Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales by Editorial Graó

COLECCIÓN FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA ORIENTACIÓN EDUCATIVA Modelos y estrategias de intervención Elena Martín, Isabel Solé (coords.)

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El volumen pretende caracterizar el modelo educativo, perspectiva que ha sido adoptada por las sucesivas leyes educativas Así, el lector encontrará en él los supuestos básicos de dicho modelo junto con los aspectos constitutivos de la tarea asesora, entre los que cabe mencionar: la colaboración orientador/docentes, sus dificultades y formas de abordarlas, la dimensión institucional de la orientación, el asesoramiento a las familias, las estrategias de evaluación psicopedagógica, la función del orientador, la intervención en momentos de transición entre etapas, etc.

ORIENTACIÓN EDUCATIVA Atención a la diversidad y educación inclusiva Elena Martín, Teresa Mauri (coords.)

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En este libro se analizan los principios de la educación inclusiva y las características de los centros que contribuyen a ella, fundamentando esta perspectiva como eje nuclear de la calidad de la educación y profundizando en aspectos de la diversidad que pueden llegar a convertirse en barreras para la inclusión. Se analizan las dificultades de aprendizaje en la lectura, la escritura y las matemáticas del alumnado en desventaja cultural. Además, se revisa el concepto de necesidades educativas especiales y la forma en la que se viene dando respuesta a este colectivo, incluyendo capítulos específicos para los problemas de comportamiento y para los de salud mental.

ORIENTACIÓN EDUCATIVA Procesos de innovación y mejora de la enseñanza Elena Martín, Javier Onrubia (coords.)

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Como asesores psicopedagógicos, los orientadores ejercen un importante papel en los procesos de innovación educativa y de mejora en los centros. Mejoras entre las cuales se encuentran el desarrollo de una enseñanza funcional y orientada a la adquisición de competencias, la mejora de la convivencia y el clima escolar, la utilización educativa de las tecnologías digitales, la transformación de las aulas en espacios de aprendizaje cooperativo, el trabajo conjunto del profesorado en procesos de docencia compartida, o la puesta en marcha de procesos de reflexión y mejora a partir de la evaluación de la calidad de la enseñanza en los centros.

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Alambique Didรกctica de las Ciencias Experimentales

Número 74, Año XIX Abril 2013 Publicación trimestral La suscripción anual incluye: 3 revistas (en papel y en digital) + 1 libro + acceso al fondo histórico PVP suscripción: Consultar boletín en páginas interiores Redacción C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona Tel.: 934 080 455 Fax: 933 524 337 editorial@grao.com Dirección editorial Maruja Caruncho Secretarias de Redacción Sara Cardona, Àngels Giráldez Gestión editorial Anna Coll-Vinent, Esther Escudero Maquetista Vinyet Ramírez Coordinadora de Producción Maria Tortajada

Edita Editorial Graó, de IRIF, S.L. Consejero delegado Antoni Zabala Gerente Julià Jené Director comercial Antoni Garcia Porta Directora de Ediciones Cinta Vidal Director de Producción José Manuel Moral Ferrer Dirección del Área de Revistas Miquel Àngel Alabart, Glòria Puig

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales número 74 abril - mayo - junio - 2013

Monografía: Hacer unidades didácticas Hacer unidades didácticas: una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias ı Aureli Caamaño La elaboración de unidades didácticas competenciales ı Digna Couso Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua ı Jenaro Guisasola

¿Para qué sirven las setas? ı Ana Rivero, Jorge Fernández Arroyo, Fátima Rodríguez Marín Indagación en el laboratorio de química ı Beatriz Crujeiras, Juan Ramon Gallástegui, M.ª Pilar Jiménez Aleixandre

Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos ı Antonio Joaquín Franco, José María Oliva

5 12 25 38 49 57

Aula de didáctica Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física Josep Corominas

Educación científica más allá del aula ı José Cantó, Amparo Hurtado, Amparo Vilches

69 76

Intercambio ChemSketch (sofware gratuito para química y biología) ı David Campos

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato ı José Ángel Hernández Santadaría

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO Hortensia Morón, M.ª del Carmen Morón, Ana M.ª Wamba

84 92 100

Experiencias prácticas Ensaladas y cócteles cromatográficos ı Luis Balaguer, Jacinta Romano Informaciones ı Libros. Encuentros. Crónicas. Webs

109 113

Hacer unidades didácticas

Hacer unidades didácticas: una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias

La finalidad del diseño y experimentación de unidades didácticas ha estado ligada frecuentemente a la elaboración de materiales que constituyeran una ejemplificación de perspectivas teóricas sobre el proceso de enseñanza-aprendizaje, de visiones epistemológicas sobre la naturaleza del conocimiento o de perspectivas socioeducativas: enseñanza por descubrimiento orientado o por descubrimiento autónomo; enseñanza basada en conceptos o en procesos; enseñanza para el cambio conceptual; enseñanza basada en la indagación, en la resolución de problemas, en la modelización; enfoque ciencia-tecnología-sociedad, enseñanza en contexto, etc. Méheut y Psillos (2004) han hablado de dos dimensiones en el diseño de unidades: la dimensión didáctica –que relaciona enseñanza y aprendizaje– y la dimensión epistemológica –que relaciona el conocimiento científico o sus versiones escolares y el mundo–. La primera dimensión está relacionada con los procesos de enseñar y aprender; la segunda, con las visiones sobre cómo es y cómo se genera el conocimiento científico. Ciertamente, ambas dimensiones han estado presentes, de forma integrada y difícilmente diferenciable, en los enfoques de diseño de unidades didácticas de estos últimos veinte años. El diseño de secuencias de enseñanzaaprendizaje ha estado siempre acompañado, en mayor o menor medida, de un proceso de experimentación en el aula y de evaluación y revisión

Aureli Caamaño Consejo de Dirección de ALAMBIQUE

de las versiones iniciales. Obviamente, en el caso de la investigación didáctica este proceso de experimentación se ha planificado y controlado más estrictamente, y se han obtenido los datos utilizando los métodos propios de la investigación cualitativa y cuantitativa (cuestionarios, entrevistas a profesores y alumnado, etc.).

Orientaciones y ejemplos de unidades didácticas A lo largo de los últimos veinte años han aparecido publicaciones y artículos que han tratado de establecer criterios y dar orientaciones para la elaboración de unidades didácticas, así como presentar unidades didácticas ya elaboradas para la ESO y el bachillerato (Gil, Furió y MartínezTorregrosa, 1991; Caamaño y Hueto, 1992; Gil y otros, 1993; Sánchez Blanco y Valcárcel, 1993; Hierrezuelo y Yus, 1995; Pro, 1999; Guisasola y Pérez de Eulate, 2001; Sanmartí, 2000, 2002; Sanmartí y Pujol, 2000; Pro y Saura, 2001; García Barros y Martínez Losada, 2011; Caamaño y Guitart, 2011; Couso, 2011; Couso y otros, 2011; Gutiérrez, 2011; Jaén, 2011). Muchas secuencias de enseñanza innovadoras han sido publicadas en revistas como Enseñanza de las Ciencias, Alambique, Eureka. Enseñanza y divulgación de la ciencia, Investigación en la Escuela, Educación Química EduQ, etc. En ALAMBIQUE se han publicado numerosos ejem-

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Hacer unidades didácticas

plos en la sección de «Intercambio» y también en monografías de tipo general, tales como: Materiales curriculares (núm. 1), La educación ciencia-tecnología-sociedad (núm. 3), El trabajo científico en el aula (núm. 20), La secuenciación de los contenidos (núm. 14), Los modelos en ciencias (núm. 35), De las concepciones a los modelos en la enseñanza de las ciencias (núm. 42), Contextualizar la ciencia (núm. 46), Enseñar y aprender investigando (núm. 52), Argumentar en ciencias (núm. 63), Hacia la competencia científica (núm. 70), Enseñar qué es la ciencia (núm. 72). O en monografías relacionadas con contenidos curriculares concretos: Aprendizaje de la biología (núm. 16), Cambio químico (núm. 17), Dinámica interna terrestre (núm. 18), Enseñanza de la electricidad (núm. 19), El estudio de la ecología (núm. 20), Química de los elementos (núm. 21), Las rocas y sus orígenes (núm. 22), Energía y sociedad (núm. 24), Estructura de la materia (núm. 26), La Tierra como sistema (núm. 27), El aprendizaje de la evolución (núm. 32), Ondas (núm. 35), Aprender con fósiles (núm. 44), Ciencias para el mundo contemporáneo (n. 49), La Tierra: un planeta en riesgo (núm. 55), El cuerpo humano (núm. 58), Nuevos materiales (núm. 59), Astronomía en la escuela (núm. 61), Darwin y la evolución de los sistemas (núm. 62), Comunicación y sonido (núm. 64), Ciencia y cocina (núm. 65), Cómo funciona la Tierra (núm. 67), Cerebro y conocimiento (núm. 68), Enseñar química hoy (núm. 69), La célula viva (núm. 73), Experiencias de mecánica (núm. 71).

Dificultades en la elaboración de unidades didácticas Las publicaciones citadas fueron de gran ayuda para orientar la planificación de unidades didácticas de acuerdo con los enfoques y modelos didácticos predominantes en cada época. Sin 6

embargo, a medida que la didáctica de las ciencias fue incorporando nuevas perspectivas y resultados de la investigación se fue haciendo más difícil dar pautas que tuvieran en cuenta todos los aspectos pertinentes: la perspectiva constructivista y las concepciones alternativas (Driver y otros, 1999; Leach y Scott, 2002), la modelización de los fenómenos en estudio (Pujol y Márquez, 2011), el aprendizaje de los procesos de la ciencia y el enfoque indagativo (Caamaño, 2012), la argumentación y el uso de pruebas (Jiménez Aleixandre y Gallástegui, 2011), los aspectos ciencia-tecnología-sociedad, la relevancia social de los contenidos (Pro, 2012), el aprendizaje de la competencia científica (Pedrinaci, 2012), etc. Por ejemplo, las pautas de elaboración para secuencias didácticas que tenían por objeto promover el cambio conceptual no acababan de ajustarse a las secuencias cuyo objetivo fundamental era resolver una situación-problema o llevar a cabo una indagación. Eran unidades con diferente objetivo y, por tanto, era absurdo intentar confeccionar el mismo traje para todas ellas. Se hacía difícil proporcionar al alumnado de cursos de formación inicial pautas que fueran útiles para todos los tipos de secuencias. Ante esta dificultad se adoptaron distintas estrategias más o menos afortunadas. Éstas son algunas de ellas: • Proponer estructuras de secuencia muy generales. Por ejemplo, plantear que toda secuencia didáctica debe contener actividades iniciales, actividades intermedias, actividades de aplicación y actividades finales de síntesis y recapitulación; lo que, siendo una excelente descripción de la estructura de una unidad, probablemente no era de una gran ayuda para saber cómo iniciar su diseño. • Describir todos los criterios que debería cumplir una buena secuencia didáctica desde todos los puntos de vista, sin estableAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas: una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias

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cer un orden de prioridad. Ahora era el exceso de variables a tener en cuenta a la vez lo que hacía la tarea muy difícil de llevar a cabo satisfactoriamente. Proponer secuencias que se centraran fundamentalmente en un único objetivo e intentar añadir de forma subsidiaria otros aspectos. Por ejemplo, priorizar el análisis y la reflexión epistemológica de los contenidos conceptuales o el cambio conceptual del alumnado y añadir los aspectos CTS como aplicaciones o, por el contrario, priorizar una problemática y subordinar la secuenciación de los conceptos a las necesidades de los contenidos CTS. Soslayar el problema, centrándose en las actividades directamente. Se trataría de buscar buenas actividades y, una vez seleccionadas, secuenciarlas de algún modo. Este planteamiento olvidaba que son las preguntas o problemas los que han de constituir el hilo conductor de la secuencia y no las actividades, que han de supeditarse a aquéllas.

En realidad, más que conocer la estructura de las unidades didácticas o disponer de extensas listas de criterios que éstas deben cumplir, lo que los alumnos de formación inicial (López-Gay, 2012) o profesores noveles esperaban –y esperan– aprender es un proceso que les guíe en la elaboración de las unidades. Los profesores que imparten los cursos de formación inicial o los cursos o seminarios de programas de formación del profesorado en activo conocen bien la dificultad de hacer comprender toda la complejidad que subyace en la elaboración de unidades didácticas. No es una técnica, es un arte, pueden haber pensado algunos para consolarse de las dificultades. Algo de verdad hay en ello. Afortunadamente, los ejemplos de unidades ya elaboradas pueden ser a veces más útiles que Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

muchas explicaciones teóricas, aunque sólo la participación directa de los profesores en la elaboración de estas unidades permite progresar en la comprensión y en las habilidades precisas para su diseño.

Un monográfico dedicado a la elaboración de unidades didácticas Curiosamente, a pesar de su importancia, hasta ahora todavía no se había dedicado en Alambique un monográfico específico sobre unidades didácticas. La presente monografía trata, pues, de llenar este hueco y de hacerlo centrándose en su proceso de elaboración. La diversidad de propuestas que se encuentran en la bibliografía no debe hacer olvidar los aspectos sobre los que hoy en día hay consenso en la didáctica de las ciencias, que marcan un terreno común para distintos procesos de diseño y estrategias de enseñanza. El enfoque de las diversas unidades puede ser más conceptual, investigador o contextualizado, pero todas ellas deberían incluir actividades de planteamiento de interrogantes, de búsqueda de soluciones, de reflexión sobre los conocimientos personales previos y los nuevos conocimientos elaborados, de debate y argumentación, de expresión, aplicación y ampliación de los conocimientos conseguidos y de reflexión sobre el proceso de aprendizaje seguido, entre otras. En los últimos tiempos se han presentado propuestas que persiguen una mejor integración de los elementos fundamentales de una secuencia didáctica: contexto, indagación y modelización (Caamaño, 2011) o contenidos, contexto y actuación (Couso, 2011). Las respuestas que nos ofrecen los docentes invitados a exponer, argumentar y ejemplificar el proceso de elaboración de unidades didácticas en este monográfico 7

Hacer unidades didácticas

nos ofrecen posibilidades que, sin duda, van en esta dirección. Digna Couso (pp. 12-24) afronta el desafío considerando la elaboración de unidades didácticas como una competencia profesional que todo profesor novel o en ejercicio debe tener. Para hacerlo, cuenta con su experiencia como profesora del máster de formación del profesorado de secundaria de la Universidad Autónoma de Barcelona, en el que se ha querido imprimir una perspectiva competencial al diseño y experimentación de unidades didácticas. Como pauta de elaboración fundamental de una UD señala la idea de plantearse desde el principio la capacidad de hacer algo (en relación con alguna de las dimensiones de la competencia científica) en un determinado contexto (de relevancia científicosocial), privilegiando el aprendizaje progresivo de las ideas y modelos por encima del aprendizaje del propio contexto o la actuación. En definitiva, una relación bidireccional entre actuación, contenidos y contexto, que está en la base de las decisiones que deben tomarse en la elaboración de toda unidad didáctica. Jenaro Guisasola (pp. 25-37), de la Universidad del País Vasco, se plantea el diseño de una unidad didáctica cuya finalidad fundamental es la elaboración de un modelo explicativo de un circuito eléctrico de corriente continua. El foco se sitúa en superar las dificultades conceptuales que la investigación didáctica ha evidenciado que el alumnado tiene para construir un modelo explicativo coherente con la teoría eléctrica. Como herramientas para diseñar la secuencia de enseñanza-aprendizaje se tienen en cuenta los aspectos CTS del tema y los aspectos emocionales que éstos puedan suscitar en el alumnado, el análisis epistemológico del contenido del currículo escolar –que incluye un análisis histórico conceptual– y las ideas y razonamientos de los estudiantes, así como sus dificultades 8

de aprendizaje. Estos criterios dan lugar a la formulación de unos indicadores de aprendizaje que, junto a unos problemas-guía, constituyen el hilo conductor de la unidad. Ana Rivero, Jorge Fernández y Fátima Rodríguez (pp. 38-48), del Departamento de Didáctica de las Ciencias de la Universidad de Sevilla, describen el proceso de elaboración de una unidad didáctica de biología, «¿Para qué sirven las setas?», coherente con un modelo de enseñanza basado en la investigación. Proponen una planificación de la unidad basada en cuatro etapas: 1. Decidir la temática y presentarla a los alumnos. 2. Seleccionar y organizar los contenidos que se enseñarán. 3. Seleccionar y secuenciar las actividades. 4. Diseñar la evaluación. Para secuenciar las actividades proponen seguir un ciclo metodológico que implica las fases siguientes: planteamiento del problema, exploración de las ideas de los alumnos, introducción de nuevas ideas, contraste de las hipótesis, recapitulación y extracción de conclusiones y planteamiento de nuevas preguntas. Las cuestiones o subproblemas planteados sirven para estructurar la unidad. Beatriz Crujeiras, María Pilar Jiménez Aleixandre y Juan Ramón Gallástegui (pp. 4956), del Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentales de la Universidad de Santiago de Compostela, describen una secuencia de actividades de carácter investigativo sobre problemas químicos, guiada por la finalidad de que el alumnado participe en las prácticas científicas, desarrollando la competencia de indagación. Cada una de las actividades plantea una situación-problema en un contexto próximo al alumnado. Para resolverla es necesario elaborar un diseño experimental utilizando los datos y orientaciones Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas: una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias

del guión. Para cada una de las actividades se establece el objetivo, los contenidos conceptuales y las estrategias de indagación. Antonio Joaquín Franco Mariscal, del IES Juan Ramón Jiménez de Málaga, y José María Oliva Martínez (pp. 57-67), del Departamento de Didáctica de la Universidad de Cádiz, presentan una unidad didáctica en torno a los elementos químicos y su clasificación periódica, basada en el uso de juegos didácticos y otros recursos lúdicos. Los objetivos de aprendizaje de la unidad los agrupan en tres bloques: saber ciencia, hacer ciencia y saber acerca de las ciencias. La secuencia didáctica –que se presenta en dos niveles de profundización– se estructura en cuatro fases: iniciación, introducción de nuevas ideas, aplicación y evaluación de conocimientos. Las tareas lúdicas que proponen las clasifican en cuatro grandes grupos: juegos de mesa, tareas con materiales o situaciones cotidianas que representan un reto, construcción y elaboración de materiales y maquetas, y uso del ordenador. El conjunto de estos cinco planteamientos de elaboración de unidades didácticas no permite disponer de cinco maneras de plantear el diseño de estas unidades. Son enfoques que presentan diferencias: unas unidades hacen más hincapié en los objetivos competenciales; otras, en el análisis epistemológico de los contenidos y las dificultades de aprendizaje, y otras, en el enfoque indagativo, mientras que la última de ellas se centra en el uso de recursos lúdicos como una ayuda para motivar y mejorar el aprendizaje del alumnado. Pero también presentan coincidencias: el hecho de establecer una serie de cuestiones clave o problemas como eje organizador de la secuencia didáctica, el enfoque indagativo y la importancia concedida a la contextualización y a la relevancia de los problemas planteados. Obviamente, no están representados todos los enfoques posibles, pero los que hay son sufiAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

cientes para darnos una visión de las diferentes tradiciones y corrientes innovadoras que se integran actualmente en el diseño de las unidades didácticas, de los objetivos que pretenden lograr y de los instrumentos y estrategias propuestos. Esperamos que este monográfico sirva para dar a a conocer estas propuestas y también para promover la discusión y el debate sobre la mejor manera de conjugar los diferentes elementos que condicionan el diseño de unidades didácticas para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias y la mejor manera de ayudar a los profesores noveles en su elaboración.

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Hacer unidades didácticas

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Hacer unidades didácticas: una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias

za y aprendizaje de las ciencias», en CAÑAL, P. (coord.): Didáctica de la Biología y Geología. Barcelona. Graó. SÁNCHEZ BLANCO, F.; VALCÁRCEL, M.V. (1993): «Diseño de unidades didácticas en el área de Ciencias Experimentales». Enseñanza de las Ciencias, núm. 15(1), pp. 35-50. SANMARTÍ, N. (2000): «El diseño de unidades didácticas», en PERALES, F.J.; CAÑAL, P.

(eds.), Didáctica de las Ciencias Experimentales. Alcoy. Marfil, pp. 239-267. — (2002): «Organización y secuenciación de actividades de enseñanza/aprendizaje». Didáctica de las ciencias en la educación secundaria obligatoria. Madrid. Síntesis. SANMARTÍ, N.; PUJOL, R.M. (eds.) (2000): Ciencias de la Naturaleza ESO. Guía práctica para el profesorado. Barcelona. Praxis.

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Hacer unidades didácticas

La elaboración de unidades didácticas competenciales*

Digna Couso Universidad Autónoma de Barcelona

Diseñar unidades didácticas de ciencias desde el marco competencial implica preparar para una actuación significativa, en contextos de relevancia, con un conocimiento científico central. Esto conlleva problematizar tanto la selección del contenido como su secuenciación. En nuestra propuesta, el contenido se centra en las grandes ideas o modelos centrales de la ciencia escolar. Para la secuenciación de las actividades de enseñanza y aprendizaje nos inspiramos en la idea de progresión, tanto de conocimiento (los aspectos o versiones del modelo que se debe aprender) como de demanda (lo que queremos que se haga con estas ideas). Preparing competence-based teaching units Designing competence-based science teaching units means preparing significant action in relevant contexts with a central piece of scientific knowledge. This entails both selecting contents and sequencing them. In our proposal the contents centre on the major ideas or central models in science teaching. For sequencing the teaching and learning activities we were inspired by the idea of progression in terms of both knowledge (aspects or versions of the model to learn) and demand (what we want students to do with these ideas).

La elaboración de secuencias de enseñanza y aprendizaje (SEA) o unidades didácticas (UD) es una competencia fundamental de todo profesor en ejercicio. Por eso aprender a elaborar UD constituye una parte esencial de la formación de los nuevos profesores en la mayoría de los programas de Master de secundaria. Sin embargo, nuestra experiencia en el mencionado máster es que tanto para profesores en formación como para sus tutores la elaboración de unidades didácticas en el contexto actual supone un reto importante: se trata de diseñar unidades didácti12

Palabras clave: secuencias de enseñanzaaprendizaje, unidades didácticas, diseño, objetivos de aprendizaje.

Keywords: teaching and learning sequences, teaching units, design, learning outcomes.

cas para promover la competencia científica, teniendo en cuenta que sólo estamos empezando a asumir el paradigma competencial y que no disponemos de suficientes buenos ejemplos en los que inspirarnos. Conscientes de esta situación, en el presente artículo queremos exponer algunas ideas que usamos con nuestros alumnos y tutores para guiarles en la elaboración de UD de ciencia competenciales. El objetivo es que sirvan tanto a profesores en formación como a docentes en ejercicio a la hora de diseñar de nuevo, pero tam-

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 12-24 | abril 2013

La elaboración de unidades didácticas competenciales

bién seleccionar, reformular y reordenar materiales didácticos existentes.

Diseño de una UD competencial: ¿por dónde empezar? El diseño de cualquier situación de enseñanza y aprendizaje involucra, de forma explícita o implícita, el tratamiento de tres aspectos interrelacionados: qué, para qué y cómo enseñar y aprender. Dentro de un marco competencial y una visión socioconstructivista del aprendizaje resulta útil abordar estas dimensiones a través de las siguientes preguntas: • ¿Qué queremos que los alumnos aprendan, teniendo en cuenta para qué queremos que lo aprendan? • ¿Qué les haremos pensar, comunicar, hacer y sentir/ser para que lo aprendan? En el contexto del diseño de una UD, la respuesta a la primera pregunta tiene que ver con el objetivo global (competencial) que persigue la UD, así como con sus objetivos de aprendizaje y contenidos concretos. La respuesta a la segunda pregunta se relaciona primordialmente con las actividades de enseñanza y aprendizaje, en concreto con su selección y secuenciación. ¿Qué queremos que los alumnos aprendan, teniendo en cuenta para qué queremos que lo aprendan? En el marco educativo competencial se enseña y aprende para la adquisión de competenLa elaboración de unidades didácticas en el contexto actual supone un reto importante: se trata de diseñar unidades didácticas para promover la competencia científica

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

El diseño de cualquier situación de enseñanza y aprendizaje involucra, de forma explícita o implícita, el tratamiento de tres aspectos interrelacionados: qué, para qué y cómo enseñar y aprender

cia, entendiendo la competencia personal, social y/o profesional como la capacidad de resolver problemas reales aplicando conocimientos. En el caso de la competencia científica escolar, esto implica orientar la enseñanza de las ciencias a la capacitacion para la actuación, en situaciones reales y relevantes, a partir de la mobilización de conocimientos de ciencia escolar (Sanmartí, 2008). En consecuencia, una UD competencial debe plantearse qué actuaciones quiere promover, en qué contextos de relevancia hacerlo y para construir y mobilizar qué conocimientos.

La selección del contenido: pocas pero grandes ideas De acuerdo con lo anterior, el marco competencial implica la problematización de la selección del contenido, en particular respecto dos aspectos: • El contenido que se enseñará debe servir al fin competencial, es decir, debe poder relacionarse con un contexto de relevancia para el alumnado y con una actuación en el mundo que desarrolle la competencia científica y también las competencias básicas del alumnado. Esto significa que el contenido deja de concebirse como interesante per se para entenderse como interesante para favorecer la actuación en el mundo real, con el que debe tener alguna relación. En consecuencia, no todos los contenidos «clásicos» tienen fácil cabida en una enseñanza com13

Hacer unidades didácticas

petencial. Por ejemplo, si no es fácil encontrar una actuación en un contexto relevante para los alumnos de la ESO para la que sea necesario dominar la ecuación del MRUA, ¿no será que quizás no debería enseñarse en ese nivel? Sin embargo, resulta fácil pensar situaciones para las que un alumno debe conocer la diferencia cualitativa entre moverse aceleradamente o no, recoger datos de variación de posición con un sensor o representar gráficamente estos datos (por ejemplo, para describir y relacionar el tipo de conducción con el perfil de consumo de combustible, entender cómo funciona un radar de velocidad o analizar la calidad de rebote de diferentes zapatillas de deporte). Aunque esta idea pueda resultar provocadora, son muchos los autores que en el marco de la enseñanza de las ciencias como alfabetización científica llevan décadas reclamando una revisión crítica de los contenidos a partir del análisis de su relevancia para los alumnos, señalando que muchos contenidos de los currículos actuales son rémoras de currículos históricos orientados a la formación de futuros científicos y no a la formación de ciudadanos alfabetizados científicamente. Esto implica incorporar los criterios de utilidad y responsabilidad social a la selección de los contenidos (American Association for the Advancement of Science, 1993). Diseñar una UD competencial hace necesaria esta revisión crítica y da Diseñar una UD competencial hace necesaria esta revisión crítica y da herramientas para llevarla a cabo, al enfatizar el uso del contenido en contexto

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herramientas para llevarla a cabo, al enfatizar el uso del contenido en contexto. El contenido que se enseñará ha de ser el central o clave para el pensamiento científico de los alumnos. Es decir, que «deben enseñarse los conceptos y teorías científicas imprescindibles para elaborar explicaciones básicas sobre el mundo natural» (Pedrinaci y otros, 2012). La razón primordial es que enseñar desde la perspectiva competencial resulta más exigente en tiempo y esfuerzo, lo cual obliga a reducir la cantidad y aumentar la profundidad (la calidad) con la que se trabajan los contenidos. Puesto que en este marco el contenido no hay que saberlo (reproducirlo, enumerarlo, aplicarlo rutinariamente...), sino saber usarlo para actuar (parapensar, hablar, hacer y sentir: para reflexionar, diseñar, argumentar, juzgar, decidir...), las actividades en las que los alumnos construyen estos contenidos son necesariamente más largas y complejas. Por tanto, los contenidos que se escogerán deben ser necesariamente menos y esto obliga a identificar cuáles son los contenidos clave o básicos en los que debemos centrar la enseñanza.

Afortunadamente, existe cierto consenso en didáctica de las ciencias respecto a cuáles son estos contenidos importantes desde la perspectiva de la alfabetización científica, es decir, las ideas científicas básicas tanto por su importancia en la ciencia (el valor intrínseco del conocimiento) como para la ciudadanía en el mundo de hoy. Una reciente revisión de Harlen (Harlen y otros, 2010) habla de diez grandes ideas de ciencia (además de otras cuatro sobre ciencia) que representan el contenido básico que todo alumno debe adquirir a lo largo de su escolarización obligatoria. Estas «grandes ideas» presentan grandes coincidencias con la propuesta de enseñanza de las Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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ciencias como enseñanza y aprendizaje de modelos centrales de ciencia escolar (modelo ser vivo, modelo cambio químico, modelo de materia...), de la UAB (Izquierdo, Sanmartí, García y otros). A diferencia de las grandes ideas, sin embargo, la noción de modelos escolares como contenido tiene mayor potencial didáctico, por dos motivos. Primero, porque sugiere cómo enseñar y aprender estos contenidos: modelizando o construyendo, usando, evaluando y revisando los propios modelos (Schwarz, 2009). Segundo, y como argumentan Pedrinaci y otros, porque, al tratarse de una práctica científica clave, la elaboración y evaluación de modelos científicos escolares no sólo sirve para aprender ciencia, sinó también sobre ciencia (Pedrinaci y otros, 2012). Una última idea asociada con la importancia de elaborar el currículo a partir de las ideas clave o modelos centrales es la necesidad de plantearse su enseñanza de forma progresiva. Puesto que estas ideas son complejas («costaron siglos de arduo trabajo a la humanidad»), una enseñanza orientada a su construcción no puede plantearse como «re-descubrimiento» ni tampoco como «apropiación de una vez y para siempre», sino como «una apropiación –profundamente constructiva– de potentísimas herramientas intelectuales que se van representando en el aula con el nivel de formalidad necesario para cada problema y cada momento del aprendizaje» (Adúriz-Bravo e Izquierdo, 2009). Dicho de otro modo, la enseñanza de ideas clave o modelos centrales debe plantearse como progresión en su aprendizaje, es decir, como un camino que permita irlas construyendo en aproximaciones sucesivas a lo largo de la escolaridad. Por tanto, no se trata de repartir los contenidos en el trayecto curricular del alumno, sino de irlas revisando, añadiendo profundidad y complejidad en cada oportunidad, de acuerdo con la clásica (pero no por ello asumida) noción de currículo en espiral. En esta tarea puede ayudarAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Afortunadamente, existe cierto consenso en didáctica de las ciencias respecto a cuáles son estos contenidos importantes desde la perspectiva de la alfabetización científica nos consultar orientaciones curriculares planteadas como progresión, en las que se destacan las diferentes etapas de las ideas científicas a lo largo del continuo 6-16 de la escolaridad (por ejemplo: proyecto 2061, American Association for the Advancement of Science, 2001). Por último, aunque en todo lo anterior hemos privilegiado la dimensión conceptual de los contenidos, esto no significa que no se tengan en cuenta contenidos sobre ciencias, además de aspectos procedimentales y actitudinales. De hecho, una redacción de los contenidos de forma competencial incluye estos componentes sin la tradicional distinción entre ellos. Por ejemplo, la enseñanza del modelo de conservación y degradación de la energía (comprender que, aunque la cantidad de energía se conserva en el universo, cada vez se dispone de menos energía útil para hacer trabajo porque la energía se degrada en cada cambio) debe incorporar, desde la perspectiva competencial, una actitud de responsabilidad frente al consumo energético. ¿Qué les haremos pensar, comunicar, hacer y sentir/ser para que lo aprendan?

Una vez iniciada la selección del contenido científico que se debe aprender (sea en listado, en forma de mapa conceptual u otros), el problema que se plantea toda UD es la planificación o diseño de las situaciones de aprendizaje, que plasmamos en una secuencia de actividades. Diseñar esta secuencia como un «camino» que facilite la 15

Hacer unidades didácticas

construcción, en aproximaciones sucesivas, de una versión adecuada de la idea/modelo científico involucra tres aspectos clave: • ¿De dónde parten los alumnos? • ¿Qué hitos del camino debemos alcanzar? • ¿Dónde queremos llegar y cómo sabremos que hemos llegado? Dónde llegar: competencia científica global y actividad de aplicación

Una buena estrategia de diseño es comenzar a pensar en la UD por el final, es decir, «dónde queremos llegar» o cuál es el objetivo final que queremos conseguir con esta UD. Siguiendo con la lógica competencial, este objetivo final (que algunos autores llamamos «competencia científica global» de la UD) debe referirse a la capacidad de hacer algo (relacionado con la competencia científica), en un contexto determinado (de relevancia científicosocial), aplicando un conocimiento determinado (científico clave). Con respecto a qué actuaciones y contextos privilegiar, resultan inspiradores marcos como el de las cuestiones de relevancia sociocientífica (SSI por sus siglas en inglés), que enfatizan las actuaciones de alto nivel cognitivo o discursivo generalmente con carga valórica, como la toma de decisiones, el posicionamiento, la evaluación, el análisis crítico o la argumentación en contextos controvertidos o socialmente vivos. También la tradición CTS y CTSA ofrece ejemplos de contextos relevantes para el alumnado y, por tanto, con sentido directamente para ellos, su Nuestra propuesta consiste en privilegiar el aprendizaje de las ideas o modelos clave por encima del aprendizaje de aspectos del contexto o de características de la actuación

comunidad o el mundo en general (relevancia personal, social o global), en los que se enfatizan las relaciones entre la ciencia y la tecnología con la sociedad y el entorno, integrando actuaciones de carácter cientificotecnológico como diseñar o proponer soluciones. Nuestra propuesta, que se inspira en estas perspectivas, sigue sin embargo una lógica diferente al privilegiar el aprendizaje de las ideas o modelos clave por encima del aprendizaje de aspectos del contexto o de características de la actuación. Puesto que la actuación y el contexto se usan para aprender las ideas centrales de ciencias, seleccionamos aquellas situaciones en las que los conceptos o ideas científicas objeto de aprendizaje tienen un papel destacado y son imprescindibles para esa actuación en ese contexto. Esto no significa poner la actuación y el contexto al servicio del contenido «clásico», lo que obligaría a contextualizar y actuar de forma artificial y poco significativa (por ejemplo, intentar contextualizar el contenido clásico de formulación inorgánica podría llevarnos a plantear una actuación tan pobre como etiquetar muestras en un laboratorio desordenado). La idea es la de una relación a tres bandas entre actuación, contexto y contenido, donde se prioriza el contenido al escoger contexto y actuación, aunque se trata de contenidos competenciales que ya incorporan relevancia y significatividad de uso. En el cuadro 1 ponemos algunos ejemplos de competencias globales de UD. Cuando la redacción del objetivo final o competencia global que se debe adquirir es adecuada, suele llevar implícita el germen de la actividad final de la UD, es decir, aquella actividad en la que los alumnos acaban de adquirir la competencia global y en la que demuestran el grado de dicha adquisión, y que, por tanto, es generalmente una actividad de aplicación y evaluación final. Para los ejemplos del cuadro 1, puede ser una actividad de selección de materiales razonada para el aislamiento acústico del local del grupo Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

La elaboración de unidades didácticas competenciales

Actuación

Contexto

Reflexionar. Proponer (soluciones de diseño).

La problemática de la contaminación acústica en el ámbito vecinal.

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Justificar (medidas de seguridad).

La necesidad de un uso responsable de la electricidad en el ámbito cotidiano.

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La polémica asociada a los vertederos nucleares.

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• •

Argumentar (posicionarse). Proponer (medidas de seguridad).

Contenido conceptual

•

Competencia científica global

Naturaleza y propagación del sonido (modelo de partículas y de onda mecánica). Propiedades acústicas de los materiales (modelo de partículas).

Reflexionar sobre la problemática de la contaminación acústica y presentar propuestas para mitigar sus efectos en el caso de un grupo musical que molesta a sus vecinos a partir de lo aprendido sobre el sonido y su interacción con los materiales.

Naturaleza y propiedades de la corriente eléctrica (modelo de circuito elèctrico simple). Materiales conductores y aislantes (modelo de partículas - carácter eléctrico).

Justificar la necesidad de unas medidas de seguridad en el uso de la electricidad en el ámbito cotidiano basadas en las nociones de circuitos eléctricos y materiales conductores y aislantes de la unidad.

Naturaleza de la radioactividad (modelo de partículasnaturaleza radioactiva).

Argumentar a favor o en contra de la construcción de un vertedero nuclear, y proponer medidas de control y seguridad en caso de construirlo a partir de lo aprendido de radiación nuclear y sus efectos conocidos.

Cuadro 1. Ejemplo de actuación, contexto, contenido conceptual y competencia científica global asociada a la actividad

final de tres unidades didácticas

musical, la presentación oral de medidas de seguridad que se deben enseñar a los alumnos de cursos inferiores respecto a la electricidad o la redacción de una carta argumentando los motivos por los que no quieren que se instale un vertedero nuclear en el pueblo de al lado. Iniciar el diseño de una UD teniendo en cuenta que al final los alumnos han de ser capaces de hacer estas cosas (¡y no otras!) ayuda en la selección, diseño y adaptación de las actividades de enseñanza y aprendizaje intermedias, ya que en las diversas actividades de la UD les hemos de preparar para ello. A modo de ejemplo, para los alumnos que han de «argumentar a favor o en contra de la construcción de un vertedero nuclear» en la ESO, seguramente no sea necesario diferenciar entre radiación alfa, beta y gamma. Sin embargo, este contenido puede ser necesario en una UD de Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

bachillerato para decidir en qué casos de exposición a la radiación hay mayor riesgo para la salud. Esbozando una trayectoria: secuenciación de los objetivos de aprendizaje en progresión de conocimiento y demanda cognitiva

La estrecha relación que existe entre el objetivo final de la UD y la actividad de su aplicación o evaluación final asegura que ponemos a los alumnos en la situación de acabar de aprender y demostrar que han aprendido aquello que explícitamente queremos que aprendan. Esta simbiosis entre objetivo y actividad, sin embargo, no suele darse en el diseño convencional de UD. Los problemas más comunes respecto a los objetivos de aprendizaje son que, o son demasiados y no permiten un aprendizaje significativo de lo 17

Hacer unidades didácticas

Secuenciar los objetivos de aprendizaje (y por tanto las actividades didácticas) como progresión de aprendizaje implica diseñar de acuerdo con un camino concreto que, creemos, ayudará a los alumnos a aprender importante (se plantea una lista de objetivos sin priorizar), o no se relacionan con las actividades (no hay ninguna actividad que trabaje explícitamente lo que se quiere conseguir) o, al estar redactados como una lista sin orden establecido, no orientan la secuenciación de actividades. Para evitar esta falta de concreción y relación entre objetivo y actividad, en nuestra propuesta diseñamos los objetivos de aprendizaje (OA) directamente asociados a las actividades de aprendizaje, de forma que nos proponemos un OA por actividad. Esto garantiza que no se diseñan o integran en la UD actividades que, aunque «funcionen bien» con los alumnos, no tienen un OA concreto: algo que haya que aprender para irnos aproximando al modelo científico objeto de aprendizaje y poder demostrar al final que se ha adquirido la competencia global. Nuestra experiencia es que el profesorado novel piensa en la enseñanza en el aula en cuanto actividad, «enamorándose» de actividades que le parecen novedosas, generalmente por su formato (una práctica indagativa, un trabajo por expertos, una coevaluación...) e integrándolas en su UD una detrás de otra sin pensar demasiado en el orden, las conexiones ni el camino de sucesivas aproximaciones a la idea científica o modelo que se quiere que se aprenda. Esta visión refleja una visión común de la UD como suma de actividades, en lugar de UD como propuesta de progresión de aprendizaje. Para poder redactar los OA de forma que guíen el camino hasta la actividad final, debemos 18

tener en cuenta el punto de partida de los alumnos. Una forma de hacerlo es analizar las demandas de aprendizaje que existen al comparar lo que se sabe con lo que se tiene que saber (concepto de Leach y Scott, 2002, citado en Couso, 2011). Redactar los OA en función del análisis de las demandas de aprendizaje obliga a explicitar dónde necesitan apoyo los alumnos y de qué tipo debe ser: qué aspectos o ideas de los alumnos podemos aprovechar (para construir a partir de ellos), en qué aspectos no presentes conviene hacerles pensar (porque son fundamentales para comprender o construir el modelo o idea científica) y cuáles debemos ayudarles a superar (porque son un obstáculo al aprendizaje). Por ejemplo, para llegar a dominar un modelo de circuito eléctrico simple podemos construir sobre las ideas que tienen los alumnos de que algo «circula» y algo «se gasta» en el circuito, pero favoreciendo la evolución/transformación de estas ideas de forma que no piensen que la carga sale de la pila y se gasta en la bombilla, sino que lo que «se gasta» es la capacidad de la pila de proporcionar (transferir) energía al circuito. Redactar los OA sólo en función de las demandas de aprendizaje, aunque útil, no es suficiente para ayudar a articular la secuenciación de una UD, porque, como hemos comentado antes, además del punto de partida y de llegada necesitamos identificar hitos del camino. Estos hitos son estadios o pasos en el aprendizaje del modelo «objeto de aprendizaje», es decir, versiones o aspectos del modelo que se apoyan en lo aprendido y facilitan el siguiente paso en el aprendizaje. Secuenciar los objetivos de aprendizaje (y por tanto las actividades didácticas) como progresión de aprendizaje implica diseñar de acuerdo con un camino concreto que, creemos, ayudará a los alumnos a aprender. En palabras de Marbà (2013), «los objetivos de aprendizaje deberán articular una trayectoria, de las posibles que hay, Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

La elaboración de unidades didácticas competenciales

para conseguir que los alumnos construyan un primer modelo de aprendizaje». Es la articulación de esta trayectoria la que orienta la secuencia de objetivos y actividades de la UD.

El cuadro 2 muestra un ejemplo de secuenciación de los OA de una UD. Esta secuenciación se hace de acuerdo con una progresión de aprendizaje que tiene en cuenta dos variables. Por un

Redacción de los objetivos de aprendizaje de la UD competencial

Relación de las actividades diseñadas para conseguir los objetivos de aprendizaje

Identificar. Recordar.

Establecer la relación entre el sonido y la problemática de la contaminación acústica

Actividad 1. Mi música y mis vecinos A partir de la lectura de un artículo sobre la problemática de la contaminación acústica, se trabajan las ideas al respecto.

El sonido como señal • Se origina por vibraciones. • Se transmite a distancia, de emisor a receptor.

Observar. Reconocer.

Comprender que el sonido se genera por vibraciones y llega desde el emisor al receptor sin transporte de materia.

Actividad 2. Nuestros sonidos preferidos A partir de la experimentación con diversos sonidos cotidianos, los alumnos identifican la vibración de un objeto como origen del sonido y representan su propagación.

•

Observar. Reconocer.

Reconocer la necesidad de un medio para la transmisión del sonido mediante el diseño y la realización de un experimento.

Actividad 3. ¿Lo oyes o no lo oyes? Los alumnos diseñan y realizan una experiencia con materiales dados para comprobar el papel del medio en la transmision del sonido.

Tiene características que: • Puedo medir (intensidad, tono). • Se relacionan con la forma en la que vibran las partículas del medio.

Medir. Relacionar.

Identificar las diferentes características del sonido (intensidad, tono) relacionándolas con el comportamiento del medio al vibrar utilizando los recursos TIC y TAC.

Actividad 4. ¿Cómo suena la batería de Juan? A partir del análisis de la vibración de la membrana de un tambor se presentan las diferentes características del sonido (tono e intensidad) y se relacionan con el movimiento de las partículas del medio en una simulación.

El sonido como onda • Con amplitud y frecuencia. • Relacionada con la forma en la que vibran las partículas del medio.

Relacionar. Utilizar (modelo).

Utilizar el modelo de onda para describir cómo vibran las partículas del medio y relacionar características del sonido con las del modelo (amplitud y frecuencia) y sus unidades.

Actividad 5. ¿Qué es eso de las ondas sonoras? Se introduce el modelo onda y se identifican las características del sonido con las de este modelo, utilizando una aplicación que facilita la abstracción del modelo de partículas al modelo de onda.

Al interaccionar con un nuevo medio, en parte se refleja, en parte se absorbe y en parte se transfiere.

Distinguir. Analizar. Explicar.

Distinguir varios fenómenos producidos por la interacción entre el sonido y los materiales.

Actividad 6. Eco ecoo Se identifican y diferencian los fenómenos que experimenta el sonido en una superficie: transmisión, reflexión (eco...) y absorción.

Progresión conocimiento

Requiere un medio para poder transmitirse.

Progresión demanda

a Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

Progresión conocimiento

Redacción de los objetivos de aprendizaje de la UD competencial

Relación de las actividades diseñadas para conseguir los objetivos de aprendizaje

Sintetizar. Abstraer.

Sintetizar los contenidos trabajados elaborando un resumen utilizando el lenguaje científico a partir de una situación cotidiana.

Actividad 7. ¿Qué pasa en la habitación de Juan? Se analiza una situación cotidiana de contaminación acústica, y se consensúa un resumen de los conceptos trabajados.

Reflexionar. Explicar. Justificar.

Aplicar los conocimientos y el lenguaje científico adquiridos para elaborar una propuesta escrita de mitigación de los efectos de la contaminación acústica.

Actividad 8. ¡Periodistas por un día! Trabajo cooperativo con expertos con el objetivo de redactar un artículo que recoja su reflexión sobre el problema de la contaminación acústica, explicación científica y propuesta justificada de medidas de mitigación.

Progresión demanda

Cuadro 2. Unidad didáctica competencial sobre el sonido (2.º ESO)

lado, la progresión del modelo o idea del alumno, en la que se explicitan sus diferentes estados o etapas. Por otro, el hecho de que, al caminar hacia la competencia, la demanda cognitiva o aquello que somos capaces de hacer con las ideas también debe aumentar. Para el primer eje, podemos inspirarnos en progresiones de conocimiento propuestas en diversos currículos oficiales y documentos, basadas en análisis epistemológicos o historiográficos del contenido (progresión de ideas lógica desde el punto de vista de la disciplina), en resultados de investigación didáctica sobre las ideas previas de los alumnos en relación con los diferentes aspectos del modelo (progresión en función de la demanda de aprendizaje) o en los resultados sobre progresiones de aprendizaje empíricas, es decir, en las trayectorias de aprendizaje cuya adecuación ha quedado demostrada en la investigación didáctica (por ejemplo, la de Schwarz y otros, 2009, para la modelización). Para el segundo eje resultan inspiradoras propuestas de jerarquización de las habilidades de pensamiento, de las más simples (generalmente asociadas a los niveles infe20

riores de la taxonomía de Bloom, como memorizar, identificar…) a las de nivel cognitivo más elevado (habilidades de pensamiento de orden superior, como construir argumentos, plantear preguntas investigables, etc.). La idea, como recalca Marbà (2013), es que para llegar a hacer algo tan complejo con el conocimiento científico adquirido como argumentar, justificar o evaluar es necesario antes ser capaz de identificar, enumerar, describir, etc. En nuestra propuesta, la combinación de ambos constructos (progresión de estadios del modelo o idea científica con progresión de niveles de demanda cognitiva) orienta la redacción de los OA. En el ejemplo de una UD sobre el sonido para 2.º de ESO (cuadro 2), una vez que se ha determinado el contenido que se trabajará, se propone en la columna de la izquierda una progresión de estadios del modelo basada en las ideas de los alumnos (por ejemplo, sabemos que se imaginan el sonido como «algo» que viaja, idea que podemos aprovechar al inicio para introducir un modelo de señal de emisor a receptor, y superar más adelante con la introducción de la necesidad del medio y el no Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

La elaboración de unidades didácticas competenciales

transporte de materia). Al combinar estos estadios con la progresión de demandas cognitivas de la segunda columna de la izquierda, podemos redactar los OA de la tercera columna (parte subrayada). Para conseguir estos objetivos se diseñan las actividades de la columna de la derecha. Al concretarse las actividades, sin embargo, debemos reformular parcialmente los objetivos introduciendo matices que se vinculan con la actividad concreta que les hacemos hacer (parte no subrayada de los OA). Estas reformulaciones son las que permiten que, además de los contenidos conceptuales, se desarrollen contenidos de corte procedimental o actitudinal y se contribuya a las competencias básicas. Por ejemplo, podemos introducir las ideas de frecuencia y amplitud de muchas formas, pero si lo hacemos con ciertos recursos TIC estaremos trabajando además contenidos procedimentales como la medición digital y la interpretación de gráficos, así como contribuyendo a la competencia básica de uso de TIC. Construyendo el camino: la secuenciación de las actividades de enseñanza y aprendizaje

Elaborar una UD de acuerdo a una progresión de conocimiento y demanda cognitiva implica diseñar y secuenciar las actividades para que se pueda hacer emerger en el aula cada aspecto o estadio del modelo objeto de aprendizaje. Sin embargo, ya hace tiempo que sabemos que aprender es muy complejo y que no se pueden construir las nuevas ideas, ni siquiera convenientemente secuencidas en un orden lógico o empírico, a no ser que partamos de lo que los alumnos saben (constructivismo), compartamos con ellos lo que se quiere saber (metacognición), progresemos en complejidad de forma contextualizada (aprendizaje situado) y consigamos un cierto nivel de abstracción antes de la aplicación (transferencia). En este senAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

tido, tanto a nivel micro de cada actividad de construcción de estadios del modelo (en gris en el cuadro 2) como a nivel macro de cada secuencia o toda la UD completa (el resto de las actividades del cuadro 2), se deben diseñar momentos de exploración y apropiación de objetivos al inicio, estructuración o síntesis de lo aprendido y aplicación final. Estas ideas de sub y supra estructura, basadas en el ciclo de aprendizaje de Karplus modificado por Jorba y Sanmartí, ayudan a que el camino global de aprendizaje de una idea científica se realice de acuerdo con lo que sabemos del aprendizaje. Con el mismo objetivo podrían utilizarse otras guías para la secuenciación global, como el ciclo de indagación o de proceso ABP. Resumen, implicaciones y limitaciones de la propuesta

Nuestra propuesta de guía para el diseño de UD se basa en seis premisas: 1. La unidad de enseñanza y aprendizaje es la secuencia de actividades de enseñanza y aprendizaje o UD y no cada una de estas actividades. 2. Las UD competenciales deben preparar para la actuación signtificativa, en contextos de relevancia, con un conocimiento científico central. 3. La selección de contenidos es crucial. Proponemos orientarla a las grandes ideas o Tanto a nivel micro de cada actividad de construcción de estadios del modelo como a nivel macro de cada secuencia o toda la UD completa, se deben diseñar momentos de exploración y apropiación de objetivos al inicio, estructuración o síntesis de lo aprendido y aplicación final

Hacer unidades didácticas

modelos centrales de la ciencia escolar, seleccionando los aspectos incluidos de acuerdo con criterios de utilidad y responsabilidad social. El aprendizaje de la idea científica o modelo puede secuenciarse paso a paso, como estadios o niveles en una progresión de aprendizaje que tenga en cuenta el punto de partida de los alumnos y la necesidad de ir aumentando en complejidad tanto los aspectos/versiones del modelo que debe aprenderse como la demanda cognitiva asociada (lo que somos capaces de hacer con estas ideas). Construir cada aspecto o estadio del modelo debe ser un objetivo de aprendizaje, y por tanto debe trabajarse en alguna actividad diseñada para ello. Utilizar una estructura básica como la del ciclo de aprendizaje ayuda a tener en cuenta cómo se aprende a nivel de cada actividad y secuencia o UD.

Estas ideas tienen algunas consecuencias que vale la pena discutir. En nuestra propuesta, y con el objetivo de subrayar la importancia de saber ciencia para tener competencia científica, hemos hecho hincapié en los contenidos conceptuales, centrándonos en la idea de los modelos centrales y mencionando cómo una visión competencial del contenido incorpora aspectos procedimentales y actitudinales. Sin embargo, creemos que la selección del contenido es algo mucho más complejo y que no hemos resuelto aquí la dificultad de seleccionar todo aquello que en realidad queremos enseñar. Por ejemplo, la enseñanza de «hábitos de la mente» asociados al pensamiento científico, como la curiosidad, la apertura a nuevas ideas, el escepticismo… (American Association for the Advancement of Science, 1993), o la enseñanza de «formas de 22

mirar» de la ciencia, como las nociones de parteestructura, cambio-conservación, etc. (García, 1998, en Sanmartí, 2002). Nuestra experiencia es que el profesor experto utiliza y muestra estas ideas, tanto en el diseño como en la actuación. Sin embargo, faltaría incorporar en las propuestas de diseño de UD un espacio formal para orquestar estos «contenidos» que generalmente no incluimos explícitamente. Coincidimos con Marbà (2013) en que quizás la parte esencial de nuestra propuesta es usar el concepto de progresión de aprendizaje. Además de para el diseño de UD, este concepto sirve también para orientar la programación desde una perspectiva más amplia. Como hemos indicado, algunos currículos articulan sus contenidos de esta forma, basados generalmente en los mapas de la American Association for the Advancement of Science (2001). La idea es que el profesor conozca los diferentes niveles a los que trabajar una idea científica, sitúe a sus alumnos en esta progresión y les ayude a avanzar hasta el estadio siguiente, que no es generalmente la versión final de la idea, sino un necesario paso intermedio. Utilizar el concepto de progresión de aprendizaje para diseñar implica reconocer que aprender ciencias es extremadamente complejo, y sólo podemos hacerlo a micro (UD), meso (curso) y macro escala (ciclo, nivel, etapa) en aproximaciones sucesivas. En nuestra propuesta redefinimos el concepto de objetivo de aprendizaje para que dé cuenta de este carácter progresivo. En este sentido, recomendamos diseñar un OA competencial por actividad, de forma secuencial de acuerdo con una progresión de conocimiento y demanda cognitiva. Por tanto, nuestros OA no son un listado de todo aquello que el alumno debe saber al final de la UD y que por tanto debemos evaluar en la actividad final, sino una guía del camino que ideamos para que el alumno llegue a saber lo Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

La elaboración de unidades didácticas competenciales

Utilizar el concepto de progresión de aprendizaje para diseñar implica reconocer que aprender ciencias es extremadamente complejo, y sólo podemos hacerlo a micro (UD), meso (curso) y macro escala (ciclo, nivel, etapa) en aproximaciones sucesivas

años trabajando a los futuros profesores es que el profesorado tanto novel como en activo disponga de criterios para decidir cuán adecuado es un material didáctico, cómo puede insertarlo en una secuencia de enseñanza y aprendizaje concreta y cómo adaptarlo para que tenga el máximo sentido y potencial de aprendizaje para sus alumnos, en su contexto de aula.

Nota que queremos que aprenda. Así, los OA que proponemos sirven para guiar lo que se debe aprender en cada actividad y no lo que debe estar aprendido al final. Aunque hemos propuesto una secuencia ordenada para el diseño de UD, la realidad es más compleja. Es difícil pensar en diseñar una UD siguiendo pasos uno tras otro. Generalmente, nuestros alumnos y sus tutores diseñan las UD en un ir y venir entre el esbozo y la determinación de contenido, contexto, actuación (nivel al que trabajo el modelo, aspectos del contexto que enfatizo, dimensiones de la actuación que pretendo) y las actividades para conseguirlo. Por último, a pesar de la importancia que otorgamos al diseño de UD tanto en la formación como en la innovación o incluso desde la perspectiva de la investigación didáctica, no querríamos transmitir la idea de que el costoso proceso de diseñar UD competenciales que aquí desgranamos debe ser el seguido por todos los profesores para todos los materiales que usan. Por un lado, existen en la literatura otras propuestas para el diseño de UD fudamentadas en la investigación didáctica (para una revisión de las más importantes en castellano, véase Couso, 2011). Por otro, desde nuestra perspectiva no se trata de que el profesorado diseñe partiendo de cero todos sus materiales didácticos. El objetivo que nos proponemos al exponer esto que llevamos Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

* AGRADECIMIENTOS: Muchas de las reflexiones aquí incluidas son producto del trabajo compartido con el equipo docente de ciencias del Máster FIPS de la UAB, al que agradezco su estímulo constante. Los ejemplos de contextos, actuaciones, objetivos de aprendizaje y UD son de alumnos de este mismo máster. Merecen particular mención las alumnas C. Simarro y S. Álvarez, que diseñaron la UD sobre el sonido del cuadro 2. Estas ideas para el diseño de UD competenciales forman parte del proyecto COMPEC, financiado por el MICINN, ref. EDU2009-08885.

Referencias bibliográficas ADURIZ-BRAVO, A.; IZQUIERDO-AYMERICH, M. (2009): «Un modelo de modelo científico para la enseñanza de las ciencias naturales». Revista Electrónica de Investigación Educativa, núm. esp., pp. 40-49. AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE (1993): Project 2061: Benchmarks for Science Literacy. Nueva York. Oxford University Press. — (2001): Project 2061: Atlas of Science Literacy. Vol. 1. Nueva York. Oxford University Press. COUSO, D. (2011): «Las secuencias didácticas en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias: modelos para su diseño y validación», en CAAMAÑO, A. (coord.): Didáctica de la física y química. Barcelona. Graó, pp. 57-84.

Hacer unidades didácticas

HARLEN, W. (ed.) (2010): Principios y grandes ideas de la educación en Ciencias. Association for Science Education. MARBÀ, A. (2013): «Las progresiones de aprendizaje: una herramienta para pensar en qué y cómo enseñar». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales [en prensa]. PEDRINACI, E. y otros (2012): 11 ideas clave. El desarrollo de la competencia científica. Barcelona. Graó. SANMARTÍ, N. (2002): Didáctica de las ciencias en la educación secundaria obligatoria. Madrid. Síntesis Educación. — (2008): «Què comporta desenvolupar la competència científica?». Guix: Elements d'Acció Educativa, núm. 334, pp. 11-16.

SCHWARZ, C.V., y otros (2009): «Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners». Journal of Research in Science Teaching, núm. 46, pp. 632–654.

Dirección de contacto Digna Couso Lagarón Universidad Autónoma de Barcelona digna.couso@uab.cat Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en septiembre de 2012 y aceptado en febrero de 2013 para su publicación.

POR UNA PEDAGOGÍA DE AYUDA ENTRE IGUALES MARIBEL

DE LA

CERDA TOLEDO

Este libro aborda la temática de la ayuda entre iguales, una propuesta en que los alumnos enseñan a los compañeros mediante una actividad planificada con una clara voluntad educativa. Esta práctica, de gran potencial educativo, permite trabajar sobre contenidos académicos y pone en juego un dinamismo pedagógico esencial para la vida y las relaciones afectivas entre personas. Obra esencial para maestros y maestras que quieran aplicar y conocer en profundidad esta clase de prácticas, sistematizando las cuestiones clave en relación con la forma así como la teoría que las sustenta, en una propuesta sencilla pero brillante, fácilmente extrapolable a diversidad de contextos. C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

Tel.: (34) 934 080 464

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Hacer unidades didácticas

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua*

En este artículo nos centramos en el diseño de una unidad didáctica sobre un modelo explicativo del funcionamiento de un circuito eléctrico de corriente continua compuesto por una batería y resistencias. La investigación ha mostrado reiteradamente la dificultad de los estudiantes para construir un modelo explicativo coherente con la teoría eléctrica. La unidad didáctica que se propone trata de tener en cuenta estas dificultades y presenta una serie de herramientas de diseño y estrategias de enseñanza que ofrecen oportunidades a los estudiantes para construir los elementos básicos del modelo explicativo. Designing a teaching unit for creating an explanatory model for a direct-current circuit This paper centres on the design of a teaching unit for an explanatory model for a direct-current electrical circuit made up of a battery and resistors. Research has repeatedly shown the difficulties that students have in creating an explanatory model in keeping with electrical theory. The teaching unit set out here aims to take account of these difficulties and presets a series of design tools and teaching strategies that give students the opportunity to create the basic parts of an explanatory model.

La importancia de la enseñanza-aprendizaje de los circuitos eléctricos se ve reflejada en el gran número de investigaciones que se han realizado sobre el tema a lo largo de todas las etapas escolares y primeros cursos de universidad. Estas investigaciones se han centrado principalmente en circuitos compuestos por una batería de corriente continua y resistencias en serie y/o paralelo (Guisasola, 2013). El modelo estándar de corriente eléctrica que se presenta a los estudiantes es el de movimiento de electrones entre dos puntos a diferente potencial eléctrico. La investigación ha mostrado repetidamente que

Jenaro Guisasola Universidad del País Vasco

Palabras clave: enseñanza-aprendizaje de circuitos eléctricos, diseño de unidades didácticas, modelos explicativos.

Keywords: teaching-learning about electrical circuits, explanatory models, designing teaching units.

este modelo de corriente eléctrica presenta serias dificultades a los estudiantes. Por ejemplo, muchos estudiantes de secundaria y de universidad analizan el circuito mediante un «razonamiento secuencial». Este razonamiento consiste en considerar que existe una entidad de denominación variable, la «corriente», los «electrones» o la «electricidad», a la que se asocian magnitudes como la intensidad o la tensión. Esta «corriente» sale de la batería y se ve más o menos afectada al pasar por cada elemento del circuito. Se dice, por ejemplo, que «la corriente se usa en la resistencia» o «la corriente se gasta en la bombilla». No

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 25-37 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

hay efecto retroactivo de lo que sucede con la «corriente» antes de la resistencia o después de la resistencia, ni se considera en qué condiciones vuelve al otro polo de la batería. La investigación también muestra que los estudiantes de secundaria tienen dificultades para interpreter las conexiones de resistencias en serie y paralelo en un circuito sencillo de corriente continua. Les resulta difícil aceptar que al aumentar el número de resistencias en paralelo la resistencia total decrece. Asimismo, las relaciones entre corriente y resistencias, y resistencias y diferencia de potencial, no son comprendidas. Los conceptos de potencial eléctrico y diferencia de potencial son frecuentemente confundidos con los de intensidad de corriente o energía disipada. Además, los estudiantes frecuentemente no entienden que la diferencia de potencial en un circuito depende de los elementos que componen el circuito y que, por ejemplo, varía según el número de resistencias o la forma de colocarlas (serie o paralelo). En un estudio sobre modelos explicativos de los circuitos eléctricos se muestra que los estudiantes de secundaria presentan modelos explicativos alternativos tales como «la electricidad como flujo» y «la electricidad como flujos opuestos que salen de los polos de la batería», en los que las cargas eléctricas que forman la corriente no son consideradas individualmente. Estos modelos, que se presentan mayoritariamente en estudiantes de primeros cursos de secundaria, se Los estudiantes de secundaria tienen dificultades para interpretar las conexiones de resistencias en serie y paralelo en un circuito sencillo de corriente continua

ocupan poco de la naturaleza de la electricidad y son esencialmente descriptivos, y muy limitados para predecir el comportamiento de la corriente eléctrica en el circuito. En estudiantes de últimos cursos de secundaria y universidad se encuentran modelos explicativos más complejos, tales como «la electricidad como movimiento de cargas» y «la electricidad como campo eléctrico». Estos modelos pueden explicar algunos fenómenos relacionados con la corriente eléctrica, establecer algunas relaciones –por ejemplo, que hay una relación entre la intensidad de la corriente y la diferencia de potencial de la batería– y son susceptibles de ser contrastados experimentalmente (Borges y Gilbert, 1999). Sin embargo, las relaciones entre corriente eléctrica, diferencia de potencial y conservación de la energía en el circuito continúan presentando serias dificultades de aprendizaje para la mayoría de los estudiantes de bachillerato (16-18 años). Las propuestas de enseñanza basadas en la investigación se han centrado fundamentalmente en tratamientos de fenómenos de circuitos eléctricos que consideran su parte «externa». Es decir, propuestas de enseñanza que explican el fenómeno de corriente eléctrica como el movimiento desde el polo positivo al negativo de la pila, pero que no analizan el circuito como un sistema que incluye la batería. Este enfoque ha llevado a considerar el análisis de las variables que intervienen en la parte externa, tales como intensidad, diferencia de potencial y resistencias, como también las relaciones entre ellas a través Los conceptos de potencial eléctrico y diferencia de potencial son frecuentemente confundidos con los de intensidad de corriente o energía disipada

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

de la conocida ley de Ohm. Este tratamiento excesivamente centrado en esta parte del circuito, que margina otras magnitudes del circuito como la fuerza electromotriz, ha tenido como consecuencia que muchos estudiantes de secundaria y universidad consideren que la ley de Ohm es una ley general de los circuitos eléctricos que analiza todo el circuito y que es válida para cualquier situación. Esta consideración errónea suele implicar que los estudiantes tengan dificultades de aprendizaje cuando se aplica la ley de conservación de la energía a todo el circuito (ley de Mallas de Kirchhoff) (Bagno y Eylon, 1997). En este artículo vamos a presentar el diseño de una unidad didáctica que tenga en cuenta estas dificultades y que ofrezca a los estudiantes de 16-18 años oportunidades para aplicar el principio de conservación de la energía y construir un modelo científico de los circuitos eléctricos de corriente continua con resistencias y una batería. Comenzaremos por realizar algunas reflexiones sobre el diseño de unidades didácticas y a continuación presentaremos la unidad didáctica concreta. Se finalizará con algunas consideraciones e implicaciones para su enseñanza.

Herramientas de diseño de una unidad didáctica El diseño de secuencias de enseñanza no es un proceso mecánico de traslación de los principios pedagógicos y resultados de la investigación a la enseñanza de temas concretos de física. Al contrario, el diseño de secuencias de enseñanza es un proceso creativo que tiene en cuenta no sólo la investigación, sino también el currículo escolar, la cultura del aula y las condiciones del profesorado y el alumnado (Leach, Ametller y Scott, 2010). Así pues, es necesario contar con herramientas de diseño que nos permitan pasar de los principios generales de cómo se enseña y cómo Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Las propuestas de enseñanza basadas en la investigación se han centrado fundamentalmente en tratamientos de fenómenos de circuitos eléctricos que consideran el fenómeno de corriente eléctrica como el movimiento desde el polo positivo al negativo de la pila, pero que no analizan el circuito como un sistema que incluye la batería

se aprende a las actividades en el aula. Para construir estas herramientas hemos tenido en cuenta dos tipos de aportaciones de la investigación: • Resultados de estudios empíricos sobre procesos de enseña-aprendizaje. • Aportaciones teóricas relativas a la naturaleza de la ciencia, su aprendizaje y su enseñanza. Ambas aportaciones están relacionadas, pues los principios derivados de las segundas influyen en el análisis de los estudios empíricos de las primeras. Las herramientas de diseño de la unidad didáctica determinan la secuencia de actividades y sus objetivos. Sin embargo, es necesario indicar que en el desarrollo de la unidad es inevitable elaborar/seleccionar actividades y tomar decisiones sobre su posible validez. En nuestro caso, las herramientas que ayudan en el diseño de las actividades y la forma de articularlas se resumen en el cuadro 1, en la página siguiente (Guisasola y otros, 2012). A continuación comentaremos el papel que tiene cada una de las herramientas en el diseño de la unidad didáctica para el caso concreto de la enseñanza-aprendizaje de circuitos eléctricos en el bachillerato (16-18 años). 27

Hacer unidades didácticas

Intereses, actitudes, valores y normas Aspectos C-T-S-A

Análisis epistemológico del contenido del currículo escolar

Ideas y razonamientos de los estudiantes Dificultades de aprendizaje

Competencias a enseñar e indicadores de aprendizaje Concreción en una secuencia de problemas Los entornos interactivos de aprendizaje Estrategias de enseñanza Cuadro 1. Herramientas para diseñar secuencias de enseñanza

Diseño de una secuencia de enseñanza-aprendizaje para explicar la corriente eléctrica en un circuito sencillo de corriente continua Una de las herramientas de diseño tiene en cuenta los intereses de los estudiantes y los valores y normas. La investigación en enseñanza de las ciencias muestra que los aspectos emocionales y de valores presentan una estrecha conexión con los procesos cognitivos, cuando los estudiantes trabajan sobre sus actividades en las clases de ciencias (Zembylas, 2005). En este sentido, diseñar actividades que relacionen aspectos de la ciencia, la técnica, la sociedad y el medio ambiente es apoyar una presentación de la ciencia socialmente contextualizada que favorece el interés de los estudiantes por el tema de los circuitos eléctricos (Montero y Guisasola, 2008). Integrar actividades con relaciones Ciencia-Tecnología-Sociedad genera interés en el alumnado por el tema de estudio, lo que favorece que se involucre en la Integrar actividades con relaciones cienciatecnología-sociedad genera interés en el alumnado por el tema de estudio, lo que favorece que se involucre en la tarea de resolver las actividades

tarea de resolver las actividades. Así pues, la secuencia de enseñanza-aprendizaje comienza por presentar contextos C-T-S-A que muestran la utilidad y el interés del tema que se estudia y permiten a los estudiantes involucrarse en la tarea (véase cuadro 2, primer apartado). La herramienta de diseño que utiliza el análisis epistemológico del contenido del tema dentro del currículo escolar lleva a analizar el desarrollo histórico del tema, las dificultades que la comunidad científica tuvo que superar y los argumentos utilizados para construir nuevos conceptos y modelos explicativos. A partir del análisis epistemológico del contenido científico del currículo escolar, es posible definir las competencias que se tratan de enseñar de forma fundamentada. Es decir, es posible justificar la elección de dichas competencias a partir de evidencias epistemológicas de la disciplina y no de forma idiosincrática o mediante la tradición del programa educativo. Debido a que las competencias definen de forma general el conocimiento que los estudiantes deben saber aplicar en un contexto concreto, es necesario concretarlas en objetivos específicos que los estudiantes deben aprender (Pedrinaci y otros, 2012). Hemos formulado la noción de «indicadores de aprendizaje» para concretar lo que los estudiantes deben aprender del tema, de acuerdo con las competencias del currículo escolar. El concepto de indicadores de aprendizaje nos permite medir el aprendizaje con una herraAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

mienta de evaluación concreta (cuestionario, informe…) que debe ir acompañada de su correspondiente protocolo de corrección. De ahí el nombre de «indicador» en vez de «objetivo». El indicador de aprendizaje siempre es medible y su

Problemas guía

¿Por qué estudiar circuitos eléctricos? ¿Crees que este fenómeno está presente en tu vida cotidiana?

Indicadores de aprendizaje i6

Estrategias de ayuda al aprendizaje •

•

¿Por qué se desplazan las cargas de un punto a otro por el cable del circuito?

i1 i5

•

¿Cómo se puede mantener un flujo continuo de cargas?

i2 i5

•

¿Cómo mantiene una pila la diferencia de potencial entre sus bornes?

i2, i3, i5, i6

protocolo de evaluación debe ser explícito en relación con el indicador y las competencias. Asimismo, estos indicadores permiten secuenciar los principales estadios que debe trabajar el profesorado al diseñar el programa de enseñan-

•

Implementación (actividades)

Motivar la necesidad de informarse sobre los circuitos eléctricos para entender el funcionamiento de aparatos de la vida cotidiana. Ayudar a los estudiantes a entender el funcionamiento de aparatos de la vida cotidiana que funcionan con electricidad.

A.1 y A.2 permiten a los estudiantes explorar la relación entre las aplicaciones tecnológicas y los circuitos eléctricos.

Ayudar a concretar el problema del movimiento de cargas en un circuito. Cuando se plantea un problema la ciencia lo concreta para poder analizarlo. Formular hipótesis de acuerdo con el modelo atómico de la materia.

A.3 La diferencia de potencial provoca el movimiento de las cargas a lo largo de un conductor. A.4. y A.5 establecen relaciones entre la diferencia de potencial (nivel macro) y el movimiento y distribución de cargas en conductores (nivel micro). Construir un modelo de movimiento de cargas con el concepto de diferencia de potencial.

Establecer analogías para relacionar el nivel macroscópico y el microscópico (movimiento de cargas). Familiarizar a los estudiantes con las observaciones empíricas. Organizar la información empírica y formular hipótesis.

A.6 permite establecer como hipótesis la necesidad de una diferencia de potencial continua en el tiempo. A.7 – A.10 permiten construir un modelo de «separación de cargas y generación de diferencia de potencial» con el aparato de Van der Graff.

Ayudar a completar el modelo explicativo del Van der Graff y definir nuevos conceptos en un circuito eléctrico.

A.11 – A.15 permiten definir el concepto de fuerza electromotriz de una pila.

a Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

Problemas guía

¿Cómo circulan las cargas a lo largo de todo el circuito?

Indicadores de aprendizaje i4, i5, i6

Estrategias de ayuda al aprendizaje •

•

¿Cómo se cuantifica la energía que se transfiere o transforma en las distintas partes del circuito?

Todos los indicadores

Medir diferencias de potencial e intensidades de corriente entre diversos puntos del circuito. Promover la formulación de hipótesis para interpretar los datos empíricos en términos de gasto y generación de energía.

Ayudar a contrastar el modelo de corriente eléctrica establecido de acuerdo con las mediciones empíricas en todo el circuito con el voltímetro y el amperímetro.

Implementación (actividades) A.15 – A.21 permiten construir de forma cualitativa el principio de conservación de la energía para un circuito eléctrico.

A.21 – A.30 permiten confirmar de forma cuantitativa el principio de conservación de la energía para un circuito eléctrico con una batería y resistencias.

Cuadro 2. Secuencia de enseñanza-aprendizaje: «¿Cómo se puede mantener un flujo continuo de cargas en un circuito?»

za. Utilizamos esta idea para detallar los conceptos más significativos y las formas de razonamiento que constituyen los objetivos de aprendizaje para los estudiantes (véase cuadro 2). En el caso del análisis epistemológico de los circuitos de corriente continua con resistencias, es bien conocido que debe existir una diferencia de potencial para que circule corriente eléctrica (se desplacen cargas) entre dos puntos de un conductor. Una forma de generar diferencia de potencial es separar cargas de diferente signo en un área determinada. En el caso de circuitos de corriente continua esta función es realizada por la batería. En este contexto la fuerza electromotriz es la magnitud que mide el trabajo por unidad de carga realizado por la batería para separar las cargas entre sus dos polos. En el interior de la batería ocurre un conjunto de acciones «no electrostáticas» (no conservativas) de naturaleza química que permiten suministrar diferencia de potencial a los bornes de la batería, es decir, a los extremos del cable conductor que 30

configura el circuito. Por tanto, es este «trabajo por unidad de carga» realizado por la bateria lo que produce y mantiene la corriente eléctrica y lo que determina su relevancia en el análisis energético del circuito. Mientras que la magnitud «diferencia de potencial» mide el trabajo por unidad de carga realizado al mover las cargas de un punto a otro del circuito, la fuerza electromotriz mide el trabajo por unidad de carga realizado por la batería para generar diferencia de potencial, manteniendo separadas cargas de diferente signo. Es importante tener en cuenta que el trabajo de la batería lo realizan fuerzas no conservativas, mientras que el trabajo en el cable del circuito es llevado a cabo por fuerzas eléctricas conservativas. Todas estas consideraciones configuran un universo de conceptos donde las diferentes magnitudes del circuito y sus relaciones constituyen un modelo explicativo sobre cómo y por qué se genera una corriente eléctrica continua en un circuito. El cuadro 3 representa estas relaciones. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

En la batería El trabajo realizado por acciones no conservativas separa las cargas eléctricas. El resultado es un polo cargado positivamente y el otro negativamente. Este trabajo se mide mediante la magnitud «fuerza electromotriz»: ε (nivel micro) = W no conservativo La separación de cargas en los bornes de la batería genera

En el resto del circuito Una diferencia de potencial ΔV entre dos puntos del cable y por tanto corriente eléctrica. Estos fenómenos se miden con las magnitudes: ΔV = Wconservativo ΔV = I R

Hay una transferencia de energía a la unidad de carga, asociada a un trabajo no conservativo en el interior de la pila.

El circuito como sistema El balance de energía para establecer la corriente continua del circuito viene establecido por la relación entre las siguientes magnitudes: ε = ΔV + I rbatería

Energía asociada a un trabajo conservativo y empleada para crear una intensidad de corriente

Cuadro 3. Mapa del universo de conceptos utilizados en el modelo explicativo del funcionamiento de un circuito

de corriente continua

De acuerdo con el análisis epistemológico del currículo, se presentan los indicadores de aprendizaje para la secuencia de enseñanza-aprendizaje de circuitos de corriente continua: i1. Aplicar el concepto de diferencia de potencial para explicar el movimiento de las cargas a lo largo de un conductor. i2. Comprender que se puede generar diferencia de potencial mediante la separación de cargas. En el caso de circuitos simples de corriente continua, el trabajo de separar cargas de distinto signo es realizado por la batería. i3. Saber medir y calcular el trabajo por unidad de carga realizado por la batería mediante la magnitud «fuerza electromotriz». i4. Comprender y saber calcular que el balance energético del circuito debe tener en cuenta Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

i5.

i6.

tanto la energía producida por la batería como la consumida por el circuito. Utilizar argumentos acompañados de justificaciones racionales y basados en las evidencias experimentales y en estrategias propias del trabajo científico. Saber analizar y evaluar el impacto de las aplicaciones Ciencia-Tecnología-Sociedad de forma que permita contextualizar la teoría aprendida.

La herramienta de diseño que utiliza las ideas de los estudiantes sobre circuitos eléctricos recoge los resultados de la investigación que hemos resumido en la introducción. La investigación ha dejado bien establecido que los estudiantes poseen ideas y razonamientos para explicar la naturaleza de la corriente eléctrica. 31

Hacer unidades didácticas

Estas ideas son difíciles de cambiar y suelen persistir durante y después de la instrucción. En el caso de la enseñanza y aprendizaje de un modelo explicativo de la corriente continua en circuitos de corriente continua las relaciones entre corriente eléctrica, diferencia de potencial y conservación de la energía en el circuito presentan serias dificultades de aprendizaje para la mayoría de los estudiantes de bachillerato. Como indican Leach y otros (2010) es necesario tener en cuenta el salto entre las ideas de los estudiantes y los objetivos de la enseñanza (lo que ellos llaman «learning demands»). La «longitud del salto» que deben realizar para un aprendizaje comprensivo de los indicadores determinará las estrategias que se emplearán en cada caso (véase tercera columna del cuadro 2). Para apoyar los indicadores de aprendizaje dentro de la secuencia formulamos un conjunto de «problemas» cuya resolución implica el aprendizaje de conocimientos, razonamientos y valores incluidos en las competencias. Aunque tratamos cada indicador de aprendizaje como una entidad propia que está asociada con distintas estrategias de enseñanza, las diferentes estrategias no se implementan de forma aislada. El cuadro 2 proporciona una visión general de la

En el caso de la enseñanza y aprendizaje de un modelo explicativo de la corriente continua en circuitos de corriente continua las relaciones entre corriente eléctrica, diferencia de potencial y conservación de la energía en el circuito presentan serias dificultades de aprendizaje para la mayoría de los estudiantes de bachillerato

secuencia de enseñanza-aprendizaje que muestra la progresión en la indagación y el análisis de los circuitos de corriente continua desde un nivel macroscópico de familiarización con los circuitos eléctricos hasta un nivel interpretativo microscópico dentro de la teoría eléctrica. Es conveniente reflexionar sobre los indicadores de enseñanza definidos en el cuadro y los presentados en el Diseño Curricular Base para la etapa de bachillerato (16-18 años) (Guisasola, 2008). El DCB da información sobre «lo que se debe enseñar» a un nivel general. Por el contrario, los indicadores de enseñanza y las actividades de la SEA que hemos definido a partir de la evidencias de la investigación suministran una mayor concreción de lo que deben aprender los estudiantes y la justificación de por qué deben hacerlo.

El uso de una analogía como estrategia para superar la brecha entre las concepciones de los estudiantes y los indicadores de aprendizaje La secuencia de enseñanza del cuadro 2 se ha ideado para estudiantes de primer curso de bachillerato (17 años) en 8 sesiones de 50 minutos de clase. Con el objetivo de que los estudiantes aprendan un modelo explicativo del papel que tiene la pila en el mantenimiento de la corriente en un circuito sencillo (indicador i3) hemos utilizado la analogía «Cinta transportadora – Generador de Van der Graff». Hemos partido del supuesto de que la utilización de analogías nos permitirá comunicar ideas, formular hipótesis y construir modelos sobre el funcionamiento del circuito en un contexto que no es familiar para el alumnado (Oliva, 2009). Después de las actividades A.6 a A.10 los estudiantes pueden establecer las relaciones entre el funcionamiento de un Van der Graff y de una batería, indicadas en el cuadro 4. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

(Análogo) Generador de Van der Graff – cinta transportadora 1. El rozamiento entre las escobillas y la cinta de plástico de material no conductor hace que ésta se cargue (las cargas se separan y se ponen de manifiesto). Puede observarse que la esfera del Van der Graff se carga y que intervienen fuerzas de rozamiento (no coulombianas) en la cinta de goma. 2. La cinta de material no conductor transporta las cargas hasta la esfera de metal A. Se va cargando la esfera de metal. Esto puede observarse. Las fuerzas responsables son no culombianas. 3. Llegaría un momento en que ya no podría cargarse más la esfera, se alcanzaría un equilibrio entre las fuerzas repulsivas (culombianas) y las fuerzas que hacen llegar las cargas a la esfera (no culombianas). Puede observarse, si la correa de material aislante se mueve con la mano, que cada vez cuesta más esfuerzo mover dicha cinta. 4. La diferencia de potencial entre la esfera y tierra tiene un valor máximo. Este valor máximo depende de los materiales y del tamaño de la esfera.

(Blanco) Pila 1. En el interior de la pila tiene lugar una reacción química como consecuencia de la cual suponemos que aparecen cargas que se separan. Esto no puede observarse. Las fuerzas responsables son no culombianas.

2. Fruto de las reacciones químicas suponemos que se produce el transporte de cargas hasta los polos. Esto no puede observarse. Las fuerzas responsables son no culombianas. 3. Se alcanza un valor máximo para la diferencia de potencial entre sus polos. En la pila suponemos que también se alcanza un equilibrio entre las fuerzas repulsivas (culombianas) y las fuerzas que hacen llegar las cargas a los polos (no culombianas). La transición hasta el estado de equilibrio no puede observarse en la pila. 4. La diferencia de potencial máxima entre los polos depende de la clase de materiales que constituyen la pila.

Cuadro 4. Secuencia de observaciones acerca del funcionamiento de un generador y una pila en un circuito

Asimismo, estas actividades introducen de forma cualitativa un modelo de batería como «cinta transportadora de electrones» que permite

acumular cargas de distinto signo en los polos de la batería. A continuación se muestra como ejemplo la A.11.

A.11 El dibujo adjunto representa los electrodos de una pila. Vamos a estudiar cómo se produce la separación de cargas, comparando lo que puede suceder en el interior de la pila con lo que observamos en el generador Van der Graff. Vamos a estudiar la situación desde que el primer electrón comienza a desplazarse hasta uno de los electrodos. ¿La fuerza FNC que mueve al electrón es culombiana o no? Justifica tu respuesta.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

(Análogo) Generador de Van der Graff – cinta transportadora 5. Se denomina fuerza electromotriz o fem al trabajo por unidad de carga que realiza el motor al separar y transportar las cargas hasta la esfera (este trabajo es intuitivo). Las fuerzas que realizan el trabajo no son culombianas. El transporte de carga no se hace a través de un metal conductor. 6. Al conectar por un cable la esfera A (+V) con la parte B (-V), como hay diferencia de potencial fluye la corriente, que no será constante. Esto puede observarse.

(Blanco) Pila 5. Se denomina fuerza electromotriz o fem de la pila al trabajo por unidad de carga que separa y desplaza las cargas hasta los polos. Las fuerzas que realizan el trabajo no son culombianas. El transporte de carga no se realiza a través de un metal conductor. 6. Al conectar los dos polos de la pila con un cable, como entre ellos hay una diferencia de potencial fluye una corriente constante. Esto puede observarse.

Cuadro 5. Secuencia de observaciones acerca del funcionamiento de un generador y una pila en un circuito

El conjunto de actividades A.11 – A.15 lleva a resolver el problema de explicar cómo la batería mantiene la diferencia de potencial entre sus bornes y a que los estudiantes establezcan el concepto de fuerza electromotriz como magnitud característica de la pila, como se indica en el cuadro 5.

En relación con la necesaria actividad metacognitiva de los estudiantes, la SEA les ofrece oportunidades para contrastar el modelo explicativo construido, así como la posibilidad de buscar evidencias experimentales para argumentarlo. Así ocurre hacia el final de la secuencia en la siguiente actividad:

A.30 •

• •

¿En qué condiciones la fem de la pila y la ddp entre sus electrodos tienen el mismo valor numérico? Para justificar tu respuesta, monta un circuito con una pila y una bombilla. Mide con un voltímetro el voltaje entre los polos de la pila cuando el circuito está abierto y cuando está cerrado. En la situación anterior, ¿la fem de la pila es la misma magnitud que la ddp entre los polos de la pila? ¿Hay diferencias entre la ley de Ohm Vab = I·R y la ecuación del circuito ε = I·R o representan lo mismo?

La argumentación del modelo explicativo lleva a los estudiantes a establecer diferencias entre las diferentes leyes que componen dicho modelo (véase cuadro 6). Aunque muchas de las actividades de la secuencia son comunes a las cuestiones y ejerci34

cios de los libros de texto utilizados en la enseñanza habitual, es necesario resaltar que se emplean de forma diferente. Quizás las diferencias más significativas sean los tiempos que se dedican a las dificultades de los estudiantes, así como las actividades que tienen como objetivo Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

Ley de Ohm Vab = Rab · I

1. Rab es siempre la resistencia de un trozo de conductor. Si los puntos a y b representan los polos de la pila no incluye la resistencia interna de la pila. 2. Relación válida sólo para el tramo de conductor comprendido entre dos puntos a y b. 3. Su ámbito de aplicación: • No incluye la pila, entre otras cosas porque la pila no es un conductor óhmico. • Es sólo para los llamados materiales óhmicos y para temperaturas definidas. 4. Representa el valor de la intensidad por un tramo de conductor ab, de resistencia Rab, entre cuyos extremos la diferencia de potencial es Vab . 5. La diferencia de potencial electrostático está definida para campos eléctricos electrostáticos (conservativos) exclusivamente.

Ecuación del circuito ε = RT · I= Vab + I · rbatería

1. RT es siempre la resistencia total del circuito. Incluye la resistencia interna de la pila. 2. Relación válida para todo el circuito cerrado. 3. Su ámbito de aplicación: • Incluye la pila necesariamente. • En un circuito representa el Principio de Conservación de la Energía. 4. Representa siempre la relación entre el valor de la intensidad total del circuito, la resistencia total de éste y la fuerza electromotriz. 5. En una pila los campos eléctricos existentes no son electrostáticos. La fuerza electromotriz siempre está asociada a campos eléctricos no electrostáticos (no conservativos).

Cuadro 6. Significado de las diferentes leyes que componen el modelo explicativo de un circuito de corriente

continua

interesar a los estudiantes en el tema, y justificar la introducción de nuevos modelos y conceptos. En primer lugar, se invierte tiempo en desarrollar sistemáticamente la analogía y en mostrar cómo se relacionan el circuito real y el modelo teórico de explicación del movimiento de las cargas y del balance energético. En segundo lugar, las actividades de la secuencia se han diseñado con el objetivo de proporcionar a los estudiantes oportunidades para entender y aplicar el mismo modelo repetidamente. En conclusión, los aspectos comentados no son habituales en la enseñanza habitual.

Algunas implicaciones para la enseñanza Para finalizar se presentan dos reflexiones con las que se pretende contextualizar la enseñanza Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

de la unidad didáctica presentada. En primer lugar, considerar que una propuesta es «mejor» que otra supone ponerse de acuerdo en los objetivos que se utilizan para evaluar la calidad de la propuesta. Estos juicios de calidad pueden basarse en diversos criterios. Por ejemplo, es muy frecuente que en el nivel de bachillerato se considere como principal criterio de calidad de un programa de enseñanza el porcentaje de los estudiantes que aprueban pruebas oficiales externas (Prueba de Acceso a la Universidad, PAU), que no suele tener correlación con los resultados de los estudiantes en pruebas de comprensión conceptual. Una muestra de esta falta de correlación son los resultados dispares que la mayoría de los estudiantes del Estado español obtiene en dos pruebas de evaluación con objetivos radicalmente diferentes como PISA y las PAU. Por ello, cuando sostenemos que la unidad 35

Hacer unidades didácticas

propuesta es mejor que otras basamos nuestra comparación en los indicadores de enseñanza. No se pueden valorar secuencias de enseñanza-aprendizaje que persiguen objetivos de enseñanza diferentes. Así pues, si no se aceptan como relevantes los indicadores definidos, no tiene sentido evaluar la unidad didáctica con otros criterios. En segundo lugar, aunque el diseño de la secuencia esté fuertemente apoyado en los resultados de la investigación educativa y en el currículo de bachillerato, es necesario evaluar su implementación en relación con los indicadores de aprendizaje definidos. El objetivo de este artículo no es presentar el proceso de evaluación, pero queremos indicar que la secuencia ha sido repetidamente implementada y evaluada a lo largo de cinco cursos escolares por un grupo amplio de profesores. Se han obtenido mejoras de aprendizaje significativas en un diseño pre y postest. Asimismo, ha habido oportunidad de comparar el aprendizaje a largo plazo volviendo a pasar el postest a grupos de estudiantes un año después de haber realizado el curso. Los resultados demuestran que una mayoría de los estudiantes muestra una buena comprensión en relación con los indicadores de aprendizaje. Es necesario advertir que el profesorado que ha implementado la SEA es un profesorado con un perfil docente socioconstructivista y con experiencia en estrategias activas de enseñanza. Esta circunstancia puede condicionar los resultados, ya que la epistemología docente del profesorado y su entorno escolar son factores influyentes en el proceso de enseñanza.

Nota AGRADECIMIENTOS: Quiero expresar mi agradecimiento al profesor Antonio Montero por el trabajo que durante años realizamos conjuntamente sobre la enseñanza-aprendizaje

del concepto de fuerza electromotriz. Asimismo, mi agradecimiento a Aureli Caamaño, coordinador de este número, por sus sugerencias y la discusión de este artículo.

Referencias bibliográficas BAGNO, E.; EYLON, B.S. (1997): «From problem solving to a knowledge structure: An example from the domain of electromagnetism». American Journal of Physics, vol. 65(8), pp. 726-736. BORGES, A.; GILBERT. J. (1999): «Mental models of electricity». International Journal of Science Education, núm. 21, pp. 95-117. GUISASOLA, J. (2008): «La física en el bachillerato LOE: acatar pero no cumplir». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 56, pp. 11-19. — (2013): «Teaching and Learning Electricity: the Relations between Macroscopic Level Observations and Microscopic Level Theories», en MATTHEWS, M.R. (ed.): Handbook of Historical and Philosophical Research in Science Education, Part I: Pedagogical Studies, chapter 3. Springer. [En prensa] GUISASOLA, J., y otros (2012): «Una propuesta de utilización de los resultados de la investigación didáctica en la enseñanza de la física». Enseñanza de las Ciencias, vol. 30(1), pp. 49-60. LEACH, J.; AMETLLER, J.; SCOTT, P. (2010): «Establishing and communicating knowledge about teaching and learning scientific content: The role of design briefs», en KORTLAND, K.; KLAASSEN, K. (eds.): Designing TheoryBased Teaching-Learning Sequences for Science Education [en línea]. Utrecht. FISME. <www.staff.science.uu.nl/~kortl101/book_sy mpPL.pdf>. [Consulta: enero 2013] MONTERO, A.; GUISASOLA, J. (2008): «La enseñanza de circuitos eléctricos en contexto: las pilas no son residuos cualquiera». Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica para construir un modelo explicativo de circuitos de corriente continua

Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 55, pp. 78-87. OLIVA, J.M.ª (2009): «Contribución del aprendizaje con analogías al pensamiento modelizador de los alumnos en ciencias: marco teórico». Enseñanza de las Ciencias, vol. 27(2), p. 195. PEDRINACI, E., y otros (2012): 11 ideas clave. El desarrollo de la competencia científica. Graó. Barcelona. ZEMBYLAS, M. (2005): «Three Perspectives on linking the Cognitive and the Emotional in Science Learning: Conceptual Change, Socio-

334

PÁGS.

Constructivism and Poststructuralism». Studies in Science Education, núm. 41, pp. 91115.

Dirección de contacto Jenaro Guisasola Universidad del País Vasco (Euskal Herriki Unibertstatea) jenaro.guisasola@ehu.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en septiembre de 2012 y aceptado en enero de 2013 para su publicación.

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Ideas Clave

Calidad de la práctica educativa Referentes, indicadores y condicionantes para mejorar la ens eñanza-aprendizaje FEDERICO MALPICA BASURTO Aborda de manera profunda aquello que podemos entender los profesionales de la educación por el término «calidad» en los procesos de enseñanza-aprendizaje y en el desarrollo profesional docente, sin olvidar la organización escolar y la comunidad educativa. Este libro ayuda a entender los actuales sistemas de calidad y de excelencia aplicados en la educación, así como los dispositivos utilizados por administraciones, instituciones y organismos para la verificación de los resultados del aprendizaje y la valoración de los centros escolares. C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

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Hacer unidades didácticas

¿Para qué sirven las setas? Ana Rivero Jorge Fernández Fátima Rodríguez

Diseño de una unidad didáctica en biología para aprender investigando

Universidad de Sevilla

En este artículo se describe el proceso que seguimos para diseñar unidades didácticas en la materia de biología, ejemplificándolo en relación con la dinámica de los ecosistemas en 4.º de ESO. Este diseño pretende ser coherente con un modelo de enseñanza basado en la investigación escolar de los estudiantes. En él se hace referencia a distintos elementos curriculares: contenidos, ideas del alumnado, metodología y evaluación. What are mushrooms for? Designing a teaching unit in biology for learning through research This paper sets out the process we followed to design teaching units in the subject of biology, giving the example of ecosystem dynamics in fourth-year secondary education. This design aims to be coherent with a model of teaching based on students’ research at school. It refers to different aspects of the curriculum: contents, students’ ideas, methodology and assessment.

En estas páginas pretendemos compartir con otros profesionales nuestra manera de elaborar unidades didácticas en Educación Secundaria Obligatoria, en concreto en el ámbito de la biología. Esta forma de hacerlo se basa en algunas premisas que es preciso expresar brevemente: • Queremos que los estudiantes desarrollen una conciencia ciudadana que les impulse a querer cambiar el mundo y participar en la construcción de un futuro sostenible (Vilches y Gil, 2008). • Creemos que la biología puede aportar saberes relevantes para ayudar a los alumnos a comprenderse a sí mismos, a comprender los graves problemas de nuestro 38

•

Palabras clave: planificación de la enseñanza, diseño de unidades didácticas, investigación escolar, dinámica ecosistemas.

Keywords: planning teaching, designing teaching units, school research, ecosystem dynamics.

mundo y a desarrollar capacidades para intervenir en él. Los conocimientos necesarios para ello no se aprenden pasivamente, repitiendo y memorizando lo que nos viene impuesto desde fuera. Es necesaria la participación activa y completa del alumnado, interpretando, valorando y dando sentido personal a las informaciones y experiencias en el contexto social del aula (Grandy y Duschl, 2007). Las estrategias de investigación de problemas relevantes son especialmente adecuadas para favorecer la implicación del alumnado, tal como se plantea en el Informe Rocard

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 38-48 | abril 2013

¿Para qué sirven las setas?

(Rocard y otros, 2007). Investigar es la manera natural de aprender de las personas y la manera de elaborar conocimiento en la ciencia; también es una buena manera de aprender en el ámbito educativo. Con este bagaje, abordamos esta importante tarea profesional: planificar lo que vamos a enseñar por medio de unidades didácticas. Haremos la planificación mediante cuatro etapas: 1. Decidir la temática que se trabajará y su presentación al alumnado. 2. Seleccionar y organizar los contenidos que se enseñarán. 3. Seleccionar y secuenciar las actividades. 4. Diseñar la evaluación.

Decidir la temática que se trabajará y su presentación al alumnado Somos conscientes de que tenemos un encargo social en relación con los contenidos que se deben enseñar al alumnado de secundaria, reflejado en el Real Decreto 1631/2006 por el que se establecen las enseñanzas mínimas correspondientes a la ESO, el Decreto 231/07 y la Orden del 10 de agosto de 2007, por la que se desarrolla el currículo correspondiente a la ESO en Andalucía (en nuestro caso). Pero es una tarea profesional ineludible organizar estos contenidos a lo largo del curso de la manera que consideremos más adecuada para Investigar es la manera natural de aprender de las personas y la manera de elaborar conocimiento en la ciencia; también es una buena manera de aprender en el ámbito educativo

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Es una tarea profesional ineludible organizar los contenidos a lo largo del curso de la manera que consideremos más adecuada para que, en nuestro caso y en nuestro contexto particular, se favorezca al desarrollo de las competencias básicas de nuestros estudiantes

que, en nuestro caso y en nuestro contexto particular, se favorezca la consecución de los objetivos del área y se contribuya de la mejor manera posible al desarrollo de las competencias básicas de nuestros estudiantes. Por tanto, el primer paso en el diseño de una unidad didáctica es decidir qué temática vamos a abordar. Por ejemplo, en el bloque 4 de la materia biología del Real Decreto 1631/2006 se propone tratar la dinámica de los ecosistemas, detallándose los contenidos que se consideran incluidos en él. Trabajar todos ellos en una única unidad o secuencia didáctica parece claramente excesivo, por lo que podemos organizarlos en distintas unidades. Así, en una unidad podemos trabajar: las relaciones tróficas, la identificación de cadenas y redes tróficas, el ciclo de la materia, los ecosistemas, la autorregulación del ecosistema, la modificación de ambientes por los seres vivos (y especialmente por los humanos), el cuidado de las condiciones medioambientales y de los seres vivos como parte esencial de la protección del medio natural. Una vez decidida la temática sobre la que se trabajará, hay que presentarla a los estudiantes. ¿Cómo lo hacemos? Si les proponemos trabajar sobre relaciones tróficas, ecosistemas, autorregulación…, ¿podrán hacerse una idea de lo que les estamos proponiendo aprender?, ¿serán capaces 39

Hacer unidades didácticas

de relacionarlo con asuntos importantes de su vida cotidiana?, ¿activarán sus ideas, experiencias y emociones, es decir, se implicarán en el proceso? En definitiva, ¿tendrá sentido esta propuesta para ellos? Nuestra propia experiencia nos dice que no lo tiene para la mayoría. Fijémonos que en ese caso lo que estamos haciendo es presentar al alumnado directamente las respuestas científicas a asuntos que ni siquiera se han planteado. Consideramos que tiene más sentido formular problemas que conecten con el alumnado y, a la vez, exijan el conocimiento que queremos enseñar para su resolución. Es importante formular problemas «auténticos» (Bravo y Jiménez Aleixandre, 2010), es decir, que tengan sentido para el alumnado, que sean interesantes para él, que permitan trabajar los contenidos que consideramos relevantes y establecer conexiones con la vida cotidiana. Por ejemplo, para trabajar la temática que hemos escogido, podemos proponer investigar sobre «¿Para qué sirven las setas?».Tomamos en consideración así una de las preguntas recurrentes en el alumnado (¿esto para qué sirve?), llamamos la atención sobre uno de los elementos relevantes de los ecosistemas, que no suelen ser tenidos en consideración en muchos casos por ellos, al no formar parte de su mesocosmos –los descomponedores– y nos permite abordar directamente relaciones tróficas diversas (no es lo mismo quién se alimenta de las setas que cómo se alimentan las setas). Consideramos que tiene más sentido formular problemas que conecten con el alumnado y, a la vez, exijan el conocimiento que queremos enseñar para su resolución

Este problema central se debe relacionar con otros para profundizar en la materia seleccionada. Algunos de ellos pueden ser: ¿qué son las setas?, ¿podemos vivir sin ellas?, ¿cómo nos relacionamos las personas con las setas?

Seleccionar y organizar los contenidos que se enseñarán Una vez determinada la temática-problema que vamos a trabajar-investigar en clase, debemos seleccionar más cuidadosamente los contenidos concretos que se enseñarán. En esta selección, debemos tener en cuenta varios aspectos: • Seleccionar e integrarlos conocimientos científicos, pero también los cotidianos o de otro tipo que aporten información relevante para resolver las preguntas planteadas. • Seleccionar e integrar los conceptos, procedimientos y actitudes necesarios para resolver los problemas planteados. Los contenidos propuestos en el bloque 1 para el 4.º curso en la materia de biología (Real Decreto 1631/2006) –o una selección de ellos– pueden trabajarse así a la vez que los del bloque 4. • Procurar que los contenidos seleccionados tengan relevancia social y ayuden al alumnado a reflexionar sobre conflictos y problemas existentes en nuestro mundo, capacitándolo para un mayor compromiso social y para la participación y la acción. • Ajustar la propuesta a las características del alumnado. Este ajuste hay que hacerlo de manera continua durante todo el desarrollo de la unidad didáctica, pero también debemos considerarlo durante el diseño. Para este ajuste previo podemos acudir a las aportaciones de la investigación didáctica sobre las dificultades de aprendizaje que Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

¿Para qué sirven las setas?

Podemos acudir a las aportaciones de la investigación didáctica sobre las dificultades de aprendizaje que suelen presentarse en relación con la temática que queramos enseñar suelen presentarse en relación con la temática que queramos enseñar. Por ejemplo, en lo que respecta a nuestro ejemplo, García y Rivero (1996) y del Carmen (2010) señalan: – El concepto de ecosistema es abstracto, no descriptivo de la realidad (no se puede observar) y ambiguo (no es fácil establecer sus límites), mientras que el pensamiento mayoritario de los estudiantes de secundaria se basa en lo que es perceptible para ellos. – Las interacciones ecológicas son complejas, en ellas intervienen numerosos elementos y, con frecuencia, son bidireccionales. Además, su comprensión implica manejar diferentes niveles de organización (población, comunidad, ecosistema) y diferentes niveles de análisis (descriptivo, funcional, energético). Frente a esta complejidad, es frecuente que los estudiantes utilicen un pensamiento basado en la causalidad lineal y que adopten una única perspectiva. – La dinámica de los ecosistemas es un proceso cuya comprensión exige conjugar enfoques sincrónicos (características de un ecosistema en un momento determinado) y enfoques diacrónicos (reconocimiento de que cualquier ecosistema está en continuo cambio). Los estudiantes suelen reconocer espontáneamente los cambios bruscos, pero tienen más dificultades para entender los cambios progresiAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

vos o continuos, tales como los que se producen en un equilibrio dinámico. Nuestra propuesta, por tanto, debe facilitar que el alumnado aprecie en cierto modo lo invisible, que se «descentre» y adquiera la capacidad de adoptar distintas perspectivas y comprender distintos puntos de vista, que reconozca la multicausalidad y recursividad en las relaciones en el medio y los distintos tipos de cambios, evidentes y no evidentes, a distintas escalas de espacio y de tiempo. El resultado de nuestra selección de contenidos lo podemos organizar en forma de mapa conceptual, donde establezcamos los problemas propuestos, los contenidos que se trabajarán y las relaciones más significativas entre ellos (cuadro 1, en página siguiente). La elaboración de estos mapas es una de las tareas más interesantes que puede llevar a cabo un equipo de profesores, por la oportunidad que ofrece de contrastar puntos de vista y de enriquecimiento mutuo. Un ejemplo de los contenidos que se pueden trabajar en torno a los problemas planteados anteriormente y sus relaciones están sintetizado en el mapa que proponemos (cuadro 2, en página 43).

Seleccionar y secuenciar las actividades por ciclos Para elaborar la secuencia de actividades tenemos que tener presente, por un lado, el mapa de contenidos que queremos enseñar, pero también nuestro modelo metodológico, que, tal como expusimos al principio, está basado en la investigación escolar. El resultado de nuestra selección de contenidos lo podemos organizar en forma de mapa conceptual

Hacer unidades didácticas

Cuadro 1. Mapa conceptual propuesto para la unidad didáctica «¿Para qué sirven las setas?»

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

¿Para qué sirven las setas?

Contenidos procedimentales • • • • • • • •

•

Utilización correcta de instrumentos a medida. Construcción de gráficas a partir de tablas de datos. Interpretación de gráficas. Seguimiento de un método sistemático en la elaboración de trabajos sencillos. Representación de relaciones tróficas en un ecosistema. Actuación de acuerdo con el proceso de trabajo científico. Búsqueda y selección de información de carácter científico utilizando las TIC y otras fuentes. Interpretación y utilización de información de carácter científico para formarse una opinión propia, expresarse con precisión y tomar decisiones sobre problemas socioambientales. Reconocimiento de las relaciones de la biología y la geología con la tecnología, la sociedad y el medio ambiente, considerando las posibles aplicaciones del estudio realizado y sus repercusiones. Utilización correcta de los materiales e instrumentos básicos de un laboratorio y respeto por las normas de seguridad en él.

Contenidos actitudinales •

• • • •

•

• • • • •

Toma de conciencia del impacto ambiental positivo y negativo que produce la actividad humana en un ecosistema. Actitud socioambiental y analítica ante la información sobre ecología. Visión socioambiental de las relaciones entre los seres vivos. Valoración de la complejidad y diversidad del medio natural. Desarrollo de un criterio propio y fundamentado sobre algunos problemas socioambientales y sobre la intervención humana en los ecosistemas. Toma de conciencia de que los problemas globales necesitan soluciones de aplicación local, e implicación en esas soluciones. Rechazo de actitudes irrespetuosas con los ecosistemas. Concienciación de la necesidad de una explotación racional de los recursos naturales. Rigurosidad en la toma de datos y en la observación de ecosistemas, para poder obtener resultados fiables. Reflexión sobre las acciones individuales que contribuyen a disminuir los impactos ambientales. Valoración de lo que supone interferir en la evolución natural de los ecosistemas.

Cuadro 2. Contenidos que se pueden trabajar

La investigación escolar, como estrategia metodológica general, no presupone exactamente una secuencia fija de pasos, aunque sí algunas pautas necesarias que se pueden concretar en distintos ciclos metodológicos (García, 2004). Un ejemplo de un posible ciclo metodológico sería: delimitación del problema, primer tratamiento partiendo de las ideas del alumnado, aporte de información nueva y contraste de información, recapitulación y elaboración de conclusiones, comunicación de lo aprendido y formulación de nuevos problemas. Este modelo constituye la manera en la que creemos que hay que organizar la enseñanza Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

para que los estudiantes aprendan. Es decir, para aprender, el alumnado debe plantearse un problema, ser consciente de sus ideas al respecto, contrastarlas con otras y, fruto de ello, reformularlas. Para mejorar este aprendizaje, debe comunicar o aplicar lo aprendido. Para aprender a aprender, es preciso, además, que reflexione sobre qué cambios experimenta en sus ideas o comportamientos y qué situaciones lo favorecen o dificultan. A veces, en algunas unidades didácticas, puede ser adecuado seguir un ciclo metodológico como el descrito para cada uno de los problemas formulados (ver final del primer apartado); otras veces podemos seguir un ciclo metodológico 43

Hacer unidades didácticas

abordando dos o más subproblemas a la vez. La opción que adoptemos dependerá de la naturaleza de los problemas, de sus relaciones, etc. En el cuadro 3 podemos ver un ejemplo de organización de las actividades en cuatro ciclos metodológicos en la unidad didáctica «¿Para qué sirven las setas?». La secuencia de actividades concreta en cada ciclo debe incluir actividades relacionadas con cada una de sus fases. En la de aporte de Fase del modelo metodológico

Ciclo 1

Actividades

Delimitación de los problemas.

•

Lectura de una noticia en el periódico relacionada con un accidente sufrido por una persona debido a la ingesta de setas.

Primer tratamiento desde las ideas del alumnado.

•

Debate guiado por el docente en el que se intercambia información sobre la noticia, las experiencias personales del alumnado con las setas, los lugares, etc. Delimitación de lo que saben y de lo que les gustaría saber sobre las setas.

•

información y contraste es muy importante que las actividades estén orientadas a ayudar a los estudiantes a abordar y superar, en la medida de lo posible, las dificultades de aprendizaje que encontremos. Para nuestra unidad relacionada con para qué sirven las setas, y por lo dicho hasta ahora, pensamos que pueden ser especialmente adecuadas actividades de modelización, juegos de simulación, salidas al medio y experimentaciones. Este tipo de actividades pueden favorecer

Aporte de informaciones diversas, contraste entre ellas y con las ideas iniciales.

• • • •

Recapitulación.

Guión individual.

Delimitación de los problemas.

Propuesta de trabajar problemas 2 y 3.

Primer tratamiento a partir de las ideas del alumnado.

• • •

Dibujo de una seta (por dentro y por fuera, parte visible y bajo el suelo) y comentario de para qué sirve. Comparación distintos dibujos y textos. Organizar aspectos comunes y diferentes.

Aporte de informaciones diversas, contraste entre ellas y con las ideas iniciales.

• • • • • • •

Búsqueda en Internet / libros específicos. Elaboración de resúmenes. Disección de una seta. Observación al microscopio de un moho. Criar levaduras. Elaboración de fichas. Debates.

Problemas abordados Problema 1 (introductorio): ¿Cuándo y dónde podemos ver setas?

Exposición de imágenes y audiovisuales. Lectura y análisis de textos. Elaboración de tablas de recogida de información. Puesta en común.

Problemas 2 y 3: ¿Qué son las setas? ¿Para qué sirven?

Problema 2: ¿Qué son las setas?

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

¿Para qué sirven las setas?

Ciclo 2

Fase del modelo metodológico

Actividades

Recapitulación.

Realización de un mural por equipos. Estos murales se pueden integrar en uno solo.

Aporte de informaciones diversas, contraste entre ellas y con las ideas iniciales.

•

Recapitulación y elaboración de conclusiones.

Guión teatral.

Comunicación.

Representación del guión elaborado.

Delimitación del problema.

•

Enlazar conclusiones anteriores con la formulación de los nuevos problemas.

Primer tratamiento a partir de las ideas del alumnado.

•

Debate guiado por el docente sobre las preguntas: ¿podemos vivir sin una seta?, ¿y sin todas las setas?, ¿y sin descomponedores?

Aporte de informaciones diversas, contraste entre ellas y con las ideas iniciales.

Simulación del ciclo de materia con la falta de descomponedores.

Elaboración de conclusiones y aplicación.

Descripción de lo que ocurriría si no existiesen descomponedores a escala planetaria, en su ciudad y en su propia casa.

Comunicación.

Exposición en clase de los escenarios descritos anteriormente.

Delimitación del problema.

Presentación de una asociación micológica. Comentario y formulación de la pregunta: ¿cómo nos relacionamos las personas con las setas?

Primer tratamiento a partir de las ideas del alumnado.

Debate en clase y recogida por escrito de los acuerdos, los desacuerdos y las dudas surgidas.

Aporte de informaciones diversas, contraste entre ellas y con las ideas iniciales.

• • • •

• • •

•

Entrevista con profesionales relacionados con el mundo de las setas. Visionado de audiovisuales sobre relaciones ecológicas. Lectura y análisis de documentos. Construcción de un modelo de relaciones tróficas mediante diversos instrumentos (alambres, tarjetas, etc.).

Problemas abordados

Problema 3: ¿Para qué sirven las setas?

Problema 2 y 3: ¿Qué son las setas? ¿Para qué sirven?

Problema 4: ¿Podemos vivir sin una seta? ¿Y sin todas las setas? ¿Y sin descomponedores?

Problema 5: ¿Cómo nos relacionamos las personas con las setas?

Salida al medio acompañados de especialistas. Experiencia de cultivo de setas. Elaboración de fichas. Juego de roles en relación con el impacto de la actividad humana en el medio y consecuencias para las setas. Debate. a

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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Fase del modelo metodológico

Ciclo 4

Actividades

Problemas abordados

Recapitulación y elaboración de conclusiones.

Elaboración de un informe.

Comunicación.

Elaboración de un folleto con recomendaciones sobre actuaciones adecuadas en relación con las setas. Entrega a la asociación micológica presentada al inicio.

Recapitulación y comunicación.

Campaña de sensibilización sobre las setas en el I.E.S. (reparto de tareas). Elaboración de un mapa conceptual

Todos los problemas.

Cuadro 3. Secuencia de actividades para la unidad didáctica «¿Para qué sirven las setas?»

especialmente la visibilidad de lo que no se ve, el reconocimiento en cierto grado de la complejidad de las relaciones ecosistémicas, dar significado a escalas de espacio o tiempo no habituales y la conexión de lo que se trabaja en el aula con la realidad cotidiana. Junto a ellas, debemos proponer de manera regular actividades de debates y puestas en común, en las que se vayan negociando los nuevos significados. Queremos hacer notar que la selección de actividades, a la que hemos llegado en este momento de nuestro proceso, es con frecuencia lo primero que hacen algunos profesores cuando quieren innovar. Pero una actividad no es útil por sí misma (porque sea atractiva, novedosa…),

Para aprender, el alumnado debe plantearse un problema, ser consciente de sus ideas al respecto, contrastarlas con otras y, fruto de ello, reformularlas. Para mejorar este aprendizaje, debe comunicar o aplicar lo aprendido

sino porque sea adecuada a nuestra finalidad metodológica y a la naturaleza del contenido trabajado y útil para abordar las dificultades de aprendizaje del alumnado.

Diseñar la evaluación La evaluación del aprendizaje del alumnado no tiene por qué implicar el diseño de actividades diferentes a las de enseñanza, sino que podemos seleccionar en la secuencia prevista aquellas que aportan más y mejor información sobre el grado de evolución de las ideas del alumnado. La evaluación de la enseñanza sí puede requerir del diseño de actividades concretas, que se deben intercalar a lo largo del proceso. Así, para nuestra unidad didáctica, proponemos como instrumentos de evaluación los que sintetizamos en el cuadro 4.

Una última observación Para finalizar, queremos insistir en una idea: la planificación de la unidad didáctica es absolutamente necesaria, pero debe ser flexible. El ajuste de la intervención del docente a la evolución de los conocimientos del alumnado ha de ser un Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

¿Para qué sirven las setas?

Momento de la UD

Contenido

Instrumentos

Inicio

Ideas iniciales alumnos.

Diario del profesor.

Durante

Aprendizajes conceptuales, procedimentales y actitudinales.

Análisis de guiones elaborados por los alumnos, observaciones de clase, actividades de recapitulación.

Enseñanza propuesta.

Entrevistas. Diario del profesor.

Final

Ideas finales alumnos.

Mapa conceptual y explicación de éste.

Enseñanza propuesta.

Cuestionario.

Cuadro 4. Actividades de evaluación de la unidad didáctica «¿Para qué sirven las setas?»

proceso permanente y no una actuación puntual, porque es probable que el alumnado no aprenda exactamente lo que esperamos. En cada momento de la secuencia, y no sólo al principio o al final del proceso de investigación, debe haber explicitación y contraste de ideas para que podamos afinar los objetivos, reorganizar los contenidos si es necesario, modificar las actividades o el orden en que se proponen, etc. En definitiva, diseñar unidades didácticas, sí, y modificarlas para ajustarlas a lo que sucede en el aula, también.

El ajuste de la intervención del docente a la evolución de los conocimientos del alumnado ha de ser un proceso permanente y no una actuación puntual, porque es probable que el alumnado no aprenda exactamente lo que esperamos

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Referencias bibliográficas BRAVO, B.; JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P. (2010): «¿Salmones o sardinas? Una unidad para favorecer el uso de pruebas y la argumentación en ecología». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 63, pp. 19-25. CARMEN, L.M. DEL (2010): «El estudio de los ecosistemas». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 66, pp. 28-35. GARCÍA, J.E. (2004): Educación ambiental, constructivismo y complejidad. Sevilla. Díada. GARCIA DIAZ, J.E.; RIVERO A. (1996): «La transición desde un pensamiento simple hacia otro complejo en el caso de la construcción de nociones ecológicas». Investigación en la Escuela, núm. 28, pp. 37-58. GRANDY, R.; DUSCHL, R.A. (2007): «Reconsidering the character and role of inquiry in school science: analysis of a conference». Science&Education, vol. 16(2), pp. 141-166.

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ROCARD, M., y otros (2007): Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Comisión Europea. Bruselas [en línea]. <http://ec.europa.eu/research/sciencesociety/document_library/pdf_06/reportrocard-on-science-education_en.pdf>. [Consulta: enero 2013] VILCHES, A.; GIL, D. (2008): «La construcción de un futuro sostenible en un planeta en riesgo». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 55: La Tierra: un planeta en riesgo, pp. 9-19.

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Direcciones de contacto Ana Rivero García Jorge Fernández Arroyo Fátima Rodríguez Marín Universidad de Sevilla arivero@us.es jferrar10@us.es frodmar@us.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en septiembre de 2012 y aceptado en enero de 2013 para su publicación.

ENSEÑAR CIENCIAS Mª PILAR JIMÉNEZ (COORD.), AURELI CAAMAÑO, ANA OÑORBE, EMILIO PEDRINACI, ANTONIO DE PRO 1.ª edición, 5.ª reimpresión

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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.

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Indagación en el laboratorio de química Secuencia de actividades en que alumnado

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

Juan Ramón Gallástegui CPI Viaño Pequeño. Trazo (La Coruña)

de 3.º y 4.º de ESO diseñan experimentos*

Se discute el proceso de elaboración y puesta en práctica de una secuencia para el laboratorio de química guiada por el propósito de que el alumnado de ESO participe en las prácticas científicas, desarrollando la competencia de indagación. Se analiza el proceso de colaboración entre investigadoras y docentes de secundaria, y la integración de objetivos relacionados con la participación del alumnado en la indagación; el currículo de física y química en 3.º y 4.º de ESO; y el contexto del aula y del alumnado. Los resultados indican que el alumnado, con el apoyo adecuado, es capaz de diseñar y llevar a cabo los experimentos. Enquiry in the chemistry laboratory. A sequence of activities for thirdand fourth-year secondary students to design experiments This paper discusses the process of preparing and implementing a teaching sequence to be carried out in the chemistry laboratory with the purpose of encouraging secondary students to engage with scientific practices and boosting their enquiry skills. It analyses the process of cooperation between university researchers and secondary teachers, examines to what extent students play an active part in enquiry, and takes a look at physics and chemistry syllabuses at third- and fourth-year secondary level, and the context of students and the classroom. The findings suggest that with appropriate support students are able to design and carry out experiments.

Una secuencia diseñada en un proceso de colaboración El enfoque que enmarca esta secuencia propone que aprender ciencias comprende, entre otras cosas, tomar parte en las prácticas científicas de construcción del conocimiento, o prácticas epistémicas (Crujeiras y Jiménez Aleixandre, 2012a). Consideramos esta perspectiva teórica coherente con el enfoque curricular centrado en las competencias, ya que entendemos las competencias, en particular las científicas, como la capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos

Palabras clave: secuencia didáctica, prácticas científicas, laboratorio, indagación.

Keywords: teaching sequence, scientific practices, laboratory, enquiry.

en el aprendizaje (Crujeiras y Jiménez Aleixandre, 2012b). Se trata, pues, de un conocimiento puesto en práctica. En particular, la finalidad del proceso de diseño de actividades es que el alumnado de ESO participe en prácticas científicas y desarrolle la competencia de indagación. ¿Qué entendemos por competencia de indagación? Una de las tres competencias científicas, definida como «identificar cuestiones científicas». Se trata de algo más que identificar qué cuestiones pueden ser investigadas por la ciencia y cuáles no. La caracterización de esta dimensión en los documentos de PISA

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Hacer unidades didácticas

• Entendemos las competencias, en particular las científicas, como la capacidad de poner en práctica los conocimientos construidos en el aprendizaje (OECD, 2007) detalla una escala de niveles de desempeños de los estudiantes que incluye no sólo reconocer las características de una investigación científica, sino también realizar operaciones características del diseño, como identificar y controlar variables, utilizar una muestra control, etc. La secuencia se centra en promover la participación de alumnado en estas operaciones que forman parte del diseño y en su puesta en práctica en el laboratorio de química. Se enmarca también en la preocupación, puesta de manifiesto en numerosos estudios e informes europeos e internacionales, por la disminución en el interés del alumnado por las ciencias, en especial por la física y la química. La secuencia se ha elaborado en un proceso de colaboración entre los tres autores, dos investigadoras universitarias y un profesor de secundaria. La colaboración ha implicado por una parte integrar distintos objetivos, como se analiza en el siguiente apartado; por otra, una continua revisión, para asegurarnos de que las actividades están integradas en el programa, tanto en cuanto a contenidos como a la secuencia y que son adecuadas al curso y al grupo. Se ha puesto en práctica en un mismo grupo a lo largo de 3.º y 4.º de ESO en un Centro Público Integrado (CPI). En 3.º el grupo comprendía 21 estudiantes, y en 4.º, en que la física y química es optativa, 10. Objetivos de la secuencia

El diseño de la secuencia pretende integrar tres tipos de objetivos, relacionados respectivamente con: 50

•

El enfoque de nuestro programa de investigación (RODA) y en particular de este estudio, que analiza la forma de promover la participación del alumnado en las prácticas científicas y el desarrollo de competencias. El currículo de física y química en 3.º y 4.º de ESO, puesto que nuestro trabajo se orienta a mejorar la práctica del aula en la situación real de las clases y los programas. El contexto del aula y el alumnado participante, un CPI rural. Estos objetivos se resumen en el cuadro 1. Objetivos relacionados con el programa de investigación

Pueden resumirse en tres bloques. Los dos primeros se refieren a los aprendizajes del alumnado, a su participación en las prácticas científicas y al desarrollo de la competencia de indagación. El tercero es un objetivo de investigación, relacionado con la tesis doctoral de la primera autora. Objetivos relacionados con el currículo de química en 3.º y 4.º de ESO

Son de dos tipos. El primer bloque se refiere a conceptos, y el segundo a dimensiones transversales de indagación. Hay que tener en cuenta que algunos conceptos como reactividad y polaridad (marcados con * en el cuadro) no figuran de forma explícita en el currículo, aunque sí se trabajan en el aula. Objetivos relacionados con el contexto del aula y del alumnado

En el diseño se asignó gran relevancia a estos objetivos, que tienen que ver con el dominio afectivo y la imagen sobre la ciencia. En primer lugar pretendemos suscitar el interés del alumnaAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Indagación en el laboratorio de química

Programa de investigación RODA 1. Que el alumnado tome parte en las prácticas científicas de construcción del conocimiento. 2. Que el alumnado desarrolle las competencias científicas, en particular la de indagación. Esto se concreta, por ejemplo, en: - Formular preguntas que puedan ser investigadas. - Diseñar investigaciones para resolver problemas o contestar preguntas. - Identificar y controlar variables. - Generar y recoger datos. - Interpretar resultados, extraer conclusiones. - Comunicar resultados y conclusiones. 3. (Investigación) Observar y documentar el progreso en la práctica de la indagación.

Currículo de química en 3.º y 4.º de ESO

Contexto: aula y alumnado participante

1. Que el alumnado aplique conocimientos sobre: - Reacción química. - Velocidad de reacción. - Reactividad*. - Enlace químico. - Naturaleza de la materia. - Propiedades de las sustancias (solubilidad, conductividad, etc.). - Clasificación de sustancias en función de sus propiedades. - Compuestos de carbono: polaridad*. - Normas de seguridad en el laboratorio. 2. Que el alumnado ponga en práctica destrezas de indagación como: - Resolución de situaciones problema. - Identificación de variables. - Formulación de hipótesis. - Planificación de experiencias. - Recogida organizada de datos. - Interpretación de resultados. - Comunicación de conclusiones.

1. Que el alumnado se interese por la química (y en su caso escoja física y química en 4.º o en bachillerato). 2. Que el alumnado desarrolle una imagen de la química como un conocimiento que sirve para resolver problemas de la vida diaria. 3. Que el alumnado se sienta productor de conocimiento, y participante en un proceso de investigación «de la universidad». 4. Que el alumnado mejore su autoestima y autonomía en el contexto de las clases de ciencias.

Cuadro 1. Integración de los tres tipos de objetivos de la secuencia

do por la química, y que considere la posibilidad de escogerla en 4.º de ESO (e incluso en bachillerato y en la universidad). En cuanto a la imagen, las actividades están contextualizadas en la vida real, son problemas de los llamados auténticos. El propósito es favorecer el desarrollo de una imagen de la química como un conocimiento útil para la vida. Los objetivos tercero y cuarto son de otro carácter: pretenden que los estudiantes se consideren a sí mismos como productores de conocimiento, capaces no sólo de generar investigaciones en el laboratorio escolar, sino de participar en una investigación que se lleva a cabo en la universidad. Hemos comprobado que sienten gran curiosidad por este segundo proceso y que el hecho de que las investigadoras consideren «interesante» lo que hacen y dicen parece Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

aumentar su autoestima. El propósito es que ello redunde en una mejora de su autonomía en el contexto del aprendizaje de las ciencias. En resumen, en el diseño se ha intentado buscar un equilibrio entre los tres tipos de objetivos: de investigación, curriculares y personales.

Las actividades: implicación del alumnado en el diseño de experimentos Consideramos que las competencias se desarrollan por medio de la práctica (Jiménez Aleixandre, 2010), y no con clases magistrales. En consecuencia, elaboramos una secuencia de cinco actividades de laboratorio con características comunes, encaminadas a fomentar la par51

Hacer unidades didácticas

En el diseño se ha intentado buscar un equilibrio entre los tres tipos de objetivos: de investigación, curriculares y personales

3.º ESO

T1 ¿Qué pasta de dientes es menos efectiva contra la caries?

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• •

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T2 El pedido roto

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4.º ESO

T3 Contaminación industrial

• •

•

T4 El residuo sorpresa

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T5 ¿Quién escribió el anónimo?

• •

ticipación del alumnado en las prácticas científicas sobre los contenidos del currículo de Galicia: en 3.º de ESO diversidad y unidad de la estructura de la materia y sus cambios, en 4.º estructura y propiedades de las sustancias (cuadro 2).

Objetivo. Averiguar qué pasta de dientes es menos efectiva en la prevención de la caries mediante una simulación del proceso como una reacción química entre el carbonato de calcio (dientes) y el ácido clorhídrico (ambiente bucal). Contenidos. Reacción química, velocidad de reacción. Destrezas de indagación. Elaboración de un diseño experimental, identificación de las variables que intervienen en el proceso, formulación de hipótesis de trabajo, recogida de datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones. Objetivo. Separar e identificar las sustancias procedentes de un pedido, en el cual algunos de los recipientes se rompieron durante el transporte y las etiquetas identificativas se borraron. Contenidos. Composición de las sustancias (formadas por iones, moléculas, metales o redes de átomos), propiedades de las sustancias (magnetismo, solubilidad y conductividad). Destrezas de indagación. Elaboración de un diseño experimental, formulación de hipótesis de trabajo, recogida de datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones.

Objetivo. Identificar las fábricas responsables de la contaminación de un río mediante la determinación de las sustancias presentes en una muestra de agua. Contenidos. Naturaleza de la materia (sólidos, líquidos, sustancias en suspensión), propiedades de las sustancias (solubilidad y conductividad), enlace químico, reactividad. Destrezas de indagación. Elaboración de un diseño experimental, formulación de hipótesis de trabajo, recogida de datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones. Objetivo. Determinar el contenido de una disolución olvidada en el laboratorio para su correcta eliminación en el bidón de residuos correspondiente. Contenidos. Reactividad química (formación de precipitados, desprendimiento de CO2) y pH. Destrezas de indagación. Elaboración de un diseño experimental, formulación de hipótesis de trabajo, recogida de datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones. Objetivo. Averiguar quién escribió un anónimo, en el que culpaba a un compañero de haber copiado en un examen, por medio de la cromatografía en papel de la tinta de los bolígrafos requisados a toda la clase. Contenidos. Separación de sustancias orgánicas y polaridad de disolventes. Destrezas de indagación. Elaboración de un diseño experimental, formulación de hipótesis de trabajo, recogida de datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones.

Cuadro 2. Secuencia de actividades de laboratorio

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Indagación en el laboratorio de química

Cada una de las actividades plantea una situación problema en un contexto próximo al alumnado. Para resolverlas es necesario elaborar un diseño experimental utilizando los datos y orientaciones del guión. Cada actividad se llevó a cabo en el laboratorio durante dos sesiones, la primera dedicada a la elaboración del diseño y la segunda a la puesta en práctica y elaboración de conclusiones. Dado que la secuencia tiene como propósito favorecer el progreso de los estudiantes en el desarrollo de la competencia de indagación, se modificaron progresivamente algunas características de las tareas: • El grado de detalle del guión. Se pasa de uno muy detallado (tarea 1) en cuanto a la explicación de contenidos y decisiones que tomar para elaborar el diseño, a uno más breve y con menos contenido conceptual (tarea 5), en el que se expone el problema y la técnica instrumental que utilizar (cromatografía en papel), pero sin detallar las decisiones sobre el diseño.

•

El grado de apoyo del profesor. Se va disminuyendo el andamiaje proporcionado al elaborar el diseño y en 4.º de ESO se elimina la puesta en común de los diseños previa a la implementación (que se realizaba en 3.º), con lo que se obtienen diseños diferentes en los pequeños grupos de estudiantes.

Ilustramos el enfoque con la tarea número 2, denominada El pedido roto (la 1 se presenta en Crujeiras y Jiménez Aleixandre, 2012a). Fue diseñada y puesta en práctica en el tercer trimestre de 3.º de ESO, con el objetivo de trabajar los contenidos de naturaleza de las sustancias y su identificación en función de propiedades como solubilidad, conductividad y magnetismo. Los estudiantes deben separar e identificar las sustancias procedentes de un pedido que sufrió daños durante el transporte: las etiquetas identificativas aparecieron borradas y tres de los cinco recipientes rotos, y por tanto las sustancias quedaron mezcladas entre sí.

Guión tarea 2: El pedido roto Como responsables del laboratorio escolar, habéis realizado el siguiente pedido a una empresa de productos químicos: cloruro de sodio (NaCl), sacarosa (C12H22O11), azufre en polvo (S8), hierro en polvo (Fe), grafito en polvo (C). Al recibir el pedido, tres de los cinco recipientes estaban rotos y las sustancias mezcladas entre sí. Además, las etiquetas de los recipientes estaban borradas, con lo cual no sabéis cuál pertenece a cada sustancia. En resumen, tenéis: • Un recipiente con una sustancia granulada de aspecto blanco. • Un recipiente con una sustancia en polvo de color gris oscuro. • Una mezcla con partes blancas, amarillas y grises. Para poder recuperar el pedido que habéis realizado, tenéis que utilizar vuestros conocimientos sobre las propiedades de las sustancias para separarlas e identificarlas en el laboratorio.

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Hacer unidades didácticas

Para llevar a cabo la tarea disponéis del siguiente dato: entre las cinco sustancias hay un metal, una sustancia formada por iones, dos formadas por moléculas y otra formada por átomos en red. Tenéis que utilizar también estos conocimientos de química: Solubilidad • Muchas disoluciones de las sustancias formadas por iones son solubles en agua. • Las sustancias formadas por moléculas son solubles en agua en ciertos casos, por ejemplo cuando tienen muchos átomos de oxígeno que permiten uniones con las moléculas de agua. • Los metales son insolubles en cualquier disolvente, excepto en mercurio (Hg). Conductividad • Las sustancias formadas por iones conducen la electricidad cuando están disueltas en agua. • La mayoría de las sustancias formadas por moléculas no conducen la electricidad. • Los metales conducen la electricidad. • Otras sustancias no metálicas también conducen la electricidad. Propiedades magnéticas • Algunos metales tienen propiedades magnéticas. Para resolver la actividad tenéis que: • Clasificar las sustancias de la lista del pedido en los grupos descritos (sustancias iónicas, moleculares, metálicas o redes de átomos). • Diseñar los procesos que permitan identificar y separar cada sustancia. Explicar por escrito como vais a a) identificar y b) separar cada sustancia. • Poner en práctica el diseño elaborado. • Indicar qué datos os permiten identificar cada sustancia y justificar en qué conocimientos os basáis. • ¿Por qué algunas propiedades observables (por ejemplo, el color) no son suficientes para resolver el problema?

¿Qué operaciones debe realizar el alumnado para poder planificar el diseño?

•

• 54

Clasificar las sustancias del pedido en función de su naturaleza, es decir, de si están formadas por iones, por moléculas, por átomos en red o si son metales. Relacionar cada sustancia con sus propiedades.

•

Diseñar los procesos de separación e identificación en función de las propiedades de solubilidad, conductividad y magnetismo detalladas en el guión. El proceso de resolución se resume en el cuadro 3.

El proceso de diseño de la tarea, como toda la secuencia, contó con la participación activa del docente (tercer autor). La primera autora diseñó Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Indagación en el laboratorio de química

una versión preliminar de la actividad de forma que favoreciese la implicación del alumnado en las prácticas de indagación, teniendo en cuenta el bloque de contenidos del currículo de física y química que se debía impartir a final de curso en 3.º de ESO. Acto seguido, presentó la actividad a la segunda autora y el docente, y los tres trataron aspectos como: qué sustancias formarían parte del pedido, para que fuesen familiares para el alumna-

Datos suministrados 1. Sustancias del pedido NaCl, S8, Fe, C (grafito) y C12H22O11 2. Entre las cinco sustancias hay: un metal, una formada por iones, dos formadas por moléculas y otra formada por átomos en red. 3. Solubilidad, conductividad y propiedades magnéticas en función de la naturaleza de las sustancias.

Problema a resolver Separación e identificación de sustancias: Recipiente a Sustancia granulada de aspecto blanco Recipiente b Sustancia granulada de aspecto gris Mezcla Mezcla con partes blancas, amarillas y grises

Conclusiones Recipiente a NACl Recipiente b C(grafito) Mezcla • Sustancia blanca: C12H22O11 • Sustancia amarilla: S8 • Sustancia gris: Fe

do, y qué información de tipo conceptual debía proporcionarse en el guión. Así, en la primera versión de la actividad la información sobre la naturaleza de las sustancias estaba definida en función del enlace (sustancias iónicas, moleculares, metálicas y covalentes), pero, como todavía no se había trabajado el enlace químico en el aula, sustituimos esta información por metales y por sustancias formadas por iones, por moléculas y por átomos en red.

Diseño experimental Diseño pruebas recipiente a Solubilidad: Sí → NaCl o C12H22O11 Conductividad: Sí → NaCl, No → C12H22O11 Diseño de pruebas recipiente b Solubilidad: No → Fe o C(grafito) Conductividad: Sí → Fe o C(grafito) Propiedades magnéticas: Sí → Fe, No → C (grafito) Diseño pruebas mezcla Filtración: Filtrado/Sólidos Filtrado: Solubilidad: Si → NaCl o C12H22O11 Conductividad: Si → NaCl, No → C12H22O11 Sólidos: Magnetismo: Sí → Fe, No → C (grafito) y S8

IMPLEMENTACIÓN DISEÑO Pruebas recipiente a Soluble en agua, conduce la electricidad disuelto, no propiedades magnéticas. Pruebas recipiente b Insoluble en agua, conduce la electricidad, no propiedades magnéticas. Pruebas mezcla • Sustancia blanca: soluble en agua, no conduce la electricidad, no propiedades magnéticas. • Sustancia amarilla: insoluble en agua, no conduce la electricidad, no propiedades magnéticas. • Sustancia gris: insoluble en agua, conduce la electricidad, propiedades magnéticas.

Cuadro 3. Proceso de resolución de la tarea 2

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

Antes de llevar al aula la tarea, la resolvimos juntos para comprobar aspectos como el tiempo necesario para su implementación, así como para identificar los problemas que podían surgir en el laboratorio, por ejemplo al medir la conductividad de sólidos como el grafito utilizando un circuito eléctrico.

A modo de conclusión Los resultados, que por falta de espacio no es posible tratar aquí, indican que el alumnado, con el apoyo adecuado, es capaz de diseñar y llevar a cabo los experimentos. En otras palabras, que las tareas resultan adecuadas para este nivel. El alumnado aprende aquello que se demanda de él en clase, desarrolla las competencias que practica. Que mejoren su autonomía no quiere decir que el docente sea un espectador: su ayuda es necesaria, pero como guía, no proporcionando los pasos que se deben seguir. Consideramos la participación del docente, no sólo en la puesta en práctica, sino también en la fase de diseño, como un elemento imprescindible para que el resultado de la implementación de las tareas coincida con los objetivos planteados en la investigación: en este caso, que el alumnado participe en la práctica científica de indagación.

Nota * AGRADECIMIENTOS: Al proyecto EDU201238022-C02-01sobre el desarrollo de prácticas y competencias financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. Beatriz Crujeiras disfruta de una beca FPI del MICINN, código BES-2010-031259. A Rosaria Justi, que colaboró en el proceso de diseño de la tarea presentada y al alumnado del CPI de Viaño Pequeno.

Referencias bibliográficas CRUJEIRAS, B.; JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P. (2012a): «Participar en las prácticas científicas. Aprender sobre la ciencia diseñando un experimento sobre pastas de dientes». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 72, pp. 12-19. — (2012b): «Competencia como aplicación de conocimientos científicos en el laboratorio. ¿Cómo evitar que se oscurezcan las manzanas?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 70, pp. 19-26. «Decreto 133/2007, del 5 de julio, por el que se regulan las enseñanzas de la educación secundaria obligatoria en la comunidad autónoma de Galicia». Diario Oficial de Galicia, núm. 136. JIMÉNEZ ALEIXANDRE, M.P. (2010): 10 ideas clave. Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona. Graó. ORGANIZACIÓN PARA LA COOPERACIÓN Y DESARROLLO ECONÓMICO (OCDE) (2008): Informe PISA 2006. Competencias científicas para el mundo de mañana. Madrid. Santillana.

Direcciones de contacto Beatriz Crujeiras María Pilar Jiménez Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela beatriz.crujeiras@usc.es marilarj.aleixandre@usc.es Juan Ramón Gallástegui CPI Viaño Pequeno. Trazo (La Coruña) jgallastegui@edu.xunta.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en septiembre de 2012 y aceptado en enero de 2013 para su publicación.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

El presente artículo ejemplifica una unidad didáctica centrada en juegos didácticos y otros recursos lúdicos como instrumentos para favorecer el aprendizaje del alumnado y mejorar su actitud ante las ciencias. La unidad gira en torno al tema de los elementos químicos y su clasificación periódica, que es de gran importancia tanto en la química como en el currículo de ciencias. La unidad está concebida para el nivel de 4.º de ESO, y se implementó y evaluó a partir de una muestra de alumnos procedentes de dos grupos-clase. Designing a teaching unit on the chemical elements and their periodic classification using games and other engaging resources This paper looks at a teaching unit on educational games and other engaging resources as tools for fostering students’ learning and improving their attitude towards science. The unit centres on the subject of the chemical elements and their periodic classification, which is important in both chemistry and the science syllabus. The unit was designed for fourth-year secondary students and was carried out and assessed using a sample of students from two classes.

Es un hecho reconocido el deterioro que en los últimos años vienen experimentando las actitudes del alumnado ante las ciencias y en la elección de estudios científicos. Particularmente en nuestro país, a ello hay que añadir el bajo nivel de alfabetización científica identificado por estudios internacionales de evaluación como TIMSS o PISA. Todo ello reclama un cambio drástico en la educación científica que se ofrece, situando como objetivo prioritario la mejora de las actitudes ante las ciencias y su aprendizaje. En este contexto, autores como Orlik (2002) proponen los juegos didácticos y otros recursos lúdicos como potentes herramientas para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias en general,

Antonio Joaquín Franco IES Juan Ramón Jiménez. Málaga

José María Oliva Universidad de Cádiz

Palabras clave: unidad didáctica, juegos didácticos, recursos lúdicos, tabla periódica.

Keywords: teaching unit, educational games, engaging resources, periodic table.

y de la química en particular. No obstante, si bien existen numerosas publicaciones que describen recursos de este tipo, no conocemos ninguno que articule diversas tareas de este tipo dentro de una unidad didáctica completa. De ahí que en este trabajo planteemos una unidad didáctica diseñada para 4.º de ESO que incorpora un conjunto de juegos educativos y otras tareas lúdicas como elementos centrales mediante los que favorecer el aprendizaje de los estudiantes sobre la idea de elemento químico y su clasificación periódica (Franco, 2011). En conjunto, el artículo intenta ilustrar cómo usar actividades lúdicas en una unidad didáctica.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 57-67 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

En este trabajo planteamos una unidad didáctica diseñada para 4.º de ESO que incorpora un conjunto de juegos educativos y otras tareas lúdicas como elementos centrales mediante los que favorecer el aprendizaje de los estudiantes sobre la idea de elemento químico y su clasificación periódica

Ser capaz de predecir algunas propiedades de los elementos de los tres primeros períodos, a partir del lugar que ocupa el elemento en la tabla periódica o de su número atómico. Justificar algunas propiedades de los elementos en función del número de electrones de la corteza, y la proximidad de su capa de valencia a la estructura de gas noble (regla del octeto). Ser conscientes de la utilidad y las limitaciones que tiene la tabla periódica como modelo.

La unidad didáctica se ha dividido en dos partes, que se corresponden con dos niveles de profundización, uno inicial y otro avanzado. El primer nivel aborda la visión de los elementos químicos desde un punto de vista macroscópico, mientras que el segundo nivel trata el estudio de los elementos químicos desde una perspectiva submicroscópica.

Para concretar los resultados de aprendizaje esperados, hemos recurrido a las tres grandes categorías propuestas en la taxonomía de Hodson (1992): «saber ciencias», «hacer ciencias» y «saber acerca de las ciencias» (cuadro 1).

Objetivos de aprendizaje planteados en la unidad didáctica

El mapa conceptual del cuadro 2 (p. 60) recoge la trama conceptual de los contenidos inherentes a la unidad didáctica. No sólo es útil para el docente, sino también durante la implementación de la unidad como ayuda para dar a conocer al alumno los conceptos más importantes, así como las relaciones más relevantes entre ellos. La unidad didáctica consta de 24 sesiones de 1 hora, de las cuales 21 corresponden a la implementación en el aula, otras dos a pruebas de evaluación, y una sesión inicial al desarrollo de un cuestionario para detectar los conocimientos iniciales de los estudiantes sobre el tema. Incorpora diversos materiales y actividades de naturaleza muy variada, y los juegos didácticos y otros recursos lúdicos ocupan en ella un lugar central. Las tareas lúdicas propuestas se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: 1. Juegos de mesa. Consisten en adaptaciones de juegos tradicionales (naipes, bingo, pasa-

Los objetivos abordados en la unidad didáctica se resumen en los siguientes puntos: 1. Identificar la sustancia elemental como aquella en la que sólo interviene un tipo de átomos. 2. Conocer los nombres y los símbolos de los elementos químicos más importantes y ser capaz de identificar su presencia en la vida cotidiana. 3. Identificar el número de protones (número atómico Z) como seña de identidad del elemento químico, así como realizar cálculos sobre el número de partículas constituyentes de un átomo. 4. Comprender el concepto de periodicidad y ser capaz de identificar la regularidad y la ordenación, como criterios esenciales en la clasificación periódica de los elementos químicos. 58

Características y contenidos de la unidad didáctica

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

Saber ciencias

Hacer ciencias

Saber acerca de las ciencias

Primer nivel de profundización • Apreciar la gran diversidad de los elementos y su papel como constituyentes de la materia. • Conocer los nombres y los símbolos de los elementos químicos, así como los grupos principales. • Enumerar y comprender las propiedades físicas y químicas útiles para clasificar elementos. • Conocer los criterios utilizados en diversos intentos de clasificación periódica anteriores a la tabla periódica actual.

• Identificar elementos químicos en materiales del entorno. • Interpretar información a partir de valores de propiedades. • Diseñar y realizar experiencias para clasificar elementos. • Diferenciar elementos a partir de sus propiedades. • Reconocer propiedades químicas de los elementos: reactividad, estequiometría, etc. • Clasificar elementos químicos en función de sus propiedades.

• Reconocer la importancia de una simbología universal para los elementos químicos. • Valorar la presencia de la química en la vida diaria. • Identificar la regularidad y la ordenación como criterios en la clasificación periódica. • Estimar el carácter provisional, evolutivo y parcial de la tabla periódica, así como sus limitaciones. • Valorar la utilidad de los modelos científicos.

Segundo nivel de profundización • Conocer los «ladrillos» de la materia y el carácter universal de los elementos químicos. • Asimilar conceptos inherentes a la clasificación periódica: número atómico, número másico, masa atómica, isótopos, octeto. • Conocer aplicaciones de los isótopos. • Conocer las limitaciones de la tabla periódica.

• Analizar datos procedentes de la tabla periódica para inferir la composición atómica. • Resolución de problemas y cuestiones sobre composición y propiedades de los elementos. • Interpretar y predecir la estabilidad de los átomos y su reactividad química. • Inferir la evolución de propiedades atómicas.

• Reconocer el orden en el universo como base de nuestra comprensión del mundo, a través de la invariancia de los elementos químicos y de las partículas que los componen. • Reconocer las virtudes y las limitaciones de los modelos atómicos de Thomson, Rutherford y capas, y de la propia tabla periódica.

Cuadro 1. Propósitos de aprendizaje para la unidad didáctica

tiempos, etc.), entre los que destacan: un juego de naipes para el aprendizaje de las distintas familias de elementos de la tabla periódica (Franco, Oliva y Bernal, 2012); otro juego de naipes para el aprendizaje y la aplicación de la regla del octeto; un bingo para el aprendizaje de las propiedades de los elementos químicos y del cálculo de las partículas constituyentes de un átomo (Franco, 2006a); un autodefinido construido a partir de preguntas sobre la tabla periódica Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

(Franco, 2008); y una simulación por medio de preguntas de una competición mundial de fútbol, sobre el conjunto de contenidos desarrollados en la unidad (Franco, 2006b). Tareas con materiales o situaciones cotidianas que se presentan como un reto. Pertenecen a este segundo grupo un puzzle para el aprendizaje de los nombres y símbolos de los elementos químicos a partir de los estados de EE.UU. (Franco y Cano, 2007); la realización de dibujos sobre la presencia de 59

Hacer unidades didácticas

Cuadro 2. Mapa conceptual de la unidad didáctica en torno a la tabla periódica

elementos químicos en objetos cotidianos (Franco, 2007); una actividad de ordenación y clasificación de elementos atendiendo a diferentes atributos y propiedades recogidas en fichas de Calatayud y otros (1990); una simulación macroscópica del experimento de Rutherford mediante lanzamiento de canicas sobre una caja con objetos ocultos; y una analogía en cuya elaboración deben participar los alumnos comparando la tabla periódica con un calendario (Oliva, 2010). Construcción y elaboración de murales o maquetas. Destacan la realización de murales sobre los distintos intentos de clasificación de los elementos químicos a lo largo de

la historia, y la construcción del caracol telúrico de De Chancourtois. Uso del ordenador. Se engloban en este último grupo una WebQuest para trabajar los distintos modelos atómicos, el juego del Tetris por ordenador con elementos químicos y una simulación por ordenador del modelo atómico de Rutherford.

En la práctica no cabe esperar que todos los aspectos de una unidad didáctica puedan y deban abordarse mediante recursos lúdicos. De hecho, en la unidad que diseñamos se combinan, como se ha visto, actividades de este tipo con otras más convencionales: trabajos prácticos, Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

lecturas, explicaciones del profesor, vídeos… No obstante, en la presentación de este artículo hemos querido resaltar el papel que los juegos y las tareas lúdicas han tenido en el diseño de la unidad didáctica al objeto de ilustrar que es posible enseñar ciencias de una forma amena y motivadora.

Secuencia didáctica Los cuadros 3 y 4 presentan las fases de la secuencia de actividades, las cuestiones centrales abordadas, las tareas planteadas y los propósitos didácticos para cada sesión en los niveles de profundización propuestos.

Primer nivel de profundización Sesión

Cuestión abordada

Tarea planteada

Propósito didáctico

Fase de iniciación 0

¿Qué sabemos acerca de los elementos químicos y su clasificación periódica?

• Cuestionario inicial individual. • Trabajo de puesta en común en pequeño y gran grupo.

• Explicitar el conocimiento previo, favorecer el debate inicial y mostrar alguna debilidad.

• Juego didáctico 1: «USA elemental» (Franco y Cano, 2007). Este juego consiste en formar los nombres de los 50 estados norteamericanos (por ejemplo Ca-Li-F-O-Rn-I-A) a partir de series de símbolos de elementos químicos y letras adicionales.

• Mostrar la tabla periódica a los alumnos. • Conocer y manejar los nombres y los símbolos de los elementos.

• Lectura y discusión de un texto divulgativo sobre las propiedades del sodio, del cloro y de la sal común.

• Presentar los elementos químicos con una lectura.

• Juego didáctico 2: «El juego de las familias» (Franco, Oliva y Bernal, 2012). Juego tradicional de naipes en el que las familias de distintas razas se sustituyen por familias de elementos químicos.

• Conocer y manejar los grupos principales de la tabla periódica.

Fase de introducción de nuevas ideas 3

Existe gran variedad de elementos a nuestro alrededor.

• Juego didáctico 3: «La búsqueda de los elementos químicos» (Franco, 2007) Reconocimiento de la presencia de elementos químicos en objetos cotidianos.

• Identificar los elementos químicos en la vida cotidiana. • Valorar la importancia de la química en nuestras vidas.

Los elementos se diferencian por sus propiedades macroscópicas...

• Discusión de tablas de valores de puntos de fusión y puntos de ebullición de diferentes elementos.

• Recordar las propiedades características de los elementos. • Trabajar propiedades macroscópicas: punto de fusión y de ebullición. a

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Hacer unidades didácticas

Sesión

Cuestión abordada

Tarea planteada

Propósito didáctico

Fase de introducción de nuevas ideas 4

... Aún teniendo propiedades distintas, algunos elementos se parecen entre sí.

• Trabajo práctico: «Elementos conductores y aislantes» (UNESCO, 1973). • Discusión de datos de densidad de los elementos.

• Propiedades características: carácter conductor o aislante, densidad. • Conocer el significado de una fórmula química.

• Discusión de la composición química en una fórmula. 5

Para qué clasificar los elementos (primeras clasificaciones: metales y no metales, tríadas, familias).

• Cuestión y discusión: ¿Por qué es importante clasificar? • Lectura histórica de las primeras clasificaciones.

• Reconocer la secuencia de regularidad en la naturaleza. • Conocer las primeras clasificaciones de los elementos: metales y no metales y clasificación de Döbereiner.

Ordenación de elementos. El papel del peso atómico: ley de octavas de Newlands y el caracol telúrico.

• Explicación y discusión con el grupo clase.

• Reconocer la importancia del orden en la naturaleza. • Identificar el peso atómico como primera aproximación a la ordenación de elementos. • Conocer la ley de octavas de Newlands y el caracol telúrico.

• Lectura histórica sobre el caracol telúrico de De Chancourtois. • Actividad práctica: Construcción del caracol telúrico sobre un cilindro de cartón.

Fase de aplicación 7

La tabla de Mendeleiev. El número atómico como lugar del elemento.

• Juego didáctico 4: «Construyendo la tabla periódica» (Calatayud y otros, 1990). Los alumnos han de reconstruir una pequeña porción de la tabla periódica, a partir de algunas propiedades de elementos seleccionados.

• Reconocer que las regularidades y el orden permiten hacer predicciones. Dichas predicciones conducen a la periodicidad de propiedades.

La tabla de Mendeleiev presentaba problemas.

• Se presentan y se discuten las virtudes y los problemas de la tabla de Mendeleiev. • Actividades sobre la clasificación de Mendeleiev.

• Descubrir que la tabla de Mendeleiev tiene problemas.

Síntesis sobre lo aprendido.

• Realización del mural: ¿Por qué los elementos se clasifican de una forma y no de otra? • Exposición de los murales por parte de los grupos de alumnos.

• Establecer una visión global de los aspectos estudiados. • Análisis y reflexiones de la unidad por parte del alumnado.

Fase de evaluación de conocimientos (Control del primer nivel) Cuadro 3. Secuencia didáctica del primer nivel de profundización para 4.º de ESO

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

SEGUNDO NIVEL DE PROFUNDIZACIÓN Sesión

Cuestión abordada

Tarea planteada

Propósito didáctico

Fase de iniciación 10

• ¿Qué sabemos de las propiedades de los elementos y su relación con la estructura atómica? • Todos los elementos están hechos de lo mismo: protones, neutrones y electrones.

• Visionado de partes del capítulo «La vida de las estrellas» de la serie Cosmos (Carl Sagan, 1978). • Extraer las ideas principales y hacer un pequeño resumen. • Trabajo de puesta en común en pequeño y gran grupo.

• Explicitar el conocimiento previo del alumnado y favorecer las primeras discusiones. • Reconocer la universalidad de los elementos y conocer los «ladrillos» constituyentes de la materia.

Fase de introducción de nuevas ideas 11

El que unos elementos presenten propiedades atómicas parecidas y otros no depende de la distribución de los electrones. Algunos modelos atómicos: Dalton, Thomson, Rutherford y modelo de capas.

Lo que identifica a un elemento es su número de protones, que «casi» coincide con el número de orden de los elementos en las primeras clasificaciones.

• Juego didáctico 5: «WebQuest sobre modelos atómicos». Pequeña actividad competitiva en la que los alumnos han de buscar y seleccionar información a partir de Internet.

• Conocer las virtudes y las limitaciones de los modelos atómicos de Dalton, Thomson, Rutherford y capas.

• Juego didáctico 6: «El experimento de Rutherford». a) Realización a nivel macroscópico de un experimento similar al de Rutherford. b) Simulación con ordenador del experimento microscópico.

• Conocer las virtudes y las limitaciones del modelo atómico de Rutherford.

• Juego didáctico 7: «Periodic Tabletris». Variante del juego de ordenador del Tetris. Las fichas se sustituyen por símbolos de elementos que han de ir encuadrándose en su casilla correspondiente de la tabla periódica.

• Conocer la ubicación de los elementos en la tabla a partir de sus propiedades.

• Explicación teórica del profesor de los distintos modelos atómicos.

• Conocer los distintos modelos atómicos.

• Juego didáctico 8: «La lotería de átomos» (Franco, 2006a). Variante del juego del bingo, en la que los números de los cartones se sustituyen por los símbolos de los elementos químicos.

• Conocer las propiedades que identifican un átomo: número atómico Z y número másico A. • Calcular el número de protones, electrones y neutrones de un átomo a partir de la tabla periódica.

• Ejercicios sobre constitución atómica. 15

El número de neutrones: un matiz importante en la identidad de los átomos: elementos isótopos.

• Lectura y discusión de un texto científico sobre los isótopos del carbono y sus aplicaciones.

• Conocer el concepto de isótopo. • Conocer algunas aplicaciones de algunos isótopos importantes del hidrógeno y del carbono. a

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Hacer unidades didácticas

Sesión

Cuestión abordada

Tarea planteada

Propósito didáctico

Fase de introducción de nuevas ideas 16

La estabilidad de los átomos depende de su configuración electrónica (regla del octete).

• Modelo de capas, regla del octeto y estabilidad de los átomos.

Cómo está organizada la tabla periódica actual.

• Discusión sobre la organización de la tabla periódica actual.

• Interiorizar la regla del octeto como criterio de estabilidad de los átomos.

• Juego didáctico 9: «Juego del octeto». Juego de naipes en el que los alumnos han de formar combinaciones de cartas que sumen ocho. • Justificar la tabla periódica actual.

Fase de aplicación 17

La tabla periódica como instrumento predictivo e interpretativo de las propiedades.

• Juego didáctico 10: «Autodefinido atómico» (Franco, 2008). Autodefinido construido a partir de preguntas sobre los elementos y la tabla periódica.

• Establecer una visión global de los aspectos estudiados.

Fase de introducción de nuevas ideas 18

Las propiedades macroscópicas dependen de las propiedades atómicas, y éstas de la configuración electrónica y su estabilidad.

• Explicación por parte del profesor de las diferencias entre el mundo macroscópico y microscópico.

• Conocer y manejar las reglas sobre las propiedades periódicas.

• Discusión en el aula en torno a cuestiones relativas a propiedades atómicas: volumen atómico, capacidad para capturar o perder electrones.

Fase de aplicación 19a

La Tabla Periódica actual no es perfecta, en realidad ningún modelo lo es.

• Juego didáctico 11: «Mi vida periódica» (Oliva, 2010). Establecer situaciones periódicas en la vida. Comparar la tabla periódica con un calendario, sus semejanzas, diferencias y limitaciones.

• Conocer las limitaciones que presenta la tabla periódica: posición del hidrógeno, posición de tierras raras, etc.

Fase de revisión de lo aprendido 19b

Ofrecer una panorámica general de las ideas estudiadas en el tema y de los avances personales conseguidos en el aprendizaje.

• Juego didáctico 12: «Elemental, ¡ganemos el Mundial!» (Franco, 2006b). Simulación de una competición de fútbol, para la que se requiere el dominio de los conocimientos adquiridos a lo largo del tema.

• Manejar todos los conceptos aprendidos a lo largo de la unidad.

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Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

Sesión

Cuestión abordada

Tarea planteada

Propósito didáctico

Fase de introducción de nuevas ideas • Fases de fichajes de jugadores y preliminares. 20

• Desempate de la fase preliminar. • Fase de octavos y cuartos.

• Fase de semifinales y final.

Fase de evaluación de conocimientos (Control del segundo nivel) Cuadro 4. Secuencia didáctica del segundo nivel de profundización para 4.0 de ESO

Evaluación de la unidad didáctica Esta unidad didáctica se implementó con dos grupos de alumnos de 4.º de ESO de la asignatura de física y química. Dichos alumnos (38 estudiantes en total) pertenecían a un instituto público de la provincia de Cádiz y mostraban un perfil de estudiante trabajador, con interés por la asignatura y rendimiento académico medio alto. La evaluación de la unidad se llevó a cabo a través del seguimiento del aprendizaje de los alumnos a lo largo de la unidad. Se tuvieron en cuenta desde las respuestas y modelos explicativos que exponían al comienzo del tema hasta los aprendizajes y actitudes mostrados al final, pasando por el análisis de los procesos o etapas intermedias. Se emplearon diversos instrumentos de evaluación: entre otros, los cuestionarios escritos administrados en los tres momentos de la intervención citados, un cuestionario de percepciones y actitudes, el diario del profesor y el portafolio del alumno. Algunas de las cuestiones fundamentales que nos preocupaban fueron las siguientes: • ¿Cómo contribuyen los juegos educativos y otros recursos lúdicos, y en qué medida, al Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

•

aprendizaje del alumnado en el tema de la tabla periódica? ¿Cómo percibe el alumnado situaciones de aprendizaje que recurren a juegos educativos? ¿En qué medida sirven para generar interés? ¿Qué tipo de interés y hacia qué? ¿Desarrollan efectivamente actitudes positivas hacia el tema y su aprendizaje, o simplemente el interés radica en una motivación transitoria por las estructuras de las tareas? ¿Qué papel juega el carácter competitivo que puede atribuirse a los juegos?

De los resultados obtenidos (Franco, 2011) se concluye que el uso de juegos didácticos produce en los estudiantes avances importantes en el aprendizaje de contenidos y procesos de carácter rutinario o memorístico (memorización de elementos y familias, cálculo de partículas constituEl uso de juegos didácticos produce en los estudiantes avances importantes en el aprendizaje de contenidos y procesos de carácter rutinario o memorístico

Hacer unidades didácticas

yentes, etc.), como también en el de contenidos de tipo CTS (naturaleza de la ciencia, conexión con el entorno próximo). No obstante, los logros alcanzados son mucho más modestos en el caso de contenidos que exigen un aprendizaje más profundo (comprensión de nociones abstractas, cambio o reestructuración conceptual, etc.). Por otro lado, estos recursos son percibidos muy favorablemente por el alumnado, por lo que se ha de suponer que contribuyen también a desarrollar actitudes positivas hacia el aprendizaje. En este sentido hay que señalar que, sin duda, la

clave de la contribución al aprendizaje por parte de los recursos utilizados estriba en la implicación que tienen los estudiantes en la resolución de la tarea que se les propone, promovida por el interés que siente el alumno por el carácter lúdico del juego empleado (cuadro 5). Por último, cabe destacar que el carácter competitivo de algunos de los juegos promueve, por una parte, una mayor implicación de los alumnos en las tareas, pero, por otra, constituye también un elemento negativo que obstaculiza su atención y, a veces, genera tensiones y rivalidades en el aula.

2. El juego de las familias

3. La búsqueda de los elementos

4. La lotería de átomos

17. Autodefinido atómico

Cuadro 5. Imágenes ilustrativas de algunos de los juegos incorporados en la unidad

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Diseño de una unidad didáctica sobre los elementos químicos

Referencias bibliográficas CALATAYUD, M.L., y otros (1990): La construcción de las ciencias físico-químicas. Valencia. Universidad de Valencia. Seminario Física y Química. FRANCO, A.J. (2006a): «La lotería de átomos». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 50, pp. 116-122. — (2006b): «Elemental, ¡ganemos el Mundial!». Aula de Innovación Educativa, núm. 156, pp. 87-96. — (2007): «La búsqueda de los elementos químicos en secundaria». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 51, pp. 98105. — (2008): «Aprendiendo química a través de autodefinidos multinivel». Educación Química, vol. 19(1), pp. 56-65. — (2011): El juego educativo como recurso didáctico en la enseñanza de la clasificación periódica de los elementos químicos en Educación Secundaria. Tesis doctoral. Universidad de Cádiz. FRANCO, A.J.; CANO, M.J. (2007): «Playing with the 50 states and the chemical elements». The Geography Teacher, vol. 4(2), pp. 10-12. FRANCO, A.J.; OLIVA, J.M.; BERNAL, S. (2012): «An educational card game for learning families of chemical elements». Journal of Chemical Education, vol. 89(8), pp. 10441046. HODSON, D. (1992): «In search on meaningful relationship: an exploration of some issues relating to integration in science and science education». International Journal of Science Education, vol. 14(3), pp. 541-562. OLIVA, J.M. (2010): «Comparando la Tabla Periódica con un calendario: posibles aportaciones de los estudiantes al diálogo de construcción de analogías en el aula». Educació Química EduQ, núm. 6, pp. 13-22. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

ORLIK, Y. (2002): Química: métodos activos de enseñanza y aprendizaje. México. Iberoamérica. UNESCO (1973): New UNESCO Source Book for Science Teaching. París. UNESCO.

Direcciones de contacto Antonio Joaquín Franco Mariscal IES Juan Ramón Jiménez. Málaga antoniojoaquin.franco@uca.es José María Oliva Martínez Universidad de Cádiz josemaria.oliva@uca.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en septiembre de 2012 y aceptado en enero de 2013 para su publicación.

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Aula de didáctica

Actividades experimentales POE* en la enseñanza de la química y de la física

Las actividades llamadas POE (Predicción-Observación-Explicación) son una poderosa herramienta para la enseñanza de las ciencias. En estas actividades se presenta al alumnado un fenómeno, se le solicita que haga una predicción acerca de lo que espera que ocurra, y, después de observar el fenómeno, se le pide que encuentre una explicación de lo que ha observado. En este artículo se analizan las ventajas que implica el uso de este tipo de actividades y se presentan varios ejemplos de experiencias de física y química que se pueden abordar en el aula y con materiales sencillos. POE experimental activities in teaching chemistry and physics Prediction-observation-explanation (POE) activities are a powerful tool for science teaching. In these activities a phenomenon is presented to students, who are asked to make a prediction of what will happen. After observing the phenomenon they are asked to give an explanation of what they have seen. This paper analyses the advantages of using these kinds of activities and gives several examples of physics and chemistry experiments that can be carried out in class with simple materials.

Los profesores de secundaria nos encontramos con que muchos de los contenidos que se imparten a los estudiantes en las clases de ciencias tienen un nivel de abstracción elevado, que exige una manera de razonar muy formal. La experiencia de los fenómenos científicos por parte de los alumnos se basa en aquellos fenómenos y experimentos que ven, prueban, tocan, huelen o sienten. Por otra parte, las analogías, metáforas o modelos tienen un papel importante en la construcción del conocimiento por parte de los estudiantes. Por este motivo, los trabajos prácticos que obliguen a razonar sobre fenómenos observados son una herramienta

Josep Corominas Escuela Pía. Sitges (Barcelona)

Palabras clave: actividades POE, interpretación de un fenómeno, indagación, demostraciones.

Keywords: POE activities, interpreting a phenomenon, enquiry, demonstrations.

esencial en el aprendizaje de las ciencias (Corominas y Lozano, 1994; Caamaño, 2004). La indagación y la experimentación son competencias específicas de cualquier disciplina científica. Resulta necesario disponer de una diversidad de actividades experimentales que reúnan las siguientes características: Los trabajos prácticos que obliguen a razonar sobre fenómenos observados son una herramienta esencial en el aprendizaje de las ciencias

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 69-75 | abril 2013

Aula de didáctica

• •

Que no se limiten a la simple realización de un experimento al uso. Que activen los conocimientos previos de los estudiantes y favorezcan el análisis de lo que se observa. Que ayuden a nuestros alumnos a relacionar fenómenos observados con predicciones realizadas previamente. Que no exijan necesariamente el uso del laboratorio ni de un material muy sofisticado.

La finalidad es poner en evidencia que la práctica científica no es exclusiva del laboratorio o del aula

Las actividades prácticas conocidas como «Predicción-Observación-Explicación» (POE) cumplen con estos requisitos. De acuerdo con Chamizo (1997), la realización de estas actividades implica tres pasos sucesivos: 1. Frente a un determinado fenómeno, se hace una predicción sobre aquello que se supone que ocurrirá, justificando esta predicción. 2. Se describe qué es lo que sucede al observar el fenómeno. 3. Se compara la predicción con la observación y se busca una nueva explicación si la que se ha dado no resulta satisfactoria.

de describirlo. A menudo es necesario tomar medidas y construir una tabla de datos. El tercer paso consiste en confrontar la predicción con lo que se ha observado. Las actividades prácticas que se proponen a continuación están diseñadas siguiendo las orientaciones siguientes: • Contextualizar la experiencia situándola en el marco de una secuencia didáctica, puesto que los actuales currículos de ciencias inciden especialmente en la contextualización de la ciencia. • Animar a hacer una predicción del fenómeno, para analizar después si los hechos observados coinciden con la predicción. • Hacer hincapié en la fase de la explicación del fenómeno. La explicación confrontada a la predicción permite al alumnado revisar sus ideas y construir un modelo que le satisfaga.

En el primer paso se pretende poner en evidencia las ideas previas de los estudiantes respecto al fenómeno propuesto. Tales ideas pueden ser consecuencia de conocimientos sobre el fenómeno que se va a producir o simples intuiciones basadas en suposiciones por asociación con hechos parecidos. El segundo paso requiere fijar la atención en lo que está ocurriendo y ser capaz

Siempre que sea posible es importante utilizar materiales y productos que se usan en casa o que son fáciles de encontrar en el comercio. La finalidad es poner en evidencia que la práctica científica no es exclusiva del laboratorio o del aula. A continuación se describen siete ejemplos de actividades POE, que pueden realizarse sin dificultad en el aula normal de clase.

•

Actividad 1: ¿Son aditivos siempre los volúmenes de líquidos? Se preparan dos soluciones, una de 100 mL de ácido clorhídrico de concentración 3 mol·dm-3 y otra de 100 mL de hidróxido de sodio de la misma concentración, 3 mol·dm-3. Ambas soluciones se presentan a los estudiantes en sendos matraces aforados y enrasados exactamente. Se pregunta: cuando se mezclen las dos soluciones en una probeta, ¿cuál será el volumen total y cómo se justifica la respuesta?

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física

Hay que dar tiempo a que se elaboren diferentes hipótesis. Algunos estudiantes predicen un volumen total igual a la suma de los dos volúmenes, aduciendo la ley de conservación de la masa en las reacciones químicas. El docente nunca deberá argumentar respecto a la predicción ni rectificar si la considera claramente errónea, más bien lo que hará será estimular a que se plantee alguna predicción más o que se admita ésta como la única que el grupo ve posible. En otros casos, se predice que el volumen será mayor, sin especificar el nuevo valor, argumentando que la neutralización es una reacción exotérmica y se producirá una dilatación (en algunos casos predicen que la dilatación de la mezcla de líquidos se verá compensada por la dilatación del vidrio de la probeta, con lo cual el volumen total será de 200 mL). Algunos estudiantes recuerdan que el profesor unas semanas antes había mostrado cómo el volumen final de una mezcla de volúmenes iguales de agua y etanol es inferior a la suma de los volúmenes antes de mezclarlos; por lo tanto suponen que así ocurrirá también ahora, argumento que tiene muy poca solidez. Cuando se hace el experimento, el volumen final es de unos 205 mL, fácilmente observables incluso con una probeta de sensibilidad 2 mL. La explicación se hace evidente cuando se escribe la ecuación química de la reacción y se hace un cálculo de la cantidad de agua generada: HCl(aq) + NaOH (aq) H2O(l) + NaCl(aq) 0,3 mol + 0,3 mol 0,3 mol + 0,3 mol El volumen ocupado por la cantidad de agua formada en la neutralización es de 0,3 mol x 18 g/mol = 5,4 g; es decir 5,4mL.

Actividad 2: ¿Se moverá y hacia adónde? Se muestra a los estudiantes un pequeño carro que lleva montado un ventilador y una vela de gran superficie (imagen 1) y se pregunta: ¿qué movimiento hará el carro cuando se ponga en marcha el ventilador?

Imagen 1. Esquema del montaje y su realización práctica. La «vela» es un trozo de porexpan y el

ventilador está alimentado por una pila de 1,5 V; el conjunto va montado sobre un vagón de LEGO

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Aula de didáctica

Posibles respuestas: • Se moverá hacia la izquierda. • No se moverá. • Se moverá hacia la derecha. Después de debatir las diferentes predicciones siempre argumentadas, se pone en marcha el ventilador (que va accionado por pilas) y se observa que no hay movimiento alguno. En efecto, se trata de un sistema en que solamente actúan fuerzas internas.

Actividad 3: ¿Qué cubito se fundirá antes? Si se cogen tres cubitos de hielo y se coloca uno de ellos en una sartén, el otro sobre una madera y el tercero en un plato, ¿cuál se fundirá antes? Las predicciones deben tener en cuenta las capacidades caloríficas de los materiales, es decir, su conductividad térmica. Evidentemente, no hace falta esperar a que se funda completamente el trozo de hielo, basta con esperar unos minutos para ver que el que se ha colocado en la sartén se funde primero. Este experimento ha permitido que algunos estudiantes hayan recomendado en su casa que la mejor manera de descongelar un pescado o una carne es colocarla sobre una plancha metálica.

Actividad 4: ¿Con o sin cáscara? Se pone una mandarina en un recipiente con agua. La mandarina flota. ¿También flotará si le quitamos la cáscara? La respuesta se deja para el lector. Como ayuda le proponemos que compruebe la flotabilidad de la cáscara de la mandarina o que examine atentamente su estructura altamente esponjosa.

Actividad 5: ¿Cómo lo ves? Se utiliza un puntero láser de color rojo que se proyecta en una pared y un papel transparente del mismo color rojo. Se pregunta: si dirigimos el rayo del láser de color rojo sobre el papel, ¿continuaremos viendo el punto rojo en la pared? Esta experiencia sirve para razonar sobre por qué vemos las cosas de determinados colores. Las respuestas permiten discutir sobre qué colores se absorben cuando la luz atraviesa una vidriera de varios colores. Se puede completar la explicación con una nueva pregunta: si se dirige el láser rojo sobre una transparencia de color verde, ¿continuaremos viendo el punto rojo en la pared?

Actividad 6: ¿Cuanto más mejor? Se toma un recipiente cilíndrico de vidrio de un litro aproximadamente (no sirven los vasos de precipitados), por ejemplo un frasco de café soluble vacío. Sobre la boca del frasco se pone un círculo

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física

de cartón de diámetro algo mayor que el del frasco, con un pequeño orificio central de 1 cm de diámetro. Con ayuda de un cuentagotas, se toma 1 mL de gasolina y se inyectan tres gotas a través del orificio. Se espera un minuto a que las gotas se evaporen. Se echa después una cerilla encendida a través del orificio, sin tocar los bordes. La mezcla explota inmediatamente, levantando el tapón unos centímetros (imagen 2). Se pregunta ahora: si aumentamos la cantidad de gasolina, ¿habrá una explosión mayor? Cada vez que aumentemos, ¿irá a más la explosión?

Dejar evaporar

Tres gotas de gasolina

Echar una cerilla encendida

El tapón salta unos centímetros

Imagen 2. ¿Hasta qué proporción de la mezcla de gasolina y aire se producirá una explosión?

Los estudiantes se sorprenden a menudo porque su predicción se basa en que a más gasolina, mayor explosión, olvidando que lo importante es mantener las proporciones estequiométricas entre los reactivos de la reacción, en este caso la gasolina y el oxígeno. Como sólo aumentamos uno de los reactivos, llega un momento en que, incluso al echar la cerilla encendida dentro del frasco, ésta se apaga, al haber sido desplazado el aire por la gasolina evaporada. A partir de este experimento se puede introducir el concepto de reactivo limitante.

Actividad 7: ¿Cómo hinchar un globo con agua caliente? Un líquido volátil es aquel que se evapora con facilidad, debido a su elevada presión de vapor por carecer de fuerzas intensas entre las moléculas. A mayor intensidad de las fuerzas intermoleculares, menor presión de vapor. Se trata de que los estudiantes relacionen la existencia de fuerzas debidas a enlaces de hidrógeno en las moléculas con la propiedad de la volatilidad. Para ello necesitamos dos o tres líquidos de propiedades bien diferenciadas en cuanto a la facilidad de evaporarse. Por ejemplo, agua, etanol y acetona. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Aula de didáctica

Presentamos tres globos de colores distintos, en cada uno de los cuales hemos puesto uno de los tres líquidos antes citados. Es recomendable que sean volúmenes de entre 1 mL y 2 mL. Los globos se cierran anudándolos. Se prepara ahora un vaso de precipitados de 1000 mL con agua bien caliente. Se informa del contenido de cada uno de los globos y se pregunta: ¿cuál de los tres globos se hinchará más y más rápido, conociendo el tipo de moléculas que forman cada uno de los tres líquidos? ¿Cómo se justifica la respuesta en función de los enlaces posibles entre las moléculas? El experimento es simple y permite que los estudiantes comprueben si sus predicciones eran las correctas: el globo que contiene la acetona se hincha en unos segundos, al ser el líquido con mayor presión de vapor de los tres. El profesor insistirá en la relación entre la estructura de la molécula y la debilidad de las fuerzas intermoleculares en la acetona.

Conclusión Hemos pretendido reflexionar sobre las ventajas que ofrece el uso de actividades POE y proponer una serie de ejemplos ilustrativos. Es fácil incrementar esta lista de ejemplos, ya que en realidad la mayoría de los experimentos demostrativos descritos en la bibliografía (Corominas, 2011; Anta y Sancho, 2011) se pueden plantear como actividades del tipo predecir-observar-explicar. Estos experimentos son útiles siempre y cuando no se limiten a una mera demostración y explicación posterior por parte del profesor. La condición indispensable para que sean provechosos es hacer pensar sobre las experiencias. Por ello, todo experimento debe ser sometido a una predicción previa, descrito e interpretado después de su observación, y toda predicción adicional debe ser contrastada experimentalmente. Se recomienda que también se utilicen actividades POE en que sea fácil predecir lo que sucederá, para evitar promover en algunos estudiantes una actitud de desconfianza sistemática, que les lleva a hacer una predicción contraria a lo que realmente piensan. Los experimentos de predicción-observación-explicación son un método idóneo para 74

estimular el interés de los estudiantes por la ciencia, pero no hay que olvidar que no son más que el primer eslabón de un proceso que les ha de permitir plantearse nuevas cuestiones, proponer nuevas explicaciones y diseñar nuevas experiencias en procesos más amplios de modelización.

Nota * POE: Predicción-Observación-Explicación.

Referencias bibliográficas ANTA, A.; SANCHO, C. (2011): «Experimentos en investigaciones en Física», en CAAMAÑO, A. (coord.): Física y química. Barcelona. Graó, pp.105-128. CAAMAÑO, A. (2004): «Experiencias, experimentos ilustrativos, ejercicios prácticos e investigaciones». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, 39, pp. 8-19. CHAMIZO, J.A. (1997): «Evaluación de los aprendizajes. Tercera parte: POE, autoevaluación, evaluación en grupo y diagramas de Venn». Educación Química, núm. 8, pp. 141-143. COROMINAS, J. (2011): «Experimentos e investigaciones en química», en CAAMAÑO, A. (coord.): Física y química. Investigación. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física

• http://experimentaciolliure.wordpress.com/ • www.teachersdomain.org/collection/k12/sci/ • http://blocs.iec.cat/scq/publicacions/educacioquimica-eduq-2/educacio-quimica-eduq/ • http://reuredc.uca.es/index.php/tavira/issue/ view/14 • http://cluster-divulgacioncientifica.blogspot. com.es/ • www.rrfisica.cat/index.htm

Innovación y buenas prácticas. Barcelona. Graó, pp. 85-102. COROMINAS, J.; LOZANO, M.ªT. (1994): «Trabajos prácticos para la construcción de conceptos: experiencias y experimentos ilustrativos». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, 2, pp. 21-26.

Bibliografía web [Fecha de consulta: diciembre 2012] • http://chemmovies.unl.edu/Chemistry/ BeckerDemos/BD000.html • http://crecim.uab.cat/revista_ciencies/ • http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/ Rincon-C/rincon.htm • www.cienciaenaccion.org/experimentos • www.nuffieldfoundation.org/practical-chemistry#2

Dirección de contacto Josep Corominas Escuela Pía. Sitges (Barcelona) jcoromi6@xtec.cat Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en noviembre de 2012 y aceptado en febrero de 2013 para su publicación.

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Para quienes no se conforman con que sus alumnos den las respuestas adecuadas, sino que además persiguen que sepan razonarlas. Se ve así potenciada la formación de ciudadanos capaces de evaluar el conocimiento y desarrollar el pensamiento crítico, a la vez que se favorece el desarrollo de las competencias básicas y se contribuye a la educación científica y ciudadana. De estructura clara, este libro responde a preguntas tales como: ¿Qué es la argumentación? ¿Cuál es el papel de las pruebas? ¿Cómo diseñar tareas de clase que promuevan la argumentación? ¿Qué criterios utilizaremos para evaluar la calidad de la argumentación?

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Tel.: (34) 934 080 464

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Aula de didáctica

Educación científica más allá del aula Una herramienta para la formación del profesorado en sostenibilidad

En este trabajo analizamos el interés de las «salidas» del centro educativo, el trabajo fuera del aula, por su contribución a la alfabetización científica del alumnado, para que sea consciente de los problemas socioambientales a los que nos enfrentamos y esté preparado para participar en las acciones y medidas necesarias. Se estudia su relevancia en la formación de los futuros docentes, para su sensibilización e implicación en la construcción de un futuro sostenible. Science education beyond the classroom: a tool for sustainability training for teachers This paper examines the usefulness of out-of-school activities that are held outside the classroom to help increase students’ scientific literacy, boost their awareness of the socioeconomic problems we face and prepare themselves to take part in the necessary actions and measures. It also studies the relevance of these activities in teacher training, awareness raising and getting trainee teachers involved in building a sustainable future.

La educación no formal en la formación del profesorado Desde hace años se viene insistiendo en la necesidad de que la educación preste una especial atención a la preparación de la ciudadanía para hacer frente a la situación de crisis planetaria que estamos viviendo (Worldwatch Institute, 19842012; Bybee, 1991; Duarte, 2006; Vilches y Gil Pérez, 2008). Naciones Unidas, ante la gravedad de los problemas, ha instituido una Década de la Educación para el Desarrollo Sostenible (20052014), que constituye un llamamiento dirigido a 76

José Cantó Amparo Hurtado Amparo Vilches Universidad de Valencia

Palabras clave: actividades fuera del aula, aprendizaje por indagación, educación no formal, sostenibilidad.

Keywords: out of school, enquiry-based learning, nonformal education, sustainability.

los educadores de cualquier materia y nivel en la educación formal y que se extiende igualmente a los responsables de la educación no reglada (museos, medios de comunicación, etc.). Respondiendo a dicho llamamiento, este trabajo forma parte de una línea de investigación e innovación educativa que se viene desarrollando en torno al papel de la educación no formal en la educación científica y, en particular, la atención que la educación no reglada presta a la situación del mundo (Sancho, Vilches y Gil Pérez, 2010), analizando el papel de las «salidas» al exterior del centro, como instrumentos formativos potencialmente privilegiados.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 76-82 | abril 2013

Educación científica más allá del aula

Ello se enmarca en la creciente demanda dirigida al profesorado de ciencias para que abramos la escuela hacia el entorno (Pedretti, 2002), en el marco de la incorporación de la dimensión Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente (CTSA) en la enseñanza de las ciencias, organizando visitas a museos, exposiciones, etc., a la vez que se potencia el uso de diferentes medios de comunicación. Todas estas actividades constituyen recursos particularmente útiles para contribuir a la inmersión del alumnado en la cultura científica, a la vez que ayudan a responder a la falta de interés por los estudios científicos (Dillon, 2012), favoreciendo el desarrollo de habilidades y actitudes críticas ante problemas y desafíos que despiertan hoy interés en nuestras sociedades. Para contribuir a dichos objetivos, estamos diseñando, poniendo en práctica y evaluando materiales que prestan atención a la educación no formal, y en particular a las «salidas», como herramientas básicas de la formación del profesorado, contribuyendo de este modo al reto que supone la incorporación de la sostenibilidad en el currículo de la Formación del Profesorado, llevando adelante un proceso de enseñanza y aprendizaje como el que se pretende que utilicen después con su alumnado. Se trata de dotarlos de herramientas que favorezcan la atención a los problemas del planeta y su inclusión en los currículos, prestando atención a este tipo de actividades que permiten conectar el centro con los recursos de la zona, de la ciudad, como exigencia de una educación que conecte con la vida. Todo ello sin olvidar la necesidad de una cuidadosa preparación de estas «salidas» y su aprovechamiento posterior, sin lo cual las actividades pierden buena parte de su virtualidad. Son tareas que constituyen además una ocasión privilegiada para la familiarización con aspectos básicos de la actividad científica y tecnológica. Nuestra hipótesis de partida, apoyada en los resultados de investigaciones a las que nos referíAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Prestar atención en la educación formal a las «salidas extraescolares» contribuye a la alfabetización científica y a la sensibilización e implicación de los futuros docentes en la construcción de un futuro sostenible

amos anteriormente, es que prestar atención en la educación formal a las «salidas extraescolares» contribuye a la alfabetización científica y a la sensibilización e implicación de los futuros docentes en la construcción de un futuro sostenible.

Las claves: preparación y reflexión colectivas Se han diseñado una serie de herramientas que pensamos que contribuirán a los objetivos planteados, poniendo de manifiesto el relevante papel de la educación no formal como instrumento formativo privilegiado. La metodología utilizada en el estudio, apoyada en una enseñanza que presenta el aprendizaje como una inmersión en la cultura científica, en la que el trabajo colectivo tiene un papel relevante, se basa en tres fases relacionadas entre sí. Primera fase: la preparación de la visita

Una vez abordado un tema del currículo que está vinculado a la temática del centro al que se va a acudir, se propone al alumnado la visita, planteada como una tarea integrada en la disciplina que se está desarrollando. La preparación de la visita se lleva a cabo en el aula mediante una reflexión personal y colectiva del alumnado sobre el papel de dicha actividad, en la que se analiza su utilidad tanto en lo referente a la propia asignatura como para su futuro profesional y viendo cuáles son sus expectativas ante ella. 77

Aula de didáctica

Segunda fase: la visita

La naturaleza del centro visitado será la que determinará el programa de actividades que se llevarán a cabo para el aprovechamiento máximo y la implicación del alumnado en la tarea. En algunos casos, en la visita se utilizan materiales preparados por el equipo para implicar al alumnado en la actividad, mientras que en otros es la propia dinámica del centro la que la condiciona. En cualquier caso, el alumnado, después de la reflexión hecha en la primera fase, no se limita a atender a las explicaciones o a observar lo que allí se muestra, sino que va más allá, viendo si se da respuesta a las preguntas que se ha formulado y comprobando si sus expectativas acerca de la utilidad de la visita y lo que allí se encuentra se ven o no satisfechas. Tercera fase: después de la visita

Se realiza una reflexión en el aula, en primer lugar de manera individual y, posteriormente, de

forma colectiva, sobre el conjunto de la actividad, su evaluación y su aprovechamiento tanto desde un punto de vista profesional (como estudiantes, docentes en activo, futuros profesores…) como personal, por su contribución a la inmersión en la cultura científica. Para la realización de la primera y última fases expuestas en el punto anterior, se utilizan cuestionarios diseñados expresamente, con preguntas abiertas y la intención de facilitar la reflexión personal, la implicación en la tarea propuesta. Así, posteriormente se podrá enriquecer la reflexión personal con la reflexión colectiva, con la ayuda del profesorado, que tendrá en cuenta los objetivos formativos y las competencias a las que se pretende contribuir. Aunque las herramientas preparadas se adaptan y contextualizan para cada una de las visitas, a modo de ejemplo mostramos a continuación algunas preguntas clave planteadas a los estudiantes con la intención de facilitar la reflexión sobre la visita al centro.

Cuestionario 1 (previo a la visita) Para aprovechar al máximo la visita que vamos a hacer al centro XXXX, te pedimos que contestes a las siguientes preguntas: • ¿Qué es lo que esperas encontrar en la visita? • ¿Qué utilidad puede tener esta visita en tu futuro profesional?

Cuestionario 2 (después de la visita) Una vez realizada la visita, conviene reflexionar sobre ella de forma que se contribuya a reforzar lo que hemos estudiado. Para ello, nos plantearemos las siguientes cuestiones: • ¿Qué aspectos has echado en falta y piensas que sería conveniente que estuvieran recogidos en el centro visitado? • ¿Qué aspectos te han llamado más la atención? ¿Por qué? • Realiza un breve comentario acerca del interés de la visita y, en particular, de la realización de este tipo de actividades con los estudiantes de primaria, indicando cómo favorecer sus resultados y evitar posibles inconvenientes.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Educación científica más allá del aula

Algunas visitas realizadas A lo largo de los cursos 2010-2011-2012 se han hecho diferentes visitas a espacios (huerta de Valencia, parques y espacios naturales protegidos…), centros y museos de temática medioambiental (NaTuria, Museo del Clima, Museo de la Biodiversidad) y otros centros (observatorio astronómico, MUVIM…) en las que han participado estudiantes de 2.º, 3.º y 4.º de las titulaciones de Grado de Maestro de Infantil y Primaria. A continuación, a modo de ejemplo, seleccionamos algunos resultados obtenidos en dos de las salidas, en las que han participado más de 200 estudiantes del Grado de Maestro (Infantil y Primaria) en las asignaturas de «Ciencias Naturales para Maestros» (2.º curso) y «Diseño de Materiales Educativos» (3.er curso): NaTuria (Valencia): Centro Local y Europeo de Medio Ambiente Urbano y Sostenibilidad (www.naturia.info/)

Situado en el antiguo cauce del río Turia, se trata de «un espacio de exposición y divulgación del medio ambiente urbano donde apoyar decididas actividades y campañas a favor de la sostenibilidad». En la actividad participaron cuatro grupos de estudiantes de 2.º curso del Grado de Maestro en la asignatura de «Ciencias Naturales para Maestros», con una muestra de 145 estudiantes en la primera fase y de 122 en la segunda y tercera fases. En la primera fase, tanto las respuestas individuales al cuestionario (1) diseñado como las ofrecidas de forma colectiva contribuyeron a mostrar el importante papel de la preparación de la visita para impulsar el interés de los estudiantes, conocer sus expectativas, en definitiva, para imaginar colectivamente lo que debería ser un centro de esas características: qué tipos de activiAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

La metodología utilizada en el estudio, apoyada en una enseñanza que presenta el aprendizaje como una inmersión en la cultura científica, en la que el trabajo colectivo tiene un papel relevante, se basa en tres fases relacionadas entre sí: la preparación de la visita, la visita y el después de la visita

dades esperan encontrar, qué herramientas para su trabajo posterior como docentes, cómo abordar los problemas de las ciudades, qué repercusiones tienen en los diferentes ámbitos, cómo contribuir a su solución, cómo concienciar a los visitantes, y en particular a los niños y niñas, etc. Todo ello contribuyó a una profundización en temas estudiados así como a un mayor aprovechamiento de la visita al centro. La visita, en diferentes sesiones de mañana y tarde de tres horas de duración, se llevó a cabo dividiendo a los estudiantes en grupos de 15-20 guiados por las monitoras responsables. La actividad se diseñó conjuntamente con los organizadores del centro, para que pudieran conocer todas sus posibilidades educativas, tanto para su propia formación como para su trabajo como futuros docentes. Consistió en la visita a las instalaciones y en la realización de diferentes talleres, tal como se hacen con el alumnado de colegios e institutos visitantes. Se reflexionó sobre sus contenidos, la mayor parte relacionados con los problemas causados por los residuos urbanos, las medidas que se deben adoptar y la necesidad de la concienciación ciudadana. Una vez terminada la visita, en la siguiente clase, de forma individual (y con una puesta en común posterior), respondieron a una serie de preguntas (cuestionario 2) para evaluar la activi79

Aula de didáctica

Visita a la Huerta de Valencia

Con la preparación adecuada, podemos ver en las visitas una buena herramienta de la educación no formal para la formación de una ciudadanía responsable dad. De esta fase podemos destacar que todos los estudiantes resaltaban el interés de la visita, su carácter motivador, su contribución para comprender los problemas del planeta y muchas de las medidas que se pueden y deben adoptar, su capacidad para concienciar a los visitantes, mejorar sus actitudes de respeto con el medioambiente y sobre todo su utilidad para el futuro con su alumnado de primaria. Una cuestión esencial es la puesta en común de ideas de mejora de la actividad, sobre cómo la orientarían para hacer la visita como docentes y sacarle el máximo provecho y, en particular, lo que se había echado de menos. En este último aspecto, habrían querido profundizar en otros aspectos relacionados con la educación para la sostenibilidad (el propio concepto, el cambio climático, otras medidas necesarias, abordar el tema de las energías renovables y el ahorro energético, etc.), contar con otras posibles herramientas educativas, insistir en el interés global de la visita por todos los recursos que ofrece al profesorado. En resumen, podemos decir que, aunque el centro no pretenda contribuir a una visión adecuada del conjunto de los problemas que nos afectan, en particular en las ciudades, y su vinculación con otros problemas, la preparación de la visita y la reflexión posterior han hecho que la valoración sea altamente positiva. Con la preparación adecuada, podemos ver en ella una buena herramienta de la educación no formal para la formación de una ciudadanía responsable. 80

El huerto visitado se sitúa en una parcela junto a la ronda norte de Valencia en el término municipal de Alboraia. El itinerario, que parte de las proximidades de la Facultad de Magisterio, ofrece una visión integradora entre el espacio de la huerta periurbana, único en Europa, y la ciudad de Valencia, lo que permite hacer actividades de valorización ambiental y fomento de la sostenibilidad. La parcela visitada está organizada en sectores con distintos cultivos de hortalizas y frutales. En la actividad participaron dos grupos de 3.er curso del Grado de Maestro en la asignatura de «Diseño de materiales educativos» en el itinerario de «Tecnologías de la información y la comunicación», con una muestra de 68 estudiantes en la primera fase y de 61 en la segunda y tercera. La visita pertenece al programa de actividades complementarias del grado en el marco de la asignatura. Los estudiantes recogieron documentación gráfica y multimedia para la posterior elaboración de materiales educativos en el aula. En la primera fase, las respuestas obtenidas a partir del cuestionario 1 muestran el interés educativo que ofrece el huerto como recurso tanto para la enseñanza de los contenidos curriculares de la asignatura de «Conocimiento del medio natural, social y cultural de primaria» como para el diseño de materiales educativos, el fomento de valores culturales y ambientales y la promoción de la salud. Se constata la importancia de la preparación de la visita y la organización de las actividades para optimizar el aprovechamiento de la salida. La visita se realizó en varias sesiones de mañana y tarde de dos horas de duración, dividiendo a los estudiantes en grupos de 7-9 personas guiados por profesorado de la Facultad de Magisterio. Las actividades fueron diseñadas por el conjunto de docentes y relacionadas con los Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Educación científica más allá del aula

contenidos y objetivos de la asignatura. Se organizaron cuatro tipos de actividades: labores del huerto y plantación, reconocimiento de frutales, reconocimiento de hortalizas y diseño y organización de la parcela. Durante la visita se reflexionó sobre los problemas causados por los contaminantes de origen agrícola (fitosanitarios y fertilizantes), los residuos, la seguridad alimentaria y los flujos agroecológicos entre la ciudad y la huerta, todo ello dirigido a potenciar la concienciación ciudadana en sostenibilidad agroambiental. En la clase posterior a la visita, los estudiantes respondieron de forma individual el cuestionario 2. Evaluaron la actividad de forma muy positiva y destacaron el carácter multidisciplinar y transversal del huerto. En la puesta en común en clase se puso de manifiesto la utilidad del huerto como recurso para el desarrollo de las competencias básicas del currículo de primaria y se debatió sobre las actividades que se pueden diseñar para obtener el máximo provecho del recurso. Se recogieron múltiples ideas, algunas de ellas muy innovadoras. En cuanto a las mejoras propuestas por los estudiantes, se plantea el interés de realizar esta visita en varias sesiones a lo largo del curso con el fin de participar activamente en las tareas del campo, conocer con mayor detalle la evolución de los cultivos y valorizar la importancia de las buenas prácticas agrarias, respetuosas con el medio ambiente. Se puede concluir que la visita a la Huerta contribuye a profundizar en la relación entre el medio natural y el medio urbano y en la importancia de crear una conciencia ciudadana para la sostenibilidad desde las primeras etapas educativas. La preparación de la visita, su desarrollo y posterior debate en el aula incrementan los resultados del aprendizaje de los estudiantes y hacen de este recurso una buena herramienta para su formación integral. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Conclusiones generales y perspectivas de futuro Los resultados generales, hasta el momento, indican que actualmente estos centros y exposiciones que venimos visitando, en general, no suelen tener por sí mismos un papel educativo adecuado para la ciudadanía, por lo que se refiere a proporcionar una visión global de la situación del mundo y de las medidas que hay que adoptar. Son resultados básicamente coincidentes con los obtenidos en otros estudios relativos a la educación no formal, en ámbitos, entre otros, como los museos de ciencias, la prensa y los documentales (Sancho, Vilches y Gil, 2010). Sin embargo, hemos constatado que una preparación adecuada de dichas actividades sí que contribuye a un mejor aprendizaje y a la sensibilización de los futuros docentes sobre la importancia de los comportamientos sostenibles, de cuidado y respeto del medio, además de proporcionar información para apoyar y profundizar en una visión global de los problemas del planeta. Con este trabajo se pretende mostrar la potencialidad de este tipo de actividades para contribuir a la formación de una ciudadanía preparada para participar en la toma de decisiones fundamentadas y hacer posible un futuro sosteHemos constatado que una preparación adecuada de dichas actividades sí que contribuye a un mejor aprendizaje y a la sensibilización de los futuros docentes sobre la importancia de los comportamientos sostenibles, de cuidado y respeto del medio, además de proporcionar información para apoyar y profundizar en una visión global de los problemas del planeta

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nible. Los primeros resultados de esta investigación son prometedores en lo que se refiere a la respuesta de los docentes y estudiantes implicados, tanto por la mejora de sus percepciones acerca de la situación del mundo como por su toma de conciencia sobre la importancia de la educación para la sostenibilidad. Pensamos que este tipo de actividades satisfacen un doble objetivo formativo: • Por un lado, pone en valor la importancia de la educación no formal en la enseñanza de las ciencias. En este caso, respecto a las salidas al exterior del centro, se verifica la importancia de su preparación en distintos aspectos que son útiles para relacionar el aula con el exterior del centro educativo, para contextualizar lo que se estudia y relacionarlo con otros aspectos del aprendizaje, motivando al alumnado para que profundice en su aprendizaje. • Por otro, en nuestro caso, hemos intentado mostrar cómo estas actividades pueden contribuir (si se preparan para ello) de forma importante a la educación para la sostenibilidad, y por tanto a la formación de una ciudadanía responsable, aun cuando en los centros visitados no exista, en general, un propósito explícito de lograr estos objetivos.

DUARTE, C. (coord.) (2006): Cambio Global. Impacto de la actividad humana sobre el sistema Tierra. Madrid. CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas). PEDRETTI, E. (2002): «T. Kuhn Meets T. Rex: “Critical Conversations and New Directions in Science Centers and Science Museums”». Studies in Science Education, núm. 37, pp 142. SANCHO, J.; VILCHES, A.; GIL PÉREZ, D. (2010): «Los documentales científicos como instrumentos de educación para la sostenibilidad». Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de la Ciencia, núm. 7(3), pp. 667681. VILCHES, A.; GIL PÉREZ, D. (2008): «La construcción de un futuro sostenible en un planeta de riesgo». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 55, pp. 9-19. WORLDWATCH INSTITUTE (1984-2012): The State of the World. Nueva York. W.W. Norton.

Direcciones de contacto Referencias bibliográficas BYBEE, R.W. (1991): «Planet Earth in crisis: how should science educators respond?». The American Biology Teacher, núm. 53 (3), pp. 146-153. DILLON, J. (2012): «Science, the Environment and Education Beyond de Classroom», en FRASER B.J.; TOBIN, K.; MCROBBIE, C.J. (ed.): Second International Handbook of Science Education. Dordrecht. Springer, pp. 1081-1095.

José Cantó Amparo Hurtado Amparo Vilches Universidad de Valencia jocando@uv.es amparo.hurtado@uv.es amparo.vilches@uv.es Este artículo fue solicitado por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en noviembre de 2012 y aceptado en enero de 2013 para su publicación.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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ChemSketch (software gratuito para química y biología)

David Campos IES Ximén d’Urrea. L’Alcora (Castellón)

ChemSketch es un programa de química orgánica con licencia gratuita que nos permitirá: construir moléculas, abrirlas a partir de plantillas, visualizarlas en 3D, generar su nombre y propiedades automáticamente, escribir texto, flechas, etc. También podremos elaborar compuestos inorgánicos (con algunas excepciones) y utilizar una tabla periódica muy completa. El único problema o virtud (según se mire) es que está en inglés, aunque en ningún momento debería ser un inconveniente debido a su sencillez. Los profesores de biología dispondrán de todo tipo de biomoléculas en las plantillas del programa. ChemSketch (free software for chemistry and biology) ChemSketch is a freeware organic chemistry program that lets users build molecules, open them based on templates, visualise them in 3D, automatically create their name and properties, write text, arrows, etc. Users can also create inorganic compounds (with some exceptions) and use a comprehensive periodic table. The only problem or virtue (depending on how you look at it) is that it is in English, although this should not be much of a drawback since it is very simple. Biology teachers can access all kinds of biomolecules with the program templates.

Las nuevas tecnologías forman parte, cada vez más, de la didáctica diaria de los profesores de todas las etapas y especialidades. Bien es sabido por todos su componente motivador y clarificador en los conceptos más abstractos. Por otro lado, tal y como dicta la Ley Orgánica 2/2006 de 3 de mayo (LOE) en uno de sus objetivos generales para la ESO: La educación secundaria contribuirá a desarrollar en los alumnos y alumnas las capacidades que les permitan adquirir una preparación básica en el campo de las tecnologías, especialmente las de la información y comunicación. 84

Palabras clave: química, biología, software, nuevas tecnologías, programa.

Keywords: chemistry, biology, software, new technologies, program.

En la misma línea, en uno de los objetivos generales para el bachillerato recoge: El bachillerato contribuirá a desarrollar en los alumnos y alumnas las capacidades que les permitan utilizar con solvencia y responsabilidad las tecnologías de la información y la comunicación. Por otro lado, conseguir aquellas herramientas TIC más adecuadas para los objetivos y contenidos trabajados se hace una tarea tediosa y muchas veces desesperante. Seguramente, uno de los motivos sea la enorme cantidad de recursos

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 84-91 | abril 2013

ChemSketch (software gratuito para química y biología)

existentes (principalmente en Internet), que hace que nos sumerjamos en un océano de posibilidades tan grande que seguramente nos hará desistir antes de llegar a buen puerto. En algunas ocasiones, puede que, cuando creamos haber dado con una herramienta adecuada, nos encontremos con que la motivación que esperábamos del alumnado no sea tal, ya que muchas veces los intereses y motivaciones del alumnado divergen de los nuestros. Sin duda, el programa que a continuación se presenta cumple con todas las expectativas generadas; además, es de licencia gratuita y muy sencillo en su manejo.

El programa ChemSketch 12 (última versión) es un programa desarrollado por Advanced Chemistry Development, Inc. (ACD/Labs), compañía canadiense con sede en Toronto. Se trata de un programa gratuito en algunas funciones. En otras, en cambio, nos exigirá la licencia no gratuita de la versión comercial y completa. El objetivo del artículo no es explicar todas las funciones del programa (para eso ya tenemos los manuales), sino aquellas especialmente interesantes para los alumnos (tanto de ESO como de bachillerato), con aplicaciones didácticas concretas (seguramente habrá otras posibilidades, ya que la versatilidad del programa es enorme). Puede ser un programa útil tanto para química como para biología. En química sus posibilidades son muy grandes (las iremos comentando). En

ChemSketch 12 es un programa gratuito en algunas funciones con aplicaciones didácticas concretas útil tanto para química como para biología

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

biología nos puede servir para visualizar las unidades estructurales de la biomoléculas (aminoácidos, nucleótidos, terpenoides, monosacáridos, alcaloides y vitaminas). Además, permite la construcción de cadenas de péptidos, ácidos nucleicos y carbohidratos. ChemSketch funciona en dos modos (Structure o Draw), que debemos seleccionar previamente: • Structure: en este primer modo, seremos capaces de dibujar moléculas orgánicas, inorgánicas, abrir plantillas predeterminadas (no sólo de moléculas, también material de laboratorio, figuras, orbitales, estructuras de Lewis, celdas cristalinas, etc.), visualizarlas en 3D, obtener la nomenclatura y algunas propiedades y utilizar la tabla periódica. En la versión gratuita, no nos dejará utilizar algunas funciones (al pulsar la función nos dirá, automáticamente, que necesitamos la versión comercial). Entre las más significativas tenemos: un diccionario, soporte técnico, la función search for structure (que nos permitiría buscar y abrir moléculas en múltiples formatos) y, la más importante, no nos dará el nombre de aquellas moléculas que superen los 50 átomos o 3 anillos en su estructura. • Draw: una vez tengamos la molécula o moléculas deseadas, podemos pasar a este modo para escribir texto, construir figuras, corchetes, flechas, tablas, insertar imágenes, etc. Es decir, nos posibilita las funciones básicas de un programa de dibujo que nos permitirá aplicaciones como: dibujar reacciones químicas o mecanismos de reacción y redactar ejercicios o exámenes. A continuación mostramos algunos usos concretos y aplicaciones didácticas del programa. 85

Intercambio

Modo Structure (1) Construcción de moléculas El programa es de química orgánica, por tanto nos facilita mucho la labor en esta materia. Sin embargo, podremos tener algunas aplicaciones en inorgánica (aunque con limitaciones). Para construir moléculas orgánicas, hemos de seguir los siguientes pasos: 1. Antes de empezar, es conveniente elegir las propiedades básicas de dibujo de la estructura (Structure properties en tools (3)). Por ejemplo: si debe mostrar todos los carbonos, ninguno o sólo los terminales, el tipo de letra, notación de enlaces, etc. 2. Seleccionar el elemento químico C (barra de la izquierda). 3. Elegir el modo de dibujar la cadena. Tenemos tres posibilidades: • Dibujar normal (4): allí donde pulsemos aparecerá un C con cuatro hidrógenos (metano). Si pulsamos sobre un metano ya construido o arrastramos con el ratón pulsado entre dos metanos, se creará un etano y así sucesivamente. • Dibujar en continuo (5): muy parecido al anterior, pero, cuando pulsemos aleatoriamente, nos enlazará directamente los dos carbonos con los hidrógenos que faltan. • Dibujar en cadenas (6): al pulsar y arrastrar ya va configurando la cadena en zig-zag y va señalando la cantidad de carbonos que tendrá la cadena en función de la longitud que le demos. Es mi favorito, ya que es mucho más rápido. 4. Para añadir enlaces múltiples pulsaremos una o dos veces sobre el enlace en cuestión; de forma que eliminará aquellos hidrógenos sobrantes. 5. Si queremos grupos funcionales, habrá que seleccionar el elemento químico en cuestión (barra de la izquierda) y pulsar sobre el carbono con el que estará enlazado. Para pasar de alcohol a aldehido, pulsaremos sobre el enlace. Una vez construida la molécula, al seleccionarla con el puntero en modo selección (7) (dos posibilidades: lazo o cuadrado (8)), se nos abre un abanico de posibilidades:

Imagen 1

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

ChemSketch (software gratuito para química y biología)

• • • •

• •

•

Pasar a la fórmula desarrollada con add explict hydrogens (en Tools (3)) y obtener la estructura real pulsando 3D optimization (9). Ampliar la molécula para que ocupe toda la plantilla (fit all (10)) y también podemos volver a la anterior (page width (11)). Cambiar su tamaño con el ratón o moverla de sitio (con el cuadro de la selección). Girarla para visualizarla en 3D. Tenemos dos posibilidades. La primera es pulsando sobre 3D rotation (12) (gira en 3D) o select/rotate/resize (13) (gira sobre un eje) y arrastrando sobre la molécula. El problema de esta forma es que no nos da posibilidades y gira sin ver los átomos (sólo la cadena). La segunda consiste en abrir otro programa aparte (3D visor), que viene en el mismo directorio que ChemSketch, que nos ofrece un mayor abanico de posibilidades. Cambiar el color de la molécula (barra inferior). En Tools (3), podremos pulsar en Generate: name for structure (nos da el nombre del compuesto, pero siempre que no sobrepasemos los 50 átomos o 3 anillos en la versión gratuita) o stereo descriptors (si es un compuesto con isómeros nos indica los estereocentros). Hay que tener en cuenta que la nomenclatura la da en inglés, aunque es muy parecida. Siguiendo en Tools, también está la función calculate, que nos dará propiedades del compuesto (fórmula molecular, masa molecular, composición en masa, densidad, etc.). Por supuesto, guardar la molécula en múltiples formatos (en File (14) y save as).

Si queremos dibujar compuestos inorgánicos, procederemos de la misma forma que antes, pero con los elementos químicos implicados (empezando por el que queramos). Recordemos que al poner un elemento químico, automáticamente rellena las valencias con hidrógenos (en no metales) y cargas (en metales) y, a medida que vamos enlazando, van despareciendo. La construcción de compuestos inorgánicos presenta algunas limitaciones: • No podemos construir cristales. • El carbono no puede actuar con la valencia 2. • Con los elementos de transición sólo nos acepta la valencia más baja. Aunque, eso sí, podemos quitar la carga que nos queda pulsando (con el ratón en modo selección (7)) dos veces sobre el elemento y entrando en propiedades (se selecciona q y se pone 0 en carga). • Al ser un programa de orgánica, tiende primero a dar una nomenclatura orgánica. Así pues, por ejemplo, en el caso del CO2, lo nombra como metanodiona.

Visor 3D (15) Una vez abierto (programa aparte de ChemSketch), tendremos dos ventanas abiertas, pero estarán enlazados por tres comandos en la parte inferior: el primer y tercer comandos (rotulados con ChemSketch y 3D Visor) nos permitirán pasar de un programa al otro rápidamente. El segundo comando (Copy to 3D) nos permitirá, con la molécula seleccionada en ChemSketch, pasarla al otro (3D Visor). Si antes no hemos pasado la molécula a la fórmula desarrollada con add explict hydrogens (en Tools (3)) y optimizado (3D optimization (9)), no nos pasará los enlaces con los hidrógenos con la estructura real. Una vez tengamos la molécula en 3D visor (imagen 2), podremos darle:

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Intercambio

•

Múltiples formas de visualizado: bolas, palos, bolas y palos, etc. (barra de herramientas superior). Una especialmente interesante, que no se encuentra en la barra, es aquella en la que aparecen rotulados los símbolos de los elementos químicos (View (16) y label all). Múltiples formas de movimiento. Hay de dos tipos. El primero es manual (17), es decir, pulsamos sobre el botón y después arrastramos sobre la molécula. El segundo es automático (18), es decir, al pulsar sobre el botón, la molécula gira automáticamente.

Actividad Aunque se nos pueden ocurrir muchas actividades, hay una interesante para realizar con alumnos de ESO o de bachillerato. Primero, hacer ejercicios de formulación y nomenclatura. Después, pedirles que dibujen las moléculas con el programa, vean el nombre en ingles y lo comparen con el suyo. Podemos pedirles más datos, como los tres tipos de fórmulas en los compuestos orgánicos (molecular, semidesarrollada y desarrollada) o el peso molecular, y que comprueben, con el programa, si lo han hecho bien. Finalmente, pueden visualizarlas en 3D con el visor.

Abrir plantillas

Imagen 2

Otra posibilidad es abrir plantillas ya construidas. Tenemos dos opciones: 1. La primera son plantillas de radicales o moléculas que encontraremos en la tabla de radicales (19) de la barra de la derecha. Con seleccionar aquel que queramos y luego pulsar sobre la página (o en el enlace de la molécula ya construida en el que deseemos unir), lo tendremos. 2. La segunda, la encontraremos dentro de Template Window (20). Aquí tendremos ventanas de plantillas de muy diversa índole (no sólo de moléculas, también material de laboratorio, figuras, orbitales, estructuras de Lewis, celdas cristalinas, etc.). En las plantillas, quizás podamos echar en falta cristales reales de compuestos, ácidos grasos, lípidos y puede que algunos más. De todas formas, el programa se encuentra en la versión 12, quién sabe si se harán versiones posteriores. Actividad Con las plantillas, también se nos abre un gran abanico de posibilidades en cuanto a actividades con los alumnos o de cara a poder elaborar materiales didácticos. Un ejemplo podría ser la realización de ejercicios de estructuras de Lewis de la siguiente forma:

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

ChemSketch (software gratuito para química y biología)

1. 2.

3. 4.

Seleccionamos el elemento no metálico en cuestión y pulsamos. Al pulsar, nos saldrá con H, pero los podemos quitar. Con el puntero en modo selección (7), pulsaremos dos veces en el elemento químico e iremos a propiedades (seleccionaremos H y deseleccionamos la casilla de mostrar o show). En template window (20), seleccionamos las estructuras de Lewis y marcamos los pares de electrones. Finalmente, los pondremos alrededor de los átomos como convenga, pudiendo modificar su tamaño (como con las moléculas) o su orientación con select/rotate/resize (13).

Construcción de péptidos, ácidos nucleicos y carbohidratos Para construir cadenas de péptidos, ácidos nucleicos y carbohidratos, necesitamos añadir las funciones en forma de botón. Lo haremos desde Options (21) en Chembasic organizer y marcando los tres últimos. Una vez tengamos los botones en la barra superior, pulsaremos aquel que queramos utilizar. Así pues: • Péptidos (22): una vez dentro de la función, tendremos varias opciones. La primera hace referencia a como queremos notar los aminoácidos, si con la primera letra (AV) o con las tres de la abreviatura (Ala – Val). La segunda que debemos marcar nos permite elegir los códigos de un texto ya escrito en la página (textbox on page) o escribirlos ahora (enter code). Los aminoácidos disponibles con sus abreviaturas están en ACDFREE12\EXAMPLES\CHEMBAS\GOODIES\ PEPBUILD\AASTRUCT. • Ácidos nucleicos (23): una vez dentro de la función, elegiremos el tipo (ADN o ARN), si queremos una cadena simple o la doble (ADN). Finalmente, indicaremos las primeras letras de las bases nitrogenadas implicadas. Si elegimos la estructura completa en ADN, nos saldrán las dos cadenas enlazadas, es decir, con las bases nitrogenadas complementarias (imagen 3). Eso sí, la posibilidad de visualizar la doble hélice en 3D no la tenemos, aunque sí que tenemos el dibujo sin átomos como plantilla. • Carbohidratos (24): una vez dentro de la función, nos aparece una ventana en la que hemos de notar la abreviatura de los monosacáridos implicados, el anómero y los carbonos que participan en el enlace. Además, si existen radicales al azúcar también hay que ponerlos (con una barra detrás del monosacárido seguida del número de C enlazado más la abreviatura del radical). Sin duda, es más complicado que los de antes, pero es necesario, ya que la unión de éstos tiene varias posibilidades. Comentaremos un par de ejemplos: Imagen 3 Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Intercambio

– Ejemplo por defecto: Glc(a1-2b)Gal/4Me1N. Estamos diciendo al programa que enlace el anómero β de la glucosa (glucopiranosa) por el C1 con el anómero de la galactosa (galactopiranosa) por el C2. Además, que pongamos un metilo en el C4 y una amina en C1 en la galactosa. – Ejemplo: lactosa (4-O-β-D-galactosil-D-glucopirasosa). Sería una unidad de glucosa enlazada por el C4 al C1 de una unidad -galactosa (Carda y otros, 1997). Se notaría como Gal(b2-1a)Glc. Para ver los monosacáridos y radicales disponibles con las abreviaturas, véase \ACDFREE12\EXAMPLES\CHEMBAS\GOODIES\SUGARSK\UNITS. La verdad es que no hay mucha cosa y están todos en forma de piranosas (anillo de 6); es decir, que si quisiéramos construir la sacarosa no podríamos, porque no está la fructofuranosa (anillo de 5), aunque sí la fructopiranosa. También podemos leer instrucciones en el archivo sugarsk.txt en ACDFREE12\EXAMPLES\CHEMBAS\GOODIES\SUGARSK/

Tabla periódica (25) Otra opción muy interesante es la tabla periódica, que nos ofrece gran cantidad de información. Al seleccionar el elemento químico, nos facilita en el cuadro superior los siguientes datos: símbolo, nombre, masa atómica, configuración electrónica según modelo de Bohr y valencia. En el cuadro inferior, tenemos cuatro posibilidades a elegir: 1. Propiedades generales: características de las formas alotrópicas, descubridor, origen del nombre, radio atómico, electronegatividad, potencial de ionización, electroafinidad y puntos de fusión y ebullición. 2. Datos del RMN. 3. Información isotópica: isótopos, masa isotópica y abundancia. 4. Coloración de la tabla: elegimos el color de los elementos en función de varias propiedades posibles. Por otro lado, también podemos seleccionar el elemento químico, aceptar y al pulsar sobre la página nos dará un ión metálico (si es metal), un hidruro o hidrácido (si es no metal, menos el hidrógeno, que dará H2) o el elemento químico tal cual (si es gas noble). Si queremos modificar alguna cosa, con el ratón en modo select/move (7), pulsaremos dos veces sobre el elemento químico, de forma que iremos a propiedades. Una vez ahí, podemos cambiar la carga del metal (en q), quitar los hidrógenos al no metal (seleccionamos H y deseleccionamos la casilla de mostrar o show) y todo aquello que se nos ocurra.

Modo Draw (2) En el modo Draw, nos cambian algunas opciones, de forma que ahora ya no estamos en disposición de crear estructuras (aunque sí de abrirlas de las plantillas, usar el visor 3D o usar el constructor de biomoléculas), sino de insertar texto, figuras, flechas, imágenes, etc. Es decir, una vez creadas en el modo structure, podemos darle el formato a la página necesario para la aplicación que queramos darle. Esto nos puede servir, por ejemplo, para crear hojas de ejercicios, dibujar

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

ChemSketch (software gratuito para química y biología)

Imagen 4

Imagen 5

reacciones químicas, poner exámenes y todo aquello que se nos pueda ocurrir. Como ejemplo, describiremos el proceso para escribir el mecanismo de una reacción orgánica de adición electrófila de halógenos a alquenos: 1. En modo structure (1): construiremos las moléculas implicadas (imagen 4). La única dificultad la podríamos tener al intentar escribir el Br –. Para ello, seleccionaremos el Br y pulsaremos en la página (nos saldrá HBr). El signo - lo dibujaremos seleccionando la flecha con sentido hacia abajo (26) de la barra de la izquierda y buscando el signo – (lo encontraremos pulsando la parte blanca del signo +). Finalmente, pulsaremos sobre el HBr y sustituirá el H por el signo -. 2. En modo draw (2): dibujaremos los símbolos que faltan (imagen 5). Para dibujar las flechas curvas, seleccionaremos de la barra de herramientas la función arc (27) y la función arrow (28). Después pulsaremos allá donde queramos dibujar. Para las flechas rectas, haremos igual, pero seleccionando line (29) en lugar de arc. Para el símbolo +, pulsaremos en edit text (30).

Referencias bibliográficas ALLINGER, N.L., y otros (1991): Química Orgánica. Barcelona. Reverté. CARDA, M., y otros (1997): Productos naturales. Castellón. Publicaciones de la UJI. PETERSON, W.R. (1976): Formulación y nomenclatura Química Orgánica. Barcelona. Edunsa.

•

www.telecable.es/personales/albatros1 /quimica/index.html

Dirección de contacto David Campos Abad IES Ximén d’Urrea. L’Alcora (Castellón) davcambad@gmail.com

Bibliografía web • •

www.acdlabs.com/resources/freeware/ www.quimicaorganica.net/reaccionesradicalarias.html

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Este artículo fue recibido por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA

DE LAS

CIENCIAS

EXPERIMENTALES en julio de 2010 y aceptado en octubre de 2011 para su publicación.

Intercambio

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato

José Ángel Hernández Instituto Badalona VII. Badalona (Barcelona)

El artículo describe la estructura y contenidos del aula virtual de química creada por el autor utilizando el ambiente virtual de aprendizaje Moodle. El aula virtual permite al docente desarrollar los contenidos prescritos en el currículo de química del bachillerato y poner a disposición de los estudiantes una completa selección de recursos y actividades. Las herramientas del entorno virtual facilitan el diseño de actividades que potencian tanto la autonomía individual como el trabajo colaborativo del alumnado, contribuyendo de esta manera a la mejora del aprendizaje de la materia. Virtual chemistry classroom: using digital resources in baccalaureate chemistry lessons This article describes the structure and contents of the virtual chemistry classroom created by the author using the Moodle virtual learning environment. The virtual classroom lets teachers work on the contents set out in the baccalaureate chemistry syllabus and offers students a comprehensive selection of resources and activities. The virtual environment tools make it easier to design activities to encourage students’ individual and collaborative work and therefore help improve their understanding of this subject.

El entorno virtual de aprendizaje Moodle El aula virtual de química utiliza buena parte de las múltiples prestaciones que ofrece Moodle, programa de código libre que permite crear entornos virtuales de aprendizaje. El proyecto Moodle fue iniciado en 2002 por Martin Dougiamas de la universidad australiana de Curtin y actualmente cuenta con millones de usuarios en todo el mundo. A lo largo de los últimos años se han incorporado al proyecto numerosos colaboradores que han contribuido de manera 92

Palabras clave: entorno virtual, química, recursos digitales, trabajo colaborativo, Moodle.

Keywords: virtual environment, chemistry, digital resources, collaborative work, Moodle.

desinteresada a desarrollar el programa y a traducirlo a más de setenta lenguas, entre ellas el castellano, el catalán y el euskera. Moodle ofrece al profesor diversas e interesantes aplicaciones, entre las que podemos destacar: • Colgar diferentes tipos de archivos (documentos de texto, hojas de cálculo, presentaciones, imágenes, archivos sonoros, etc.). • Crear enlaces a páginas web. • Incorporar actividades y tareas diversas (foros, chat, wikis, consultas, encuestas, etc.). • Evaluar el trabajo del alumnado (el módulo de evaluación permite introducir calificacio-

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 92-99 | abril 2013

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato

•

nes, añadir comentarios y exportar las notas en formato Excel). Controlar la gestión y el acceso a los contenidos del curso mediante la definición de diversos roles (profesor-editor, profesor-no editor y estudiante), la posibilidad de exigir contraseña de acceso y la opción de esconder o mostrar a voluntad los contenidos que queremos que sean visibles para el alumnado en cada momento. Guardar copias de seguridad del curso y de todos sus archivos, recursos y actividades.

La administración y edición de los contenidos de un aula virtual por parte del profesorado y su utilización por parte de los estudiantes no presentan demasiadas dificultades, ya que el entorno propone una navegación accesible para cualquier usuario. Todas estas características convierten a Moodle en una herramienta muy adecuada para la enseñanza en línea y también en un potente complemento de las clases en la educación presencial.

Estructura y contenidos del aula virtual de química A continuación se describen la estructura, los recursos y las actividades que forman parte del aula virtual de química que el autor de este artículo ha ido elaborando a lo largo de los últimos cursos. Esta aula virtual es de acceso libre y se encuentra alojada en el portal del proyecto Àgora, que el Moodle es una herramienta muy adecuada para la enseñanza en línea y también es un potente complemento de las clases presenciales

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Imagen 1. Pantalla que muestra algunos de los recursos de

uno de los temas incluidos en el aula virtual de química

Departamento de Enseñanza de la Generalitat pone a disposición de los centros educativos de Cataluña (http://agora.xtec.cat/iesb7/moodle/course/view.php?id=141). El aula virtual de química incluye un apartado dedicado a cada tema del actual currículo de química de bachillerato. Para cada tema se han seleccionado, clasificado y puesto a disposición del alumnado diferentes recursos y actividades, que se actualizan periódicamente (imagen 1). La mayoría de los recursos seleccionados son de tipo digital. Entre ellos podemos encontrar: • Presentaciones con los principales contenidos de cada tema. • Vídeos didácticos disponibles en youtube.com, teachertube.com, edu3.cat y otros portales de Internet. • Animaciones Flash. • Applets y simuladores. 93

Intercambio

Imagen 2. Una de les numerosas animaciones disponibles a través del aula virtual de química

• •

Visores de moléculas en 3D (imagen 2). Enlaces a páginas web con información complementaria.

Tal y como se ha indicado, en el aula virtual podemos encontrar una colección de presentaciones, elaboradas por el autor a lo largo de los últimos años, que recogen los aspectos clave de todos los temas del currículo de química del bachillerato. Estas presentaciones, disponibles en el portal web slideshare.net, pueden ser utilizadas como soporte de las explicaciones del profesor en clase, como hilo conductor para el desarrollo de las unidades didácticas y también pueden resultar de utilidad como resumen de los principales contenidos de cada tema (imagen 3). Desde el aula virtual se propone a los estudiantes la realización de diversos tipos de actividades, entre las que podemos destacar: • Actividades con applets y simuladores. • Cuadernos virtuales. • Actividades JClic (imagen 4). • Ejercicios con autocorrección. • Prácticas de laboratorio. 94

Imagen 3. El aula virtual facilita el acceso a las

presentaciones que el autor ha colgado en la web slideshare.net

• • • •

Colecciones de ejercicios. Pequeñas investigaciones. Elaboración de wikis. Participación en foros.

El aula virtual también incluye otras secciones, entre las que se encuentran las siguientes:

Imagen 4. Una de las actividades JClic que los

estudiantes pueden encontrar en el aula virtual de química Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato

Recursos para preparar las pruebas de acceso a la universidad (enunciados y pautas de corrección, enlace al portal web «Posa’t a prova»). Documentación sobre las actividades complementarias que se organizan desde la materia (visita a una estación depuradora de aguas residuales y a una planta desalinizadora de agua de mar, participación en concursos de química, propuesta de temas para trabajos de investigación, actividades del Año Internacional de la Química, etc.). Una selección de enlaces a páginas web de interés (tablas periódicas interactivas, calculadoras de conversión de unidades, handbooks, blogs y webs sobre química, colecciones de vídeos y fotografías de ciencia, enlaces a revistas y artículos científicos, etc.). El temario y el procedimiento de evaluación y recuperación de la materia.

clases de química, más que un handicap, se puede considerar como una oportunidad para que los estudiantes adquieran de manera gradual un mayor dominio de la comprensión de textos de contenido científico en inglés.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

•

Contribuciones del aula virtual de química a la mejora del aprendizaje de la materia

Probablemente hoy en día el problema no es tanto encontrar materiales sobre química o cualquier otra materia, sino filtrar el gran volumen de información, seleccionarla y tenerla a nuestra disposición de una manera sencilla y organizada. En este sentido, es evidente la gran ventaja que puede representar para el profesorado disponer de un espacio que desempeñe esa función. Ésta sería la • primera de las utilidades que podemos destacar del aula virtual: permite al docente disponer de un En cuanto al idioma en el que se presentan espacio en el que recopilar una gran diversidad de los recursos y actividades que forman el aula vir- materiales y ponerlos a disposición de sus alumtual, predominan los materiales en castellano y en nos, desde cualquier ordenador conectado a catalán (el instituto en el que imparte clases el Internet. Pero posiblemente uno de los aspectos clave autor está situado en Badalona, una ciudad cercana a Barcelona), aunque también se han seleccio- del aula virtual es su flexibilidad, ya que los diversos nado algunos recursos en otras lenguas oficiales recursos y actividades que engloba permiten adopdel Estado, como el galletar diferentes aproximago. El aula virtual de quíciones metodológicas en La utilización habitual de recursos mica incorpora un buen función del tipo de internúmero de recursos divención que el profesor en lengua inglesa en las clases gitales en inglés y cabe considere más idónea en de química, más que un destacar que, en general, cada situación. Por ejemhandicap, se puede considerar su comprensión no preplo, los recursos que ofrece como una oportunidad para que senta dificultades para el el aula virtual (vídeos, prelos estudiantes adquieran alumnado gracias al sentaciones, animaciones, de manera gradual un mayor importante componente etc.), proyectados en la visual de estos materiales. pizarra digital del aula, dominio de la comprensión Por otro lado, la utilizapueden ser utilizados de textos de contenido científico ción habitual de recursos como un excelente soporen inglés en lengua inglesa en las te a las tradicionales •

Intercambio

Imagen 5. Alumnos de bachillerato trabajando con un

simulador durante una clase de química

explicaciones del profesor, pero también pueden servir de guía a los estudiantes en la búsqueda de la información necesaria para realizar una tarea individual o en grupo (imagen 5). Los materiales del aula virtual también pueden resultar útiles para atender a la diversidad de ritmos de aprendizaje de los estudiantes, ya que a través de este entorno virtual resulta relativamente sencillo para el profesor proponer a sus alumnos una selección de actividades de diversos niveles de dificultad y los estudiantes pueden ajustar el número y tipo de actividades que llevan a cabo a su propio El aula virtual ritmo de trabajo. El de química incluye aula virtual de química actividades y incluye numerosas ejercicios interactivos actividades y ejercicios interactivos con la con la opción opción de autocorrecde autocorrección, ción, lo cual permite el lo cual permite el trabajo autónomo y la trabajo autónomo autoevaluación del y la autoevaluación alumnado (imagen 6). del alumnado Los recursos, actividades y herra96

mientas del aula virtual también pueden contribuir a modificar los papeles que tradicionalmente han desempeñado el docente y el alumnado en el aula: • Facilitan que el docente deje de ejercer la función de único poseedor y transmisor de la información. En vez de eso, el profesor puede dedicarse a seleccionar los materiales que considere más relevantes y adecuados sobre la materia y ponerlos a disposición de los alumnos en diferentes soportes. Así los estudiantes pueden acceder, de manera guiada, a la información que requieren para llevar a cabo las tareas individuales o de grupo que el profesor haya planificado. • El trabajo autónomo de los estudiantes, orientado por la selección de actividades hecha por el profesor, libera una parte del tiempo de clase para que el docente pueda atender, de manera individualizada, a aquellos alumnos que tengan dudas o encuentren dificultades durante la realización de las tareas. Esta atención personalizada puede ayudar a optimizar el aprendizaje y la experiencia educativa de cada alumno y alumna.

Imagen 6. El aula virtual de química incluye

numerosos ejercicios interactivos con la opción de autocorrección Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato

•

Las herramientas que facilita el aula virtual permiten diseñar actividades con el objetivo de promover el desarrollo de importantes capacidades del alumnado, como son las de comunicarse, investigar, producir y explicar los resultados de su trabajo.

Ejemplos de actividades de tipo colaborativo Uno de los puntos fuertes del entorno Moodle, en el que se ha construido el aula virtual de química, es que facilita la utilización de herramien-

tas que potencian el trabajo colaborativo y la participación directa del alumnado en la construcción de sus conocimientos. Resulta relativamente fácil plantear a los estudiantes tareas basadas en la creación de foros, chats, wikis o encuestas, en las que se propicia la colaboración y el trabajo en grupo. A continuación describimos un par de ejemplos de actividades colaborativas planteadas en el aula virtual de química: un foro para plantear y resolver dudas y un wiki, es decir, un sitio web cuyas páginas pueden ser editadas por múltiples voluntarios

Foro para plantear y resolver dudas El aula virtual de química dispone de un foro donde el alumnado puede plantear sus dudas sobre la materia. Estas dudas son resueltas por el profesor o, lo que todavía consideramos más interesante, gracias a la ayuda de otros alumnos que cursan la asignatura (imagen 7). Este foro no está pensado para sustituir a las consultas que hacen los estudiantes en clase, pero se ha mostrado de utilidad en momentos concretos del curso (épocas de exámenes, preparación de trabajos e informes de laboratorio).

Imagen 7. El aula virtual de química cuenta con un foro en el

que los estudiantes pueden plantear sus dudas sobre la materia Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Intercambio

Wiki: elaboración de un decálogo de normas de seguridad en el laboratorio El planteamiento de la actividad es el siguiente: • Los alumnos ven un par de vídeos, seleccionados por el docente, en los que se muestran diversos comportamientos en el laboratorio escolar (los vídeos están en inglés, pero, como se ha comentado anteriormente, esto no supone ningún inconveniente para la comprensión y el desarrollo de la actividad) (imagen 8). • Cada estudiante toma nota de los comportamientos que considera correctos y de aquellos que en su opinión no deberían estar permitidos en un laboratorio. • Después el estudiante accede al wiki (creado por el profesor en el aula virtual) y propone dos o tres normas que deberían respetarse en un laboratorio escolar. Las normas se tienen que clasificar en diversos apartados (sobre el comportamiento, relacionadas con el material de laboratorio y los productos químicos, respecto a las instalaciones, sobre los residuos generados, actuación en caso de accidente). • Cuando el alumno hace su aportación en el wiki, ve las anotaciones que previamente han hecho sus compañeros, y puede corregirlas o completarlas. Todas las contribuciones quedan registradas (nombre del alumno, día y hora) y el profesor puede hacer un seguimiento de ellas. • Finalmente, se dedica parte de una clase a comentar los resultados. Se muestran al grupo todas las aportaciones que han incorporado al wiki y se hacen las últimas correcciones y añadidos para conseguir un decálogo de normas de laboratorio elaborado de manera colaborativa.

Imagen 8. Uno de los vídeos que los alumnos

analizan antes de hacer aportaciones en el wiki

En principio, plantear y llevar a cabo este tipo de actividades requiere dedicar algo más de tiempo que si el tema se trabaja en clase de un modo más tradicional, como, por ejemplo, facili-

tando directamente a los alumnos un documento cerrado con las normas que deben seguir en el laboratorio. Consideramos que a menudo esta inversión adicional de tiempo vale la pena.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

El aula virtual de química: utilización de recursos digitales en las clases de química de bachillerato

Después de llevar a cabo experiencias de este tipo durante los últimos cursos, hemos podido observar que, optando por promover la colaboración y la participación activa de los estudiantes, existen más probabilidades de alcanzar determinados objetivos, como los planteados en este caso (implicar al alumnado en el conocimiento y cumplimiento de las normas de seguridad en el laboratorio).

•

Dirección web del aula virtual de química http://agora.xtec.cat/iesb7/moodle/ course/view.php?id=141 Colección de presentaciones del autor en Slideshare www.slideshare.net/joseangelb7

Dirección de contacto José Ángel Hernández Santadaría Instituto Badalona VII. Badalona (Barcelona) jherna24@xtec.cat

Bibliografía web [Fecha de consulta: agosto de 2011] • Portal web de la comunidad Moodle http://moodle.org/ • Portal del proyecto Àgora http://agora.xtec.cat/moodle/moodle/

Este artículo fue recibido en ALAMBIQUE. DIDÁCTICA

DE LAS

CIENCIAS

EXPERIMENTALES en octubre de 2010 y aceptado en septiembre de 2011 para su publicación.

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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Intercambio

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO

Según esta propuesta, la enseñanza de las ciencias de la naturaleza en secundaria obligatoria debe tratarse con un enfoque sistémico y holístico que permita la integración de la biología y la geología para asegurar aprendizajes significativos, en particular para 4.º curso de la ESO, donde se trabajan los dos grandes paradigmas de la biología y geología. Así se presenta una posible secuenciación y contextualización de los contenidos, que permita una visión sistémica y funcional de los procesos naturales, integrar las relaciones Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS) y lograr la alfabetización científica. How to sequence contents for biology and geology for fourth-year secondary education This proposal suggests that teaching natural sciences in secondary education should be orientated from a systemic and holistic focus that makes it possible to integrate biology and geology to ensure there is meaningful learning, especially for fourthyear secondary level, which is where the two major paradigms of biology and geology are worked on. In this paper we set out a possible sequencing and contextualisation of the contents to give a systemic and function vision of natural processes, integrate science-technology-society (STS) relationships and improve scientific literacy.

La enseñanza de las ciencias de la naturaleza a partir de una visión sistémica En la sociedad actual, las ciencias son un instrumento indispensable para comprender el mundo que nos rodea y sus transformaciones, así como para desarrollar actitudes responsables sobre aspectos ligados a la vida y la salud y los referentes a los recursos y al medio ambiente (Gil y Vilches, 2006). Es por ello por lo que los conocimientos 100

Hortensia Morón M.ª del Carmen Morón Ana María Wamba Grupo Investigación DESYM Universidad de Huelva

Palabras clave: ciencias de la naturaleza, perspectiva sistémica, secuenciación y contextualización de contenidos, alfabetización científica, relaciones C-T-S.

Keywords: natural sciences, secondary education, systemic perspective, sequencing and contextualising contents, scientific literacy, CTS relationships.

científicos se integran en el saber humanístico que debe formar parte de la cultura básica de todos los ciudadanos, ya que las ciencias deben ser tratadas con un enfoque integrador, donde se aúne lo experimental con lo social (Pujol, 2002). Los contenidos que se trabajan en esta área deben estar orientados a la adquisición por parte del alumnado de las bases propias de la cultura científica, lo que les permitirá obtener una visión holística, racional, sistémica e interdisciplinar de nuestro entorno con la que abordar los problemas

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 100-107 | abril 2013

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO

actuales relacionados con la vida (Cantell y Rikkenen, 2003), la salud, el medio y las aplicaciones tecnológicas, es decir, las relaciones cienciatecnología-sociedad (CTS). La finalidad última de este enfoque es lograr una ciencia para todos a través de la alfabetización científica (Carpena y Lopesino, 2001; Gavidia y Rodes, 2007), «lo que supone dotar a la ciudadanía de un conocimiento científico funcional, susceptible de ser aplicado a diversas circunstancias», como apunta Pedrinaci (2006a, p. 11). En 4.º curso de la educación secundaria obligatoria del sistema educativo español, se deja de hablar de las ciencias de la naturaleza para estudiar aspectos concretos de la biología y la geología. En este sentido debemos entender la biología y geología como una disciplina «viva» pendiente de los nuevos avances y descubrimientos científicos. Este hecho tiene especial relevancia para el desarrollo de sus dos grandes paradigmas, la Teoría de la Deriva Continental y las teorías evolutivas de Darwin (Pedrinaci, 2011). Esto implica enseñar las ciencias de la naturaleza con una concepción más integrada y más dinámica de la Tierra, donde la acción del ser humano es un elemento más que configura el medio ambiente (Morón y Wamba, 2010). En este sentido, Brusi (2011) sugiere considerar la Tierra con un enfoque sistémico a partir de la relación entre diferentes esferas (geosfera,

Debemos entender la biología y geología como una disciplina «viva» pendiente de los nuevos avances y descubrimientos científicos. Este hecho tiene especial relevancia para el desarrollo de sus dos grandes paradigmas, la Teoría de la Deriva Continental y las teorías evolutivas de Darwin

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

biosfera, atmósfera e hidrosfera) y en el que la influencia antrópica supone otra esfera más que influye en los procesos naturales. En esta línea, Pedrinaci (2009, p. 41) subraya que «el mal acomodo que han encontrado en los currículos las interconexiones geo-biológicas ha afectado al tema del origen e historia de la Tierra», lo que rompe con la visión holística y sistémica con que deben ser tratadas las ciencias de la naturaleza.

Secuenciación y contextualización de los contenidos Contextualizar el currículo de las ciencias significa usar contextos y aplicaciones de la disciplinas, en este caso de la biología y la geología, como medio de desarrollar los conceptos e ideas de ciencias (aplicaciones sociales, económicas, medioambientales, tecnológicas e industriales) de interés para los alumnos en su vida personal y profesional (Caamaño, 2007). Siguiendo este enfoque, se han secuenciado los contenidos de este curso a partir de los contextos para introducir y desarrollar los conceptos. Para ello, presentamos unos criterios generales de secuenciación y otros específicos para la enseñanza de la biología y la geología. Como criterios generales se consideran: • La elección de un contenido organizador, ya sean los conceptos, las aplicaciones de las ciencias o las relaciones ciencia-tecnologíasociedad. • La definición de las preguntas clave e ideaseje en torno a las cuales estructurar la secuenciación de los contenidos. • La adecuación a la capacidad cognitiva de los alumnos. • El desarrollo progresivo de las ideas y de los conceptos desde lo cualitativo a lo cuantitativo y desde lo más simple a lo más complejo. 101

Intercambio

Y como critérios específicos (Pedrinaci, 2006b) que nos permiten la temporalización de los contenidos en 15 unidades (cinco por trimestre): • Aprendizaje significativo e ideas previas, por lo que se comenzará con el bloque de geología, concretamente por unidades que guarden relación con los contenidos adquiridos en el curso anterior (3.º de la ESO) para «enganchar» lo ya conocido con lo nuevo, hasta el bloque de biología. Entre estos dos grandes bloques irán unidades multidisciplinares de transición que hemos denominado de medioambiente. • De lo más perceptible a lo menos perceptible. Es decir, de los procesos rápidos a los lentos, de los que ocurren en la superficie terrestre a los que ocurren en el interior terrestre, de los que ocurren a escala macroscópica a los que ocurren a escala microscópica, etc. • Un mismo hilo conductor, de tal manera que las ideas no queden descontextualizadas y

Criterios (Generales + Específicos)

Secuencia contenidos

Estructura interna

Carácter lineal

Estructura externa

Carácter circular

Carácter espiral

Cuadro 1. Esquema de la estructura doble de la secuenciación

de los contenidos

102

Contextualizar el currículo de las ciencias significa usar contextos y aplicaciones de la disciplinas como medio de desarrollar los conceptos e ideas de ciencias de interés para los alumnos en su vida personal y profesional que los alumnos adquieran así una visión global y a la vez sistémica de la asignatura. La Orden del 10 de agosto de 2007 para Andalucía nos ayuda a enfocar y dar continuidad a las diferentes unidades didácticas a través de la propuesta de cuestiones contextualizadas. Atendiendo a estos criterios (generales y específicos), la secuenciación de los contenidos que vamos a presentar tiene una doble estructura (interna y externa) que vemos representada en el cuadro 1. La estructura interna presenta, por un lado, un carácter lineal o temporal (se irán desarrollando los contenidos progresivamente de forma más compleja a medida que avanza el curso) y, por otro lado, posee un carácter circular o de feed-back como consecuencia de la orientación integradora y sistémica que hemos dado a los contenidos. Este carácter circular o de feed-back (retroalimentación) permite en definitiva que los contenidos formulados en las distintas unidades temáticas tengan un camino de ida y vuelta, asentando aspectos y problemáticas que pueden ser retomadas y desarrolladas después. En este sentido, hablamos de integración de contendidos y enfoque sistémico, dentro de la filosofía global y heterogénea de las ciencias de la naturaleza en general: explicamos el todo (enfoque global) para entender la unidad (enfoque analítico) y viceversa (cuadro 2). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO

Secuenciación lineal • • • • •

Contenidos previos (dados en cursos anteriores) Procesos rápidos. Procesos en la superficie. Procesos observables a escala local. Escala macroscópica.

Secuenciación cíclica (feed-back) 1.er trimestre: Geología Ud. 1 Ud. 2 Ud. 3 Ud. 4 Ud. 5

2.º trimestre: Medioambiente Ud. 6 Ud. 7 Ud. 8 Ud. 9 Ud. 10

Uds. 1 a 15. Metodología científica

• • • • •

Contenidos nuevos. Procesos lentos. Procesos en el interior. Procesos observables a escala global. Escala microscópica

3.er trimestre: Biología Ud. 11 Ud. 12 Ud. 13 Ud. 14 Ud. 15

Cuadro 2. Estructura interna de los contenidos

Secuenciación propuesta

Además, la secuenciación que proponemos a continuación, al estar basada en los contenidos de las relaciones CTS (ciencia basada en contexto) y la evolución histórica de los conceptos, ofrece la posibilidad de revisar y profundizar determinados conceptos que realzan el currículo en espiral (Caamaño, 2007), configurando así lo que denominamos la estructura externa de la secuenciación de los contenidos. Esto supone retomar los conceptos básicos de una disciplina a lo largo de los diferentes cursos de cada etapa educativa, de manera que el alumnado los revise con niveles de comprensión y de conocimiento cada vez mayores. En este caso el criterio sería partir de los contenidos trabajados en 4.º de ESO y terminar asentando la base de los contenidos de biología y geología necesarios para 1.º de bachillerato.

Partiendo de estos criterios (generales y específicos) y de los contenidos mínimos que marca la legislación curricular española para 4.º curso de la ESO (Real Decreto 1631/2006 de 29 de diciembre, Decreto 231/2007 de Andalucía y Orden de 10 de agosto del 2007 de Andalucía), presentamos una posible secuenciación de los contenidos en 15 unidades didácticas que van desde aquellas que tienen un carácter más geológico hasta las más puramente de biología. Entre ambas, se establecen como puente las unidades que hemos denominado de medio ambiente, que desarrollan contenidos de la biología y la geología desde una perspectiva de mayor concienciación ambiental, y en las que el ser humano es un elemento más del medio, modificador de los sistemas naturales.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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Intercambio

dades iniciales de geología (unidad 1, 2 y 3, principalmente). Como hemos señalado anteriormente, el tratamiento de estos contenidos es un camino de ida y vuelta (feed-back) que permite la integración e interacción de los conocimientos de la geología (en este caso, la teoría de la deriva continental) con la biología (evolución de las especies), siendo éste uno de los objetivos principales de dicha secuenciación y contextualización.

Descripción de las unidades

Características

Se estudia el modelo geoquímico de la Tierra, así como los diferentes métodos de estudios del interior terrestre (directo e indirecto) y la importancia del desarrollo de tecnologías como sismos. Se introducen los antecedentes a la deriva continental (fijismo y movilismo).

Ideas básicas sobre la tectónica de placas partiendo de la de la deriva continental y de las aportaciones del desarrollo científicotecnológico para el conocimiento de los fondos marinos.

La TP no sólo explica cómo y por qué se mueven los continentes y océanos sino también qué consecuencias geológicas producen (terremotos, volcanes, islas, deformaciones plásticas y por rotura) gracias al desarrollo científico-tecnológico.

El origen y formación de la Tierra y la atmósfera. Las características de las diferentes eras geológicas, a través de la evolución de los seres vivos y las principales extinciones hasta llegar a la aparición del ser humano y su pronta acción sobre el medio (sexta gran extinción).

Escala macroscópica. Procesos lentos. Tierra como sistema. CTS: acción antrópica. EA.

El relieve por la acción del clima y los diferentes sistemas morfoclimáticos (templado, glaciar y árido) y la acción del ser humano sobre el clima.

Factores condicionantes del modelado terrestre (litológico, estructural y humano). El modelado costero. El relieve como recurso y patrimonio natural y geológico.

Escala macroscópica. Procesos lentos (naturales). Relieve como sistema. CTS: acción antrópica (procesos rápidos) y el patrimonio natural. EA.

El medio ambiente (MA), los ecosistemas y diferentes sistemas (abierto, cerrado y aislado). Los ecosistemas españoles y los espacios naturales protegidos (biodiversidad y patrimonio).

Los problemas medio ambientales globales y el impacto humano. Medidas para prevenir y corregir posibles impactos (ecoauditoría, educación ambiental y sostenibilidad ambiental).

Ámbito

Geología

Escala macroscópica. Procesos Lentos y en el interior. Tierra como sistema. CTS: cambio social, historia de la ciencia y progreso tecnológico.

El MA como sistema. CTS: el patrimonio natural y la biodiversidad. Acción antrópica. EA.

Medio ambiente

En el cuadro 3 se presenta la secuenciación de las diferentes unidades y se describen los contenidos de cada una de ellas y sus características más generales: la visión sistémica y holística, las relaciones CTS y la educación ambiental (EA). Aunque presentamos estos contenidos de forma lineal por razones puramente operativas, vemos que la última unidad del ámbito biológico (evolución de los seres vivos) retoma los aspectos tratados en las uni-

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO

Descripción de las unidades

Características

Elementos de los ecosistemas (biotopo y biocenosis). Las relaciones intraespecíficas e interespecíficas. Las adaptaciones de los seres vivos a los ambientes acuáticos y terrestres.

El flujo de la materia y de la energía en los ecosistemas (redes y cadenas tróficas) y los ciclos biogeoquímicos.

Estructura y funciones de las células procariotas y eucariotas (vegetal y animal). Niveles de organización de los seres vivos. La teoría celular y la importancia del microscopio para el desarrollo del conocimiento científico.

Escala microscópica. Célula como sistema. CTS: progreso tecnológico e historia de la ciencia.

El ciclo celular. El núcleo en la interfase y en división. La división del citoplasma y la meiosis.

Escala microscópica. CTS: Progreso tecnológico e historia de la ciencia.

Los genes y las Leyes de Mendel hasta la Teoría cromosómica de la herencia a través del desarrollo científico-tecnológico. La genética humana y las mutaciones

La estructura y composición química del ADN. La transcripción, traducción y replicación del ADN. La aplicación científica tecnológica de la genética y sus posibles repercusiones sociales, ambientales y éticas.

CTS: el progreso tecnológico, repercusiones y patrimonio genético. EA.

Teorías sobre el origen de la vida (creacionismo). La teoría sintética de la evolución y sus bases y antecedentes (Lamarck y Darwin) y su relación con la TP.

Ídem uds. 1, 2 y 3.

Ámbito

Biología

Medio ambiente

Escala macroscópica. Ecosistemas visión holística. CTS: acción antrópica.

Cuadro 3. Secuenciación y contextualización de los contenidos

Consideraciones finales Los currículos oficiales marcan unas directrices generales y mínimas, en referencia a los diferentes elementos que configuran las programaciones didácticas. Sin embargo, estas directrices sólo nos orientan para desarrollar contenidos pero no para secuenciarlos y contextualizarlos con un enfoque didáctico y práctico para el alumnado. Esta circunstancia, junto con la complejidad que tiene enseñar ciencias de la naturaleza en la ESO con un enfoque interdisciplinar y sistémico que favorezca los procesos enseñanza-aprendizaje, pone

de manifiesto la importancia de planificar y sistematizar los diferentes contenidos que marca la legislación curricular. Por eso, la secuenciación de contenidos de biología y geología presentada para 4.º curso de la ESO ofrece una propuesta o modelo de secuenciación temporal de unidades que se basa en los principios o criterios didácticos contextualizados para la enseñanza de las ciencias de la naturaleza, puesto que: • El conocimiento científico es resultado de una actividad llevada a cabo en un contexto por personas que piensan y sienten (Izquierdo y otros, 2006).

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Intercambio

Este modelo es un esquema general que puede servir también de referencia para otras áreas y niveles, si se contextualiza a las necesidades específicas de cada uno de ellos

•

Aporta una visión de las ciencias alejada de la verdad absoluta, ya que la presenta como una aventura y se desarrolla con preguntas y valores humanos (Izquierdo y otros, 2006). Implica enseñar la naturaleza de las ciencias a través de la historia del conocimiento científico, lo cual mejora en el aula la imagen de la ciencia y genera actitudes positivas hacia ella (Solaz-Portolés, 2010). Permite integrar la biología y la geología, así como lo social y lo experimental, pudiendo ser subcontextos de los contenidos las relaciones CTS, la educación ambiental y la educación patrimonial. Con este enfoque, el conocimiento científico y su construcción se presentan como un legado que arranca del pasado para evolucionar a partir del desarrollo científico-tecnológico de una sociedad.

Finalmente queremos señalar que este modelo es un esquema general que, aunque se ha diseñado específicamente para este curso y área, puede servir también de referencia para otras áreas y niveles, si se contextualiza a las necesidades específicas de cada uno de ellos.

Referencias bibliográficas BRUSI, D. (2011): «Un planeta interdependiente y complejo. Interacciones entre los subsistemas terrestres». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 67, pp. 28-36. CAAMAÑO, A. (2007): «El currículo de física y de química en la educación secundaria obliga-

106

toria en Inglaterra, Gales, Portugal, Francia y España». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 53, pp. 22-37. CANTELL, H.; RIKKENEN, H. (2003): «Lifelong Geographical Education», en GERBER, R. (ed.): International Handbook on Geographical Education. Dordrecht. Kluwer Academic Publisher, pp. 60-71. CARPENA, J.; LOPESINO, C. (2001): «¿Qué contenidos podemos incorporar a la enseñanza de las ciencias?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 29, pp. 34-42. GAVIDIA, V.; RODES, M.ªJ. (2007): «La biología y la geología en el Real Decreto 1631/2006 que establece las enseñanzas mínimas en la educación secundaria obligatoria». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 53, pp. 65-76. GIL, D.; VILCHES, A. (2006): «Educación ciudadana y alfabetización científica: Mitos y realidades». Revista Iberoamericana de Educación, núm. 42, pp. 31-53. IZQUIERDO, M., y otros (2006). «Relación entre la historia y la filosofía de las ciencias». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 48, pp. 78-90. MORÓN, H.; WAMBA, A. (2010): «La percepción sobre los riesgos ambientales como indicador de los obstáculos y dificultades para la construcción del concepto de Medio Ambiente responsable». Biografías: escritos sobre la Biología y su enseñanza, vol. 3(4), pp. 1-24. PEDRINACI, E. (2006a): «Ciencias para el mundo contemporáneo: ¿una materia para la participación ciudadana?». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 49, pp. 9-19. — (2006b): «Geología en la ESO, una oportunidad perdida». Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, vol. 14(3), pp. 194-201. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Cómo secuenciar los contenidos para la biología y geología de 4.º curso de la ESO

— (2009): «Origen y evolución de la Tierra». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 62, pp. 8-19. — (2011): «El funcionamiento del planeta y la alfabetización de las ciencias de la Tierra». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 67, pp. 10-19. PUJOL, R.M.ª (2002): «Educación científica para la ciudadanía en formación». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 32, pp. 9-16. SOLAZ PORTOLÉS, J. (2010): «La Naturaleza de la ciencia y los libros de texto de ciencias: una revisión». Educación XXI, núm. 1, pp. 65-80.

Direcciones de contacto Hortensia Morón Monge M.ª del Carmen Morón Monge Ana María Wamba Aguado Universidad de Huelva hortensia.moron@ddcc.uhu.es mcarmen.moron@dhis2.uhu.es mwamba@uhu.es

Este artículo fue recibido por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA

DE LAS

CIENCIAS

EXPERIMENTALES en noviembre de 2011 y aceptado en octubre de 2012 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.

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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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Experiencias prácticas

Ensalada y cócteles cromatográficos

En la actividad que se describe a continuación se presentan variaciones del procedimiento clásico de extracción y separación de los pigmentos fotosintéticos mediante cromatografía. La mezcla de tres hortalizas de uso frecuente en ensaladas permite diferenciar en una misma tira cromatográfica la presencia de cuatro pigmentos fotosintéticos. Por otra parte, la elaboración de sus extractos alcohólicos en aguardiente dará lugar a distintos cócteles. Salad and chromatography cocktails This activity presented in this paper is based on variations to the classic procedure of extracting and separating photosynthetic pigments using chromatography. A mixture of three vegetables often used in salads helps reveal the presence of four photosynthetic pigments in the same chromatography strip. In addition, different cocktails can be created by preparing of their alcoholic extracts in liquor.

Luis Balaguer IES La Cañuela. Yuncos (Toledo)

Jacinta Romano IES Juan de Mairena. San Sebastián de los Reyes (Madrid)

Palabras clave: pigmentos fotosintéticos, cromatografía, biología, trabajos prácticos.

Keywords: photosynthetic pigments, chromatography and biology, practicals.

El papel de los trabajos prácticos en el currículo mentales relacionadas con el conocimiento ciende ciencias es trascendental. Tal como afirma tífico, como por ejemplo la curiosidad. La realiCarmen (2011), incrementan la motivación ante dad es que en nuestros centros apenas se llevan a las ciencias experimentales, facilitan la compren- cabo estas tareas. Son distintos los motivos que lo sión de los planteamientos teóricos y el desarrollo justifican, algunos de ellos con razones de peso, del razonamiento cientíaunque no tanto, como fico por parte del alumcuando se consigue que La experimentación debe ser un nado, además de ser «el alumnado se interese hábito diario, y la mejor práctica insustituibles para la por la ciencia o se ve es aquella que es sencilla, enseñanza y aprendizaje cómo disfruta aprenvisualmente atractiva, que utilice de procedimientos ciendiendo». Somos de la materiales que no sean ajenos al tíficos y favorecer una opinión de que la experisólida base sobre la que mentación debe ser un alumnado, versátil y con un gran se pueden fomentar hábito diario, y la mejor potencial didáctico algunas actitudes fundapráctica es aquella que es Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 109-112 | abril 2013

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Experiencias prácticas

sencilla, visualmente atractiva, que utilice materiales que no sean ajenos al alumnado, versátil y con un gran potencial didáctico que permita su programación en distintos niveles variando su grado de abstracción. La extracción y separación de los pigmentos vegetales es un ejemplo clásico de práctica que se suele realizar tanto en secundaria como en bachillerato y que reúne estos requisitos. El procedimiento se basa en la diferente solubilidad de los pigmentos fotosintéticos en un disolvente orgánico, como por ejemplo el etanol (Cuello y otros, 1978; González y otros, 2003). Al ir avanzando el alcohol con los pigmentos disueltos por un papel cromatográfico, éstos van separándose, forman-

do bandas coloreadas diferenciadas, y el medio se vuelve cada vez más pobre en etanol y más rico en agua. Los pigmentos también se pueden separar en un medio líquido, con una secuencia adecuada de disolventes polares y apolares. Hojas de espinacas, de acelgas, de hiedras, o las hojas púrpuras de los Prunus son distintos ejemplos de muestras biológicas tradicionales para llevar a cabo esta práctica. Nuestra propuesta plantea, por un lado, una variante del método respecto al material utilizado, que hemos denominado ensalada cromatográfica y que permite diferenciar la presencia de cuatro pigmentos fotosintéticos, y, por otro lado, una aplicación festiva, con la elaboración de cócteles coloreados con diferentes pigmentos.

Actividad 1. Ensalada cromatográfica Los ingredientes básicos de la ensalada son un preparado comercial con brotes tiernos de espinacas y salvia roja y un componente adicional con hojas de lombarda. Se cortan en pequeños trozos en un mortero, se aderezan (generosamente) con alcohol de 96º y se van triturando. Cuando el líquido aparece, intensamente teñido con los pigmentos, se filtra. Con parte del filtrado se rellena una placa de petri y se hace una cromatografía de forma convencional, recortando un papel de filtro en forma rectangular y depositándolo sobre el líquido sin que toque las paredes. Al cabo de unos minutos los pigmentos ascienden de forma diferenciada según su solubilidad en el alcohol, formando una serie de bandas coloreadas sobre el papel de filtro (imagen 1). Destaca una primera banda rojiza de pigmentos carotenoides, que proceden de la savia, le sigue una verdosa de clorofilas y una Imagen 1. Tiras cromatográficas de los distintos amarilla de xantofilas, procedentes de materiales utilizados (de izquierda a derecha y de las espinacas y de la salvia, y, por último, arriba hacia abajo: espinacas, salvia roja, lombarda y ensalada cromatográfica) una banda azulada-morada de antocia-

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Ensalada y cócteles cromatográficos

ninas de la lombarda. Con el resto del material filtrado se añaden unos 10 ml en un tubo de ensayo. A continuación, se añaden entre 4 o 5 ml de éter o tolueno, se agita suavemente, se añade la misma cantidad de agua destilada y se vuelve a agitar el tubo. Se deja reposar unos minutos y se va observando cómo se forman distintas capas coloreadas, que siguen un orden inverso a la cromatografía que se ha obtenido en el papel de filtro.

Actividad 2. Combinados cromatográficos Los materiales son los mismos, pero, en vez de alcohol, utilizaremos aguardiente. En un vaso de precipitados grande ponemos agua a calentar para preparar un baño María. Cortamos las hojas de salvia, espinaca y lombarda y las introducimos en tres matraces de Erlenmeyer pequeños, sin mezclarlas. A continuación, rellenamos los matraces con aguardiente y los introducimos en un baño María, procurando que floten en el medio. Dejamos unos minutos y cuando el aguardiente esté coloreado de rojo, de amarillento-verdoso o de morado, respectivamente, se retiran del baño, se filtran y se reservan para utilizarlos como materia prima para la elaboración, por ejemplo, de estos dos tipos de cócteles: Imagen 2. Cóctel tricolor: capa • Cóctel tricolor. Se separa una pequeña cantidad del inferior morada de aguardiente teñido con hojas de lombarda, seguida de extracto de color morado y se le añade abundante una capa amarillenta de aguardiente azúcar. Una vez disuelto, se rellenan con él dos o coloreado con hojas de espinacas y tres dedos de un tubo de ensayo. A continuación, una capa superior de color rojizo de con una pipeta Pasteur se añade igual cantidad del aguardiente teñido con hojas de salvia aguardiente amarillento, depositándolo suavemente en la superficie del anterior para evitar que se mezclen. Se hace lo mismo con el aguardiente rojizo. Se enfría y listo para probarlo (imagen 2). • Carajillos vegetales. Se calienta hasta el punto de ebullición una pequeña cantidad de uno de los extractos coloreados, añadiendo abundante azúcar. Con la disolución obtenida se rellena la mitad de un tubo de ensayo y a continuación se añaden dos dedos de café muy caliente como sobrenadante y listo para tomar. Ensayar distintas mezclas.

Programación y otros comentarios El procedimiento de la ensalada cromatográfica se ajusta a una sesión lectiva. Es un método senci-

llo y los materiales necesarios son asequibles. Las hojas de salvia roja se pueden sustituir por hojas de Prunus o de Berberis. También se puede experimentar con otros vegetales. Sería interesante,

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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Experiencias prácticas

tengan temperaturas semejantes. Por ejemplo, si el rojizo está más frio, se mezcla con los anteriores y es imposible diferenciar las tres capas con densidades decrecientes. También se elaboraron aperitivos cromatográficos. Se probaron, como tiras cromatográficas, distintos materiales comestibles con superficies blanquecinas y porosas, como por ejemplo palitos de patata, tortitas de arroz, obleas. Los resultados obtenidos fueron mediocres. Una alternativa fue sumergir los palitos de patata en los distintos aguardientes, coloreándolos. Aunque el efecto fue muy vistoso, los aperitivos elaborados eran incomestibles, se quedaban duros y correosos. De todas formas, brindemos por nuestro trabajo: «salud».

además, distribuir la clase en subgrupos que procesaran los distintos materiales utilizados en la ensalada de forma separada, lo que permitiría comparar entre sí las distintas cromatografías obtenidas (imagen 1). Esta práctica es un ejemplo muy ilustrativo y bonito para trabajar en conocimiento del medio de 5.º o 6.º de primaria o en ciencias naturales de 1.º de ESO los conceptos de mezclas heterogéneas y homogéneas. En 2.º de ESO, se podría contextualizar en la descripción de la nutrición de las plantas, combinándola con la demostración de factores que afectan a la fotosíntesis. Los compañeros de física y química podrían utilizarla como actividad de introducción a su materia y en biología y geología de 3.º y de 4.º de ESO se podría programar en la descripción general de las células y de sus componentes, secuenciándola con la observación de cloroplastos de una célula vegetal, por ejemplo de una Elodea. En biología y geología de 1.º de bachillerato permitiría mostrar un método de estudio de las células y en biología de 2.º de bachillerato se podría incidir en la extracción con tolueno y en las distintas propiedades de los pigmentos fotosintéticos, por ejemplo la relación entre las distintas estructuras químicas y su solubilidad en distintos disolventes. Otra alternativa para el alumnado de primer ciclo de secundaria, y explorando contextos competenciales e interdisciplinares, sería que en clase de plástica realizara, con los filtrados que hayan sobrado, composiciones artísticas en hojas de papel de filtro, utilizando pipetas o pinceles para pintar. La segunda actividad propuesta tiene un talante no formal, ideal para sorprender a los compañeros y compañeras en ciertas celebraciones del centro. Los combinados realizados saben sólo a aguardiente (imagen 2). Los extractos vegetales no aportan ningún sabor. El combinado tricolor es nuestro homenaje al 14 de abril. Al prepararlo, es esencial que los distintos extractos

su publicación.

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Referencias bibliográficas 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. (coord.): Didáctica de la Biología y Geología. Barcelona. Graó. CUELLO, J., y otros (1978): Prácticas de Biología. Barcelona. Fontalba. GONZÁLEZ, M.P., y otros (2003): Prácticas de laboratorio y de aula. Madrid. Narcea.

Direcciones de contacto Luis Balaguer Agut IES La Cañuela. Yuncos (Toledo) biogeoyuncos@gmail.com Jacinta Romano Mozo IES Juan de Mairena. San Sebastián de los Reyes (Madrid) jacinta.romano@educamadrid.org Este artículo fue recibido por ALAMBIQUE. DIDÁCTICA

DE LAS

CIENCIAS

EXPERIMENTALES en mayo de 2011 y aceptado en diciembre de 2012 para

Informaciones

Libros

El atomismo en Química: Un Nuevo Sistema de Filosofía Química DALTON, J. Alicante. Universidad de Alicante, 2012

La representación de lo invisible: Tabla de los diferentes rapports observados en la química entre diferentes sustancias GEOFFROY, E.-F. Alicante. Universidad de Alicante, 2012

Estos dos libros inauguran una nueva colección, «Clásicos de Química», dirigida por Antonio García Belmar y editada por el servicio de publicaciones de la Universidad de Alicante. En la introducción leemos: El objetivo de esta colección es producir ediciones de textos clásicos de la ciencia al alcance de todos los públicos interesados en la cultura científica y su historia. Los tres elementos básicos con los que se pretende alcanzar este objetivo y que constituyen los principales rasgos distintivos de los volúmenes de esta colección son la traducción anotada de los textos originales, los estudios introductorios hechos por historiadores de la química y las guías de lectura. El acercamiento a los textos históricos se hace a través de dos tipos de textos: los escritos por autores cuyas ideas fueron clave en la historia de la química y los que los historiadores han realizado sobre ellos. La traducción de los textos clásicos corre a cargo de historiadores de la química españoles que, además, preparan estudios introductorios destinados a ofrecer a los lectores las claves históricas y biográficas necesarias para situar los textos en los contextos científicos, sociales y culturales en los que surgieron. Al final se incluye una guía de lectura cuyo objetivo es servir de guía al lector interesado en profundizar en la biografía y las ideas del científico tratado. Como primer libro de la colección no podía haberse escogido un texto más apropiado: una selección de textos extraídos de El nuevo Sistema de Filosofía Química de John Dalton, que vienen precedidos por una introducción de Inés Pellón, profesora de la Universidad del País Vasco y autora de numerosos trabajos sobre John Dalton y su teoría atómica. El estudio se completa con un artículo de Alan Rocke, profesor de la Case Western Reserve University de Cleveland (Ohio), uno de los principales especialistas en la química del siglo XIX, que analiza los orígenes de la teoría atómica de Dalton. El libro finaliza con una guía de lectura y una bibliografía. El segundo libro de la colección aborda un texto de ÉtienneFrançois Geoffroy, «Tabla de los diferentes rapports observados en la química entre diferentes sustancias», que viene introducido por un texto del profesor Pere Grapí, profesor de enseñanza secundaria, docente e investigador asociado a la Universidad Autónoma de Barcelona y autor de numerosos trabajos sobre la teoría de las «afinidades» químicas en el siglo XVIII. El ensayo final de Ursula Klein, profesora de la Universidad de Constanza e investigadora del instituto Max Plank de historia de la ciencia de Berlín, desvela un interesante secreto escondido durante mucho tiempo entre las filas y columnas de esta

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | pp. 113-117 | abril 2013

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Informaciones

Libros

famosa tabla. Por cierto, es interesante destacar que el interés por las afinidades químicas propio del siglo XVIII fue utilizado en el siglo siguiente como metáfora de las relaciones amorosas por Johann Wolfgang Goethe en la novela romántica Las afinidades electivas, publicada en 1809, una muestra más de las provechosas interrelaciones entre ciencia y literatura. Unas veces se encuentran como amigos y viejos conocidos que rápidamente se unen y se juntan sin alterarse unos a otros, lo mismo que se mezclan el agua y el vino. Sin embargo, otras se obstinarán en permanecer extraños, sin posibilidad de unión ni aun mezclándolos o frotándolos por medios mecánicos, lo mismo que el aceite y el agua. En conclusión, esta nueva colección de clásicos de química es una excelente iniciativa que se suma a otras similares relativamente recientes como la colección «Clàssics de la Química» que publica la Societat Catalana de Química desde el 2004 y en la que ya han aparecido textos históricos de G.N. Lewis, D.I. Mendeléiev, Van’t Hoff, Le Bel, E. Frankland y A. Avogadro. Recomendamos su lectura y esperamos con interés los nuevos títulos. Aureli Caamaño

Encuentros

IX Congreso Internacional sobre Investigación en Didáctica de las Ciencias

Bajo el lema «La investigación en didáctica de las ciencias. Un compromiso con la sociedad del conocimiento», el Congreso pretende reforzar la voluntad de la didáctica de las ciencias de tener una fuerte implicación en el mundo en el que vivimos. Más información www.congresoenseciencias.com/ES/

Girona, 9-12 de septiembre de 2013

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Informaciones

Crónicas

III Seminario Iberoamericano CTS

Del 28 al 30 del pasado mes de septiembre de 2012 tuvo lugar en Madrid el III Seminario Iberoamericano CTS para la enseñanza de la ciencias, en el IES San Isidro, con la colaboración de la OEI. El Seminario reunió más de 150 participantes de diferentes países de Iberoamérica. En esta edición, los objetivos centrales del seminario fueron: analizar la contribución de los enfoques CTS en la enseñanza de las ciencias; potenciar la difusión del movimiento CTS; intercambiar experiencias o investigaciones que el profesorado ha llevado o está llevando a la práctica y favorecer la contribución permanente del movimiento CTS a la construcción de un futuro sostenible. Elección de los Órganos directivos de la Asociación Iberoamericana CTS

El día anterior al inicio del Seminario, en Junta General, tuvo lugar la elección de los diferentes órganos directivos de la Asociación Iberoamericana de Ciencia Tecnología Sociedad en la Enseñanza de las Ciencias (AIA-CTS). La Asociación se constituyó en julio de 2010, en Brasilia (Brasil), al cumplirse diez años del Seminario bianual del mismo nombre, cuya primera edición se celebró en Aveiro (Portugal) en julio del año 2000. Esta asociación de personas dedicadas a la enseñanza y a la investigación en el ámbito de las ciencias experimentales persigue dar continuidad a sus tareas y reforzar sus logros. Se propone impulsar la investigación e innovación en torno a los problemas que plantea la apropiación de una visión más real, adecuada, próxima y atractiva de la actividad científica y tecnológica, acercar la ciencia al alumnado y favorecer su inmersión en la cultura científica, necesaria tanto para la alfabetización científica de la ciudadanía como para la formación inicial de quienes en el futuro puedan dedicarse a actividades tecnocientíficas. Seminarios Ibéricos CTS / Seminarios Iberoamericanos CTS

El Seminario Iberoamericano de Ciencia-Tecnología-Sociedad en la Enseñanza de las Ciencias es una continuación del Seminario Ibérico CTS, que pasó a denominarse así cuando la participación de investigadores y profesores de América Latina fue incrementándose hasta llegar a ser realmente importante. En su cuarta edición, se decidió que el V Seminario Ibérico, celebrado en Portugal, pasaría a ser también el I Seminario Iberoamericano. El II Seminario Iberoamericano en el año 2010 fue el primero que tuvo lugar en América Latina, en Brasilia. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

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Informaciones

Crónicas

Hasta 2008, este seminario se llevó a cabo cada dos años alternativamente en España y Portugal. Los seminarios celebrados hasta el momento han sido: • I Seminario Ibérico CTS, 2000, Universidad de Aveiro, Portugal. • II Seminario Ibérico CTS, 2002, Universidad de Valladolid, España. • III Seminario Ibérico CTS, 2004, Universidad de Aveiro, Portugal. • IV Seminario Ibérico de CTS en 2006, Universidad de Málaga, España. • V Seminario Ibérico/I Iberoamericano CTS, 2008, Universidad de Aveiro, Portugal. • VI Seminario Ibérico/II Iberoamericano CTS, 2010, Universidad de Brasilia, Brasil. • VII Seminario Ibérico/III Iberoamericano CTS, 2012, Madrid, España. El principal objetivo de estos seminarios ha sido fomentar el debate, la investigación y la innovación como una contribución al logro de una educación científica de calidad con voluntad de promover una auténtica inmersión en la cultura científica, superando el reduccionismo que se ha producido en gran parte de la educación en ciencias. Estos seminarios se configuraron como un espacio de debate en el campo de la investigación de las interrelaciones ciencia-tecnologíasociedad en la enseñanza de las ciencias. A lo largo de sus diferentes ediciones, han participado investigadores y estudiantes de postgrado que desarrollan su trabajo en esta área y profesorado involucrado en este enfoque de la enseñanza de las ciencias. El gran número de participantes en estos eventos ha favorecido el intercambio científico y la consolidación de estudios e investigaciones en este campo, facilitados por la proximidad de las lenguas de América Latina. Está previsto que el próximo seminario se celebre en 2014 en Bogotá (Colombia). La Asociación Iberoamericana CTS en la Enseñanza de las Ciencias

La AIA-CTS tiene su sede en Portugal (Europa), en la ciudad de Aveiro, Campus Universitario de Santiago de la Universidad de Aveiro. Pretende abarcar la totalidad de la comunidad iberoamericana, que comprende 22 países de América del Sur, Centro y Norte de Europa: Andorra, Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Costa Rica, Cuba, Chile, Ecuador, El Salvador, España, Guatemala, Honduras, México, Nicaragua, Panamá, Paraguay, Perú, Portugal, República Dominicana, Uruguay, Venezuela. 116

Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 74 | abril 2013

Informaciones

Crónicas

Uno de los objetivos de la AIA-CTS es reunir a investigadores y educadores de la comunidad iberoamericana que trabajan y están interesados en el conocimiento de la educación ciencia-tecnología-sociedad en la enseñanza de las ciencias, con la intención de profundizar, difundir y promover el desarrollo de esta área. Para que esta integración tenga lugar, la asociación pretende establecer convenios con otras entidades públicas o privadas y afiliarse a las instituciones nacionales o internacionales que tengan propósitos similares. Las personas que quieran saber más sobre los objetivos y tareas de la asociación pueden acceder a su página web: http://aia-cts.web.ua.pt/ También pueden inscribirse como socios en la web de la asociación en la sección http://aia-cts.web.ua.pt/index.php/associados Junta Directiva de la AIA-CTS

www.stopdisastersgame.org/es/home.html

Webs

¡Alto a los desastres!

Comprendiendo la evolución

La EIRD, Estrategia Internacional para la Reducción de los Desastres, de las Naciones Unidas, vincula numerosas organizaciones, universidades e instituciones en torno a un objetivo común: reducir el número de muertos y heridos causados por los desastres naturales. La educación es una medida estratégica para mitigar las consecuencias negativas de un peligro natural. Las personas que conocen los peligros naturales y la reducción de riesgos tienen más probabilidades de sobrevivir a los desastres. El juego en línea tiene por objeto enseñar a los estudiantes cómo se construyen pueblos y ciudades más resistentes a los desastres. Mediante el juego, los niños son los arquitectos, alcaldes, médicos y padres del mañana y, si saben qué hacer para reducir las consecuencias de los desastres, crearán un mundo más seguro. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/tour.php

Sitio web educativo de la Universidad de Berkeley, sobre la enseñanza de la ciencia y la historia de la biología evolutiva. En esta web encontraréis estrategias y materiales didácticos muy interesantes para ayudar a los estudiantes a entender cómo funciona la evolución, cómo se lleva a cabo la investigación en biología evolutiva y cómo han cambiado con el tiempo las ideas en esta área.

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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.

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CÓMO DAR CLASE A LOS QUE NO QUIEREN

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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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