. 54

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 54-65 | enero 2012

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

solución más o menos abiertas, que exigen En este trabajo pretendemos ocuparnos de poner en juego estrategias asociadas a esta una de ellas, como ejemplo para ilustrar lo que competencia. decimos. Hemos elegido la competencia matemática. Creemos que las ciencias proporcionan Quisiéramos reflexionar brevemente sobre excelentes contextos para desarrollarla. De estas consideraciones. Así, respecto a la «intimihecho, quisiéramos recordar que, en la relación dad de la relación», habría que decir que ésta no de las competencias básicas de la UE, aparecía se debe confundir con la consideración de que las como una sola: «competencia matemática y culciencias y las matemáticas sean lo mismo. De tura científica» (OCDE, 2006). hecho, ya se encargó de ponerlo de manifiesto Es cierto que en el currículo de la LOE Marcus du Sautoy: «Me hice matemático y no (MEC, 2007) se han introducido algunas variancientífico porque a menudo la ciencia se equites y, entre ellas, se ha diferenciado la competencia voca». No entraremos en esta apreciación, aunmatemática de la que se refiere al conocimiento e que, de ser cierta, interacción en el mundo daría un respaldo al físico. Sin entrar a valoParece evidente que las materias carácter evolutivo, rar la conveniencia o la de carácter científico pueden incidir menos dogmático y oportunidad de una u más humanizado del otra opción, creemos, en el desarrollo de la competencia conocimiento científicomo se ha dicho en matemática en varios ámbitos co… Es cierto que otros trabajos (por porque, dentro y fuera de las aulas, muchas veces la publiejemplo, en Cañas, existe una relación que no podemos cidad, las noticias o las Nieda y Martín, 2007) o ni debemos ni queremos negar, intervenciones de alguhemos mostrado nosaunque se deba revisar si la nos políticos o econootros (por ejemplo, en ubicación asignada es la adecuada mistas nos abruman Pro y Miralles, 2009), con números; parece que no es sólo una difeque su presencia increrencia terminológica o menta la credibilidad del producto, de la inforanecdótica. Sencillamente se ha optado por algo mación o de lo que se defiende. Pero la diferente. credibilidad de la ciencia que transmitamos al No obstante, en el currículo de ciencias para alumnado no se puede sustentar en el soporte la ESO se sostiene que matemático que, sin duda, tiene. Desde nuestra la competencia matemática está íntimamenperspectiva, resolver una ecuación, hacer una te asociada a los aprendizajes de las Ciencias gráfica, calcular un porcentaje o saber sumar vecde la naturaleza». Y se apoya esta afirmación tores no son la «parte sustancial» –a veces, lo en la necesidad de utilizar el lenguaje mateúnico que se valora– de la resolución de los promático para cuantificar los fenómenos natublemas e interrogantes que se plantean en las clarales, para analizar causas y consecuencias y ses de física o de química... y, quizás en menor para expresar datos e ideas sobre la naturagrado, en las de biología o geología. leza. También se alude a que «en el trabajo Creemos –como afirma el legislador– que científico se presentan a menudo situaciones las ciencias tienen que usar el lenguaje matemáde resolución de problemas de formulación y Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

tico a la hora de estudiar los fenómenos naturales y que acuden a las matemáticas para expresar datos e ideas. En este sentido, muchas veces encontramos cantidades que expresan la magnitud de una propiedad; tablas o representaciones para visualizar las relaciones entre los valores de diferentes variables; porcentajes que expresan la probabilidad de un hecho o acontecimiento… Parece innecesario valorar lo que supone que la comunidad científica establezca isomorfismos entre realidades complejas y unas cantidades o unas formas de comunicación… y que todos podamos comprender su significado, sin muchas más explicaciones. Sin embargo, los procesos de categorización o de cuantificación o la resolución de ejercicios numéricos no son un fin en sí mismo. Son unas herramientas que no sustituyen ni a los fenómenos naturales ni a la resolución de situaciones problemáticas, sino que ayudan a identificarlas, analizar sus causas y consecuencias y a sacar algunas conclusiones. En cualquier caso, parece evidente que las materias de carácter científico pueden incidir en el desarrollo de la competencia matemática en varios ámbitos porque, dentro y fuera de las aulas, existe una relación que no podemos ni debemos ni queremos negar, aunque se deba revisar si la ubicación asignada es la adecuada.

¿Cómo aparecen las matemáticas en la ciencia de la vida cotidiana? La vinculación del lenguaje científico y del matemático es fácil de apreciar en la vida cotidiana. En este trabajo nos centraremos en la informaEl proyecto PISA distingue tres niveles de complejidad en la competencia matemática: nivel de interpretación, nivel de conexión y nivel de reflexión 56

ción numérica; en el de la realización e interpretación de gráficos, y en la utilización de nociones geométricas. La información numérica en documentos de carácter científico

La información numérica suele estar presente en muchas de las actividades que realizamos en las clases de ciencias. Así lo podemos apreciar en cualquier proceso de medición en una actividad de laboratorio o en el enunciado de los numerosos ejercicios numéricos que planteamos. Para no entrar en el ámbito de otras ideas clave, nos centraremos en documentos cotidianos en los que se solapan conocimientos científicos y valores numéricos; según los criterios de Goñi (2008), lo podríamos situar preferentemente en los ámbitos personal y social. Como ya comentamos, la información numérica forma parte de nuestro quehacer diario. Los números se han instalado en la información y comunicación ciudadana, no sólo de las ciencias pero también en las ciencias. No obstante, pueden representar realidades muy diversas: el consumo energético en un recibo, la magnitud de un terremoto, la composición de un alimento o de un plato de comida, las características de un aparato… Dada la heterogeneidad de situaciones que podemos encontrar, es fácil de entender que la proximidad de la información al contexto del usuario, el «poder verla» o apreciarla sensorialmente por sus efectos, la posible confusión causada en su interpretación por la polisemia del lenguaje cotidiano o la complejidad de la magnitud de referencia…, sean factores que mediaticen la comprensión de su significado o la utilización de dicha información por parte de un ciudadano y lógicamente por parte de nuestro alumnado. El proyecto PISA (OCDE, 2004) distingue tres niveles de complejidad en la competencia Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

matemática: nivel de interpretación, nivel de conexión y nivel de reflexión. Sin entrar en si la clasificación es extensible a todos los ámbitos del conocimiento matemático, el hecho de que no exista una misma complejidad en la presencia de la información numérica nos ha llevado a diferenciar las formas –podríamos decir, capacidades o subcompetencias– en las que aparece dicha información. Así lo podemos apreciar en la actividad que aparece a continuación.

Supongamos que estamos trabajando el tema de la problemática de la producción, consumo y ahorro de la energía. En dicho contexto es habitual plantear que el alumnado conozca y comprenda el significado del contenido del mal llamado «recibo de la luz» (¿emiten luz todos los aparatos de la casa?; ¿pagamos sólo por los que la emiten?). Podemos utilizar la actividad que planteamos a continuación.

A continuación aparece el extracto del apartado «Facturación» de un recibo que recoge el consumo de electricidad de una familia. Lee atentamente su contenido.

Ahora responde las siguientes preguntas: • ¿Cuál ha sido la energía consumida en este periodo? • ¿Cuál es el coste del suministro eléctrico? • ¿Es del propietario el equipo de medida? • ¿Qué quiere decir que la «potencia contratada es de 5.5 kw»? • ¿Cómo se obtiene la «retribución de las redes eléctricas»? • ¿Qué habría pagado si no hubiera impuestos? • ¿Qué energía debería consumir para ahorrar 10 euros en la factura? • ¿Cuánto supone cada kw de energía consumida en el total de la factura? • ¿A qué se debe el «impuesto sobre electricidad»?

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

Las preguntas que sugerimos trabajar con el alumnado no son las primeras que se nos han ocurrido. Todas tienen una intencionalidad diferente porque así lo exigen las capacidades implícitas en los interrogantes. Podemos decir que hay de varios tipos: 1

Identificación de información numérica o de

ideas en el documento

Son cuestiones cuyas respuestas podemos encontrar en el propio texto o documento. En nuestro caso, por ejemplo, serían: «¿Cuál ha sido la energía consumida?» y «¿Cuál es el coste del suministro eléctrico?». Aunque no vamos a entrar en detalles sobre sus diferencias, diremos que hay una sobre un contenido del texto principal y otra sobre el texto aclaratorio o justificativo. 2

Interpretación de términos o expresiones del

documento

Son cuestiones que tratan de indagar sobre la interpretación del contenido de la información de referencia. En nuestro caso, las hay orientadas a la comprensión del significado de algún término («¿Es del propietario el equipo de medida?»); al significado de una magnitud a la que va asociada un valor numérico («¿Qué quiere decir que la potencia contratada es de 5.5 kw?»); o al procedimiento utilizado para calcular algún valor numérico («¿Cómo se obtiene la “retribución de las redes eléctricas”?»). 3

Inferencia próxima a la información numérica del

documento

Se trata de cuestiones que, para poder ser respondidas, precisan la utilización de la información numérica contenida en el documento. Debería haber algunas en las que los cálculos fueran sencillos («¿Qué habría pagado si no hubiera impuestos?») y otras más que requieran respuestas más elaboradas («¿Qué energía debería consumir para 58

ahorrar 10 euros en la factura?»; «¿Cuánto supone cada kw en el total de la factura?»). 4

Inferencia lejana a la información numérica del

documento

Son cuestiones que se refieren al contenido de la información numérica pero que precisan una respuesta que no es posible hallar en el contenido del documento. Para encontrarla es necesaria más información, que debe encontrarse «fuera» del documento: explicación del profesor, consulta de un libro de texto, búsqueda en Internet… Lógicamente se podrían plantear más cuestiones o de otros tipos, pero no es ésta la finalidad de este trabajo. Como hemos podido apreciar, un documento de estas características se puede trabajar en clases de ciencias, con contenidos de carácter científico, pero contribuyendo de forma inequívoca al desarrollo de capacidades –conocimientos o destrezas– propias de la competencia matemática. Desde nuestra perspectiva, que esto sea así sólo depende de lo que queremos que aprenda el alumnado. La realización e interpretación de gráficos

El uso de representaciones gráficas es algo cada vez más presente en la información y comunicación en nuestra vida cotidiana; lo podemos apreciar en las noticias recogidas en un periódico, en los diagnósticos médicos, en los informes económicos o, últimamente, hasta en los debates entre políticos. No entramos en las causas de su proliferación: ¿mejora la comprensión del contenido, simplifica la narración, incrementa la credibilidad de lo que se quiere decir, se adecua mejor a la forma de procesar la información por parte de los ciudadanos, añade un elemento estético?... Pero lo cierto es que ha pasado a formar parte de la forma de comunicarse la ciudadanía. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

En el ámbito de las ciencias, su utilización ha sido mucho más habitual. No es fácil encontrar libros, artículos o publicaciones de carácter científico que no incluyan representaciones de esta naturaleza. Obviamente, como instrumento informativo o comunicativo que es, tiene su «gramática», pero quisiéramos resaltar que, a diferencia de otros lenguajes, tiene unas reglas muy asentadas y compartidas. Esta característica tiene muchas ventajas: el proceso de construcción y la comprensión del significado matemático es siempre el mismo, sean cuales sean las variables, fenómenos, características…, representados y el contexto en el que se realice. Sea por su presencia social o por su vinculación con el conocimiento científico, los gráficos suelen estar presentes en las clases de ciencias. Así, por ejemplo, lo podemos ver en los fragmentos de libros de texto que aparecen en la imagen 1. Quizás, las representaciones más habituales en nuestro ámbito son: las que muestran distribuciones de frecuencias o de porcentajes (histogramas, polígonos de frecuencias, diagramas de sectores…), las que plasman la relación entre variables (evolución de variables –espacio, frecuencia cardiaca, consumo de cigarrillos o concentración de CO2– frente al tiempo, fuerza frente a alargamiento, diferencia de potencial frente a la intensidad de corriente…), los mapas y representaciones espaciales, y las que van asociadas al cálculo vectorial. Son muchos los trabajos que han estudiado las principales dificultades que tiene el aprendizaje de estos conocimientos; por ejemplo, los de Aberg-Bengtsson y Ottosson (2005), Cook, Carter y Wiebe (2008), Galagovsky y Cittadini (2008), Potgieter, Harding y Engelbrecht (2008)… Especialmente relevantes consideramos los realizados en nuestro contexto educativo (Aguinaga, 2002; García y Perales, 2007; Estepa, 2008; Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Imagen 1. Representaciones gráficas recogidas de

diferentes libros de texto

Núñez, Banet y Cordón, 2009; Batanero, Arteaga y Ruiz, 2010…), dado que comparten el mismo currículo, cultura educativa y contexto extraescolar. 59

Hacia la competencia científica

Elementos que deben considerarse en las representaciones de frecuencias o porcentajes • • •

•

La denominación de la variable que se representa (abcisa) y las frecuencias o porcentajes (ordenada). La identificación del valor 0 de la frecuencia o porcentaje en el eje vertical. La utilización de escalas y divisiones adecuadas en los valores del eje vertical; la inclusión de todos los valores representados de la variable del eje horizontal. La correcta correspondencia entre los valores de la variable y sus correspondientes frecuencias o porcentajes. El dibujado adecuado al tipo de gráfico pedido (diagrama de barras, histograma…).

Elementos que deben considerarse en las representaciones de relación entre variables • • • • • •

La denominación de las variables que representa cada eje –abscisa y ordenada– y sus unidades. La ubicación correcta de las variables independiente y dependiente. La identificación del valor (0,0). La utilización de escalas y divisiones adecuadas en los valores de las variables de ambos ejes. La correcta correspondencia entre los valores de las variables de ambos ejes. El trazado de la gráfica, cuando sea posible extrapolar los datos obtenidos.

Cuadro 1. Elementos que deben considerarse en algunas representaciones gráficas

A la vista de estas contribuciones, en el cuadro 1 recogemos algunos de los elementos que se podrían tener presentes en dos de las representaciones más habituales. Compartimos con algunos de estos autores la opinión de que existe una diferencia entre

interpretar y realizar una representación gráfica. Parece que, dentro de la propia competencia, existe generalmente una menor complejidad en la primera que en la segunda tarea. Con estos presupuestos, planteamos la actividad que hemos recogido a continuación.

A continuación aparece una noticia reciente sobre la evolución del precio del Petróleo Brent en el último año. También se recoge su evolución a lo largo de los últimos días. Puedes ver la evolución actualizada en la dirección www.cincodias.com/materias-primas/

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

A la vista de la información contenida en la página web actualizada, debes responder las siguientes preguntas: 1. ¿Qué variable se representa en el eje horizontal? ¿Y en el eje vertical? 2. ¿Entre qué valores se representa el precio del barril de petróleo? ¿Y entre qué fechas? 3. ¿A cuánto corresponde cada división del eje horizontal? ¿Y del eje vertical? 4. ¿Cuál es el precio más alto que ha tenido el barril de petróleo en este último año? ¿En qué fecha sucedió? 5. ¿Y el más bajo? ¿Cuándo ocurrió? 6. ¿Cuál es el precio actual del barril de petróleo? 7. ¿Cuánto ha subido o bajado en el último año? 8. ¿Qué quiere decir «44,05% »? 9. ¿Qué podemos decir sobre la evolución de los precios en el futuro más inmediato? 10. ¿Qué medidas se te ocurren para reducir el consumo de petróleo?

También en este caso la intencionalidad que guía las preguntas es que se trabajen determinadas capacidades correspondientes a la competencia matemática. De este modo, podemos hablar de: 1

Identificación de la información de las variables

representadas.

Podrían ser en relación con los ejes, con las variables y con las escalas o intervalos (preguntas 1, 2 y 3, respectivamente). 2

Localización de datos

(preguntas 4, 5 y 6). 3

Inferencia próxima a la representación gráfica.

Su respuesta se apoya en los datos aportados; es decir, en la información contenida en la tabla, por lo que su inferencia es cercana (pregunta 7). 4

Significado de información numérica.

Aunque se refiere a una información no contenida en la gráfica, se pide el significado de una información numérica con un símbolo (pregunta 8). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Realización de predicciones a partir de una gráfica.

Se pretende que el alumnado establezca tendencias y haga una predicción a partir de las conclusiones que se puedan extraer a la vista de los datos (pregunta 9). 6

Inferencias lejanas al texto.

Su pueden hacer sin tener en cuenta la información contenida en la gráfica (pregunta 10). Como en el ejemplo anterior, lógicamente se podrían plantear otras cuestiones, pero, como hemos podido apreciar, una actividad de estas características puede trabajarse en clases de ciencias, a la vez que contribuye de forma inequívoca al desarrollo de la competencia matemática. Eso sí, como dijimos anteriormente, teniendo claro qué es lo que queremos que aprenda el alumnado, esto es, la intencionalidad de la actividad. La utilización de las nociones geométricas

La utilización de nociones geométricas también es habitual en las clases de ciencias. Así, por ejemplo, en las de física podemos encontrar: 61

Hacia la competencia científica

•

Las aproximaciones de magnitudes que representan propiedades de los sistemas (la masa, la carga eléctrica…) que se suponen concentradas en un punto. El uso de segmentos, planos, trayectorias… en las representaciones espaciales, y el de vectores, componentes, proyecciones… en las vectoriales. La inclinación en los planos o rampas y su influencia en la fuerza normal o en la de rozamiento. La pendiente para determinar el valor de algunas magnitudes obtenido a partir de una representación gráfica (por ejemplo, la resistencia lineal de Ohm en una gráfica ddpintensidad, la velocidad instantánea en una gráfica espacio-tiempo…). La determinación de volúmenes de sólidos regulares (cubo, cilindro, esfera…) o la de líquidos o gases contenidos en recipientes con forma regular o una combinación de formas regulares. La propagación rectilínea de la luz, la formación de imágenes o las relaciones entre los ángulos incidente y el reflejado o el refractado en los fenómenos de reflexión y refracción. Y un largo etcétera.

Sin embargo, en relación con los dos casos anteriores –la información numérica y las representaciones–, hay pocos trabajos que pongan de manifiesto los principales obstáculos que el alumHay pocos trabajos que pongan de manifiesto los principales obstáculos que el alumnado de estas edades puede encontrar en el campo de la geometría

La falta de una mínima coordinación curricular o de los departamentos de los centros lleva a que determinadas herramientas matemáticas se aborden con posterioridad al momento en que se precisan para estudiar determinados contenidos de ciencias

nado de estas edades puede encontrar en el cam po de la geometría y que condicionen el aprendizaje de sus conocimientos científicos. Desde luego, nuestra experiencia nos dice que el alumnado tiene dificultades para identificar un punto, para medir un ángulo, para construir la normal a una superficie inclinada o para comprender el significado de las funciones trigonométricas. En este contexto, muchas veces «memorizan una rutina», pero sin comprender realmente ni su significado científico ni el matemático. Es cierto que, a menudo, la falta de una mínima coordinación curricular o de los departamentos de los centros lleva a que determinadas herramientas matemáticas se aborden con posterioridad al momento en que se precisan para estudiar determinados contenidos de ciencias. De hecho, en un estudio que realizamos no hace mucho, identificábamos y analizábamos las exigencias de los contenidos de física en el currículo oficial y los relacionábamos con el momento en el que se trabajaban los conocimientos matemáticos correspondientes. Y, en efecto, veíamos algunas incongruencias. Pero, cuando realmente éstas se hacían más evidentes, era cuando analizamos cómo eran tratados todos estos contenidos en los libros de texto (Fernández y Pro, 2008). Si planteamos, por ejemplo, la actividad siguiente, es preciso conocer previamente sus exigencias cognitivas. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

Utilización de nociones geométricas en un plano En la imagen tienes un fragmento del plano de Murcia. En el sitio indicado está señalada la ubicación del Ayuntamiento. Tomando ese punto como origen de coordenadas, traza un sistema de ejes cartesiano, en el que cada unidad mida 1 cm.

1. 2. 3. 4.

¿Cuáles son las coordenadas la plaza Circular, la Plaza de Toros y la Oficina de Información? ¿Qué ángulos forman entre sí los vectores de posición de los tres lugares? Expresa esta medida en grados y en radianes. ¿A qué distancia están del Ayuntamiento? (Sugerencia: mira la escala.) ¿Cuánto tiempo tardarías en ir de la Oficina de Información a la plaza Circular –por el camino más corto pero sin atravesar edificios– si tu velocidad media es de una zancada por segundo? (Pista: debes medir primero cuánto mide tu zancada.) Si un peatón sale de la plaza Circular con una velocidad media de 5 km/h y otro desde el puente del Hospital a 3 km/h, ¿cuál llega antes al Ayuntamiento? (Recuerda que no pueden atravesar edificios.)

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Hacia la competencia científica

fenómenos que forman parte de lo que se entiende por conocimiento científico.

En resumen A pesar de las diferencias existentes en la delimitación de las competencias básicas entre la UE y el currículo actual de la educación obligatoria, se ha mostrado que las materias de carácter científico contribuyen de forma clara al desarroCuadro 2. Ejemplo de cómo se acude a la competencia matemática para trabajar contenidos científicos llo de la competencia matemática. “Esta contribución es una conseEn efecto, si queremos que el alumnado rea- cuencia del solapamiento existente, entre muchas lice la tarea, es preciso que, además de las ecua- competencias, cuando estudiamos hechos y fenóciones del movimiento, conozca qué es un menos de la vida cotidiana de los estudiantes o sistema de referencias, sea capaz de trazar los ejes cuando tratamos de atender sus necesidades de de coordenadas, de identificar las coordenadas de formación básica como ciudadano. No obstante, un punto, de calcular el módulo de un vector o la el hecho de que existan aspectos muy próximos distancia, de medir ángulos, de usar las escalas… en las subcompetencias no implica que sean las Algo que no parecía muy complicado puede mismas. Las ciencias y las matemáticas son resultar inaccesible por los condicionamientos materias diferentes, con unos problemas, procematemáticos, en muchos casos relacionados con dimientos de resolución, finalidades, prioridades, la geometría. Desde luego, en estos casos creemos valores formativos... distintos. que no es posible desarrollar la competencia cienDesde nuestra perspectiva, creemos que tífica sin haber desarrollado previamente la mate- muchas veces se ha «matematizado» en exceso el mática que precise. Resulta muy difícil usar un conocimiento científico, de tal manera que éste ha lenguaje para comunicarse si no conocemos los podido perder sus señas de identidad (a veces términos y la gramática para hacerlo. parece que lo importante era identificar la fórmuTambién podemos apreciar con cierta fre- la que había que aplicar...). Pero, tampoco se cuencia esquemas como los que se recogen en el debería caer en todo lo contrario -minimizar los cuadro 2. En ellos se pone de manifiesto que al conocimientos matemáticos- si pretendemos que trabajar contenidos de carácter científico suele el alumnado pueda identificar variables, analizar relaciones, interpretar situaciones o datos, buscar recurrirse a la competencia matemática. Probablemente, para que el alumnado sus causas... Por último, quisiera decir que, como aprecie la utilidad de algunos conocimientos matemáticos o para que se valore su inclusión obviamente el lector habrá intuido, estamos en la formación básica de un ciudadano, en muy lejos de las afirmaciones de Marcus du muchos casos habrá que recurrir a hechos y Sautoy. 64

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¿Desarrollar competencias matemáticas en las clases de ciencias?

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Dirección de contacto Antonio de Pro Bueno Universidad de Murcia nono@um.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

Hacia la competencia científica

Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria*

¿Desde dónde hablamos? El centro de nuestra argumentación teórica y metodológica se basa en el hecho de que para promover y estimar el desarrollo continuo y progresivo del pensamiento científico y profesional de los estudiantes que aprenden química y biología, es necesario tener en cuenta el sentido que cobra su implicación en las situaciones y actividades evaluadoras. Para lograrlo, son necesarias estrategias que favorezcan la participación progresiva del alumnado en la evaluación. Hasta ahora no había investigaciones en Chile que permitieran comprender y potenciar las prácticas evaluativas como un proceso de enseñar a pensar al alumnado con teoría los hechos del mundo y desarrollar en ellos la motivación y el interés por estudiar ciencias a un nivel profesional. Ésta es la finalidad de nuestra propuesta de investigación cuando hablamos desde «las voces del aula» con los profesores de ciencia. Igualmente postulamos que la formación de competencias de pensamiento científico para la solución de problemas entraña la necesidad de abordar la tarea con una aproximación genética, que tenga en consideración la configuración personal del sujeto que aprende y los diferentes momentos del desarrollo de la competencia, hasta sus momentos maduros o cristalizados, donde ésta emerge como una formación altamente personalizada, flexible y estable. Desde esta perspectiva, la evaluación y el sistema pedagógico-didáctico que la sustenta deben ser altamente sensibles a estas exigencias. En este artículo, realizamos una reflexión teórico-metodológica fruto de cuatro años de investigación en el tema por parte de mi equipo en Chile. Researching and assessing competences for scientific thinking in secondary classes What is our talk based on? The core of our theoretical and methodological arguments is based on the fact that to promote and value continuous, progressive development of chemistry and biology students’ scientific and professional thinking we need to take account of the meaning of their involvement in assessment situations and activities through strategies aimed at encouraging students’ progressive participation in assessment areas. No research on this area had been carried out before in Chile to understand and strengthen assessment practices as a way of teaching students to think through theories of the facts of the world and motivate them and spark an interest in studying sciences at a professional level. This is the aim of our research proposal when we talk to science teachers, ‘classroom voices’. We also believe that promoting competences for scientific thinking to solve problems also entails the need to approach the task through a genetic approach that takes account of learners’ personal makeup and the different moments of developing competences, until their mature or crystallised moments, when competence emerges as a highly personalised, flexible and solid education. From this perspective, assessment and the pedagogical-didactic system that underpins it should be highly sensitive to these demands. In this article, we carry out a theoretical and methodological analysis based on four years’ research on the subject by my team in Chile.

Mario R. Quintanilla Pontificia Universidad Católica de Chile

Palabras clave: sujeto competente, evaluación competencias, investigación en aula.

Keywords: competent subject, competence assessment, classroom research.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 66-74 | enero 2012

Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria

Una noción compleja y polémica Desde 2007, en nuestros proyectos de investigación (FONDECYT 1070795, 1095149) hemos reportado hallazgos sobre los diversos modos de pensar que los estudiantes de secundaria ponen en juego a la hora de (re)construir significados científicos en las clases de química y biología. A partir de estos hallazgos, complementados con un análisis detallado de aspectos metacientíficos (históricos, socioculturales, epistemológicos y didácticos), diseñamos y validamos secuencias de enseñanza para el aprendizaje del enlace químico y del metabolismo, que dan cuenta del desarrollo y promoción de competencias de pensamiento científico (CPC) específicas en el alumnado de secundaria. Siguiendo en esa misma idea, nos propusimos en 2009, desde una perspectiva interdisciplinaria, diseñar, caracterizar y validar un modelo de evaluación de competencias de pensamiento científico (FONDECYT 1095149) que pudiera ser útil para el profesorado de ciencias naturales, contribuyendo al desarrollo de aprendizajes de calidad y con equidad. La actividad científica escolar debe promover el desarrollo de CPC a partir de la necesidad de resolver situaciones problemáticas que requieren planteamientos nuevos desconocidos hasta entonces (la actividad científica como un proceso continuo). Un análisis de la situación actual en el terreno de la formación de competencias evidencia la carencia de sistemas y situaciones evaluativas que, de manera coherente y sistemática, den cuenta del desarrollo de las competencias en general y de pensamiento científico en particular. Compartimos la noción de evaluación de CPC basada en el enfrentamiento a la resolución de problemas para estudiar el pensamiento docente y estudiantil, lo que implica suponer que la realidad, tal y como es, resulta parcialmente determinada para cada sujeto, dada su situación Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

social y personal y, como afirma Blumenfeld (1998), dado su mundo de significaciones; esto es, se concibe la realidad como el producto de la construcción que subjetivamente hace de ella el individuo en un espacio colaborativo de significados consensuados simbólicamente. A su vez, esa realidad construida socialmente pasa a tener una cierta «materialidad» o existencia objetiva que se puede visualizar en el desarrollo de determinadas competencias científicas en los sujetos individuales y como sujetos colectivos.

De la competencia científica al sujeto competente en ciencias En este sentido, parece claro que existen pocos indicadores y atributos (o no existen en absoluto) de los diferentes planos o niveles del pensamiento que, teóricamente, podría transitar la noción de competencia de pensamiento científico (CPC) o el sujeto competente en ciencias (SCC), durante el complejo proceso de interacción y comunicación en el aula. La tarea o el desafío consiste, entonces, en la elaboración de indicadores y atributos que puedan dar cuenta de este desarrollo y diseñar los instrumentos correspondientes, así como las estrategias de intervención más adecuadas que simultáneamente colaboren con las transformaciones o cambios relevantes en el pensamiento del docente de ciencias. Ésta es una tarea que, desde una perspectiva participativa, no puede llevarse a Un análisis de la situación actual en el terreno de la formación de competencias evidencia la carencia de sistemas y situaciones evaluativas que, de manera coherente y sistemática, den cuenta del desarrollo de las competencias en general y de pensamiento científico en particular

Hacia la competencia científica

cabo sin la presencia de los instrumentos y estrategias Se trata de promover profesores como verdadede evaluación de compey desarrollar una «cultura de la ros protagonistas del camtencias de pensamiento bio en el aula. Se trata por científico (CPC) que den evaluación de competencias» tanto de promover y descuenta de cómo el alumnaen el profesorado en general arrollar una «cultura de la do aprende a comprender y y en el de ciencias en particular evaluación de competena interpretar la ciencia al cias» en el profesorado en enfrentarse a auténticos general y en el de ciencias en particular. problemas, ya sea con la ayuda del docente o Pese a que las competencias de pensamienindependientemente, y de forma similar a ensato científico (CPC) se han conceptualizado desde yar y proponer estrategias de solución que conlas más diversas direcciones epistemológicas y tribuyan al aprendizaje y estimulen el desarrollo presentan una naturaleza elusiva, nuestro intende la creatividad y el talento del estudiantado que to se ha dirigido a conformar una representación aprende ciencias. de ellas que no se limite a determinar la manera de Nuestra idea es desarrollar, caracterizar y hacer, sino que también ponga de manifiesto las validar un modelo de evaluación de competencias cualidades de lo que hemos denominado sujeto de pensamiento científico que permita al estucompetente (Labarrere, 2009). Desde nuestro diantado afrontar situaciones diversas, sobre la punto de vista, el sujeto competente en ciencias base de un cierto dominio de habilidades y recur(SCC) se constituye como actor y agente particusos que a buen término le faciliten explicar, argular de la acción, ajustada inteligentemente a las mentar, formular hipótesis y comunicar sus circunstancias sociales y culturales, capaz de ideas. Se trata de la posibilidad de acceder de adaptar o ajustar el contexto a sus necesidades y manera consciente a los procesos, condiciones y con un pensamiento capaz de identificar situaproductos que tienen lugar durante la formación ciones problémicas (u obstáculos) en la clase de competencias e inscribirlos en una corriente de ciencias y de abordarlas con la conciencia de sistemática de juicios valorativos y evaluativos los recursos propios que constituyen su perfil que permitan ejecutar adecuadamente la labor de personal de actuación en la gestión del conociformación del pensamiento científico de los estumiento y aprendizaje científicos. Hecha esta condiantes, facilitando a la vez un aprendizaje de alto sideración, la CPC emerge como un atributo del orden (Quintanilla, 2010). sujeto: es competente no la competencia, sino el sujeto, lo cual determina una actuación permaInvestigar en CPC desde las voces del aula. nente y sistemáticamente dirigida a poner en eviUna experiencia en Chile dencia el sustrato personal del actuar competente, así como la valoración y evaluación de la manera en que los distintos sujetos identifiAsí las cosas, nos propusimos desentrañar, en el can, enfocan y resuelven las situaciones a que se marco de esa complejidad, coherencias de entenenfrentan (Labarrere, 2009). dimientos intra e interpersonales, desde las cuaEn consecuencia, nos parece necesario que les el profesorado de química y biología de los docentes de ciencias en el proceso formativo diferentes instituciones secundarias de Santiago escolar sean capaces de diseñar e implementar de Chile experimenta y da sentido a la noción de 68

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Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria

evaluación de CPC desde, sobre y acerca de la cuales construye y le da sentido a su actuar pedagógico y a la gestión didáctica. En una primera fase el proyecto indagó en las representaciones del profesorado referidas a la noción de evaluación de competencias de pensamiento científico; nos propusimos analizar dicha noción y caracterizarla lo más densamente posible; comprender las diferentes formas en que se manifiesta y actúa respecto a la evaluación y los procesos formativos correspondientes. Así creamos líneas de base a partir de las cuales pudimos estimar las transformaciones y desarrollos que fueron experimentando los profesores respecto a la evaluación de CPC en sus estudiantes y a sus propios procesos reflexivos sobre el sentido y finalidades de evaluar CPC. En una segunda fase los profesores realizaron actividades dirigidas a conocer, problematizar, diseñar, rediseñar y aplicar instrumentos de evaluación de CPC específicas. En esta fase del proyecto, los docentes actuaban en calidad de profesores investigadores que reflexionaban sobre sus representaciones (modelos teóricos) y sobre la actividad científica escolar de la que dan cuenta sus prácticas evaluativas sobre la enseñanza de la noción de enlace químico y de metabolismo. Considerando lo señalado anteriormente, el principal objetivo de esta propuesta que se instala en el Laboratorio de investigación en Didáctica de las Ciencias G.R.E.C.I.A. de la Pontificia Universidad Católica de Chile desde 2007, lo constituye la reflexión acerca de cómo favorecer el tránsito desde una cultura reproductiva de la ciencia escolar hacia un campo de interacción entre los sujetos que aprenden y los objetos de conocimiento que se ponen en juego de manera problematizadora para aprender a pensar con modelos las teorías y lenguajes propios de la actividad científica. Nuestro propósito es reflexionar acerca de cómo identificar, caracterizar y evaAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

luar competencias de pensamiento científico que se requieren para un nuevo modelo del conocer y el hacer y emplear la ciencia al servicio de la sociedad. Se adopta una perspectiva que incorpora la noción de sujeto competente y la evaluación de competencias de pensamiento científico, en correspondencia con las representaciones de las metaciencias como la epistemología, la historia de las ciencias y la didáctica de las ciencias. Este enfoque es relevante, puesto que no hay investigaciones específicas, al menos en Chile, que vinculen el conocimiento epistemológico de los profesores de ciencias naturales con sus prácticas docentes evaluativas a un nivel de formulación de modelos didácticos para el desarrollo de competencias y habilidades científicas en el alumnado (Quintanilla, 2006).

Evaluar la actividad científica escolar y desarrollar CPC: un desafío pendiente Como lo hemos planteado en otros artículos de divulgación y conferencias en la misma materia, en la actualidad existe bastante consenso en las instituciones formadoras de profesores de ciencia respecto a que la enseñanza de la solución de problemas científicos en la escuela es uno de los medios principales para el desarrollo del pensar teórico, para propiciar la formación de una cultura científica escolar en el alumnado que favorezca asimismo ambientes de aprendizaje creadores y ricos en densidad metacognitiva (Labarrere y Quintanilla, 2002). Nuestra idea original es introducir en la discusión tres procesos fundamentales; a saber: los fundamentos epistemológicos y las concepciones teóricas de la formación científica del profesorado, las racionalidades teóricas acerca de la evaluación y la práctica pedagógica en el aula y el desarrollo de planos de análisis de resolución de problemas científicos en 69

Hacia la competencia científica

Nuestra idea es introducir en la discusión tres procesos fundamentales: los fundamentos epistemológicos y las concepciones teóricas de la formación científica del profesorado, las racionalidades teóricas acerca de la evaluación y la práctica pedagógica en el aula, y el desarrollo de planos de análisis de resolución de problemas científicos en el aula en ambientes intencionados de evaluación

el aula en ambientes intencionados de evaluación. Todos estos ámbitos están ampliamente investigados y documentados por especialistas en la materia, y han contribuido a comprender en profundidad y amplitud las lógicas evaluativas de los profesores de ciencia1. Por tanto, el tránsito al pensamiento científico y la cultura en este dominio del conocimiento, como aspectos primarios a atender en la transposición didáctica, marca una toma de conciencia de que el aprendizaje basado simplemente en la adquisición de conocimientos y el desarrollo de recursos algorítmicos y heurísticos resulta insuficiente para que el alumnado alcance una verdadera competencia en la comprensión de los fenómenos científicos (Cardelhead ,1991). En este sentido, también se reconoce la necesidad de trascender la representación del alumno individual como sujeto del aprendizaje y se comienza a considerar un sujeto colectivo, es decir, el grupo de alumnos que trabaja en equipo y actúa como comunidad generadora de conocimientos y procesos básicos a partir de los cuales se debe llevar a cabo la educación científica de los alumnos, bajo ciertos modelos de realidad, conocimiento y aprendizaje donde la didáctica de las ciencias establece un dominio propio de significados (Izquierdo, 2005). 70

En nuestro tiempo, la problemática mayor de la evaluación y, en particular, de la evaluación de competencias, corresponde a la medida en que ella comprende y refleja no sólo la naturaleza de la competencia, sino del sujeto competente. De manera particular, nuestras investigaciones de los últimos cuatro años (resultados FONDECYT 1070795 y 1095149)* han mostrado que entre los profesores de ciencia existe una marcada tendencia hacia los productos y la competencia resulta evaluada fundamentalmente a partir de los resultados obtenidos por los estudiantes, invisibilizándose los procesos formativos, del desarrollo del sujeto que aprende ciencias y de la propia naturaleza de la ciencia que se enseña. De esta manera, tras el lugar ya común de que la enseñanza de las ciencias se dirige esencialmente a los procesos, en nuestras investigaciones se ha evidenciado que este «mutis» de lo esencial desperfila el trabajo docente formativo y lo hace incapaz de trascender el aquí y el ahora e ir más allá de lo aparente (Quintanilla y Labarrere, 2010). Puntualizamos que una actividad docente dirigida a la formación de pensamiento científico del sujeto competente respecto a los problemas de la ciencia debe ocuparse de los procesos en sí mismos, aunque, lógicamente, sin abandonar los productos. Es así como nuestra investigación actual está orientada a promover que los profesores traigan a primer plano los procesos formativos que crean las condiciones para el

Una actividad docente dirigida a la formación de pensamiento científico del sujeto competente respecto a los problemas de la ciencia debe ocuparse de los procesos en sí mismos sin abandonar los productos

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria

genuino desarrollo de un sujeto competente en las ciencias. Postulamos la necesidad de un tránsito hacia procesos formativos donde la evaluación no esté desconectada de los procesos de aprendizaje, como ocurre en la actualidad, con la finalidad de que comprendan y aprendan a valorar sus potencialidades, generando indicadores y atributos que den cuenta del verdadero desarrollo y avances de los estudiantes más allá de estructuras o propuestas estandarizadas y predeterminados por el currículo prescrito o la institución escolar en su conjunto. Afirmamos que mientras no se haga realidad el cambio de orientación hacia los procesos del pensamiento acerca de y sobre la naturaleza de la ciencia, no sólo aquellos entendidos como procesos estratégicos e instrumentales de solución, sino los que conectan con el desarrollo, la enseñanza de las ciencias continuará encerrada en los márgenes de lo circunstancial y transitorio y no tendrá acceso a las dimensiones reales de la formación (Labarrere, 2010). Nuestra investigación FONDECYT 1070795 mostró fehacientemente un conjunto de deficiencias ligadas a la evaluación de competencias. Sucintamente expuestas, consisten en lo siguiente: • Insuficiente representación, por parte del docente de ciencias, de la competencia y, particularmente, del sujeto competente (SC). • El profesorado se centra en el tratamiento de la competencia desde una perspectiva o dimensión individual, en detrimento de los componentes colectivos de la competencia y el actuar competente de los estudiantes. • Marcado acento en los productos con detrimento de los procesos formativos en las diferentes sesiones de clases. • Empleo de criterios del actuar competente que sólo de manera indirecta reflejan la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

•

competencia (por ejemplo, al tratar la competencia de pensamiento científico no se trabaja con indicadores de pensamiento como son las capacidad de análisis, la inferencia, la planificación y orientación hacia la tarea, etc.). Diseño de situaciones formativas que incluyen tareas, actividades y situaciones que no corresponden a verdaderos problemas científicos escolares ya sea en la clase de química o en la clase de biología. Tratamiento insuficiente de los concomitantes afectivo-emocionales y valorativos del actuar competente. Andamiajes para el desarrollo de la competencia que generan automatismos a destiempo y, por tanto, se convierten en obstáculos para una conducta flexible y creativa de los estudiantes que aprenden química (enlace químico) y biología (metabolismo). Tendencia del profesorado a infravalorar la configuración personal en el tratamiento de la competencia. Trabajar con un modelo de competencia «cristalizada», sin tener suficientemente en consideración su génesis y posibles etapas de desarrollo en cada sujeto. Insuficiente trabajo con los productos del actuar competente, inscribiéndolos únicamente en el contexto académico, sin poner de relieve su proyección en el contexto de la ciencia ni su impacto como factores generadores de cambio en el plano personal y, sobre todo, en el de los espacios culturales donde tiene lugar la acción de los estudiantes que aprenden ciencia.

Las anteriores han sido limitaciones que marcan tanto la evaluación como la formación real de las competencias, es decir, del sujeto com71

Hacia la competencia científica

petente ante la ciencia y sus problemas. Obviamente, al estar ligadas a una insuficiente representación de la competencia de pensamiento científico, han entrañado también una insuficiente o inadecuada evaluación del desarrollo de la competencia y del sujeto competente.

Desarrollo y caracterización de un modelo de evaluación de CPC En la configuración de un nuevo marco educativo global o planetario, habría que dar un paso adelante en la perspectiva de superar la dependencia de la formación, la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias respecto de los hábitos y modelos «clásicamente académicos» de la evaluación. La actividad que el estudiante desarrolla lo hace consciente de sus errores y éstos se transforman en un vínculo para construir y re-construir un conocimiento científico de mayor complejidad, que evite que lo que en un primer momento parece comprendido e integrado sea olvidado, dejando resurgir las representaciones que se creían superadas originalmente. Para el profesorado de ciencias a menudo es difícil profundizar en las ideas que tiene el alumnado; además, habitualmente se dedica poco tiempo a interpretar el significado que tiene para el docente la afirmación inesperada que surge en un intercambio cotidiano de ideas. Por eso se recomienda recurrir a los instrumentos que se han diseñado en la investigación en didáctica de las ciencias y desarrollar competencias y habilidades para la interacción social y asegurar así la regulación de los aprendizajes en un marco estratégico-evaluativo más amplio y significativo para el estudiante que aprende química o biología. Sea cual fuere la metodología usada por el profesor, ésta debe ayudar a identificar obstáculos epistemológicos en la comprensión de los fenómenos científicos y 72

El profesor debe ayudar a identificar obstáculos epistemológicos en la comprensión de los fenómenos científicos y formas de superarlos, identificar criterios para sistematizar, organizar y comunicar el conocimiento que se aprende, modificar explicaciones, señalar los errores, los razonamientos inconsistentes y los argumentos que se basan en supuestos inaceptables

formas de superarlos, identificar criterios para sistematizar, organizar y comunicar el conocimiento que se aprende, modificar explicaciones, señalar los errores, los razonamientos inconsistentes y los argumentos que se basan en supuestos inaceptables; hacer que el alumnado se dé cuenta de que generaliza inadecuadamente, entre otros aspectos. Las actividades de aprendizaje y desarrollo deben procurar que el estudiante use las nuevas nociones científicas en la explicación de hechos y se apropie de ellas, que se formule preguntas, ponga en práctica y potencie su sistema personal de aprendizaje de las ciencias vinculando sus representaciones personales con el mundo real y con la propia génesis del conocimiento científico en la historia de la ciencia. Al respecto hemos adelantado algunas investigaciones de nuestros tesistas de licenciatura, maestría y doctorado vinculados a los proyectos FONDECYT 1070795 Y FONDECYT 1095149 (Camacho y Quintanilla, 2008; Cuellar y Quintanilla, 2008; Ravanal y Quintanilla, 2008) que reportan hallazgos interesantes respaldados por evidencia empírica, y que pueden ser útiles en este sentido para comprender la complejidad de la identificación, caracterización, promoción Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Investigar y evaluar competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula de secundaria

y evaluación de competencias de pensamiento científico en la clase de química y biología.

A modo de conclusión En este artículo hemos ofrecido un diagnóstico inicial acerca de la noción de evaluación de competencias de pensamiento científico que promueven los profesores de ciencias en el aula de secundaria, lo que nos permite proporcionar a la comunidad internacional de didáctica de las ciencias nuevos elementos conceptuales y pragmáticos acerca de los instrumentos y estrategias de evaluación de CPC y el sujeto competente. Del mismo modo, el artículo proporciona criterios de análisis teórico-metodológicos para el desarrollo, caracterización y validación de un modelo de evaluación de CPC que supere los niveles tradicionales, más abierto y que satisfaga los requerimientos de una sociedad cada vez más industrializada y con más avances científicos y tecnológicos. Esta propuesta de investigaciónacción involucra más directamente al profesorado de ciencias con su propio perfeccionamiento continuo como parte de sus tareas habituales en la escuela. Con esta investigación se avanza hacia una alternativa sostenible, que entrega a la comunidad científica y educativa propuestas de evaluación de CPC específicas en el área de química y biología. A partir del 2010 comenzamos a trabajar con profesorado de física para ampliar el espectro interpretativo de esta temática. Por otra parte, esta propuesta contribuye a mejorar las prácticas de evaluación en el aula de secundaria. Va más allá de las recomendaciones metodológicas, ya que incluye, además, el clima psicológico-social del aula y las características de la relación profesor-estudiante, el pensamiento de los docentes sobre temas de la enseñanza de las ciencias naturales y de los aprendizajes en su actuación profesional, entre otros. Finalmente ha Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

generado un modelo de investigación-acción (Quintanilla y otros, 2010) entre los profesores de ciencia que participan en la investigación, para contribuir a la mejora de la calidad de la educación científica, destacándose la colaboración entre los diferentes autores y actores involucrados (profesores de aula, investigadores, tesistas, profesores en servicio, directivos de los centros) y nuestro laboratorio de investigación. Al concluir, resulta importante destacar que muchos de los aspectos que hemos presentado, en la actualidad resultan objeto de investigación en el campo de la didáctica de las ciencias experimentales y de las matemáticas (particularmente en el grupo GRECIA-UC); nos hemos atrevido a formularlos sobre todo desde una perspectiva polémica, con la esperanza de que puedan incorporarse a la reflexión conjunta de los especialistas en evaluación, profesores de matemática y ciencias, así como de otras disciplinas, e igualmente a la de los profesionales en formación. Estamos convencidos de que ésa es una de las vías para generar nuevos y más potentes esquemas referenciales en nuestra actividad pedagógica, didáctica y de formación profesional en el área de las ciencias y las tecnologías en la educación primaria, secundaria y universitaria, camino en el que aún queda mucho por recorrer.

Notas * Este artículo se hace parte de los proyectos FONDECYT 1110598 Y AKA 04 con la Academia de Ciencias de Finlandia sobre Competencias de Pensamiento Científico, Desarrollo Profesional Docente y Aprendizaje (abrev.) que dirige el autor del mismo. 1. Extracto de la conferencia presentada por el autor de este proyecto en el Foro Nacional de

Hacia la competencia científica

las Competencias Científicas, (Colombia) (octubre de 2005).

Bogotá

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Dirección de contacto Mario R. Quintanilla Gatica Pontificia Universidad Católica de Chile mquintag@uc.cl Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA CIENCIAS EXPERIMENTALES

DE LAS

en mayo de 2011 y aceptado en julio de

2011 para su publicación.

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Libros de texto: ni contigo ni sin ti tienen mis males remedio

En este trabajo se abordan, desde un punto de vista crítico, algunos de los usos actuales de los libros de texto en la educación obligatoria en el seno de una sociedad cambiante. Para ello, se parte de la evolución experimentada por los libros en las últimas décadas, hasta llegar a la situación reciente de una fuerte dependencia de éstos, tanto por parte de los profesores como de los estudiantes. Proponemos una herramienta de análisis y evaluación de los libros y concluimos mostrando las alternativas a este material curricular que se vienen gestando hoy día. Textbooks: my troubles aren’t solved with you or without you This article takes a critical look at some of the current uses of textbooks in compulsory education within a changing society. Firstly, it examines how books have evolved in recent decades until the recent situation of a heavy dependence on them by both teachers and students. We set out a tool for analysing and assessing books and conclude by showing some alternatives to this curriculum material being developed today.

Francisco Javier Perales-Palacios José Miguel Vílchez-González Universidad de Granada

Palabras clave: libro de texto, material curricular, enseñanza/aprendizaje de las ciencias, evaluación.

Keywords: textbook, curriculum material, science teaching/learning, assessment.

Como dice la vieja canción que evoca el título de mos sin miramientos, lo aparcamos para ciertas este artículo, las relaciones del profesorado con el ocasiones, prescindimos de él, a riesgo de que libro de texto suelen ser de amor-desamor. Por pudiesen acusarnos de «bichos raros»? un lado, el libro parece proporcionar la seguridad Siempre nos ha llamado la atención esa de disponer de un mateemblemática película rial sobre la mesa de los que alguna vez debiéraCuando la sociedad de la alumnos y del profesor al mos revivir en nuestras que seguir, alabar o culaulas, El club de los poeinformación alcanza cotas de par. Por el otro, restringe, tas muertos, y la escena acceso al conocimiento humano ata, nos lo encontramos a en que Robin Williams inimaginables es cuando el libro veces impuesto por la se atreve a decir a sus de texto parece consolidarse dirección o los colegas del alumnos que arranquen como la herramienta exclusiva departamento. Pero ¿qué varias páginas del libro en muchas de nuestra aulas opción tomar?, ¿lo acatade texto.1 ¿Seríamos Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 75-82 | enero 2012

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capaces de repetirla en nuestras aulas (o, al menos, de indicar que algunas páginas sería mejor saltárselas, tacharlas, corregirlas…)? Cuando la sociedad de la información alcanza cotas de acceso al conocimiento humano inimaginables hace décadas es cuando el libro de texto parece consolidarse como la herramienta exclusiva en muchas de nuestra aulas, y por ello han apostado las editoriales, pugnando por hacerlo digerible, casi regurgitado, a profesores y alumnos. ¿Es eso razonable? Al mismo tiempo, las distintas comunidades autónomas han querido apuntarse el tanto de la gratuidad del libro de texto2 (Varela, 2009) como un indicador más del «estado del bienestar», junto con algunos programas de entrega de ordenadores en conjunción con el Ministerio de Educación. El modelo de préstamo de los libros conlleva un «mírame pero no me toques» poco compatible con un uso del libro como un recurso vivo sobre el que actuar. Vamos a tratar de hacer una aproximación crítica al papel que desempeñan actualmente los libros de texto de ciencias, proponer una herramienta para su análisis y hacer algunas sugerencias de uso.

Libros de texto, ¿de dónde venís y para qué os quiero? La evolución de los libros de texto en España en las últimas cuatro décadas, esto es, a partir de la Ley General de Educación del año 1970, hizo que hubieran de adaptarse a las profundas –y a veces erráticas– sucesivas reformas, lo que, en esencia, implicaba «libros para todos», lejos de los modelos anteriores, donde primaba más el contenido científico que el pedagógico (que supuestamente quedaba en manos del profesor). Eso conllevó, entre otros cambios, el incremento sustancial del uso del color; de la cantidad 76

La orientación del trabajo y evaluación por competencias, en la mayoría de los casos, ha consistido en relacionar las actividades de siempre con las competencias básicas, en ocasiones de modo claramente forzado, más que suponer realmente una nueva propuesta para el enfoque de la enseñanza

y calidad de las ilustraciones; de actividades intercaladas en el propio texto; de referencias sociales e históricas; de la simplificación de la sintáctica y la semántica del lenguaje escrito; de la aparente adopción de los nuevos modelos pedagógicos; de propuestas de autoevaluación; de libros del profesor con cada vez más ayudas; de la incorporación de recursos de Internet; etc. Asimismo, en la última reforma educativa se introdujo la orientación del trabajo y evaluación por competencias, lo que en la mayoría de los casos ha consistido en relacionar las actividades de siempre con las competencias básicas, en ocasiones de modo claramente forzado, más que suponer realmente una nueva propuesta para el enfoque de la enseñanza. Dichos cambios han ido envolviendo al profesorado, a modo de una red japonesa, hasta atraparlo sin capacidad de réplica. A ello se unía una reforma en la formación inicial del profesorado de educación primaria que priorizaba la carga pedagógica frente a la de los contenidos curriculares y a su propia didáctica, lo que provocó en aquél inseguridad en su preparación científica y, por lo tanto, mayor dependencia del libro de texto. Algo opuesto ha venido sucediendo en la formación inicial del profesorado de educación secundaria, en la que tradicionalmente ha prevaAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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lecido sobremanera la formación científica sobre autores suelen ser complicadas y siempre pretenla didáctica,3 lo que conllevó que este profesoraderán que éstos creen productos de fácil consudo buscara soporte pedagógico en los libros de mo y producción, sin salirse demasiado de lo texto y, por consiguiente, también contrajera una tradicional. gran dependencia de ellos. A lo anterior habría Normalmente son las editoriales las que que añadir que en ocasiones el profesorado ha de imponen la extensión del libro, y los editores los impartir clase de asignaturas ajenas (a veces que se encargan de encajar la idea de los autores demasiado) a su formación disciplinar, lo que le en el espacio disponible, lo que en ocasiones oriproduce la necesidad de una guía de contenidos gina modificaciones de texto o imágenes que que le proporcione seguridad y tranquilidad pueden llegar a cambiar (o, al menos, alterar) el y que, en definitiva (en estos casos al igual que sentido de la exposición. Además, prácticamenhabitualmente el alumnado), considere las decite imponen una estructura del libro orientada siones del texto como algo que no debe ser somepor la lógica de la disciplina, lo que disminuye tido a crítica. la posibilidad de introducir innovaciones y técEn cuanto a la autoría de tales libros, podrínicas provenientes de la investigación didáctica, amos pensar que lo ideal es que la constituyeran ante la posibilidad de que no sean bien recibidas profesores con un estimable grado de experienpor el profesorado. También depende de las edicia, no sólo docente, sino también de innovación toriales el material complementario que acome investigación educativa. A fin de cuentas, aparpañará al texto, y que en ningún momento te de ofrecer y secuenciar los contenidos disciplipuede suponer un aumento del precio final de nares, los investigadores educativos ofrecen venta (aunque en ocasiones suponga una carga orientaciones metodológicas y consejos didácticonsiderable de trabajo extra para los autores). cos a sus colegas en el material preparado para el En definitiva, una auténtica competencia comerprofesorado (además de las soluciones a las acticial, más que didáctica. vidades propuestas, por si hubiera alguna duda). Esta competencia entre editoriales llega a los centros educativos en los momentos en los Un somero repaso de los autores de las editoriales de mayor peso en el mercado español nos que se puede cambiar de texto con el que trabajar en las aulas (hasta el momento, cada cuatro muestra que éste no es el caso mayoritario, aunque sí debemos reconocer que durante los últiaños). Durante el último curso de vigencia de los textos utilizados, a los centros educativos mos años se han incorporado algunos autores 4 con este perfil. comienzan a llegar en aluvión comerciales de todas las editoriales (cada vez más) dejando Por lo que se refiere a las editoriales, hemos muestras de los nuevos textos y materiales para de tener en cuenta también que, como cualquier darlos a conocer al profeempresa, aspiran a lograr el sorado. No es difícil que máximo beneficio econóNormalmente son las editoriales la elección implique evamico, por lo que no cabe las que imponen la extensión luar más de una decena esperar de ellas adhesiones del libro, y los editores los que de textos, todos similares inquebrantables a las tense encargan de encajar la idea en estructura. ¿Con qué dencias más recientes en de los autores en el espacio criterios se procede a la didáctica de las ciencias. disponible elección? Las relaciones con los Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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Podemos pensar que los criterios más adecuados deberían basarse en aspectos didácticos de la disciplina, disponibles sin duda como fruto de la investigación al respecto, pero en muchas ocasiones estos criterios son desconocidos por el elector, y, en consecuencia, son otros los utilizados. Uno de los que más imperan en esos momentos de decisión es la inercia de la tradición: si nos ha ido bien con una editorial determinada, que nos proporciona material suficiente para actividades, evaluaciones, presentaciones, etc. (sin olvidar la programación didáctica de la asignatura, adoptada tal cual en muchas ocasiones), ¿por qué pensar en cambiar a otros modelos, por ejemplo, más innovadores, pero desconocidos, que nos complicarían la existencia? En otras ocasiones, desgraciadamente, los criterios pueden basarse en dotaciones, principalmente audiovisuales y TIC, que las editoriales ofrecen al profesorado (a título profesional o personal) si se eligen sus textos para el próximo periodo. Como resultado, todo el esfuerzo de las investigaciones e innovaciones educativas rara vez llega realmente a las aulas, y quedan como experiencias puntuales que dieron mejores o peores resultados en un momento determinado del proceso de enseñanza-aprendizaje. En definitiva, los ingredientes para configurar el papel de los libros de texto están servidos: materiales atractivos visualmente, fáciles de digerir por un alumnado escasamente preparado y predispuesto, y de seguir por un profesorado necesitado.

Todo el esfuerzo de las investigaciones e innovaciones educativas rara vez llega realmente a las aulas, y quedan como experiencias puntuales que dieron mejores o peores resultados en un momento determinado del proceso de enseñanza-aprendizaje

Aun así, los libros de texto pueden también ser «multiusos» para el profesor y el alumno, como ha ejemplificado Campanario (2001, 2003), tomándolos como punto de referencia sobre el que trabajar críticamente. Con estrategias como éstas, y teniendo presentes los contenidos mínimos de la asignatura (tanto los conceptuales como los procedimentales y actitudinales), sacaríamos mucho más partido de los textos escolares, cuyo uso actual en las aulas ha ocasionado que lleguen a catalogarse como elementos de desprofesionalización (López, 2007).

¿Podemos dotarnos de herramientas para analizarlos? Como ya hemos comentado, el profesorado ha de enfrentarse en ocasiones a la elección de un texto escolar, de entre varios. Presentaremos a continuación una plantilla para el análisis y la evaluación de libros de texto que venimos utilizando y enriqueciendo de forma inductiva, desde hace más de una década, con los alumnos de Pedagogía que cursan la asignatura de Asesoramiento curricular en ciencias experimentales (Perales, 2001), que los prepara para la función potencial de orientadores (cuadro 1). Esta plantilla presenta coincidencias con otras iniciativas anteriores (Del Carmen y Jiménez, 1997). Comentaremos brevemente algunos de los puntos que pueden ser de mayor interés. Aspectos formales

En este apartado se pretende que se reconozcan los aspectos formales del libro de cara a su manejabilidad. El determinar el porcentaje comparado de texto e imagen posee el interés de saber el peso específico de cada uno de estos formatos comunicativos y, por tanto, la atención que debiera merecer su análisis. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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I. Datos del libro (del profesor y del alumno) I.1. Autor(es). I.2. Título. I.3. Editorial. I.4. Lugar de edición. I.5. Año de edición. I.6. Nivel educativo.

II. Aspectos formales (análisis crítico) II.0. Primera impresión que nos produce. II.1. Dimensiones y tipo de encuadernación, portada. II.2. Número de páginas. II.3. Tipo de papel. II.4. Formato de página. Distribución y porcentaje de texto e imagen. II.5. Tipos de letra. II.6. Uso del color. II.7. Índice (por materias, analítico; número de bloques, temas; introducción, apéndices, etc.).

III. Aspectos de fondo (se puede elegir una unidad temática para un análisis más profundo) III.1. Relación entre contenidos, temas y bloques de temas (en el libro del profesor y del alumno). III.2. Estructura de los temas (por ejemplo, introducción, preguntas iniciales, etc.). III.3. Uso de la imagen. Clasificación para una unidad temática y valoración de acuerdo con el decálogo repartido. III.4. Lenguaje utilizado (nivel de comprensión, sexismo, interculturalidad, glosario…). III.5. Contenidos: III.5.1. Tipos: conceptuales, procedimentales y actitudinales, concretándolos para una unidad. III.5.2. Adecuación a los objetivos y contenidos de la legislación (de ámbito científico). III.5.3. Conexión con el medio. III.5.4. Relaciones interdisciplinares: áreas transversales y CTS. III.5.5. Grado de actualización científica. III.5.6. Errores conceptuales. III.6. Metodología: adecuación a los modelos didácticos. III.7. Actividades: III.7.1. Importancia concedida a las actividades. III.7.2. Adecuación a los objetivos marcados por la legislación (de ámbito científico). III.7.3. Tipos de actividades: memorísticas, de comprensión, experimentales, extraescolares, individuales/grupales... III.7.4. Grado de directividad. III.7.5. Grado de complejidad. III.7.6. Recursos didácticos (materiales que deben utilizarse en las actividades). III.7.7. Adecuación al contexto del alumno. III.8. Evaluación (tipos e instrumentos): III.8.1. En el libro del alumno. III.8.2. En el libro del profesor. III.8.3. Adecuación a las competencias previstas y a los criterios de evaluación de la legislación. III.9. Valoración final. III.10. Otros (atención a la diversidad; uso de las TIC). Cuadro 1. Relación de posibles indicadores que analizar en un libro de texto Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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Aspectos de fondo

Dado que los libros de texto suelen poseer una estructura homogénea en todos sus temas, sugerimos a los alumnos que centren su análisis en algunos de los temas del libro, salvo que alguno de los puntos requiera de una revisión más amplia. Igualmente les pedimos que también analicen el libro del profesor para disponer de una visión más global del propósito del libro. • Relación entre contenidos, temas y bloques de temas. Aquí requerimos que se identifique si en el libro hay referencias explícitas de unos contenidos a otros, lo que resulta infrecuente. Esto da lugar a que, para el alumno, los temas aparezcan independientes unos de otros, como si la naturaleza también estuviera fragmentada en parcelas ante nuestros ojos y nuestra mente. La responsabilidad de este hecho correspondería al coordinador del libro, quien debería velar por su necesaria unidad y coherencia de contenidos. • Uso de la imagen. Aquí se trata de que los estudiantes puedan ser capaces de analizar las ilustraciones que ofrece el libro a través de dos tipos de instrumentos, uno para clasificar las ilustraciones (Perales y Jiménez, 2002) y otro para valorarlas. • Contenidos. Pensamos que la clasificación adoptada por la LOGSE de contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales sigue teniendo vigencia, especialmente para no volver a ignorar estos dos últimos. Igualmente la dimensión interdisciplinar y de Ciencia-Tecnología-Sociedad debe considerarse como un signo de calidad de un libro (p. ej., relación con otras áreas del currículo, inclusión de artículos de prensa, etc.). • Metodología: adecuación a los modelos didácticos. En este caso, los principales 80

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enfoques didácticos para la enseñanza de las ciencias deberían inferirse a partir de la secuencia de explicación de los contenidos del texto y de las actividades que incluye. Tipos de actividades. Debería emplearse una primera clasificación descriptiva de las actividades, pasando a continuación a profundizar en las más características de las ciencias experimentales (problemas y trabajos prácticos), valorándolas didácticamente por su diversidad, promoción de la reflexión, adecuación al nivel del alumnado, fomento de la cooperación y la iniciativa, etc. Lamentablemente, muchas de las actividades que podemos encontrar en los libros se pueden resolver con escaso esfuerzo, a veces sin más que volver a releer lo que nos dice el libro en el mismo epígrafe. Evaluación. Algunos libros del alumno contienen secciones que pueden considerarse como de evaluación, especialmente inicial (que suele incluirse en la primera página acompañada de una gran ilustración) y final (p. ej., en secciones de síntesis, recapitulación, resumen, etc.). Los libros del profesor sí suelen contener orientaciones más precisas al respecto. Nos interesa saber entonces en qué medida se acercan a las tendencias más actuales de la evaluación del aprendizaje, especialmente en cuanto se trate de una evaluación formativa, criterial, realista, con diversidad de instrumentos, etc. Valoración final. En este apartado se trata de que se pueda emitir un juicio acerca de los puntos fuertes y débiles del libro analizado. Ello también hace que tomemos conciencia de la inexistencia del libro «perfecto» y del papel clave que el profesor debe desempeñar en su aprovechamiento sin dejarse atar exclusivamente por sus propuestas.

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¿Existen alternativas parciales o totales a los libros de texto? Parece que las administraciones educativas, aunque lentamente, van reconociendo la viabilidad de otras alternativas al libro de texto. Así, por ejemplo, en el caso de la Comunidad Autónoma de Andalucía, más de 7000 alumnos utilizarán este curso 2010-2011 libros de texto y materiales curriculares en soporte digital gracias a una iniciativa experimental que se pondrá en marcha en 82 centros públicos educativos, para los cursos 5.º y 6.º de educación primaria y 1.º de educación secundaria obligatoria. Los centros que se han adherido al proyecto podrán optar por tres modalidades, el uso único del libro digital, la coexistencia de éste con el impreso tradicional, o la elaboración en digital de material curricular propio. Para la primera opción, será el centro quien seleccione el libro de texto en soporte digital para, al menos, tres materias que se alojarán en los servidores internos del centro on-line. En la modalidad de coexistencia –combinación del libro digital con el material básico impreso–, las editoriales suministrarán libros de texto digitales. Por último, aquellos centros que lo deseen podrán elaborar sus propios materiales curriculares para el aprendizaje de su alumnado en formato digital (lo que, a nuestro parecer, sería la mejor de las opciones). Pero, aún en formato digital, el material proporcionado por las editoriales seguirá siendo susceptible de ser utilizado como hasta el momento, y lo único que habrá cambiado es Del profesorado depende que el texto escolar sea el único recurso utilizado en las aulas, o uno más entre todos los disponibles en la actualidad

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el soporte. Del profesorado depende que el texto escolar sea el único recurso utilizado en las aulas, o, como parece más adecuado, uno más entre todos los disponibles en la actualidad. Se trata, en definitiva, de concebir el libro de texto como un motor de cambio, o como una traba a la innovación docente.

Notas 1. En una clase de literatura, Keating (el profesor representado por Robin Williams) les hace leer la introducción del libro de literatura que explica qué es la poesía y cómo se debe fabricar: «Basura», dice Keating, y les hace arrancar toda la introducción del libro. 2. Existen básicamente dos modalidades; préstamo (con devolución posterior al centro) y ayuda directa a las familias. El programa pionero a este respecto fue el de la Comunidad de Castilla la Mancha, que contempla tres opciones de adhesión diferenciadas: • Libertad de elección del libro de texto. • Posibilidad de elegir material curricular alternativo y optar por bibliotecas de uso común para todo el alumnado del grupo. • Elaborar su propio material y solicitar ayudas para su edición. 3. A este respecto, el nuevo Máster de Profesorado de Secundaria ha supuesto un punto de inflexión en esta tendencia de décadas, aunque no resulte la mejor opción de entre las posibles. 4. No daremos nombres para evitar susceptibilidades entre los incluidos o no.

Referencias bibliográficas CAMPANARIO, J.M. (2001): «¿Qué puede hacer un profesor como tú o un alumno como el tuyo con un libro de texto como éste? Una relación de actividades poco convencionales». Enseñanza de las Ciencias, vol. 19(3), pp. 351-364. — (2003): «De la necesidad, virtud: cómo aprovechar los errores y las imprecisiones de los

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libros de texto para enseñar física». Enseñanza de las Ciencias, vol. 21(1), pp. 161-172. DEL CARMEN, L.; JIMÉNEZ M.P. (1997): «Los libros de texto: un recurso flexible». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 11, pp. 7-14. LÓPEZ HERNÁNDEZ, A. (2007): «Libros de texto y profesionalidad docente». Avances en Supervisión Educativa, 6 [en línea]. <http://adide.org/revista/index.php?option= com_content&task=view&id=202&Itemid=4 7>. [Consulta: mayo 2011] PERALES, F.J. (2001): «El asesoramiento curricular en ciencias experimentales desde la pedagogía: implementación curricular». Revista Interuniversitaria de Formación del Profesorado, núm. 40, pp. 49-61. PERALES, F.J.; JIMÉNEZ, J.D. (2002): «Las ilustraciones en la enseñanza-aprendizaje de las

ciencias. Análisis de libros de texto». Enseñanza de las Ciencias, núm. 20, pp. 369-386. VARELA, J. (2009): Evaluación del Sistema de Gratuidad de Libros de Texto Vigente en la Comunidad Valenciana [en línea]. Santiago de Compostela. <www.anele.org/pdf/INFO090505-Valencia.pdf>. [Consulta: mayo 2011]

Direcciones de contacto Francisco Javier Perales-Palacios José Miguel Vílchez-González Universidad de Granada fperales@ugr.es jmvilchez@ugr.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES

en mayo de 2011 y aceptado en julio de 2011 para su

publicación.

Normas para la publicación de artículos Los trabajos pueden hacer referencia a cualquier tema relacionado con la enseñanza-aprendizaje de las ciencias experimentales les y a cualquier nivel educativo (desde educación infantil hasta enseñanza universitaria). 1. Los artículos han de ser inéditos. Su extensión será de entre 8-10 páginas DIN-A4 escritas en tipografía Arial, cuerpo 12, interlineado 1,5. Deberán incluir un resumen de 7 u 8 líneas y un listado de 5 a 8 palabras clave. 2. Se deberán señalar en cada página dos frases o fragmentos significativos que refuercen el discurso del texto (utilizar la herramienta de texto resaltado). 3. Se harán constar los siguientes datos de los autores: nombre y apellidos, DNI, referencia profesional, dirección, teléfono, correo electrónico y líneas prioritarias de investigación.

4. Se pueden adjuntar, al final del texto, esquemas, tablas, gráficos, fotografías y grabaciones en vídeo o audio que hagan más comprensible el contenido del artículo, indicándose la ubicación exacta de éstos (para las especificaciones técnicas consúltense las normas de publicación en alambique.grao.com). 5. Las notas y citas bibliográficas (según las normas ISO 690 o APA) han de ser las estrictamente necesarias. 6. Todos los artículos serán evaluados por tres expertos manteniendo el anonimato del autor. 7. El autor autoriza a la editorial para que pueda reproducir el artículo, total o parcialmente, en su página web. 8. ENVIAR LAS COLABORACIONES A: editorial@grao.com (Revista ALAMBIQUE) o bien por correo postal a: C/ Hurtado, 29. 08022 Barcelona (adjuntando el CD y el papel).

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¿Cómo introducir la indagación en el aula?

Aureli Caamaño Centro de Documentación y Experimentación en Ciencias. Barcelona.

Los trabajos prácticos investigativos

Este artículo describe las características de los trabajos prácticos investigativos y el modo de llevarlos a cabo en el aula a través de las etapas de planteamiento del problema, planificación del método de resolución, realización experimental, evaluación del resultado y comunicación. Se distinguen dos tipos de investigación, uno para resolver un problema práctico y otro para resolver un problema teórico. Ambos tipos conducen a una comprensión procedimental de la ciencia, pero el segundo es esencial en la elaboración de modelos científicos escolares. How to bring enquiry into class: practical research work This article describes the features of practical experimental work and how to carry it out in class through stages of problem planning, resolution-method planning, experimental work, assessing results and communicating. Two kinds of research are distinguished: one to solve a practical problem, and the other to solve a theoretical problem. Both kinds lead to a procedural understanding of science, but the second one is key in preparing school science models.

El enfoque indagativo en la enseñanza de las ciencias tiene una larga tradición (Carrascosa, 1995; Gil y Valdés, 1996; Martins 2002; Garritz e Irazoque, 2004). Recientemente ha aumentado el interés por esta estrategia didáctica. Así, la indagación en la enseñanza de las ciencias ha estado en el centro de los debates llevados a cabo en diversos seminarios internacionales, como el seminario Inquiry in Science Education: International Perspectives (Abd-El-Khalick y otros, 2004) y el seminario que tuvo lugar el 2005 en Leeds (Grandy y Duschl, 2007). En 2007 la Comisión Europea publicó el documento Science Education now. A renewed pedagogy

Palabras clave: indagación, investigación, trabajos prácticos investigativos, procedimientos, aprendizaje holístico.

Keywords: enquiry, research, practical research work, procedures, holistic learning.

for the future of Europe (Rocard, 2007), en el que se propone enseñar ciencias mediante la indagación, con la finalidad de combatir la desmotivación actual de los estudiantes en relación con la ciencia. Ese mismo año la revista ALAMBIQUE dedicó un monográfico al tema de enseñar y aprender investigando (Cañal, 2007) y más recientemente, en el 2011, en el monográfico «Enseñar química hoy», ha abordado el enfoque indagativo en dos artículos sobre la enseñanza de la química (Caamaño, 2011; Mas, 2011). Existen distintos modos de introducir la indagación o investigación en el aula. Un primer

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El aprendizaje de los procedimientos de la ciencia en la escuela es uno de los objetivos presentes en cualquier currículo

modo es la realización de una serie de trabajos prácticos investigativos a lo largo del desarrollo de la asignatura. Otra forma, más ambiciosa, es la elaboración y uso de secuencias didácticas con enfoque indagativo. Por último, si la estructura curricular lo permite, pueden realizarse trabajos de investigación individuales o en grupo al final de una etapa educativa, como la ESO o el bachillerato. Por otro lado, la resolución del problema planteado puede precisar buscar información en diferentes fuentes, no necesariamente experimentales, o bien basarse nada más en los resultados de la experimentación realizada en el laboratorio o en el campo. En este artículo nos referiremos únicamente a trabajos prácticos investigativos de carácter experimental realizados en el laboratorio.

Las actividades de investigación suponen un aprendizaje holístico de los procedimientos Los trabajos prácticos investigativos o investigaciones son actividades diseñadas para dar a los estudiantes la oportunidad de trabajar de un modo que tiene similitudes con el utilizado por los científicos en la resolución de problemas, de familiarizarse con el trabajo científico y de adquirir una comprensión procedimental de la ciencia, al utilizar las destrezas y procedimientos propios de la indagación científica en un marco escolar. En efecto, para investigar es preciso hacer uso de una serie de procedimientos científicos. El aprendizaje de estos procedimientos de la ciencia 84

en la escuela es uno de los objetivos presentes en cualquier currículo. Ahora bien, este aprendizaje ha venido realizándose mediante dos concepciones diferentes: • Una concepción atomística o analítica, que defiende la necesidad de realizar ejercicios prácticos diseñados específicamente para el aprendizaje de cada uno de los procedimientos de la ciencia (observación, clasificación, emisión de hipótesis, experimentación, interpretación de datos, etc.), antes de abordar la realización de investigaciones. • Una concepción holística o integrada, que considera que el alumnado debe realizar desde el principio investigaciones, en el transcurso de las cuales aprenderá los procedimientos básicos de la actividad científica. La visión atomística supone que podemos crear el todo por combinación de una serie de componentes. En cambio, la visión holística integra el aprendizaje de los procedimientos en actividades globales de resolución de problemas. En nuestra opinión, la perspectiva atomística en el aprendizaje de los procedimientos puede ser útil en un primer estadio (por ejemplo, para el aprendizaje del manejo de instrumentos y de técnicas), pero la comprensión procedimental de la ciencia se capta mejor desde una perspectiva holística, por otro lado más motivadora (Caamaño, 2012). Y esta perspectiva holística solo se consigue realizando investigaciones.

La visión holística integra el aprendizaje de los procedimientos en actividades globales de resolución de problemas

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¿Cómo introducir la indagación en el aula?

Etapas de una investigación

Una investigación transcurre a través de una serie de etapas o fases, que se muestran en el cuadro 1. Las investigaciones pueden realizarse con la ayuda de un guión abierto que guíe la realización de cada una de las etapas de la actividad. Estos guiones pueden venir acompañados de hojas de ayuda para los estudiantes y de unas orientacio-

nes didácticas para el profesorado. Su mayor utilidad reside en sugerir las cuestiones que el docente puede plantear a sus alumnos para planificar la investigación de forma dialogada (Caamaño y Corominas, 2004; Caamaño, 2005). Es evidente que cabe una variedad de grados de apertura y de formas de utilización de estos guiones, según el tipo y complejidad de las investigaciones propuestas y el grado de conocimiento conceptual y procedimental

Etapas de una investigación Planteamiento del problema En la fase de planteamiento del problema el profesor plantea y contextualiza el problema que se debe resolver. Planificación inicial En la fase de planificación inicial se requiere que los estudiantes conceptualicen el problema y lo reformulen, modelicen la situación, emitan hipótesis, piensen en el método general de resolución del problema planteado y decidan cuáles son las variables significativas que deberán ser medidas. Según la dificultad del problema planteado pueden recibir más o menos ayudas. Planificación del método de resolución En esta fase se debe diseñar el procedimiento de contrastación de hipótesis. En el caso de tratarse de una investigación que implique hallar una relación entre variables, los estudiantes, con la ayuda del docente, deben decidir: • ¿Cuál es la variable dependiente que han de considerar y cuál la variable independiente (la variable que se ha de variar)? • ¿Cómo puede medirse la variable dependiente? • ¿Cómo puede variarse y medirse la variable independiente y cuántas medidas deben realizarse, en el caso de que sea una variable continua? • ¿Cuáles son las variables que se deben controlar, es decir, mantener constantes? • ¿Con qué precisión deben realizarse las medidas? Realización La fase de realización implica el montaje experimental, las medidas y el tratamiento numérico, gráfico o informático de los datos obtenidos. En el caso de una investigación no experimental, implica llevar a cabo el proceso de contrastación de hipótesis por observación, elaboración de encuestas, etc. Evaluación del resultado La fase de evaluación consiste en la valoración del resultado o resultados obtenidos y el análisis de su plausibilidad, comparando los resultados obtenidos por los diferentes grupos y con valores de la bibliografía. Comunicación La fase de comunicación implica la redacción de un informe sobre la investigación realizada y, siempre que sea posible, su comunicación oral. Cuadro 1. Etapas de una investigación Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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de los estudiantes. El grado de apertura de una investigación influye en la dificultad para llevar a cabo la investigación. Saber cuáles son los factores que hacen más difícil una investigación es una cuestión importante, ya que tener una respuesta a esta cuestión significa poder graduar la dificultad de las investigaciones que proponemos a nuestros alumnos y, por tanto, introducir una cierta progresión en estas actividades (Qualter y otros, 1990; Grau, 1994; Gott y Duggan, 1995).

Investigaciones para resolver problemas teóricos y para resolver problemas prácticos Las investigaciones siempre contribuyen al aprendizaje de los procedimientos de la ciencia, pero pueden también ser usadas para obtener conocimiento conceptual en la elaboración de un modelo científico escolar. Esta diferencia de finalidad puede ser apreciada más fácilmente si clasificamos estas actividades en función de la naturaleza del problema, práctico o teórico, que se quiere resolver (Caamaño, 2003, 2004). Investigaciones para resolver problemas prácticos

Son investigaciones que plantean problemas de interés generalmente en el contexto de la vida cotidiana. Estas investigaciones no van dirigidas especialmente a la obtención de conocimiento teórico y se relacionan más fácilmente con aspectos CTS (ciencia-tecnología-sociedad) del currículo. Por ejemplo, «¿Qué tejido de entre varios abriga más?» o «¿Qué detergente de entre varios es el más eficaz?» son cuestiones que darían lugar a investigaciones de este tipo. En ellas el énfasis se pone más en la compren86

Saber cuáles son los factores que hacen más difícil una investigación es una cuestión importante, significa poder graduar la dificultad de las investigaciones que proponemos a nuestros alumnos y, por tanto, introducir una cierta progresión en estas actividades

sión procedimental de la ciencia, es decir, en la planificación y realización de investigaciones, que en la obtención de conocimiento conceptual. Sin embargo, ello no significa que la percepción del problema y la planificación de su resolución no conlleve una determinada visión conceptual. Investigaciones para resolver problemas teóricos

Son investigaciones que plantean problemas de interés en el marco de una teoría. El problema para resolver puede provenir de una hipótesis o de una predicción realizada en el desarrollo de un modelo científico escolar o bien de la necesidad de conocer determinadas propiedades de las entidades del modelo. Las preguntas «¿Cómo varía la presión al reducir el volumen de un gas?», «¿Cuál es la masa atómica relativa de un elemento?» y «¿Cuál es la carga eléctrica de un determinado ión?» serían ejemplos de este tipo de investigaciones en el marco de la construcción del modelo cinético-corpuscular de los gases, del modelo atómico-molecular de la materia y del modelo iónico de las soluciones de los electrólitos, respectivamente. A continuación ilustraremos mediante ejemplos estos dos tipos de investigaciones. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Cómo introducir la indagación en el aula?

Una investigación para resolver un problema práctico: ¿qué tejido abriga más? En el cuadro 2 se muestra una secuencia de cuestiones que puede utilizarse para guiar la investigación «¿Qué tejido abriga más?», apropiada para 3.º o 4.º de ESO. En ella pueden observarse las diferentes fases a través de las cuales se desarrolla la investigación. La secuencia de cuestiones de las fases de planificación es muy útil para guiar el diálogo profesor-alumnado que debe conducir a la elaboración conjunta del procedimiento de resolución. ¿Qué tejido abriga más? Planteamiento del problema Disponemos de tres muestras de tejidos (pueden ser de algodón, de lana, acrílico, etc.) de diferente grosor y querríamos saber cuál de ellos es más adecuado para confeccionar un abrigo. Se trata de aplicar un método experimental para averiguar qué muestra de tejido es la más adecuada. Planificación inicial: modelización Piensa y discute con tus compañeros de clase cómo puedes modelizar la situación y qué tipos de pruebas y medidas debes llevar a cabo para decidir cuál es el mejor tejido para abrigarse en un día frío. Puedes utilizar el siguiente material: una lata vacía abierta por arriba, agua, un termómetro, las muestras de tejidos, unas tijeras, gomas elásticas, etc. Para modelizar la situación se puede llenar la lata con agua y utilizar las muestras de tejido para envolver la lata. Planificación: diseño del método experimental ¿Qué método experimental seguirás para averiguar qué tejido tiene más capacidad de aislamiento térmico? Ayúdate con dibujos para explicarlo. • Para que el método que elijas te permita diferenciar correctamente la capacidad de aislamiento térmico de cada muestra de tejido, conviene que te plantees y respondas las siguientes preguntas: • ¿Hay que utilizar el mismo volumen de agua en cada prueba? • ¿Hay que calentar el agua a la misma temperatura? • ¿Es necesario que la temperatura exterior sea la misma? • La superficie del tejido que sirve de abrigo a la lata, ¿debe ser la misma? • Redacta el método experimental definitivo que piensas seguir, indicando cada una de las acciones que llevarás a cabo; ayúdate con dibujos. Realización • Realiza las medidas para cada muestra de tejido. Si dispones de tres latas y de tres termómetros, puedes hacerlo de forma simultánea para los tres tejidos. • Mide con la máxima exactitud y precisión que puedas. • Toma nota en tu libreta de todas las medidas realizadas y lleva a cabo el tratamiento de los datos que sea preciso. a Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aula de didáctica

Evaluación del resultado • ¿Cuál es la conclusión? ¿Cuál es la muestra de tejido más aislante térmicamente? • Compara tu resultado con el obtenido por otros grupos. • ¿Es plausible el resultado que has obtenido dada la naturaleza del tejido y su grosor? Comunicación de la investigación Escribe un informe de tu investigación en tu cuaderno siguiendo el siguiente esquema de apartados: objetivo de la investigación, fundamento del método, procedimiento experimental, resultados obtenidos, conclusión. Cuadro 2. Una investigación para resolver un problema práctico: ¿qué tejido abriga más?

Comentarios didácticos La cuestión «¿Qué tejido abriga más?», al ser planteada en un lenguaje coloquial, es muy útil para hacer aflorar una concepción alternativa frecuente que considera que un abrigo nos proporciona calor. Aquellos estudiantes que piensan de esta manera diseñan el método experimental de la siguiente forma: «Se coloca agua a temperatura ambiente en la lata, se reviste la lata con el tejido y se espera a que la temperatura del agua aumente». Conciben, pues, el tejido como un elemento que proporciona calor en lugar de como un material que aísla térmicamente. En esta investigación la variable dependiente es la capacidad aislante térmica de la muestra de cada tejido y la variable independiente es la muestra de tejido. La primera es una variable continua, la segunda es una variable categórica o discreta. Para medir la primera, podemos optar por: • Medir la disminución de temperatura del agua que se produce en un determinado intervalo de tiempo, el mismo para todos las latas. • Medir el tiempo que tarda la temperatura en disminuir un determinado valor. • Medir la temperatura del agua durante un intervalo amplio de tiempo y representar gráficamente la temperatura en función del tiempo. Las variables que se deben controlar son: la masa de agua en la lata, la temperatura inicial del agua, la temperatura externa, la superficie de la tela que envuelve la lata. También se debe decidir si se aísla la lata por la base y por la parte superior, además de hacerlo lateralmente. Lo que se decida debe aplicarse por igual a las tres latas. Obsérvese que la investigación nos permite averiguar cuál es la muestra de tejido que abriga más, pero no cuál es el tipo de tejido que abriga más, para lo cual sería preciso controlar también el grosor de los tejidos.

Para resolver un problema teórico: ¿cuál es el tamaño de una molécula de ácido oleico? En el cuadro 3 se muestra una secuencia de cuestiones que puede utilizarse para guiar la investigación «¿Cuál es el tamaño de una molécula de ácido oleico?», apropiada para el desarrollo del modelo atómico-molecular de la materia en un primer curso de bachillerato.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Cómo introducir la indagación en el aula?

¿Cuál es el tamaño de una molécula de ácido oleico? Planteamiento del problema En grupos de dos o tres alumnos, pensad y discutid cuál podría ser el método que podría servir para estimar el tamaño de una molécula de ácido oleico. Tened en cuenta que el ácido oleico es una sustancia líquida que si se vierte sobre el agua puede formar una película monomolecular en su superficie. • ¿Por qué el ácido oleico es un líquido adecuado para formar una película monomolecular sobre el agua? Planificación inicial: modelización Si conseguimos formar una película monomolecular sobre el agua, y medimos el volumen vertido, V, y la superficie de la película, S, podemos estimar el espesor de la película o altura de las moléculas, h, a través de la relación: h = V / S. Suponiendo que las moléculas son cúbicas, el volumen de una molécula sería igual a Vmolécula= h3. Planificación: diseño del método experimental El diseño experimental de esta investigación requiere hacerse una serie de preguntas. Plantéatelas e intenta encontrarles respuesta. • ¿ Cómo se puede verter una cantidad tan pequeña de ácido oleico que asegure que se forma una película monomolecular? • ¿Cómo podemos estar seguros de que la capa es monomolecular? • ¿Cómo podemos medir el volumen de la gota vertida? • ¿Cómo podemos visualizar mejor la película formada? • ¿Cómo podemos determinar con precisión la superficie de la película? Realización •

Realiza la experiencia y mide el volumen de la gota vertida y la superficie de la película formada. Resultado y cálculos

•

Calcula a partir de las medidas tomadas el volumen de una molécula de ácido oleico. Evaluación del resultado

•

Compara tu resultado con las dimensiones de la molécula de ácido oleico que puedas encontrar en la bibliografía o en Internet. Comunicación de la investigación

•

Escribe un informe de tu investigación siguiendo el siguiente esquema: objetivo de la investigación, fundamento del método, procedimiento experimental, resultados obtenidos, conclusión.

Cuadro 3. Una investigación para resolver un problema teórico: ¿cuál es el tamaño de una molécula de ácido oleico? Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Aula de didáctica

Comentarios didácticos Para estar seguros de que la película es monomolecular, ésta no debe tocar los bordes del recipiente que contiene el agua. Para que esto ocurra así necesitaríamos dejar caer una gota mil veces más pequeña que la que proporciona un cuentagotas. Para solucionar este problema puede utilizarse una solución de ácido oleico en etanol de concentración en masa 1 g/L aproximadamente. El etanol es soluble en el agua y se evapora fácilmente, por lo que no formará parte de la película. A partir del volumen de la gota de solución vertida y de su concentración, se puede calcular el volumen de ácido oleico puro que formará la película. Si consideramos que la película de ácido oleico formada tiene forma de cilindro o prisma aplanado, podemos obtener el espesor, dividiendo el volumen del ácido oleico vertido por la superficie de la película formada. El volumen de una molécula de ácido oleico puede entonces estimarse como el espesor de la película elevado al cubo, si consideramos que estas moléculas son cúbicas, pero obtendremos un valor más exacto si suponemos que la molécula se asemeja a un paralelepípedo de altura igual a 12 veces la longitud de la base.

A modo de conclusión La realización de actividades investigativas y su planificación de forma dialogada entre el profesor y el alumnado es una actividad altamente recomendable en la enseñanza de las ciencias. Su utilización contribuye a la comprensión procedimental de la ciencia y constituye, además, un elemento fundamental en la elaboración de modelos científicos escolares. Su efectividad es mayor si se integran en unidades didácticas con un enfoque indagativo.

Referencias bibliográficas ABD-EL-KHALICK, F. y otros (2004): «Inquiry in Science Education: International Perspectives». International Journal of Science Education, vol. 38(3), pp. 397-419. CAAMAÑO, A. (2003): «Los trabajos prácticos en ciencias», en JIMÉNEZ, M.P. y otros: Enseñar Ciencias. Barcelona. Graó. — (2004): «Experiencias, experimentos ilustrativos, ejercicios prácticos e investigaciones: ¿una clasificación útil de los trabajos prácti-

cos?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 39, pp. 8-19. — (2005): «Trabajos prácticos investigativos en química en relación con el modelo atómicomolecular de la materia, planificados mediante un diálogo estructurado entre profesor y estudiantes». Educación Química, vol. 16(1), pp. 10-19. — (2011): «Enseñar química a través de la contextualización, la indagación y la modelización». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 69, pp. 21-34. — (en prensa): «La investigación escolar es la actividad que mejor integra el aprendizaje de los diferentes procedimientos científicos», en PEDRINACI, E. (coord.): 11 Cuestiones clave sobre la adquisición de la competencia científica, cap. 6. Barcelona. Graó. CAAMAÑO, A.; COROMINAS, J. (2004): «¿Cómo abordar con los estudiantes la planificación de los trabajos prácticos investigativos?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 39, pp. 52-63. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

¿Cómo introducir la indagación en el aula?

CAÑAL, P. (2007): «La investigación escolar hoy». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 52, pp. 9-19. CARRASCOSA, J. (1995): «Trabajos prácticos de física y química como problemas». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 5, pp. 67-76. GARRITZ, A.; IRAZOQUE, G. (2004): «El trabajo práctico integrado con la resolución de problemas y el aprendizaje conceptual en la química de los polímeros». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 39, pp. 40-51. GIL, D.; VALDÉS, P. (1996): «La orientación de las prácticas de laboratorio como investigación: un ejemplo ilustrativo». Enseñanza de las Ciencias, vol. 14(2), pp. 155-163. GOTT, R.; DUGGAN, S. (1995): Investigative work in the science curriculum. Buckingham. Open University Press. GRANDY, R.; DUSCHL, R.A. (2007): «Reconsidering the character and role of Inquiry in School Science: Analysis of a Conference». Science & Education, núm. 16, pp. 141-166. GRAU, R. (1994): «¿Qué es lo que hace difícil una investigación?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 2, pp. 27-35. MARTINS, I. (2002): «Aprender a llevar a cabo

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

una investigación en los primeros años de escolaridad». Aula de innovación educativa, núm. 113-114, pp. 14-17. MAS, V. (2011): «Enseñanza de la química en secundaria basada en una pedagogía de investigación». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 69, pp. 42-51. QUALTER, A. y otros (1990): Exploration. A way of learning science. Oxford. Blackwell Education. ROCARD, M. (2007): Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe [en línea]. Bruselas. Comisión Europea. ‹http://ec.europa.eu/research/sciencesociety/document_library/pdf_06/reportrocard-on-science-education_en.pdf› [Resumen en castellano en Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 55, pp. 104-120].

Dirección de contacto Aureli Caamaño Centro de Documentación y Experimentación en Ciencias. Barcelona aurelicaamano@gmail.com Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en mayo de 2011 y aceptado en octubre de 2011 para su publicación.

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Intercambio

Compartiendo lo que sabemos: aprender biología con un compañero

En este artículo presentamos una experiencia de tutoría entre iguales recíproca desarrollada en una clase tercero de la ESO en la materia de biología y geología. A lo largo de un trimestre, cuando el alumnado adopta el rol de tutor se responsabiliza de enseñar a sus compañeros, y cuando desarrolla el papel de tutorado aprende de las ayudas ofrecidas por sus iguales. Los implicados muestran un alto grado de satisfacción con la propuesta metodológica y presentan una mejora significativa en los resultados académicos obtenidos en dicha materia. Sharing what we know: learning biology with a classmate This article presents a reciprocal peer tutoring initiative carried out in a third-year secondary class in biology and geology lessons. Over the course of a term, when the students took on the role of tutor, they become responsible for teaching their classmates, and when they took on the role of the person being tutored, they learnt from the help offered by their peers. The students involved were very satisfied with the methodological idea and achieved significantly better academic marks in this subject.

Lidón Moliner Manel Collado Universidad Jaume I. Castellón

Palabras clave: tutoría entre iguales, biología y geología, cooperación, participación.

Keywords: peer tutoring, biology and geology, cooperation, participation.

Aprendemos el 90% de lo que enseñamos a otros cero de la ESO del IES Penyagolosa de Castellón y tan solo el 20% de lo que oímos (National de la Plana en la materia de biología y geología y Training Laboratories). Si somos conscientes de a través de la tutoría entre iguales. Este método de esta situación, ¿qué mejor forma de aprender que aprendizaje cooperativo se basa en la creación enseñando a otros? Pero ¿cómo traspasar este de parejas de iguales, que poseen una relación asi«principio» a nuestras aulas? métrica, derivada de las tareas La tutoría entre iguales es de los respectivos roles, tutor Aprendemos el 90% de lo una estrategia que permite y tutorado, y donde ambos que enseñamos a otros hacer posible este objetivo tienen un objetivo común y y tan solo el 20% (Topping y Ehly, 1998). compartido (Duran y Vilar, de lo que oímos ¿cómo En este artículo presen2004). Dicha iniciativa es una traspasar este «principio» tamos la experiencia llevada adaptación del trabajo previo a nuestras aulas? a cabo con alumnado de terde Duran y otros (2009) y del Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 93-97 | enero 2012

Intercambio

notas obtenidas en el primer trimestre, forma las parejas. Se decide que, a lo largo del segundo trimestre, una vez a la semana, durante cincuenta minutos, se trabaje de este modo la materia de biología y geología.

LIDÓN MOLINER MIRAVET

Arrancamos: formándonos para tutores y tutorados La formación del estudiantado se erige como un factor de éxito que puede prevenir las posibles desventajas de la tutoría entre iguales (Greenwood, Carta y Kamps, 1990) y asegurar que la dinámica discurra de forma adecuada. En esta GRAI (Grupo de investigación de aprendizaje iniciativa dedicamos dos sesiones para tal fin. En entre iguales de la Universidad Autónoma de ellas se revisan una serie de aspectos clave cómo la Barcelona) denominado Leemos en pareja. experiencia del estudiantado con el trabajo por parejas, las características que han de presentar Planificando las sesiones: los tutores y tutorados, los materiales o la dinámiel trabajo previo ca que se va a seguir en las sesiones. La paciencia es el primer rasgo que atribuExiste una serie de elementos clave que han de yen a los buenos tutores. Son muchas las caractenerse claros a la hora de iniciar esta experiencia: terísticas que aportan los estudiantes durante la el tipo de tutoría, la creación de las parejas, la for- formación: «debe ser persistente, que utilice mación, la elaboración de los materiales por parte palabras que utilizamos nosotros normalmente, del profesorado y la evaluación final de los implique sea agradable...». Por su parte, piensan que cados. En este caso se ha optado por la tutoría un buen tutorado ha de atender, hacer caso de lo entre iguales recíproca, en la que el estudiantado que le dice su compañero y no chillar demasiaalterna los roles en cada una de las sesiones. do. Revisadas estas cuestiones, describimos los Atendiendo a los trabajos previos de autores beneficios que obtienen con la tutoría entre como Duran y otros (2009) iguales. En la última sesión o Topping (1988), las parede formación se muestra La formación del jas se han formado tenientodo el material que utilizaestudiantado se erige como do en cuenta el nivel de rán y se familiarizan con la un factor de éxito que puede competencias en la materia dinámica por medio del prevenir las posibles (aconsejándose que éstas role-playing. Se concluye desventajas de la tutoría sean similares) y las caraccon la firma de un contrato en el que se comprometen terísticas personales y psicoentre iguales y asegurar que a desempeñar el papel de lógicas de cada estudiante. la dinámica discurra de forma tutores y tutorados de forEl profesor es el que, toadecuada ma adecuada. mando como referencia las 94

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Compartiendo lo que sabemos: aprender biología con un compañero

El material: las fichas de trabajo Dos son los temas que se trabajan a lo largo del segundo trimestre y, por tanto, a través de la tutoría entre iguales: la percepción y coordinación y la percepción y movimiento. Es importante que el alumnado, además de la adquisición de los contenidos puramente conceptuales por medio de la búsqueda, recogida, selección, procesamiento y presentación de la información en sus diferentes formas (verbal, simbólica, gráfica), trabaje las habilidades sociales y adquiera actitudes de solidaridad con sus compañeros (dar y recibir). Todas las fichas (el material que se utiliza en cada una de las sesiones) tienen la misma estructura. El profesor es el encargado de elaborarlas a partir de los contenidos establecidos para el currículo de la materia de biología y geología de 3.º de la ESO.1 En la pestaña superior aparecen los datos identificativos de cada ficha: número, tema, departamento, evaluación, centro y curso académico. Seguidamente, en el primer bloque de actividades, los ejercicios versan sobre los elementos de los diferentes aparatos, sistemas y órganos que componen el cuerpo humano, así como sobre sus anatomías y fisiologías respectivas. En el segundo bloque, las actividades contienen las funciones y disfunciones de estos mismos aparatos, sistemas y órganos y sus correspondientes implicaciones en las funciones vitales de las personas y las relaciones con sus hábitos saludables. La ficha finaliza con el diario de la sesión, en el que tutor y tutorado reflexionan conjuntamente sobre la marcha de la dinámica atendiendo a dos cuestiones básicas: «¿Qué he aprendido hoy (tutorado)?» y «¿En qué ha de mejorar el tutorado?». Las fichas cuentan con un total de 6 ejercicios de diferente tipología: definiciones, uniones a través de flechas o actividades de reflexión (imagen 1). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Antes de las sesiones Tres días antes del trabajo por parejas el profesor facilita la ficha de actividades a los tutores para que se la preparen en sus casas. Han de ponerse en la piel de su compañero y pensar en las dificultades que consideran que pueden encontrarse y en las soluciones que podrían ofrecerles para resolverlas. Las instrucciones para preparar la ficha en casa son entregadas en formato papel. Una vez claros los objetivos de las actividades, han de completarlas ayudándose de diferentes fuentes documentales: libro de texto, manuales o Internet. Si cuando las están confeccionando les aparece cualquier duda, es necesario que se la consulten al profesor o a otras parejas cercanas a ellos.

Imagen 1. Ejemplos de ejercicios

Intercambio

En el aula... Durante el trabajo entre iguales, el tutor debe asegurarse de disponer de todo el material necesario para poder ayudar a su compañero. Sentados por parejas, el tutor comenta las características básicas de la ficha (pestaña superior). A continuación, el tutorado lee los diferentes ejercicios y el tutor ha de cerciorarse de que ha entendido el enunciado correctamente. Cuando este último detecta un error no ha de ofrecer la respuesta directamente, sino que ha de seguir un «protocolo». Ha de dejar un periodo de tiempo para que el compañero reflexione y piense sobre la cuestión. Si no «adivina» dónde ha cometido el error, el tutor le ofrece una pista, y alabará, con un elogio, la respuesta correcta. En la sesión de formación se crea un diccionario de elogios en el que los tutores pueden consultar frases y palabras de ánimo tales como: «Lo has hecho muy bien», «Sigue así», etc., para reforzar a sus compañeros.

Y al final... ¿qué? Valoración La voz del estudiantado

Cuando indagamos sobre los sentimientos experimentados por el estudiantado al desempeñar cada uno de los roles, a través de grupos de discusión, encontramos aportaciones muy interesantes. El hecho de poder desempeñar el papel de tutor hace que se sientan importantes e incluso más inteligentes. Afirman que se ven más responsables y útiles, pues tienen la misión de enseñar a sus compañe-

Califican la tutoría entre iguales como una forma de trabajo entretenida donde los cincuenta minutos de clase se pasan más rápidamente

ros. Únicamente se muestran incómodos cuando el tutorado tiene dudas y ellos no saben resolverlas y tienen miedo a equivocarse. En el papel de tutorados se sienten muy a gusto; comentan lo siguiente: «Nos relajamos más, si tenemos dudas nos las contestan rápidamente y no nos da tanto palo preguntarlas». Por una parte, piensan que es mucho más fácil hacer este papel por las ayudas y las pistas que reciben. Y por otra, porque si hay alguna cuestión que no comprenden, rápidamente se la explican sus parejas: «No tenemos que esperar a que el profesor acabe de explicar para preguntar». Constatan que «enseñando se aprende» y que «de los compañeros se puede aprender». Entre las mejoras que han adquirido en el transcurso de la tutoría entre iguales señalan que han mejorado muchísimo en su rendimiento académico y, por consiguiente, en sus notas. Destacan que han afianzado sus conocimientos respecto a la materia. En este sentido, el estudiantado comenta: «Yo creo que es porque como te lo tienes que trabajar en casa, en clase, y estás dándole vueltas todo el rato a las mismas fichas, al final se te queda algo». También piensan que su autoconfianza ha mejorado, se ven mucho más autónomos y su conducta ha evolucionado favorablemente: «No hacíamos el tonto en clase, estábamos a lo que estábamos, a acabar la ficha». Aseguran que en el propio trabajo por parejas también han mejorado, constatan un cambio sustancial desde las primeras sesiones hasta el final del programa: «El primer día casi no nos dio tiempo a acabarlos, pero al final nos sobraba hasta tiempo». Afirman que lo que más les ha gustado es el hecho de aprender mucho divirtiéndose en un ambiente que es el suyo, en un clima más relajado y libre. Se ven capaces de poder explicar a sus compañeros y han reforzado su amistad puesto que han tenido la oportunidad de hablar más con sus parejas. Califican la tutoría entre iguales como una forma de trabajo entretenida donde los Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Compartiendo lo que sabemos: aprender biología con un compañero

cincuenta minutos de clase se pasan más rápidamente: «Es más rápido, y no se hace tan aburrido como en las otras clases». La voz del profesor

«Inseguridad, miedo... ¿Y si no responde el estudiantado y tenemos que abandonar a mitad de la actividad?» Éstas son algunas de las sensaciones que se planteó el profesor al iniciar la tutoría entre iguales. Se rompe la disciplina rígida y el control absoluto sobre el aula. A pesar de estas emociones «normales», es consciente de que todas ellas se pueden superar, entre otros motivos, porque las sesiones están muy estructuradas y en la formación el estudiantado había respondido adecuadamente. Iniciada la experiencia, el docente comprueba la gran satisfacción del estudiantado al sentirse útil y al verse capaz de poder ayudar a un compañero. Cuando hicieron el rol de tutores completaron y prepararon las fichas en todas las sesiones. El docente comenta: «Hasta Juan que no suele participar en clase y nunca trae los ejercicios hechos viene con la hoja de actividades trabajada». Por su parte, los tutorados no se distraen, hacen caso de las indicaciones de sus compañeros y se interesan en completar el material correctamente: «Cuando veía que las parejas hablaban entre ellas, me acercaba y me sorprendía ver cómo realmente estaban comentando cosas sobre las glándulas o el sistema reproductor». En este sentido define su papel en el aula como de guía y orientador: «Han sido ellos los que han tomado las riendas de las sesiones». Para el profesor, la tutoría entre iguales es una metodología positiva y beneficiosa. La define como una estrategia basada en la colaboración y en la cooperación, en la que la individualidad ha dado paso al trabajo por pares y a la participación. Los resultados académicos acompañan: del 45% de suspensos en el primer trimestre se ha pasado Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

al 95% de aprobados al final de la experiencia. «El curso que viene... por supuesto que seguiré con la tutoría entre iguales».

Nota 1. De acuerdo con el DECRETO 112/2007, de 20 de julio, del Consell, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Valenciana. DOCV núm. 5562 de 24 de julio de 2007.

Referencias bibliográficas DURAN, D. y otros (2009): Llegim en parella. Tutoria entre iguals, a l’aula i a casa per a la millora de la comprensió lectora. UAB. Instituto de Ciencias de la Educación. DURAN, D.; VIDAL, V. (2004): Tutoría entre iguales. De la teoría a práctica. Barcelona. Graó. GREENWOOD, C.R.; CARTA,J.; KAMPS, D. (1990): «Teacher mediated versus peer-mediated instruction: a review of advantages and disadvantages», en FOOT, A.; MORGAN, H.C.; SHUTE, R.H. (comp.): Children helping children. Chichester. John Wiley and Sons. TOPPING, K. (1988): The peer tutoring handbook: Promoting cooperative learning. Londres. Croom Helm. TOPPING, K.; EHLY, S. (1998): Peer assisted learning. Nueva York y Londres. Routledge.

Direcciones de contacto Lidón Moliner Miravet Manel Collado i Vergara Universidad Jaume I. Castellón mmoliner@edu.uji.es mcollado@uji.es Este artículo fue recibido en Alambique. Didáctica de las ciencias experimentales en noviembre de 2010 y aceptado en mayo de 2011 para su publicación.

Experiencias prácticas

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria*

Antonio Joaquín Franco IES Juan Ramón Jiménez. Málaga

Este artículo presenta el material didáctico necesario para realizar una experiencia práctica en el laboratorio con estudiantes de secundaria que aborda el efecto que produce la corrosión cuando diferentes disoluciones se ponen en contacto con los metales. A lab project on metal corrosion for secondary lessons This article presents the necessary teaching material to carry out a practical lab project with secondary students to looks at the effect of corrosion when different solutions are brought into contact with metals.

Introducción y fundamento teórico

Keywords: lab practical, corrosion, metal.

Clasificación de los procesos de corrosión

La corrosión es un tipo de oxidación que se suele limitar a la destrucción química de metales. Es difícil dar una definición exacta de corrosión aunque todas hacen referencia a la evolución indeseable de un material como consecuencia del medio que lo rodea. Dicha corrosión se produce en los materiales por la acción de una serie de agentes externos, que pueden ser la atmósfera, el aire húmedo, el agua o cualquier otra disolución. A pesar de ello, todos los metales pueden ser usados siempre que su velocidad de deterioro sea aceptablemente baja. De esta forma, en corrosión se estudia la velocidad con que se deterioran los metales y la forma en que dicha velocidad puede ser controlada. 98

Palabras clave: práctica de laboratorio, corrosión, metales.

La corrosión se puede clasificar de acuerdo con su morfología o según el medio en el que se desarrolla. Así, de acuerdo con la forma en que se manifiesta, es decir, según la apariencia del metal corroído, la corrosión puede ser de dos tipos: corrosión uniforme o corrosión localizada. Por otro lado, según el medio en el que tiene lugar, la corrosión puede ser química o electroquímica. La corrosión se puede clasificar de acuerdo con su morfología o según el medio en el que se desarrolla

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 98-108 | enero 2012

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria

En esta práctica de laboratorio nos centraremos únicamente en los tipos de corrosión que atienden a la forma, al tratarse de una clasificación que resulta muy útil cuando se quieren evaluar los daños producidos por la corrosión, así como por emplear unos conocimientos que son adecuados para la etapa de secundaria.

ANTONIO JOAQUÍN FRANCO

Tipos de corrosión según la apariencia del metal corroído Corrosión uniforme

La corrosión uniforme es la forma más común en que suele presentarse la corrosión. Sus principales características: • Se trata de un tipo de corrosión que produce una pérdida general de masa del metal. • El ataque se extiende de forma homogénea sobre toda la superficie metálica, por lo que afecta por igual a todos los puntos de la pieza. • La penetración media es igual en todos los puntos. • Las zonas del metal donde tienen lugar las reacciones anódicas y catódicas se alternan y cambian constantemente de posición. • Este tipo de corrosión representa la mayor parte en las pérdidas medibles en toneladas de materiales metálicos. A pesar de ello, se trata de un ataque dañino pero fácil de prevenir y controlar.

Imagen 1. Corrosión uniforme en metales

•

En la imagen 1 vemos un ejemplo de corrosión uniforme. • 2

Corrosión localizada

La corrosión localizada, en sus distintas manifestaciones, es la que más abunda. Sus principales características son: • Este tipo de corrosión produce, por lo general, una pérdida pequeña de masa. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

A diferencia de la corrosión uniforme, el ataque no se produce de forma homogénea sobre toda la superficie metálica, sino que se hace muy intenso en determinadas zonas, destruyendo rápidamente el material en dichos puntos. Los productos generados por la corrosión del metal forman como pequeñas «placas» en la superficie del metal que pueden ser de diferentes tipos, formas y tamaños, por lo que no son ni perfectas ni todas iguales. Otra diferencia con la corrosión uniforme se encuentra en las zonas donde tienen lugar las reacciones químicas. De este modo, la corrosión localizada se caracteriza por la presencia de zonas anódicas y catódicas bien definidas que no cambian con el tiempo. En definitiva, es un tipo de ataque mucho más dañino y difícil de controlar que la corrosión uniforme, y que, por tanto, ocasiona enormes pérdidas indirectas.

Aunque existen diferentes tipos de corrosión localizada, la más frecuente es la corrosión 99

Experiencias prácticas

la otra con bastante facilidad. De esta forma, durante el proceso de corrosión tienen lugar dos tipos de reacciones, denominadas anódicas y catódicas. 3

Reacciones anódicas

ANTONIO JOAQUÍN FRANCO

Las reacciones anódicas tienen lugar en zonas anódicas y consisten en el paso de iones metálicos al medio corrosivo, es decir, el material afectado se va disolviendo poco a poco: Metal (s) → Metaln+ (aq) + n eImagen 2. Corrosión localizada por picadura

por picadura que consiste en la aparición de agujeros de pequeño diámetro en torno a décimas de milímetro pero con cierta profundidad en el metal, como puede observarse en la imagen 2. Reacciones químicas que tienen lugar durante la corrosión

Tiene también interés conocer los procesos químicos asociados a los ataques corrosivos. Las reacciones de corrosión de los metales no son más que reacciones de oxidación-reducción, es decir, procesos electroquímicos donde alguna sustancia se oxida a la vez que otra se reduce. Se trata de una reacción de transferencia de electrones donde una sustancia pierde electrones (ánodo) y otra sustancia los gana (cátodo). En la corrosión de los metales, los procesos de oxidación y reducción se producen en la propia superficie del metal, en donde los electrones se transfieren de una semirreacción a Las reacciones de corrosión de los metales no son más que reacciones de oxidación-reducción, es decir, procesos electroquímicos donde alguna sustancia se oxida a la vez que otra se reduce

100

En el caso del hierro, Fe (s) → Fe 2+ (aq) + 2 e4

Reacciones catódicas

En función del metal y del medio, las reacciones que tienen lugar en las zonas catódicas pueden ser diferentes. Así, una de las reacciones catódicas más importantes que se produce es la reducción del oxígeno y tiene lugar en casi todos los procesos de corrosión en medio acuoso: O2 + 4 H+ + 4e- → 2 H2O Otra reacción catódica importante, en especial en los casos de corrosión en medios ácidos o en ausencia de oxígeno, es la de desprendimiento de hidrógeno, que tiene lugar siempre que el pH < 4,3: 2 H+ + 2 e- → H2 (g) El hidrógeno formado en esta reacción puede desprenderse y pasar al medio ambiente o puede ser absorbido por el metal en el proceso de corrosión. En este último caso, el metal puede formar hidruros o hacerse más frágil. Por último, si en la zona catódica el oxígeno es abundante puede tener lugar la siguiente reacción: O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- → 4 OH- (pH > 4,3) Problemas causados por la corrosión

En el peor de los casos, el efecto de la corrosión es la destrucción total de un material. Sin Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria

embargo, también da lugar a otros problemas, que aunque sean menos contundentes no dejan de ser perjudiciales, y en algunos casos, hasta peligrosos para la seguridad de las personas. Entre estos peligros se encuentran, por ejemplo, el inicio de fracturas en estructuras metálicas, la existencia de fugas en tanques o en tuberías, el mal funcionamiento de máquinas, la contaminación debida a las sustancias que se producen en

la corrosión, las consecuencias en el aspecto estético de monumentos, etc. En definitiva, la corrosión es un proceso destructivo en cuanto a la industria y a la ingeniería se refiere, ya que representa cada año y a escala mundial enormes pérdidas económicas, de ahí que merezca la pena estudiar su efecto experimentalmente en el laboratorio de secundaria para concienciar al alumnado de este problema.

Práctica de laboratorio Objetivo de la práctica El objetivo de la práctica de laboratorio que se propone es estudiar el proceso de corrosión que tiene lugar en diferentes metales o aleaciones parcialmente sumergidos en una disolución durante un período de 10 días consecutivos.

Material necesario • • • • • • • • • • •

Láminas o barras de diferentes metales o aleaciones del mismo tamaño (hierro, acero, aluminio, cobre, estaño, zinc, etc.). Diferentes disoluciones cotidianas con diferente acidez (agua potable, agua de mar, vinagre, lejía, refresco de cola, etc.). 4 vasos de precipitado de 250 ml. Una lija de papel. Una probeta. Una balanza electrónica con una precisión de al menos ±0,01 g. Papel indicador. Una lupa con buen aumento. Unas pinzas. Guantes de látex. Una cámara fotográfica.

Procedimiento experimental El siguiente material está diseñado para que el alumnado pueda utilizarlo en el aula de laboratorio. 1. Elección de los metales y de las disoluciones. En primer lugar debes elegir dos metales y dos disoluciones diferentes, con idea de realizar cuatro experimentos, en los que cada metal será sumergido en cada una de las disoluciones. Puedes encontrar fácilmente los metales en un taller de cerrajería, hierros o aluminios. 2. Tratamiento de limpieza a los metales. A continuación, debes dar un tratamiento de limpieza a los metales antes de realizar el experimento, que consiste en lijar la superficie del metal Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

101

Experiencias prácticas

3. 4. 5.

Día

con una lija de papel y limpiarla con detergente para quitarle la suciedad acumulada hasta dejarla con aspecto brillante. Por último, seca los metales con un paño y evita tocarlos con los dedos para no dejar huellas. Determinación de las masas iniciales de los metales. Antes de empezar los experimentos, determina las masas de todos los metales en la balanza electrónica de tu laboratorio. Determinación de la acidez de las disoluciones. Mide también el pH inicial de las dos disoluciones usando papel indicador. Preparación del experimento. Friega, lava y etiqueta correctamente todos los vasos de precipitado. A continuación, mide con una probeta 150 ml. de cada disolución y añádelos a los correspondientes vasos de precipitado. Finalmente, introduce el metal inclinado dentro del vaso, de forma que aproximadamente la mitad del metal se encuentre sumergido y la otra mitad esté expuesta al aire. Protocolo para realizar las observaciones cada día. Sigue estos pasos en cada uno de los experimentos para observar los posibles cambios que se producen en la superficie de cada metal: • Cada 24 horas saca el metal ayudado por unas pinzas y unos guantes de látex, cogiéndolo por la zona no sumergida sin tocar la parte sumergida. • Observa los cambios producidos siempre por la misma cara. • Introduce el metal en un vaso de precipitado que contenga agua potable para lavarlo. • Seca el metal dejando escurrir el agua, y jamás lo toques con los dedos. • Anota los cambios producidos tanto en el metal como en la disolución en la tabla que aparece en el apartado siguiente. • Observa cada metal con una lupa para detectar posibles cambios en la superficie, especialmente la aparición de picaduras, cuenta su número y estima su tamaño. • Realiza algunas fotografías que ilustren los principales cambios detectados. • Por último, sumerge de nuevo cada metal en su correspondiente vaso. Recuerda que al comprobar los cambios producidos nunca debes oler ni tocar los líquidos ya que en algunos metales en contacto con ciertas disoluciones, por ejemplo lejía, se pueden producir sustancias tóxicas. Tabla de observaciones. Elabora para cada experimento una tabla como la que sigue y complétala cada día.

Apariencia del metal

Color de la disolución

Corrosión localizada

Observación a la lupa

Aparición de sólido en la superficie del metal

Aparición de sólido en el fondo del vaso

Otras observaciones

1 ... 10

102

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria

Algunas orientaciones para completar la tabla son: • En la apariencia del metal indica si tiene o no brillo, o si se ha oscurecido. • En corrosión localizada indica si se aprecian o no picaduras y en qué zona. • En la observación a la lupa, indica la forma, el tamaño y el número de picaduras, así como dónde han aparecido. • En aparición de sólido en la superficie del metal indica si es apreciable o no, y en qué forma, por ejemplo como óxido. • En aparición de sólido en el fondo del vaso indica si se han desprendido partes del metal y qué color tienen. • En otras observaciones puedes añadir cualquier hecho que suceda y que no esté incluido en las otras columnas. 8. Determinación de medidas al final del experimento. Transcurridos los 10 días, determina de nuevo las masas de los metales para conocer si ha habido corrosión uniforme. Asimismo mide otra vez el pH de todas las disoluciones para conocer las modificaciones que han tenido lugar en el medio. 9. Elaboración de gráficas de la evolución de la corrosión localizada. La aparición de picaduras en la superficie del metal es indicativa de que se ha producido corrosión localizada. Para conocer su evolución con el tiempo, representa en una gráfica el número de picaduras detectadas con la lupa frente al día en que se producen, tanto para la zona sumergida como no sumergida. 10. Elaboración de un informe. Por último, con toda la información recopilada elabora un informe en el que expliques de forma detallada qué ha ocurrido en cada uno de los experimentos. El informe debe tener la siguiente estructura y se realizará de forma individual. • Portada del informe. Incluirá el nombre y curso del alumno, así como el nombre de la práctica realizada. • Objetivos de la práctica. Resume en dos o tres puntos cuáles son los objetivos que se pretenden con este trabajo. • Fundamento teórico. Este apartado debe incluir información acerca del proceso de corrosión, sus tipos, las reacciones que tienen lugar, sus efectos, etc. • Materiales utilizados. Este apartado debe describir cada uno de los materiales empleados, sus características, dimensiones y usos, así como un dibujo o fotografía de los mismos. • Procedimiento experimental. Se detallará cada uno de los pasos seguidos en la realización de la práctica. • Resultados obtenidos. Los resultados se presentarán a través de tablas y fotografías de una forma ordenada. • Discusión de los resultados. Este apartado debe tratar de dar una explicación a lo que ocurre en cada uno de los experimentos. • Conclusiones. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

103

Experiencias prácticas

•

Bibliografía utilizada. Se deberán utilizar un mínimo de diez fuentes bibliográficas (revistas especializadas, enciclopedias, páginas webs…) que se deberán citar en el fundamento teórico o en la discusión de los resultados. Se valorarán especialmente las fuentes en inglés.

El informe deberá tener una extensión mínima de 15 páginas y máxima de 40.

Este apartado pretende mostrar a través de un ejemplo la clase de resultados que en mayor o menor medida se suelen obtener en este tipo de experimentos. Con ello se pretende dar al docente una idea general de la evolución del proceso ya que, como sabemos, los resultados pueden diferir sustancialmente en función del metal y la disolución que se estén estudiando. Como ejemplo ilustrativo se ha elegido una experiencia con hierro, concretamente un acero al carbono, sumergido parcialmente en agua de mar durante 10 días. Los resultados de este experimento muestran cómo tras un período corto de tiempo tanto el metal como la disolución sufren cambios bastante graves. Así, durante los dos primeros días el metal no mostró cambios apreciables a simple vista, solamente una escasa pérdida de brillo. Por su parte, el agua de mar varió su color durante el primer día pasando de un tono transparente a anaranjado, que se fue oscureciendo hacia el

ANTONIO JOAQUÍN FRANCO

Algunos resultados: caso del acero al carbono en agua de mar

Imagen 3. Coloración naranja-marrón del agua de

mar tras diez días de experimento

La corrosión es un proceso destructivo en cuanto a la industria y a la ingeniería se refiere, ya que representa cada año y a escala mundial enormes pérdidas económicas

104

marrón con el paso del tiempo, como muestra la imagen 3. A partir del tercer día se observó con la lupa la aparición de pequeñas picaduras de color marrón en la parte sumergida del metal, lo que era indicativo de una corrosión localizada. El Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Los resultados de este experimento muestran cómo tras un período corto de tiempo tanto el metal como la disolución sufren cambios bastante graves. Aparecen pequeñas picaduras de color marrón en la parte sumergida del metal y al octavo día ya invadían la parte no sumergida

Número de picaduras a la lupa

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria

Día

número de estas picaduras fue aumentando día tras día, aunque eran más abundantes en los extremos. Algunas de ellas tenían un diámetro considerable, como puede apreciarse tanto en la imagen 2 como en la imagen 3. Además, las picaduras se fueron extendiendo a todo el metal en poco tiempo. De esta forma, al quinto día aparecieron picaduras en la interfase que separaba la parte sumergida de la no sumergida, y al octavo día ya invadían la parte no sumergida que no había estado en contacto directo con el agua de mar. La evolución del número de picaduras con el paso de los días tanto en la parte sumergida como en la no sumergida se representa en el cuadro 1. Como se observa en el cuadro 1, el crecimiento de las picaduras de la parte sumergida parece ser más rápido que el de la parte no sumergida al menos durante los 10 primeros días estudiados. Así, las picaduras de la parte sumergida tienen un crecimiento lineal más acusado que el de la parte no sumergida. Por otro lado, se observó también una pequeña variación de masa entre los momentos final e inicial, lo que sugiere que también se ha producido corrosión uniforme al detectarse una ligera pérdida de masa de metal. La pérdida final de masa es un balance entre la masa que se ha perdido pasando a disolución y la masa que el metal Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Cuadro 1. Evolución del número de picaduras en las partes

sumergida y no sumergida de la lámina de acero en agua de mar

ha aumentado con la formación de óxidos de hierro en su superficie. Por su parte, el agua de mar se volvió más ácida con el transcurso del experimento, pasando de pH 7 el primer día a pH 5 el último día. Esto se puede explicar por el cambio observado en la coloración del agua hacia naranja y finalmente hacia marrón, producido por el paso a la disolución de hierro en forma iónica. Todos los resultados detectados se detallan en el cuadro 2 para cada uno de los días.

Se observó también una pequeña variación de masa entre los momentos final e inicial, lo que sugiere que también se ha producido corrosión uniforme Por su parte, el agua de mar se volvió más ácida con el transcurso del experimento 105

Experiencias prácticas

Cuadro 2. Tabla de resultados del experimento con lámina de acero al carbono en agua de mar

DÍA

Color de la disolución

Apariencia del metal

Corrosión localizada

Incolora

Acero lijado brillante.

No se aprecia.

Naranja

Acero lijado aspecto normal.

No se aprecia.

Naranja

Parte no sumergida normal. Parte sumergida empieza a oxidarse.

Algo en la parte sumergida.

Naranja

El metal sigue oxidándose sobre todo en la parte inferior y ha perdido bastante brillo.

Parte sumergida (en la parte inferior del metal).

Naranja

Las picaduras se intensifican.

En la parte sumergida.

Naranja

Se observan grandes picaduras en ambas caras.

En la parte sumergida e inicio en la interfase con la parte no sumergida.

Naranja-marrón

Con mucho óxido.

En la parte sumergida y en la interfase con la no sumergida.

Naranja-marrón

Aumenta el óxido.

Como el día anterior.

Naranja-marrón

Aumenta el óxido en la parte sumergida (en los perfiles).

En la parte sumergida . (sobre todo en los perfiles) y al borde de la no sumergida.

Naranja-marrón

Con abundante óxido sobre todo en la parte sumergida.

En la parte sumergida y al borde en la no sumergida.

Naranja-marrón

Aumenta el óxido en la parte sumergida.

En ambas partes.

106

METAL

Masa inicial

129,84 g

Masa final

129,82 g

DISOLUCIÓN

pH inicial

pH 7

pH final

pH5

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Una práctica de laboratorio sobre corrosión de metales para secundaria

Aparece sólido en la superfície del metal

Observación a la lupa (número de picaduras)

Otras observaciones

No se aprecian picaduras.

Se acaba de meter el acero en el agua.

No se aprecian picaduras.

No se aprecian otras variaciones.

Pequeñísimos puntos de óxido

No se aprecia pero parece que están a punto de formarse.

Pequeñas partículas sobre el metal y flotando.

Óxido

30 picaduras (7-9 grandes).

Empieza a picarse por la parte no sumergida. Hay dos tipos de picaduras: unas de color más oscuras que el metal y otras que están rellenas de óxido.

Óxido

37 picaduras (7-9 grandes).

Aparecen rápidamente picaduras grandes.

Óxido

45 picaduras (10-14 grandes). Aparece una picadura en la parte no sumergida al borde del agua.

Siguen apareciendo picaduras y nuevas partículas en el fondo del recipiente.

Óxido

47 picaduras (14-18 grandes).

Las picaduras siguen apareciendo.

Óxido

50 picaduras (20 grandes).

El óxido aumenta.

Óxido

Parte sumergida: 60 picaduras Parte no sumergida: 7 picaduras (al borde).

En los perfiles del metal y en las zonas inferiores aumenta el óxido pero no hay picaduras.

Óxido

Parte sumergida: 66 picaduras Parte no sumergida: 13 picaduras (al borde).

Las picaduras se extienden y el óxido predomina en casi toda la parte sumergida.

Capa de óxido sobre el metal

Parte sumergida: 78 picaduras. Parte no sumergida: 14 picaduras.

El color del agua torna hacia marrón y se aleja del naranja.

Nota * La metodología propuesta en esta experiencia se ha empleado en el trabajo de investigación titulado Estudio de la corrosión y protección con pintura de aleaciones metálicas en medio acuoso. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Dicha investigación realizada por los estudiantes Tomás Clark y José Manuel Bernal, alumnos de 4.º de ESO del IES Caepionis (Chipiona, Cádiz) durante el curso 2009/2010, bajo la orientación del autor de este artículo, ha obteni-

107

Experiencias prácticas

do el 4.º Premio en los XVI Premios San Viator de Investigación en Ciencias y Humanidades 2010, en la modalidad de Ciencias.

Referencias bibliográficas BARTET. D. (1977): «Corrosión y protección de metales». Revista Chilena de Educación Química, vol. 2(6), pp. 352-356. GONZÁLEZ, J.A. (1984): Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión. Madrid. C.S.I.C. HUFNAGEL, W. (1992): Manual del Aluminio. Madrid. Reverté. KORB, L; OLSON, D.L. (ed.) (1992): ASM Handbook. Vol. 13: Corrosion. Ohio. ASM International, Materials Park.

MAHAN, B.M.; MYERS, R.J. (1990): « Capítulo 7: Reacciones de oxidación-reducción», en MAHAN, B.M.; MYERS, R.J.: Química. Curso universitario. 4.ª edición. Delaware (EEUU). Addison-Wesley Iberoamericana. OTERO, E. (1997): Corrosión y degradación de materiales. Madrid. Síntesis.

Dirección de contacto Antonio Joaquín Franco Mariscal IES Juan Ramón Jiménez. Málaga antoniojoaquin.franco@uca.es Este artículo fue recibido por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS en mayo de 2010 y aceptado en abril de 2011 para su publicación.

EXPERIMENTALES

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Experiencias prácticas

Desarrollo de un proyecto práctico para el estudio de materiales usados en fabricación mecánica

Se propone una experiencia didáctica práctica para el estudio de materiales usados en fabricación mecánica, en la que los alumnos, en grupos de tres o cuatro, aprenderán a usar diferentes instrumentos de ensayo de propiedades de materiales, así como a emplear los recursos disponibles en Internet. Los alumnos aprenderán a definir y determinar las propiedades físicas de diferentes materiales, además de a elegir el material más adecuado, el que, por sus propiedades, cumpla mejor con los requisitos necesarios para una pieza determinada. Developing a practical project for studying used materials from mechanical manufacturing This article describes a practical teaching experience for studying used materials from mechanical manufacturing in which students form groups of three or four to learn to use different instruments for testing the properties of materials, as well as using online resources. Students will learn to define and determine the physical properties of different materials and choose the materials with the most suitable properties to meet the necessary requirements for a given piece.

Introducción, estructura y motivación de la presente experiencia docente En el siguiente artículo se describe la realización de una experiencia docente eminentemente práctica diseñada para complementar y facilitar la asimilación de los conceptos adquiridos por los alumnos en relación con los tipos de materiales utilizados en fabricación mecánica, la definición y determinación de sus propiedades y, en función de ellas, la selección de los materiales más apropiados para cada aplicación. Inicialmente, esta expe-

Encarnación Peris Instituto Lluís Doménech i Muntaner. Reus (Tarragona)

Francesc X. Llabrés Instituto de Tecnología Química UPV-CSIC. Valencia

Palabras clave: materiales, fabricación mecánica, propiedades físicas materiales, experiencias.

Keywords: materials, mechanical manufacturing, material physical properties, experiences.

riencia docente se diseñó para aplicarse con alumnos que cursaban el módulo Materiales empleados en fabricación mecánica, perteneciente a diferentes ciclos formativos de grado superior de la familia profesional de fabricación mecánica. A pesar de ello, esta experiencia puede usarse con alumnos de otra procedencia o nivel, incluso con alumnos universitarios, ya que es fácilmente adaptable a su nivel de conocimientos previos. En líneas generales, los conocimientos conceptuales y procedimentales que los alumnos deberían adquirir y ser capaces de manejar con soltura al cursar un módulo como el de Materiales

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 109-114 | enero 2012

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Experiencias prácticas

empleados en fabricación mecánica, u otro similar, consisten básicamente en: • Conocer los distintos tipos de materiales más comúnmente utilizados en fabricación mecánica. • Definir y conocer las propiedades físicas más relevantes de estos materiales y los métodos e instrumentos existentes para determinarlas. • En función de las necesidades que debe cumplir una pieza para poder realizar correctamente su función dentro de un montaje o máquina, determinar qué material resulta el más adecuado para utilizar en su fabricación (Ashbay, 1999; Gómez González, 2002, 2006). Sobre estos tres pilares básicos se estructuran los diferentes contenidos del módulo. Por ello, la presente experiencia didáctica se ha organizado en tres partes, diseñadas cada una de ellas para profun-

dizar en los tres aspectos antes mencionados. Sin embargo, estas partes pueden concebirse también de forma independiente, por lo que, en función del tiempo disponible, puede optarse por realizar tan solo algunas de ellas. En su conjunto, los tres apartados de los que consta esta experiencia didáctica permitirán al alumno familiarizarse con el manejo de los instrumentos empleados para la determinación de las propiedades físicas de los materiales (en función siempre de los aparatos disponibles en el centro educativo), así como conocer los recursos que el alumno tiene a su disposición en Internet. La experiencia didáctica se llevará a cabo en grupos de tres o cuatro alumnos, y al final de cada parte se deberá presentar un informe detallando las acciones realizadas y las conclusiones principales. Por ello, durante esta práctica también se desarrollará el trabajo en grupo, la habilidad de comunicación de resultados y la elaboración de informes.

Estudio de materiales usados en fabricación mecánica Primera parte: determinación de las propiedades de materiales El diseño de esta primera parte de la experiencia dependerá del tipo y de la cantidad de instrumentos de ensayo de propiedades a disposición del centro. Para ilustrar cómo se podría diseñar esta parte de la experiencia, supondremos que se cuenta con las siguientes máquinas de ensayos: • Durómetro: que permita realizar ensayos de dureza Rockwell, Brinell y/o Vickers. • Máquina de ensayos de tracción. En función del número de instrumentos disponibles en el instituto se plantearán grupos con más o menos alumnos, aunque lo ideal sería que estuvieran formados por tres o cuatro personas. Además, mientras unos alumnos estén realizando las medidas de dureza, otros podrán realizar los ensayos de tracción; luego, se invertirán las tareas, de forma rotatoria, para poder aprovechar mejor los aparatos de medida disponibles. En el caso de que las máquinas de ensayo disponibles fueran otras, no debería ser muy difícil diseñar una experiencia análoga a la que aquí se describe, sin perder de vista que el objetivo principal de esta parte de la actividad es que los alumnos conozcan de primera mano los instrumentos que se utilizan para determinar las propiedades físicas de los materiales que posteriormente emplearán en los talleres para la fabricación o mecanizado de piezas.

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Desarrollo de un proyecto práctico para el estudio de materiales usados en fabricación mecánica

Evidentemente, esta primera parte del proyecto se realizará en el laboratorio de ensayos o taller del centro. Es muy importante incidir en la necesidad de adoptar las normas de seguridad necesarias, como vestir ropa protectora adecuada (bata, guantes y gafas de protección). La práctica constará de dos partes: • Determinación de la dureza de un material. Utilizando el durómetro, los alumnos deberán comprobar la dureza de una serie de muestras de aceros de diferentes características que se proporcionarán al iniciar la práctica. • Realización de un ensayo de tracción. Los alumnos llevarán a cabo un análisis completo de tracción. Anotarán en sus libretas los valores obtenidos de alargamiento para cada fuerza aplicada. Deberán representar los valores obtenidos e indicar sobre la gráfica la zona elástica, la zona plástica, la tensión máxima y la tensión de rotura. Conocidas las características de la probeta, deberán señalar, además, la tensión máxima y la tensión en el momento de rotura e indicar a qué puntos del diagrama corresponden; la estricción y los alargamientos porcentuales; y determinar el módulo de elasticidad. Al finalizar, los alumnos deberán elaborar y entregar a su profesor un informe de esta parte de la práctica. Presentarán una memoria escrita que contenga los siguientes apartados: 1. La descripción de los fundamentos teóricos del método o métodos utilizados en esta práctica para determinar la dureza y para realizar el ensayo de tracción. 2. Una tabla que contenga los valores de dureza que hayan obtenido para cada muestra de acero. 3. La tabla de valores de fuerza-alargamiento obtenidos en el ensayo de tracción, así como su representación gráfica. En la gráfica se deberán indicar las zonas características. 4. Los cálculos realizados para determinar los valores que se piden para el ensayo de tracción.

Segunda parte: uso de bases de datos de propiedades de materiales en Internet Esta segunda parte se llevará a cabo en un aula de informática con ordenadores con acceso a Internet. Como la anterior, se realizará en grupos de tres o cuatro alumnos, en función de la disponibilidad de ordenadores y, si es posible, respetando los grupos de la práctica anterior. Aquí los alumnos aprenderán a utilizar los recursos gratuitos en Internet para: Conocer las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y tecnológicas más importantes de un determinado material. Para ello, a los alumnos se les proporcionarán los enlaces a páginas que contienen información sobre materiales, en las que aprenderán a realizar búsquedas de las propiedades de los materiales seleccionados. Los alumnos utilizarán www.AZoM.com

Imagen 1. Página inicial de www.AZoM.com que permite

realizar búsquedas por materiales o por aplicaciones

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

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Experiencias prácticas

Imagen 2. Ejemplo de búsqueda de materiales ordenados alfabéticamente por nombre y ventana de resultados

Imagen 3. Ejemplo de búsqueda por aplicaciones

ordenadas alfabéticamente por nombre y ventana de resultados

que contiene una amplia base de datos consultables de metales, cerámicos, polímeros y materiales compuestos (imágenes 1, 2 y 3). Al finalizar esta segunda parte del proyecto, los alumnos deberán entregar una memoria escrita en la que describirán las búsquedas realizadas y los resultados hallados. Además, elaborarán unas tablas con las propiedades de una serie de materiales propuestos. Seleccionar el material más adecuado. A los alumnos se les planteará que sugieran una lista de materiales adecuados para utilizar en la fabricación de una determinada pieza, teniendo en cuenta las propiedades más relevantes que debe cumplir para su correcto funcionamiento. Para ello, los alumnos accederán a la página www.matweb.com, donde es posible seleccionar valores mínimos y máximos de hasta tres propiedades simultáneamente y construir una lista de materiales que cumplan esas restricciones de entre su amplia base de datos de metales, cerámicos, plásticos y compuestos (imagen 4). Para el desarrollo de la primera parte de la práctica, se pedirá a los alumnos que busquen y elaboren una tabla con las propiedades de una serie de materiales de naturaleza diversa. En la segunda parte, se plantearán problemas prácticos en los que se pedirá que, por ejemplo, sugieran una lista

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Desarrollo de un proyecto práctico para el estudio de materiales usados en fabricación mecánica

Imagen 4. Ejemplo de página de búsqueda. Permite

Imagen 5. Pantalla de resultados hallados de

establecer hasta tres propiedades. En el ejemplo buscamos aceros aleados con determinados valores de dureza Vickers, módulo de elasticidad y densidad

materiales que cumplen los requisitos fijados y ventana de propiedades para uno de esos materiales

de aceros aleados que presenten una dureza Vickers superior a 300, con un módulo de elasticidad de 200 GPa o superior, y que tenga la menor densidad posible.

Tercera parte: elección de materiales En esta fase, los alumnos deberán aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de toda la experiencia para designar los materiales más adecuados para la fabricación de un conjunto de piezas de una máquina, indicando para cada una de ellas, el proceso de fabricación utilizado y los posibles tratamientos necesarios. Habrán de plantearse la función de cada pieza y las condiciones de servicio, para poder determinar las propiedades que deberán cumplir estos materiales. El trabajo se realizará en el aula de informática, ya que los alumnos necesitarán consultar las bases de datos en Internet que aprendieron a usar en la práctica anterior. Un típico problema podría consistir en proponer materiales para la fabricación de piezas de un cortacésped: ruedas, ejes, caja y cuchillas de corte. El informe de esta parte del proyecto consistirá en la propuesta y justificación de los materiales elegidos para cada pieza.

Conclusiones En este trabajo se ha propuesto la realización de una experiencia didáctica práctica que consta de tres partes, en las que los alumnos: • Conocerán de primera mano y de forma práctica las diferentes máquinas de ensayo de propiedades a disposición del centro. Aprenderán a manejar estos instrumentos, y a extraer y analizar los datos obtenidos. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

•

Aprenderán a utilizar los distintos recursos gratuitos disponibles en Internet relacionados con las propiedades de materiales, para encontrar la información requerida de un material o para saber qué materiales reúnen unas propiedades determinadas. Poniendo en conjunto los conocimientos adquiridos, los alumnos serán capaces de proponer una selección de los materiales más apropiados para la fabricación de una 113

Experiencias prácticas

pieza determinada en función de las necesidades que deba cumplir.

dad en fabricación mecánica. Barcelona. Ceysa. — (2006): Materiales en fabricación mecánica: estructura, propiedades y tratamientos. Barcelona. Ceysa.

La realización de esta experiencia puede ser muy beneficiosa para el alumno. Por un lado, sirve de complemento ideal a los contenidos teóricos del curso. Por otro, permite la adquisición de nuevas destrezas, como el manejo de las propias máquinas de ensayos o el uso de las bases de datos en Internet, pero también se tratan aspectos como el trabajo en grupo, la elaboración de informe de datos y la toma de decisiones.

Direcciones de contacto Encarnación Peris Sanchis Instituto Lluís Doménech i Muntaner. Reus (Tarragona) encarnaperis@yahoo.es Francesc X. Llabrés i Xamena Instituto de Tecnología Química UPV-CSIC. Valencia fllabres@itq.upv.es

Referencias bibliográficas ASHBY, M.F. (1999): Materials selection in mechanical design. 2.ª ed. Oxford. Butterworth-Heinemann. GÓMEZ GONZÁLEZ, S. (2002): Control de cali-

Este artículo fue recibido en ALAMBIQUE. DIDÁCTICA

DE LAS

CIENCIAS

EXPERIMENTALES en marzo de 2010 y aceptado en noviembre de 2010 para su publicación.

Datos del proceso editorial interno de la revista ALAMBIQUE (año 2011) Número de artículos recibidos: 25 Número de artículos aceptados*: 7 Número medio de revisores por artículo: 3 * Los artículos aceptados incluyen los artículos modificados por los autores, según las indicaciones del arbitraje científico externo

Nota de agradecimiento ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES quiere manifestar su agradecimiento a todas las personas que durante este último año han sido evaluadoras externas de los artículos, gracias a las cuales podemos garantizar la calidad de la revista:

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• Enrique Banet

• Jenaro Guisasola

• Ana M.ª Pessoa

• Ángel Blanco

• Antonio Gutiérrez

• Charly Ryan

• David Brusi

• Rafael Hoces

• Teresa Salinas

• Ana Cañas

• Roque Jiménez

• M. Victoria Valcárcel

• Joaquín Díaz de Bustamante

• Ana Lía de Longhi

• Ana Mª Wamba

• José Fernández González

• Isabel Martins

• Miguel Á. Gómez Crespo

• José Mª Oliva Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Informaciones

Libros

Tres libros para la formación del profesorado de educación secundaria

Física y Química. Complementos de formación disciplinar (Vol. I) Didáctica de la Física y la Química (Vol. II) Física y Química. Investigación, innovación y buenas prácticas (Vol. III) Coordinador de los tres volúmenes: Aureli Caamaño Barcelona. Graó / Ministerio de Educación, 2011 Estos libros se integran en la colección Formación del Profesorado. Educación secundaria. Destinada especialmente al Máster que ha de habilitar para la profesión docente, presenta también gran interés para la actualización de los profesores que ya están trabajando en cualquier nivel educativo. La colección está dirigida por César Coll y contiene una serie de libros correspondientes al módulo genérico del Máster y al prácticum y otra serie, más amplia, para los módulos específicos de las diferentes materias. La obra cuya reseña se ofrece aquí tiene como objetivo principal mostrar una panorámica completa de la enseñanza de la física y la química en la educación secundaria, obligatoria y posobligatoria, y contribuir así a la formación de su profesorado. En sus diversos capítulos han intervenido más de treinta profesores. Debe resaltarse que todos ellos son expertos y están muy cualificados dentro del mundo de la educación y la didáctica de la ciencia. Puede decirse que en esta obra no están todos los que son pero sí son todos lo que están. El gran número de autores ayuda a diversificar los puntos de vista con que se abordan las cuestiones relativas a la enseñanza de la física y la química, pero se corría el peligro de que el conjunto quedara algo desestructurado. No ha sido así gracias a la excelente coordinación de toda la obra, en la que se ha mantenido una línea de trabajo coherente. Todos los capítulos integran algunas actividades de aplicación de lo expuesto, fuentes y recursos básicos y la bibliografía correspondiente, pero, además, al concluir el tercer volumen se hace una recopilación de estos recursos agrupándolos en Didáctica de las Ciencias, Formación del Profesorado de Ciencias, Investigación didáctica, Innovación curricular y Demostraciones físicas. El Volumen I, Física y Química. Complementos de formación disciplinar, aborda temas relativos a la naturaleza y la historia de la ciencia, y analiza los currículos de la física y la química en la enseñanza secundaria, relacionándolos con la presentación del enfoque que se considera más adecuado para sus desarrollos. También se analizan

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | pp. 115-118 | enero 2012

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Informaciones

algunos campos de aplicación, los problemas ambientales y el desarrollo sostenible. En el volumen II, Didáctica de la Física y la Química, se abordan las cuestiones clave en la enseñanza de estas materias, planteándose qué enseñar, cuándo y cómo enseñarlo, y finalmente la evaluación. Para todo ello se analizan las competencias científica y profesional, la utilización de la tecnología digital, la distinción entre ciencia escolar y ciencia, la argumentación en la ciencia, los trabajos prácticos, los modelos científicos escolares y su elaboración. Se proponen también algunas secuencias de enseñanza y aprendizaje encuadradas en diferentes marcos teóricos. El tercer volumen, Física y Química. Investigación, innovación y buenas prácticas, ofrece orientaciones para el diseño, la experimentación y la evaluación de actividades en el aula de ciencias, y presenta ejemplos de proyectos, unidades didácticas, experiencias e investigaciones innovadoras. En resumen, es ésta una obra imprescindible para todos aquellos que se dedican a la formación del profesorado y a la investigación e innovación en la didáctica de las ciencias experimentales, y para todos los docentes que desean conocer la actualidad de la enseñanza científica. Ana Oñorbe

Noticias

La FECYT concede a ALAMBIQUE la certificación de excelencia científica

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ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES desea comunicar a sus lectores que ha superado todas las fases de evaluación en la II Edición de Evaluación de revistas científicas 2009-2010 de la FECYT (Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología) y ha conseguido la certificación de revista de excelencia científica. La revista agradece, desde estas líneas, la contribución que han hecho también todos los autores que confían en nuestra publicación como medio para difundir sus trabajos.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

Informaciones

Encuentros

VII Seminario Ibérico/III Seminario Iberoamericano CTS en la enseñanza de las Ciencias Madrid, 3-6 de julio de 2012

Con el título «Ciencia, Tecnología y Sociedad en el futuro de la enseñanza de las ciencias» en este VII Seminario, auspiciado y apoyado por la OEI y la AECID, se pretende continuar en la línea establecida por los seminarios anteriores, dando cabida a todas las innovaciones, investigaciones y experiencias que se vienen realizando en los distintos países iberoamericanos. Constará de conferencias, mesas redondas, talleres, comunicaciones orales y posters. Más información: www.oei.es/cienciayuniversidad/spip.php?article2314

22nd International Conference on Chemistry Education / 11th European Conference on Research in Chemical Education Roma (Italia), 15-20 de julio de 2012

Convocatorias

XVII Simposio sobre Enseñanza de la Geología Huelva, 9-14 de julio de 2012

Por primera vez, se celebran en una misma ciudad los dos congresos más importantes en educación de la química. Roma acoge este evento bajo el título «Stimulating Reflections and Catalysing Change in Chemistry Education». Las inscripciones se pueden realizar a través de la página web. Más información: www.iccecrice2012.org/en/index.php

Desde hace más de 30 años, con carácter bianual, se vienen celebrando los simposios de enseñanza de geología organizados por la Asociación Española para la Enseñanza de las Ciencias de la Tierra (AEPECT). Como suele hacerse en estos encuentros, se dedicará una atención especial a las actividades de campo, lo que ayudará a conocer el extraordinario patrimonio geológico de la provincia de Huelva, así como a debatir acerca de su utilidad para el aprendizaje de la geología. A lo largo de la semana se desarrollarán, además, conferencias y debates sobre la geología y su enseñanza, talleres prácticos y comunicaciones que facilitarán el intercambio de experiencias e investigaciones educativas entre el profesorado de las ciencias de la tierra de primaria, secundaria y universidad. La inscripción debe hacerse antes del 30 de abril de 2012. Más información: www.uhu.es/fexp/segeo2012.htm

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Informaciones

www.curiosikid.com/view/index.asp?pageMS=23039&ms=158 Webs

Curiosikid

Este espacio se fundamenta en el desarrollo de varios experimentos dirigidos a los niños «aplicando principios científicos y con juegos en línea que permiten aprender jugand»”. La interactividad y el diseño como tal de la página logran ser motivadores y ágiles en su navegación. [Consulta: marzo de 2011]

Archivos curriculares. Ciencias de la Naturaleza

www.nuevaalejandria.com

Para enseñar ciencia

http://redescolar.ilce.edu.mx/educontinua/conciencia/ensenia/menu ensenia.htm

Un conjunto representativo de experiencias, curiosidades, datos históricos, planteamiento de situaciones problemáticas e información científica, actualizada y contextualizada para cada nivel de enseñanza, logra constituirse en un centro de interés para aquellos usuarios motivados en conocer y aprender sobre las ciencias de la naturaleza. [Consulta: marzo de 2011]

Este espacio virtual brinda a los usuarios la oportunidad de contextualizarse en un marco de trabajo constructivista. El sitio cuenta con seis temáticas (Métodos ¿Cuál Método?, Preguntas Productivas, Los preconceptos y la dificultad para enseñar ciencias, Ciencias y huevos cocidos, Científicamente comprobado), a partir de las cuales se analiza el sentido de enseñar ciencia. [Consulta: marzo de 2011]

Recursos de ciencias

http://deciencias.wordpress.com

Agrupar una serie de recursos (ejercicios, vídeos, gráficas, entre otros) por Categorías (Ámbito Científico, Animaciones, Proyectos de Ciencias, Unidades, Vídeos, Webquest) permite tener acceso a información que contribuye de manera significativa al estudio de la ciencia. [Consulta: abril de 2011]

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 70 | enero 2012

208

PÁGS.

17,80 €

PREVENIR EL FRACASO ESCOLAR DESDE CASA € EBOOK 12,50

RAMON CASALS

La escuela no empieza ni acaba en ella misma. Lo que se vive en casa condiciona de manera importante la vida escolar de hijas e hijos. La relación padres-hijos, el grado de confianza mutua, el tiempo compartido, la educación en la responsabilidad o el vínculo afectivo influyen y mucho. El autor nos explica cómo organizar la vida en casa, cómo enfocar diversos aspectos de la relación con los hijos e hijas que les ayudarán de forma directa y también indirecta a mejorar el rendimiento escolar. El libro incluye un capítulo dedicado a los hijos: «45 ideas para el estudiante», donde se les orienta en las técnicas básicas para estudiar mejor.

232

PÁGS.

CÓMO DAR CLASE A LOS QUE NO QUIEREN

13,90 €

1.a edición, 2.a reimpresión

EBOOK 9,70 €

JOAN VAELLO ORTS

El secreto de enseñar no es tanto transmitir conocimientos como contagiar ganas, especialmente a los que no las tienen. Qué hacer con estos alumnos para integrarlos en la clase, o al menos conseguir que permitan trabajar a los que sí quieren, es el principal reto de las enseñanzas obligatorias, lo que pasa por la consecución de un clima favorable en el aula y en el centro mediante la creación de condiciones propicias que no se van a dar espontáneamente, sino que deben ser creadas por el profesor. Las propuestas que se sugieren en el libro parten de la consideración de la convivencia y el aprendizaje como dos facetas que forman parte de un único tronco común: la formación integral del alumno, que incluye el desarrollo de capacidades cognitivas (usualmente identificadas con el rendimiento académico), pero también de capacidades socioemocionales, tan frecuentemente ensalzadas en teoría como relegadas a un papel secundario en la práctica.

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