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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales

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Número 69, Año XVII Julio 2011 Publicación trimestral La suscripción anual incluye: 4 revistas PVP suscripción: Consultar boletín en páginas interiores Redacción C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona Tel.: 934 080 455 Fax: 933 524 337

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ALAMBIQUE. D IDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES se incluye en los siguientes catálogos, directorios y bases de datos: CARHUS, CINDOC (ISOC), DIALNET, DICE, ERIH, IN-RECS, LATINDEX, REDINED y RESH. ALABIQUE. DIDÁCTICADE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES no asume necesariamente las opiniones ni los criterios expuestos en las distintas colaboraciones. Quedan reservados todos los derechos y prohibida la reproducción o copia de la totalidad o parte de las páginas de esta publicación a través de algún medio mecánico, químico, fotográfico o electrónico, así como su registro o transmisión para uso público o privado, sin la previa autorización escrita del editor de la revista. Si necesita fotocopiar o escanear fragmentos de algún artículo, diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org ).

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Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales número 69 julio - agosto - septiembre - 2011 Monografía: Enseñar química hoy

Enseñar química hoy ı Aureli Caamaño La enseñanza de la química y el Año Internacional de la Química ı Ilka Parchmann Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización Aureli Caamaño

El papel de las ideas previas en el aprendizaje de la química ı Vicente Talanquer La enseñanza de la química en secundaria basada en una pedagogía de investigación Vincent Mas

Diseño de ambientes virtuales de aprendizaje de la química bajo una perspectiva sociocultural ı Marcelo Giordan Química y arte: la armonía escondida ı António Francisco Cachapuz

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Aula de didáctica

El trabajo cooperativo en las clases de ciencias ı Amparo Vilches, Daniel Gil Cómo usar analogías en la enseñanza de los modelos y de los procesos de modelización en ciencias ı José Oliva

73 80

Intercambio

Actividad de teatro científico como recurso en la formación de los futuros profesores M.ª Araceli Calvo

93

Experiencias prácticas

Demostraciones experimentales sobre la caída libre ı AA.VV.

99

Informaciones

Libro. Crónicas. Encuentros

113

Enseñar química hoy


La celebración del Año Internacional de la Química (AIQ) fue aprobada y proclamada en la 63.ª sesión de la Asamblea General de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), a propuesta de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). La revista A LAMBIQUE ha querido unirse a esta celebración dedicando este monográfico al tratamiento de algunos de los desafíos que presenta la enseñanza de la química en el mundo de hoy. El siglo XXI está siendo un período caracterizado por rápidos cambios en la educación. La química, por estar presente en numerosos ámbitos del mundo en que vivimos, tiene un papel rele vante en el currículo de los diferentes niveles educativos y la forma de abordar su enseñanza está también sufriendo cambios importantes. Durante mucho tiempo la enseñanza de la química en la educación secundaria se ha basado en el aprendizaje de los contenidos conceptuales y procedimentales, propios de la estructura disciplinar de la química, con un enfoque transmisivo. Este enfoque no es útil a la mayoría de los estudiantes en la actualidad y provoca en muchos de ellos poco interés por la química. Es preciso, pues, un replanteamiento curricular de esta materia, para convertirla en una asignatura más funcional y relevante en la formación de los estudiantes y aumentar así el interés y la motivación por su estudio. Ya se han dado muchos pasos en esta dirección.

Aureli Caamaño Consejo de Dirección de A LAMBIQUE

Contextualizar la química partiendo de situaciones y problemas reales a los que esta ciencia puede aportar soluciones es un buen camino para seguir, siempre que consigamos integrar conocimientos conceptuales, capacidades –intelectuales, prácticas y comunicativas– y actitudes en la resolución y evaluación de las situacionesproblema planteadas. Sin embargo, no es suficiente aprender los conceptos y teorías químicas, sino que, además, es necesario tener una comprensión de cómo se construyen. Para ello es necesario implicar a los alumnos en la elaboración de modelos, su evaluación mediante pruebas y su comunicación por diversos medios. La evaluación de los modelos mediante pruebas implica habilidades investigativas para obtener estas pruebas experimentalmente o bien habilidades de búsqueda de información para obtenerlas a partir de datos ya conocidos, así como habilidades argumentativas para justificar los enunciados del modelo a partir de las pruebas obtenidas. También es preciso incorporar las nuevas tecnologías de la información y la comunicación a la enseñanza de la química, y estar atento a todas las posibilidades que la interdisciplinariedad puede ofrecer para una comprensión más amplia de las diferentes disciplinas en el marco escolar. La estructura de este monográfico ha sido pensada para poder abordar algunos de los aspectos fundamentales de la enseñanza de la

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química en la actualidad –contextualización, modelización, ideas previas y formas de razonamiento de los estudiantes, indagación, ambientes virtuales de aprendizaje e interdisciplinariedad– desde una perspectiva internacional a través de las aportaciones de un conjunto de profesores e investigadores en didáctica de la química de diferentes países. Abre el monográfico el artículo de Ilka Parchmann (pp. 8-20), con dos propuestas metodológicas para fomentar el interés de los estudiantes y del público en general por la química: la enseñanza y el aprendizaje contextualizados como método de enseñanza en el aula y como herramienta de formulación del currículo, a tra vés de la presentación del proyecto de química alemán Chemie im Kontext ; y una serie de actividades experimentales, realizadas con motivo del AIQ, en las que los estudiantes actúan de divulgadores de la química frente a otras personas fuera del aula y de los centros educativos. Aureli Caamaño (pp. 21-34) considera que la enseñanza de la química debería integrar los enfoques basados en la contextualización, la modelización y la indagación. En su artículo describe los fundamentos de estos tres enfoques, presenta una clasificación de los tipos de unidades didácticas basadas en cada uno de ellos y explora el grado de aplicación e integración de estos tres enfoques en tres proyectos de química en contexto actuales: la Química Salters, adaptación española del proyecto inglés Advanced Salters Chemistry , el proyecto alemán Chemie im Kontext y el proyecto brasileño Química Cidadã (Química Ciudadana). Vicente Talanquer (pp. 35-41) aborda el papel de las ideas previas de los estudiantes en el aprendizaje de la química, considerando que dada la gran diversidad de concepciones alternativas existentes es difícil sacar ventaja de este conocimiento con fines didácticos, a no ser que se identifiquen 6

las suposiciones implícitas y las formas de razonamiento que se esconden detrás de muchas de ellas. El trabajo docente puede entonces enfocarse en crear oportunidades para reflexionar sobre los alcances y limitaciones de estas formas de pensar a través de actividades colaborativas que involucren a los alumnos en la modelación y diseño de distintos sistemas. Vincent Mas (pp. 42-51) defiende una enseñanza de la química basada en pedagogías abiertas, de acuerdo con las recientes orientaciones del currículo francés. Esta pedagogía supone una interacción entre el docente, el alumnado y el entorno, y un enfoque investigativo, que implica procedimientos de observación, documentación o experimentación y modelización. El artículo finaliza con la presentación de un ejemplo de investigación experimental para una clase de terminal científico (segundo de bachillerato) de la escuela francesa. Marcelo Giordan (pp. 52-66) reflexiona, desde una perspectiva sociocultural, sobre las posibilidades y las limitaciones que las tecnologías digitales de la información y la comunicación pueden llegar a suponer en la enseñanza de las ciencias y, en particular, de la química. Para ello sugiere dos ejes de análisis, uno relacionado con las formas de organización del trabajo y el otro con las formas de representación, para discutir algunos de los principios del funcionamiento de los ambientes virtuales de aprendizaje. António Cachapuz (pp. 67-71) considera que una posible salida al desencanto de los jóvenes respecto al estudio de la química es profundizar en la interdisciplinariedad mediante un diálogo innovador entre la química y el arte. Propone llevar a cabo actividades viables y pertinentes para la enseñanza de la química que creen sinergias entre el mundo de la «verdad» y el mundo de la «emoción y de la experiencia estética». En su artículo fundamenta este argumento Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


desde un punto de vista sistémico y sugiere ejemplos de diferentes estrategias de trabajo para relacionar química y arte. Seis artículos no son suficientes para abordar la amplia diversidad de aspectos que implica la enseñanza y el aprendizaje de la química. Este monográfico debe, pues, entenderse como una aportación más a las muchas iniciativas educati-

vas y divulgativas que han surgido en este año internacional de la química. Entre ellas destacamos las dedicadas a la conmemoración del centésimo aniversario del Premio Nobel de Química otorgado a Marie Skfodowska Curie, que constituye una oportunidad para celebrar las contribuciones de las mujeres a la ciencia y a la química en particular.

LAS COMPETENCIAS EN LA PROGRAMACIÓN DE AULA Educación secundaria (12-18 años)

(Vol. II)

AMPARO ESCAMILLA GONZÁLEZ Cómo llevar a la práctica la programación por competencias en el aula de secundaria: qué debemos tener en cuenta en esta etapa, claves esenciales, sugerencias y propuestas para el aula. Enfoque vinculado al principio de aprendizaje significativo, a las alternativas interdisciplinares, a la estrategia de trabajo por proyectos y a las técnicas para aprender a aprender. Se articula perfectamente con las etapas anteriores. También constituye una herramienta ágil y eficaz para orientadores, tutores y profesores, así como a los formadores del máster de secundaria y a los opositores que han de elaborar programaciones y unidades didácticas incorporando las competencias básicas.

322 pág.

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España) Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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La enseñanza de la química y el Año Internacional de la Química Oportunidades para mejorar la comprensión

Ilka Parchmann Universidad de Kiel (Alemania)

y el interés de los estudiantes

El fomento del interés de los estudiantes por la química sigue siendo un desafío para los maestros, educadores y científicos. El presente artículo ofrece dos ejemplos metodológicos dirigidos a la consecución de dicho objetivo: en primer lugar, la enseñanza y el aprendizaje contextualizados como método de enseñanza en el aula y como herramienta de formulación del currículo; en segundo lugar, las actividades en las que los estudiantes se constituyen en presentadores de la Química, lo cual les permite demostrar su talento frente a otras personas fuera del aula. Chemistry teaching and International Chemistry Year. Opportunities for improving comprehension and students’ interest Getting students interested in chemistry remains a major challenge for teachers, educators and scientists. This article offers two examples of methodology aimed at achieving this objective. Firstly, contextualised teaching and learning as a method of classroom teaching and a curriculum training tool; secondly, activities where students become chemistry presenters, which lets them show off their talent to other people from outside the classroom.

Para muchas personas, la química constituye una materia fascinante y preocupante al mismo tiempo: por una parte, casi todas las personas disfrutan observando experimentos químicos, que les dejan una impresión de «magia y misterio». Por otra, los medios de comunicación nos muestran a menudo los efectos negativos de la química, que también ejercen cierta influencia sobre la percepción que tienen las personas sobre la química como un asunto peligroso, sucio y arriesgado. Ambas impresiones son, por supuesto, inapropiadas y a menudo se las relaciona sin contar con un suficiente conocimiento o comprensión. ¿Qué recuerda la gente sobre sus clases de química en la escuela?: «Oh, ¡era sobre el aprendizaje de fórmulas!» o «Observábamos expe8

Palabras clave: química, motivación, aprendizaje contextualizado, Año Internacional Química.

Keywords: chemistry, motivation, contextualised learning, International Chemistry Year.

rimentos (¿…los mejores eran aquellos en los que ocurría algo imprevisto?)». Los estudios PISA (www.pisa.oecd.org ) y TIMSS (http://timss.bc.edu /) señalan que la comprensión conceptual y procedimental de la ciencia de los estudiantes es insuficiente en muchos países. ¿De qué manera podría cambiarse esta situación? El desarrollo de una mejor comprensión conceptual requiere de un intercambio intensivo entre el estudiante y el contenido. Esto quiere decir que los estudiantes deben invertir en tiempo y en esfuerzo, lo cual prefieren hacer cuando se trata de temas que son de su interés y en acti vidades en las que se consideran exitosos y competentes (Deci y Ryan, 2002).


La enseñanza de la química y el Año Internacional de la Química

El enfoque de Chemie im Kontext se fundamenta en tres elementos: aprendizaje contextualizado, desarrollo de conceptos básicos, y variedad en los métodos de enseñanza y aprendizaje El presente artículo pone énfasis en dos métodos: el primero, dirigido a la educación escolar y el segundo destinado a actividades relacionadas con el Año Internacional de la Química (IYC 2011); ambos tienen el propósito de fomentar en los estudiantes su interés y comprensión de la química.

El aprendizaje contextualizado como método para mostrar la diversidad y relevancia de la química «¿Por qué debo aprender esto?» El estudio ROSE (The Relevance of Science Education) ( www. uv.uio.no/ils/english/research/projects/rose/ ) no solo ha demostrado que los estudiantes son conscientes de que la ciencia guarda relación con la sociedad y las condiciones de vida; también revela que éstos no aprecian la misma relevancia en la educación en ciencias que reciben en la escuela. Ello no debería sorprendernos si observamos los libros de texto de química, pues sus contenidos guardan muy poca relación con la vida diaria de los estudiantes (exceptuando a las primeras páginas de cada capítulo). Las historias que allí se explican, a menudo se refieren a acontecimientos históricos, y en menor medida, a los científicos y al trabajo que éstos realizan en la actualidad, y a su dedicación a las necesidades presentes y futuras de la sociedad. Si no se conecta la enseñanza y el aprendizaje de la química con los estudiantes y con sus vidas, difícilmente podremos esperar Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

que ellos mismos tiendan los puentes que les permitan hallar la relevancia y la aplicabilidad de la química que estudian como materia escolar. Los llamados métodos de aprendizaje contextualizados (Salters, 1994; Pilling, Holman y Waddington, 2001; ACS, 1993; Nentwig y otros, 2007) intentan mejorar esta situación. En sus libros de texto utilizan contextos sociales relacionados con la vida diaria o con la investigación moderna en forma de historias y pautas que sirvan para la comprensión de la química, así como para el fomento del interés y las actitudes de los estudiantes. La idea común se basa en las teorías acerca de la enseñanza y el aprendizaje, como por ejemplo la del aprendizaje situado, la motivación o el interés (Deci y Ryan, 2002). El ejemplo alemán de Chemie im Kontext (Nentwig y otros, 2007) nos permite explorar este método con mayor detalle.

El proyecto Chemie im Kontext (CHiK)1 Chemie im Kontext tomó como ejemplo el proyecto británico Química Salters, no solamente para dise-

ñar la interacción entre contextos y conceptos sino también para combinar el desarrollo curricular y de materiales con los programas de formación de profesores y de implementación (véase el cuadro 1, en la página siguiente). Su implementación en el sistema educativo federal de Alemania, que cuenta con 16 estados diferentes, recibió el apoyo del Ministerio de Educación alemán y de los estados participantes. Los fundamentos del enfoque de enseñanza y aprendizaje del proyecto Chemie im Kontext

El enfoque de Chemie im Kontext (Parchmann y el equipo CHiK, 2009) se fundamenta en tres elementos, representados por las tres columnas del icono del proyecto: 9


Desarrollo de CHiK

El sistema (niveles curriculares)

Cooperación y formación docente

Educación contextualizada

Investigación Cuadro 1. Los diferentes objetivos y aspectos del proyecto Chemie im Kontext

Aprendizaje contextualizado: se considera que los entornos son «contextualizados» cuando los estudiantes adquieren conocimiento y competencias sobre la base de su necesidad de conocimientos al tratar un tema relevante cuyo punto de partida está constituido por sus propias preguntas e ideas. Algunos ejemplos podrían ser. «Diseño de comida – ¿Por qué, cómo y cuándo?»; «El dióxido de carbono y el cambio climático»; «Materiales por diseño»; «Un bocado de química». 2. Desarrollo de conceptos básicos: para poder desarrollar los fundamentos de un conocimiento básico que pueda ser aplicado en nuevos contextos y situaciones, los principios y teorías fundamentales de la química han de ser abstraídos de los propios contextos. Dichos principios se denominan «conceptos básicos» porque dotan de estructura y resumen el conocimiento fáctico (de acuerdo con los conceptos básicos correspondientes a los niveles del currículum nacional alemán).

3.

10

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1.

Variedad en los métodos de enseñanza y aprendizaje: constituye un elemento clave para una educación exitosa en química. En primer lugar, porque considera la diversidad de intereses, conocimientos previos, capacidades y estilos de aprendizaje y, en segundo lugar, porque ofrece a los estudiantes situaciones en las que pueden desarrollar y aplicar las competencias en todas las áreas y según lo exigido por el currículum nacional alemán. Las unidades didácticas

Todas las unidades didácticas se estructuran en cuatro etapas: 1. La etapa de contacto (que busca motivar a los estudiantes y activar sus conocimientos previos). 2. La etapa de evaluación inicial y planificación (que busca que el estudiante plantee preguntas y la estructuración del proceso de aprendizaje resultante).


Información, conceptos previos e intereses

Aplicación de conocimiento para evaluar el contexto

Tópico

Desarrollo ulterior de conceptos básicos

Transferencia de las hipótesis y los resultados Planteamiento de preguntas

Identificación de preguntas e hipótesis que podrían investigarse

Aplicación de conceptos previos

Interpretación de resultados, presentación y discusión de consecuencias

Desarrollo de la investigación y elección de métodos

Realización de la investigación

Cuadro 2. Actividades de los estudiantes en una

unidad contextualizada de CHiK

Marco conceptual

Discusión, objetivos (formación y aprendizaje en el centro)

Desarrollo de las unidades didácticas

Intercambio, reflexión, evaluación (formativa, sumativa)

Experiencia en el aula

Cuadro 3. La implementación de Chemie im Kontext

a través de las comunidades de aprendizaje: etapas de discusión, desarrollo, evaluación y optimización Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

3.

la etapa de desarrollo y presentación, y 4) la etapa de síntesis, profundización, ejercicio, abstracción y transferencia.

En una unidad típica de CHiK se aplicarían los siguientes pasos (véase el cuadro 2), aunque evidentemente, la extensión y la profundidad varían según la unidad.

La cooperación entre diferentes clases de pericia: la práctica escolar y la investigación El desarrollo e implementación de Chemie im Kontext se basan en la formación de «comunidades de aprendizaje», las cuales constituyen grupos de trabajo conjunto formados por docentes de cinco o seis centros diferentes y por investigadores en didáctica de la química (véase cuadro 3). La idea subyacente en estas comunidades de aprendizaje es la de combinar las experiencias y la pericia desde diferentes perspectivas con el fin de posibilitar el desarrollo curricular, las unidades y el material que incorporen los hallazgos de la investigación y la práctica docente. En cuanto a los desafíos que presenta la enseñanza de la química, se discutieron los siguientes dos aspectos prioritarios: • ¿De qué manera podría fomentarse y apoyarse el interés de los estudiantes sin perder de vista su diversidad? • ¿De qué manera podría fomentarse y apoyarse la comprensión del estudiante en relación con los conceptos básicos de la química y la propia «naturaleza» de la química? En cuanto al interés y la motivación, se tomó el marco de Deci y Ryan (2002) como base para la discusión y desarrollo de las unidades. En este marco se describen seis aspectos basados en hallazgos empíricos: 11


Conceptos básicos

Aspectos del conocimiento

Contextos

Concepto dador-aceptor (Redox)

Transferencia de electrones Potenciales estándar Nernst

Corrosión…

Semirreacciones Elementos galvánicos

Células de combustible… Material Pilas… electrocrómico…

Boca

Cuadro 4. Niveles de la enseñanza y el aprendizaje contextualizado según CHiK, aplicado al ejemplo de las

reacciones redox. Las unidades empiezan en el nivel de contexto y desarrollan los aspectos de conocimiento y competencias que son importantes para juzgar el contexto elegido. Se presentan también resumidos los aspectos de conocimiento en forma de conceptos básicos

• • • • • •

El interés de los docentes. La relevancia del tópico. La calidad de la instrucción. La percepción de la competencia La percepción de la autonomía. El arraigo social.

Los enfoques contextuales están orientados en primer lugar a destacar la importancia de la química. Los demás elementos de Chemie im Kontext buscan fomentar también la percepción que cada alumno tiene sobre la autonomía, la competencia y el arraigo social. Los estudiantes deben implicarse en la planificación de otras actividades, muy especialmente durante la primera y segunda fases. Con frecuencia trabajan en grupo durante la fase de elaboración y en ocasiones deben discutir sus

ideas o resultados con personas fuera del aula. Por último, tanto el profesor como los alumnos disponen de diferentes actividades y tareas que deben permitir al primero individualizar a cada estudiante, y a los segundos, experimentar con sus propios intereses y competencias de diversas maneras. También se ha tomado en consideración el interés del docente –que constituye el factor más importante en muchos hallazgos empíricos– en relación con las comunidades de aprendizaje y los talleres de formación del profesorado. El segundo aspecto, referido al desarrollo de la comprensión de conceptos por parte de los estudiantes, ha sido considerado a través del desarrollo de los llamados conceptos básicos de química. Como se muestra en el cuadro 4, cada unidad contextualizada aborda varios aspectos didácticos que

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deben ser estructurados y resumidos mediante el uso de conceptos globalizadores. Estos conceptos, tales como los de relaciones de estructura-propiedades o de procesos dador-aceptor, son continuamente empleados y ampliados en cada unidad. La idea que subyace es no solamente la de ofrecer a los estudiantes una estructura de aprendizaje y resumen de los vastos conocimientos de química sino también de incluir unas fases de aplicación y repetición en cada unidad.

Las reacciones redox contextualizadas: el efecto invernadero, las baterías y los coches eléctricos Las reacciones redox son abordadas en diversos niveles en el currículo alemán de química. En un principio, las reacciones con oxígeno son investigadas y explicadas únicamente al nivel de las substancias o mediante el uso de modelos de partículas simples. Más adelante, se las define como reacciones de dador-receptor en las que se produce la transferencia de electrones de un átomo o ion hacia otro. Esta progresión se vuelve a establecer desde un nivel cualitativo a un nivel cuantitativo en la educación secundaria post-obligatoria. A continuación veremos cómo se abordan las reacciones redox en tres unidades diferentes. El dióxido de carbono y el efecto invernadero

Esta unidad fue impartida en el primer o segundo año de química y se basa en los primeros conocimientos sobre las reacciones químicas. En cuanto al nivel del concepto, el objetivo era el de generar una discusión sobre el dióxido de carbono y su efecto sobre el clima, basada en la obser vación de los combustibles, los productos y los ciclos. En cuanto al nivel de los conceptos básiAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

cos, el principal objetivo era el de desarrollar y comprender el papel que juegan los átomos en las reacciones químicas. No pueden crearse ni destruirse, solo formar nuevas substancias. Esta comprensión básica permite a los químicos explicar y predecir los productos derivados de las reacciones químicas como la combustión de diversos combustibles en un primer nivel. La etapa de contacto fue diseñada a partir de titulares de los diarios referidos al dióxido de carbón y el efecto invernadero que conducen a preguntarse por qué los químicos no pueden desarrollar un combustible que no requiera quemar ningún producto. La pregunta suele ser de difícil solución para los estudiantes que aún no han aprendido la conservación de los átomos. Durante la etapa de evaluación inicial, se formaron grupos que formularon preguntas y propusieron ideas sobre cómo investigar esta cuestión. La investigación se realizó mediante la búsqueda de información sobre los diferentes combustibles utilizados a lo largo de la historia y hasta el presente. Por ejemplo, el petróleo crudo, el gas o la madera. Los grupos también quemaron sus combustibles y analizaron los productos resultantes. Gracias a lo estudiado en la unidad «The Taster» (Parchmann y el equipo CHiK, 2009), los estudiantes ya conocían las pruebas de identificación del dióxido de carbono y del agua. Como resultado principal, todos los grupos observaron en su trabajo de grupo que ninguno de los combustibles puede ser quemado sin dejar un producto, y que éstos son predecibles y, bajo unas mismas condiciones, siempre los mismos. Al combinar reacciones como las de combustión y el desarrollo natural de combustibles, apreciaron la existencia de ciclos de substancias y se plantearon las maneras de explicar estos procesos. La cuarta etapa se inició con algunas citas históricas de químicos como John Dalton, que proporcionaban a los estudiantes ideas que debí13


an utilizar como explicaciones para sus propios hallazgos. En efecto, al considerarse la teoría de Dalton sobre la conservación de los átomos, cobraba sentido la explicación de que todos los productos eran predecibles en base al conocimiento acerca de los átomos de los reactivos. Los ciclos de sustancias podían ser formulados como ciclos de átomos provenientes de una sustancia que pasan a formar otra. Así, la pregunta inicial quedaba respondida: «No es posible crear combustibles que se quemen sin que ello comporte la formación de otro producto puesto que los átomos siguen existiendo después del proceso de quemado». Ahora, los estudiantes estaban en condiciones de pensar, a un nivel muy elemental, sobre combustibles alternativos. Los combustibles que no contienen o no están formados por átomos de carbono no pueden nunca formar dióxido de carbono como producto; el hidrógeno se presentó como un ejemplo de ello (sin adentrarse en una discusión en profundidad sobre los problemas y desafíos que comporta la producción de hidrógeno; véase más abajo). Los combustibles que no son captados de yacimientos en

la tierra sino a partir de plantas, solamente producen la cantidad de dióxido de carbono incorporado anteriormente; para ello se ofreció el ejemplo del biodiésel. Por consiguiente, los estudiantes aprendieron y aplicaron el concepto de conservación de los átomos y de formación de nue vas substancias en el contexto de los combustibles que se presentaba en la unidad. Para una primera comprensión del papel del dióxido de carbono en el sistema climático y en el efecto invernadero, se pudieron emplear citas de John Tyndall y su histórico experimento, en el que se demostraba que los gases de efecto invernadero absorben el calor, reproduciendo el proceso mediante un sencillo dispositivo (véase la imagen 1). ¿Pilas hechas de residuos?

El concepto de la transferencia de los electrones fue introducido en Chemie im Kontext mediante el ejemplo de las pilas, que los estudiantes utilizan diariamente. La unidad se inicia con la demostración de un experimento en dos mane-

Imagen 1. El original y la reproducción del dispositivo empleado por John Tyndall en su investigación sobre la

absorción del calor en los gases. La reproducción emplea un mechero Bunsen como fuente de calor, y como recipiente, una lata de conserva, que se llena con distintos gases, y cerrada con una cubierta de polietileno por ambos lados. La medición de calor se realiza mediante un termo-elemento pegado sobre un trozo de papel negro que va adherido a una segunda lata pequeña situada detrás de la lata que contiene el gas

14



Imagen 2 Pila sencilla de

Imagen 3. Pilas para ser sometidas a observación y desarrollo de un modelo

hierro y oxígeno

sencillo de pila

ras: quemando el hierro directamente y haciendo reaccionar el metal con el oxígeno contenido en un elemento galvánico (imagen 2) La reacción indirecta constituía una novedad para los estudiantes (último curso de secundaria obligatoria). Durante la fase de evaluación inicial, se recogieron preguntas sobre la función de las pilas, que se añadieron a la pregunta que sir vió de punto de partida para el intercambio de ideas: «¿Realmente las pilas se quedan «vacías» cuando decimos que las pilas están agotadas?» La investigación se inició a través de una observación que incluía una cuidadosa apertura de las pilas (realizada por el profesor por anticipado) y una descripción de las mismas, todo lo cual condujo a desarrollar un modelo de pila sencillo (véase el imagen 3). Los elementos y procesos fueron posteriormente analizados y explicados con la ayuda del profesor y con la aplicación de un modelo de átomo en el que se muestra un núcleo y unos electrones en las capas externas. Los estudiantes aprendieron que los electrones son transferidos desde una sustancia A (por lo general, un metal) a otra sustancia B (en este caso, oxígeno) a través de un alambre y dos electrodos (en esta caso, consistentes en un metal A y un electrodo de carAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

bón con oxígeno en sus poros). La solución D requería contener unas partículas cargadas (de sales o soluciones iónicas) a fin de cerrar el circuito. A este nivel, no se explicaron en detalle las reacciones de otras baterías; en su lugar se invitó a los estudiantes a fabricar sus propias pilas empleando materiales de desecho. Para ello emplearon latas de bebidas y de conservas, recipientes de té y otros con el fin de producir pilas sencillas ¡con un voltaje que podía ser medido! También se hizo evidente la necesidad de unas pilas técnicas optimizadas, pues las pilas fabricadas por los estudiantes no tenían la calidad suficiente para ser usadas. El coche de hidrógeno ¿el coche del futuro?

La unidad se impartió en los cursos de nivel postobligatorio, después de que los estudiantes hubieran investigado y profundizado más sobre las pilas, así como también conocido la aplicación de la escala electroquímica y la ecuación de Nernst. En la fase de contacto inicial, se mostró a los estudiantes una serie de anuncios publicitarios sobre el coche de hidrógeno. Se les preguntó si conocían 15


el modo de funcionamiento de los coches, con lo cual se hizo evidente que no tenían una idea muy clara al respecto, al menos hace 10 años, cuando esta unidad fue impartida por primera vez. Los estudiantes creían que el hidrógeno se quemaba, por lo cual se puntualizó que los coches de hidrógeno ¡son eléctricos! En la fase de evaluación inicial y de planificación se invitó a los estudiantes a fabricar su propia pila de hidrógeno, lo que pudieron realizar en base a sus conocimientos sobre otras pilas de gas, como la del ejemplo con oxígeno (véase la imagen 4). Todos los estudiantes fueron capaces de fabricar una pila, pero ninguno consiguió hacer una pila que produjese una intensidad de corriente o un voltaje alto. En consecuencia, la introducción fue seguida de la formulación de preguntas sobre las auténticas pilas de combustibles, sobre las que a continuación se investigó en

Proceso catalítico (Limpieza de gas)

Limpieza del gas

un nuevo ciclo de aprendizaje. Los estudiantes aprendieron acerca de los diferentes tipos de células de combustible, sus usos y aplicaciones. Como ejemplo que permitiese una profundización en la investigación, los estudiantes aprendieron el funcionamiento de la pila cuando ésta

Imagen 4. Ejemplo de un resultado de grupo, relativo

a la pila de hidrógeno

Pila de combustible

Catálisis por cobre o magnetita Ca (OH)2

Absorbedor molecular

Motor

Pila de combustible

Mezcla de metanol y agua Cuadro 5. Un modelo ilustrativo de la producción de hidrógeno a partir de metanol y su uso en una pila de

combustible empleada para el funcionamiento de un automóvil

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es empleada en el automóvil. Aprendieron igualmente sobre la pila, por ejemplo, sobre los electrodos y el catalizador, y acerca de cómo producir el hidrógeno en el coche o en otra parte (véase el cuadro 5). La unidad finalizó con un debate en la que se pidió a los estudiantes que representaran a grupos con intereses distintos, para cuya preparación recurrieron a Internet, otros trabajos, etc. Se hizo evidente que los coches de hidrógeno podían ser los coches del futuro, si bien existía el desafío pre vio de hallar maneras de producir hidrógeno de una manera respectuosa con el medioambiente.

Resumen de los hallazgos empíricos en la evaluación de Chemie im Kontext Los profesores y alumnos participantes respondieron a un cuestionario en el transcurso del proyecto. Además se emplearon pruebas ilustrativas con el fin de caracterizar los resultados de aprendizaje. En general, el nuevo método tuvo muy buena aceptación por parte de los profesores. Sin embargo, dieron más importancia a la implementación de los contextos relevantes y a la variedad de actividades para los estudiantes que al empleo de los conceptos básicos para estructurar el conocimiento. Los hallazgos relativos al interés y la motivación de los estudiantes podrían obedecer a esta carencia. En líneas generales, obtuvieron mejores resultados de la percepción de los estudiantes que en los grupos comparativos a los cuales se enseñó de manera tradicional y con un típico enfoque disciplinar. Al considerar las clases individualmente, algunas disfrutaron mucho con el nuevo método, mientras que otras no mostraron una actitud muy positiva al principio. Los factores que influyeron esta percepción fueron: el interés del docente y la calidad de la instrucción. Es necesario controlar y evitar los problemas que Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Al emplear una variedad de contextos que hacen referencia a los diferentes aspectos de las vidas de los estudiantes, los métodos contextualizados permiten considerar y hacer uso de la heterogeneidad de los estudiantes de un modo complementario

surgen al perder de vista la «línea roja» que orienta sobre aquello que debe aprenderse a partir de un contexto bastante complejo. Los resultados de aprendizaje fueron iguales o, en algunos estudios, incluso mejores que en las clases de comparación (Parchmann y el equipo CHiK, 2009; Parchmann y otros, 2006). Los resultados coinciden plenamente con otros estudios realizados en otros programas de aprendizaje contextualizado (por ejemplo, en Bennett, Lubben y Hogarth, 2007). En resumen, puede establecerse que el aprendizaje contextualizado puede ser considerado como un método exitoso para fomentar los intereses y la comprensión de los estudiantes. Al emplear una variedad de contextos que hacen referencia a los diferentes aspectos de las vidas de los estudiantes (por ejemplo, sus aficiones, temas sociales, campos de investigación y desarrollo en el ámbito profesional, etc.), los métodos contextualizados permiten considerar y hacer uso de la heterogeneidad de los estudiantes de un modo complementario.

El Año Internacional de la Química - IYC 2011: presentación de experiencias químicas por los estudiantes Como hemos referido antes, el aprendizaje contextualizado se encuentra bien implantado en 17


muchos países. ¿Es esto suficiente para mejorar la situación de los intereses y la comprensión de la química entre los estudiantes? Probablemente no, pues las percepciones negativas y una falta de interés por las carreras científicas comportan unos cambios sociales, no solamente limitados a los desafíos dentro de la escuela. En muchos casos, los padres y las amistades ejercen una influencia mucho mayor que la de los profesores sobre la elección de carrera por parte de los estudiantes (Taskinen, Asseburg y Walter, 2008). El Año Internacional de la Química, iniciado por la Unesco y el IUPAC, busca poner a la química en el foco de la atención de un público lo más amplio posible. ¿De qué manera pueden los centros y los estudiantes implicarse en esto? En la página Web internacional del IYC se ofrece una descripción general de las diversas actividades que se están realizando y se tiene previsto celebrar en el año 2011. Uno de los enfoques adopta-

dos, siguiendo la idea de los «Embajadores de la química» (YAC, en sus siglas en inglés) y de otras experiencias pasadas (Beeken y Parchmann, 2010), consiste en invitar a los estudiantes a presentar la química fuera del aula y de los centros educativos. En el marco de las iniciativas alemanas para la «Ciudad de las Ciencias» y la «Ciudad de los Jóvenes Científicos», invitamos a los estudiantes de todos los colegios y edades, incluidos los de Parvulario, a preparar un tópico que deberían explicar mediante ejemplos ante sus padres, amigos y visitantes (Beeken y Parchmann, 2010). Los participantes más jóvenes tenían cuatro años de edad y los mayores, 70. Además, participaron escuelas, grupos de diversas universidades y personas de iniciativas locales. Para realizar la demostración se eligió el centro de las ciudades, sus bares y restaurantes, así como los festivales de ciencias (véase la imagen 5). Los proyectos fueron organizados por grupos universitarios

Imagen 5. Los estudiantes presentan la química fuera del aula (fotos tomadas en Oldenburg, la Ciudad de las

Ciencias, Alemania, 2009)

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de didáctica de las ciencias. Se consiguió apoyo económico de varios patrocinadores de las empresas locale l ocaless y de la la Fundaci Fundación ón para para las Indus Industrias trias Químicas. El apoyo logístico de los estudiantes de magisterio permitió la formación y asistencia de los estudiantes escolares, quienes también aprendieron mucho por su cuenta. En el caso del proyecto sobre la «Tabla de formulaciones de química» celebrado en Oldenburg en 2009, se editó un folleto con información adicional que fue distribuido entre los asistentes. Cada grupo participante eligió una pregunta que después explicó y respondió en base a un experimento. Entre las diversas propuestas se incluyeron fenómenos simples (¿Por qué desaparece la sal cuando entra en contacto con el agua?), ideas de química básica (¿Qué ocurre con el carbón después de quemado?), discusiones sociales (¿De qué manera influyen los gases de efecto invernadero en el clima?), aplicaciones a distintos niveles (¿Cómo funciona una pila?, ¿Cómo se explica el secreto de los pañales?), ¿Cómo podemos diseñar los interruptores de color químicos?), y por supuesto, el «misterio» de la química (¿Cómo hacen la flores para cambiar de color mediante la magia de la química?). La respuesta obtenida ha sido muy positiva. Algunos estudiantes señalaron que nunca hubieran esperado tanto interés de parte del público sobre sus explicaciones y demostraciones químicas; por su parte los visitantes declararon que nunca hubieran esperado tanto compromiso por parte de los estudiantes. Quizá esto podría constituir el impulso inicial para que otros países realicen experiencias similares. Los niños y los adolescentes siempre encuentran oportunidades para demostrar sus talentos y competencias en los deportes y la música, pero es pertinente preguntarnos si existen iguales oportunidades en el ámbito de la química y de las ciencias. Alambique Didác Didáctica tica de las Cienc Ciencias ias Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011

Nota 1. AGRADECIMIENTOS: Chemie im Kontext se ha desarrollado por un grupo enmarcado en un proyecto que cuenta con la participación de un gran número de docentes y estudiantes. Ha recibido el apoyo del Ministerio de Educación alemán y la Fundación para las Industrias Químicas, quienes también han patrocinado las actividades de extensión. Las actividades descritas también han contado con el patrocinio local.

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19


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Dirección de contacto

Bibliografía web

Ilka Parchmann Universidad de Kiel (Alemania)

OECD Programme for Internatinal Student Assessement (PISA)

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[email protected]

www.pisa.oecd.org

CTIC A Este artículo fue solicitado desde A LAMBIQUE. DIDÁ CT

Timss and pirls. International Study Center

CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en mayo de

http://timss.bc.edu/

2011 para su publicación.

D E LA S

Alambique Didáct Didáctica ica de las Cienci Ciencias as Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011


Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización*

La enseñanza de la química debería conseguir integrar contextualización, indagación y modelización como procesos imprescindibles en el aprendizaje de la competencia científica. En el presente artículo se abordan estos tres enfoques básicos de la enseñanza de las ciencias y de la química, en particular, y se explora cómo podrían integrarse para conseguir una enseñanza de la química más significativa y relevante. A continuación se presenta una clasificación de las secuencias didácticas y se describen algunos proyectos de química en contextos actuales en relación con estos tres enfoques. Teaching chemistry through contextualisation, discovery and modelling Chemistry teaching should seek to integrate contextualisation, discovery and modelling as key processes for learning scientific competence. This article looks at these three basic focuses for teaching science in general and chemistry in particular and explores how they can be integrated to achieve more meaningful a nd relevant chemistry teaching. It also presents a classification of teaching sequences a nd describes some chemistry projects in current contexts in relation to these three focuses.

La enseñanza contextualizada de la ciencia Por contextualizar la ciencia entendemos relacionarla con la vida cotidiana de los estudiantes y hacer ver su interés para sus futuras vidas en los aspectos personal, profesional y social. La manera de utilizar el contexto –las aplicaciones de la ciencia y las interacciones entre la ciencia, la sociedad y el medio ambienteambiente- permite diferenciar diferenciar dos enfoques CTS (ciencia-tecnología-sociedad) de la enseñanza de las ciencias; en uno se parte de los conceptos para interpretar y explicar el contexto, y en otro, se parte del contexto para introducir y desarrollar los conceptos y modelos. Este último

Aureli Caamaño Universidad de Barcelona CESIRE-CDEC

Palabras clave: química en contexto, indagación, modelización, educación química.

Keywords: chemistry in context, discovery, modelling, chemistry education.

enfoque, que es el que propiamente se denomina enfoque basado en el contexto, está siendo ampliamente utilizado en los nuevos enfoques de la enseñanza de la ciencia (Nentwig y Waddington, 2005) y empezando a ser introducido con diferentes énfasis en las reformas curriculares en muchos países (Costa y otros

Por contextualizar la ciencia entendemos relacionarla con la vida cotidiana de los estudiantes y hacer ver su interés para sus futuras vidas en los aspectos personal, profesional y social

Alambique Didác Didáctica tica de las Cienc Ciencias ias Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | pp. 21-34 | julio 2011

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Las secuencias didácticas en contexto, de carácter CTS, generalmente proporcionan los conceptos y modelos ya elaborados

2003; Caamaño 2005, 2006, 2007, 2011 a; Izquierdo, Caamaño y Quintanilla, 2007). Desde el punto de vista teórico la enseñanza contextualizada se fundamenta en la visión del aprendizaje situado. Mientras que las teorías cognitivas consideran el conocimiento como una entidad abstracta que se encuentra en la mente de los individuos, los enfoques «situados» enfatizan la situación y el contexto en el cual el aprendizaje tiene lugar. La tesis principal del aprendizaje situado es que, para que la transferencia de conocimiento se produzca, el conocimiento debe ser adquirido en un proceso autodependiente y activo y en un contexto auténtico. Reinmann-Rothmeier y Mandl (Mandl y Kopp, 2005) consideran seis características básicas del aprendizaje que emerge de una perspectiva constructivista:

1.

2.

3.

4.

5. 6.

El aprendizaje es un proceso de construcción activo (con participación autónoma y activa del que aprende). Es un proceso constructivo basado en el conocimiento previo y en la interpretación de las experiencias individuales. Es un proceso emocional (la adquisición del conocimiento precisa de sentimientos positivos en el proceso de aprendizaje). Es un proceso autodirigido (el que aprende debe controlar y dirigir su propio proceso de aprendizaje). Es un proceso social (ocurre en interacción con otros). Es un proceso «situado» (la adquisición del conocimiento siempre tiene lugar en un contexto o situación específica).

El aprendizaje basado en la resolución de problemas integra los enfoques cognitivista y situacionista y da importancia a la vez al proceso de instrucción del profesor y al proceso de construcción del conocimiento del estudiante. El pro-

CONSTRUCCIÓN El aprendizaje es un proceso activo, autodirigido, constructivo, situado y social con posiciones receptivas ocasionales del estudiante

Ambientes de aprendizaje orientados al planteamiento de problemas

INSTRUCCIÓN Instrucción mediante la motivación, la ayuda y el consejo al estudiante, y mediante la guía, la presentación de información y la explicación

Cuadro 1. Equilibrio entre instrucción y construcción en el aprendizaje (Reinmann-Rothmeier y Mandl, 2001, en

Netwing y Waddington, 2005, p. 28)

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Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización

ceso de aprendizaje se concibe como un proceso autodirigido y constructivo, pero facilitado y mejorado mediante una ayuda instruccional apropiada. El cuadro 1 muestra el equilibrio entre estos dos procesos. Las secuencias didácticas en contexto, de carácter CTS, en general se centran en la indagación o en el debate de problemas de la química aplicada o de química y sociedad, pero generalmente proporcionan los conceptos y modelos ya elaborados, sin incorporar su construcción en la secuencia de actividades. En otras ocasiones, al centrarse nada más que en contextos tecnológicos de actualidad, ignoran toda consideración histórica al origen y evolución de los conceptos implicados.

Los modelos científicos y el proceso de modelización escolar La ciencia es una actividad encaminada a producir modelos que ayudan a explicar los fenómenos que queremos comprender. De acuerdo con Justi (2011a), la investigación científica se caracteriza por el desarrollo, evaluación y revisión de modelos, explicaciones y teorías con criterios y estrategias propios de la ciencia. Teniendo en cuenta las etapas involucradas en este proceso, parece obvio que aprender a pensar científicamente sería aprender a desarrollar, evaluar y revisar modelos, explicaciones y teorías. De hecho, la actividad científica supone dos conjuntos de procesos igualmente importantes. En primer lugar se encuentran los procesos asociados con la generación de hipótesis, que se engloban en la expresión contexto de descubrimiento. Estos procesos abordan las características del desarrollo del conocimiento científico y tienen que ver con el origen y evolución de las ideas (teorías y modelos). El segundo conjunto tiene que ver con la comprobación de las hipóteAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

sis y pertenece al contexto de la justificación. El contexto de justificación se refiere a cómo se reúnen pruebas y cómo se establece su validez y fiabilidad (Duschl, 1997). Las teorías científicas son conjuntos de ideas sobre el mundo basadas en pruebas; son internamente consistentes, y usualmente están de acuerdo con otras teorías aceptadas. Los modelos son representaciones de un objeto, un proceso o un fenómeno con la finalidad de explicar su estructura o funcionamiento y predecir futuros estados. Ocupan una posición intermedia entre los fenómenos y las teorías; son un mediador entre la realidad que se modeliza y las teorías sobre esa realidad. No debe olvidarse que son representaciones parciales de la realidad, lo que implica que no son la realidad ni copias de la realidad (Justi, 2011 a). El desarrollo del conocimiento científico relativo a cualquier fenómeno se relaciona normalmente con la producción de una serie de modelos con diferentes alcances y poder de predicción. Los modelos científicos escolares (también llamados modelos curriculares) son la versión escolar de los modelos científicos incluidos en el currículo. Las personas y los estudiantes aprenden sobre el mundo construyendo modelos mentales sobre los aspectos de aquél de su interés. El proceso de aprendizaje en el aula debería consistir en la elaboración de una sucesión de modelos mentales de los estudiantes que progresivamente se irían aproximando al modelo científico escolar deseado en cada nivel educativo. El proceso de modelización escolar ha adquirido recientemente una gran importancia

La ciencia es una actividad encaminada a producir modelos que ayudan a explicar los fenómenos que queremos comprender

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El proceso de aprendizaje en el aula debería consistir en la elaboración de una sucesión de modelos mentales de los estudiantes que progresivamente se irían aproximando al modelo científico escolar

3.

4.

5. como objetivo fundamental de la enseñanza de las ciencias (Cañal, 2004; Izquierdo y Aliberas, 2004). Diferentes autores han propuesto diferentes enfoques, que describimos a continuación. Gutiérrez (2004), ateniéndose a las ideas de Johnson-Laird, considera que la construcción de los modelos mentales tiene lugar a través de tres representaciones: 1. Una primera representación mental del sistema físico que se quiere modelizar consistente en imaginar las entidades que lo constituyen y sus propiedades. 2. Una segunda representación mental, que son las reglas de inferencia o reglas de funcionamiento, que permiten la predicción de posibles futuros estados del sistema físico modelizado. 3. Una tercera representación que consiste en la ejecución o simulación del modelo, aplicando mentalmente las reglas de funcionamiento, lo que permite comprobar si hay correspondencia entre la simulación y el comportamiento del sistema físico. De acuerdo con estas ideas, las etapas para ayudar a los estudiantes a modelizar un fenómeno/proceso serían las siguientes: 1. Seleccionar el fenómeno que se desea modelizar. 2. Decidir el modelo que se desea construir (modelo escolar). 24

6.

7.

8.

Tener en cuenta las ideas previas de los estudiantes y seleccionar –si procede– las analogías/similitudes que faciliten el acercamiento del modelo mental del alumnado al modelo escolar. Pedir al alumnado que exprese cómo se imagina su modelo mental (elementos, propiedades y reglas de funcionamiento). Ayudar al estudiante a que realice una simulación mental del modelo y lo compare con el fenómeno que está modelizando. Si existe correspondencia, pasar a la fase de contraste experimental, generalización y predicción. Si no existe correspondencia, ayudarle a revisar y rediseñar su modelo mental, ya sea en lo que hace referencia a las entidades constituyentes, a sus propiedades o a las reglas de funcionamiento. Si la modelización es válida, pasar a investigar los límites del modelo.

Según Justi (2011 b) la modelización escolar debe tener lugar a través de cuatro etapas: 1. La elaboración de un modelo mental del estudiante a partir de sus ideas previas, la información externa obtenida a partir de evidencias experimentales y por otros medios, y la utilización de un razonamiento analógico en el proceso de relacionar informaciones. 2. La representación del modelo mental mediante dibujos, esquemas, ecuaciones, maquetas, etc. 3. La puesta a prueba (empírica o mental) del modelo. 4. La evaluación del alcance y de las limitaciones del modelo elaborado. Jiménez Aleixandre y Gallástegui (2011), en sus investigaciones sobre la argumentación cienAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


tífica a nivel escolar, caracterizan tres procesos de producción del conocimiento: 1. Construcción del conocimiento científico: construir, revisar y evaluar modelos científicos; generar nuevas ideas en respuesta a problemas. 2. Evaluación del conocimiento: contrastar hipótesis y enunciados con las pruebas disponibles. Este proceso implica argumentar a partir de las pruebas. 3. Comunicación del conocimiento: comprender y elaborar mensajes científicos, persuadir a una audiencia, leer y escribir ciencia. Su trabajo, de todos modos, está más centrado en el aprendizaje de la argumentación que en el proceso de modelización.

no explican la verdadera causa del hecho o de la relación entre variables que se quiere explicar. Para mejorar esta situación sería necesario explicitar más claramente el tipo de explicación que pedimos a nuestro alumnado y potenciar las explicaciones basadas en modelos, frente a aquellas que están basadas en reglas. Las líneas de investigación comentadas sobre los procesos de modelización, argumentación y formas de razonamiento de los estudiantes presentan muchas ideas en común y otras complementarias. Sería conveniente seguir trabajando en esta dirección para mejorar nuestro conocimiento sobre los procesos de modelización, tanto en los aspectos de construcción (aprendizaje) como de instrucción (enseñanza), y sobre cómo integrar estos procesos en secuenDe hecho, las propuestas didácticas de cias didácticas contextualizadas e indagativas. modelización son una actualización de las que La elaboración de secuencias didácticas estuvieron basadas en las concepciones alternatibasadas en la modelización incorpora la enseñan vas y las formas de razonamiento del alumnado, za por indagación en la fase de contrastación de que serían una de las caulas hipótesis o validación sas de las concepciones y del modelo, pero muchas Las propuestas didácticas modelos mentales alterna veces usa la contextualizade modelización son una tivos (Talanquer, 2006, ción nada más que como actualización de las que 2011). elemento de motivación al estuvieron basadas en las Un objetivo fundainicio o como objeto de concepciones alternativas y las mental de la enseñanza de aplicación del modelo al las ciencias debería ser que final. En general, muchas formas de razonamiento los estudiantes fueran capade estas secuencias muesdel alumnado ces de producir explicaciotran un carácter muy discines «científicas». Cuando plinar y conceptual y solicitamos a un estudiante que interprete un fenóaunque se orienten a la resolución de problemas, meno o un hecho, generalmente le estamos pidiense trata de problemas teóricos en el marco del do que lo haga a partir de un modelo. Sin embargo, desarrollo de los modelos y no de problemas esto no es siempre obvio para los estudiantes. prácticos contextualizados en un entorno CTS. Muchos de ellos no son capaces de identificar el La enseñanza por investigación tipo de explicación que se les pide y dan explicaciones superficiales basadas en el sentido común, explicaciones teleológicas o finalistas o explicaEn un artículo del monográfico Enseñar y aprenciones basadas en reglas, que aun siendo ciertas der investigando, Cañal (2007) afirmaba que la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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investigación escolar es de una enseñanza de la La elaboración de secuencias hoy una opción didáctica química en la escuela didácticas basadas en sólidamente fundamentasecundaria basada en da, con valiosos precedenpedagogías abiertas, de la modelización incorpora la tes históricos, pero muy acuerdo con las recientes enseñanza por indagación en la distante de concepciones orientaciones del currículo fase de contrastación de las anteriores como las profrancés, que suponen un hipótesis pero, en general, puestas de aprendizaje por enfoque investigativo que muchas de estas secuencias descubrimiento. Se trata de implica procedimientos de muestran un carácter muy un enfoque en el que observación, documentacaben múltiples posibilición, experimentación y disciplinar y conceptual dades: desde prestar modelización. mayor atención al entorno La indagación experi vivencial y a las preguntas de los escolares sobre mental forma parte del proceso de elaboración él, hasta la introducción de actividades de tratade modelos en el marco escolar, en las fases de miento de problemas abiertos, como los trabajos elaboración y puesta a prueba de los modelos prácticos investigativos o el desarrollo de secuenmentales, como acabamos de ver en la sección cias didácticas plenamente investigadoras. anterior. Este tipo de actividades investigativas Una serie de simposios, monografías y artícuhan sido caracterizadas como investigaciones los han abordado en los últimos años la convepara resolver problemas teóricos (Caamaño, niencia de la enseñanza de las ciencias por 2004). Sin embargo, existe otro tipo de investigainvestigación y la forma de extender su impleciones, cuyo objetivo es la resolución de problementación. Por ejemplo, en 2001 se celebró en mas prácticos, más ligados a contextos de la vida Illinois (EEUU) (Abd-El-Khalick y otros, 2004) cotidiana, que no pretenden la generación de un simposio en el que se contrastaron las proconocimiento teórico, pero que son muy útiles puestas de inclusión de enfoques de investigapara la comprensión procedimental de la ciencia, ción en los currículos oficiales de diferentes es decir, para aprender los procesos que caractepaíses y se analizó la existencia de los obstáculos rizan la investigación. que dificultaban su implementación. En 2007 la La comprensión procedimental de la ciencia Comisión Europea publicó el documento Science es uno de los objetivos de su enseñanza y la reaEducation now. A renewed pedagogy for the futulización de actividades investigativas en el aula es re of Europe (Rocard, 2007), en el que se propone una de las formas de adquirir esta comprensión enseñar ciencias mediante la indagación con la con una perspectiva holística. Por tanto, el enfofinalidad de combatir la desmotivación de los que indagativo en la enseñanza de las ciencias se estudiantes hacia la ciencia. Garritz e Irazoque justifica tanto por constituir un método de com(2004) han defendido el trabajo práctico integraprensión de la naturaleza de la ciencia como por do con la resolución de problemas y el aprendiconstituir un elemento básico de la construcción zaje conceptual de la química. Viennot (2011) del conocimiento escolar en los procesos de trata de los retos de la enseñanza de las ciencias modelización (Caamaño, 2011 b). basada en la indagación en un reciente artículo. Atendiendo a la diferenciación establecida En este mismo monográfico, Mas (2011) defienentre investigaciones para resolver problemas teó26



ricos (actividad propia de los procesos de modelización) e investigaciones para resolver problemas prácticos (actividad propia de los procesos de comprensión procedimental de la ciencia que no pretenden generar conocimiento teórico), una enseñanza de las ciencias basada en la contextualización, la modelización y la indagación requiere que las investigaciones planteadas partan de problemas reales de carácter aplicado cuya resolución implique procesos de modelización. Por lo general, existen más ejemplos de secuencias didácticas basadas en la indagación para la construcción de modelos que basadas en la resolución de problemas prácticos, tecnológicos o sociocientíficos. Convendría disponer de más ejemplos de secuencias didácticas contextualizadas basadas en la resolución de problemas prácticos y en la modelización de las situacionesproblema planteadas.

El diseño de unidades didácticas La investigación y la innovación en la elaboración y evaluación de secuencias didácticas realizadas desde diferentes marcos teóricos aportan resultados muy interesantes que hay que tener en cuenta en la categorización de los tipos de secuencias en relación con la modelización, el contexto y la indagación. Couso (2011) se ha referido recientemente a tres modelos de elaboración de secuencias didácticas, todos ellos de carácter fundamentalmente conceptual. 1. El modelo de la reconstrucción educativa, que se centra en la problematización del contenido de instrucción (el contenido que se debe enseñar y aprender) y su secuenciación. En este modelo se considera necesario integrar el conocimiento científico abstracto en contextos que tengan en cuenta las potencialidades y dificultades para aprender de los aprendices. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

2.

3.

4.

5.

El modelo de la demanda de aprendizaje, que pone el énfasis en atender a los requisitos cognitivos de los contenidos y a la interacción social en el aula, centrándose en las preguntas que estimulan el pensamiento de los alumnos y en cómo el profesor debe responder y guiar el discurso de éstos. El modelo basado en la modelización, que hace hincapié en la construcción de modelos escolares a partir de los modelos mentales de los estudiantes. A estos tres modelos sería preciso añadir otros dos, que son los que se usan en la mayoría de los proyectos de química en contexto. El modelo basado en el aprendizaje en contexto, en el que se aborda y se debate algún aspecto de ciencia-tecnología-sociedad para cuya comprensión es preciso introducir una serie de conceptos. El modelo basado en la resolución de problemas teóricos (conceptuales) o prácticos (CTS) de carácter fundamentalmente indagativo.

Entre todos estos modelos existen muchos puntos en común y de hecho ya existen secuencias didácticas que combinan características de diferentes modelos, como, por ejemplo, las diseñadas en un reciente proyecto europeo (Couso, Hernández y Pintó, 2009), que abarcan a la vez la contextualización, la indagación y la modelización.

La investigación y la innovación en la elaboración y evaluación de secuencias didácticas aportan resultados muy interesantes que hay que tener en cuenta en relación con la modelización, el contexto y la indagación 27


Proyectos de química en contexto A continuación se describen tres proyectos de química en contexto que se han elaborado e implementado en los últimos años, destacando sus características principales y la forma en que resuelven la integración del contexto, la modelización y la indagación. El proyecto inglés Salters Advanced Chemistry y la adaptación española Química Salters para el bachillerato (17-18 años)

La Química Salters es una adaptación al currículo español de la primera edición del proyecto inglés Salters Advanced Chemistry (1994), elaborado por el Grupo de Educación Química de la Universidad de York. Este proyecto se estructura con una serie de 13 narraciones que se recogen en el libro Storylines y consta además de un libro

de conceptos ( Chemical Ideas) y un conjunto de actividades ( Activities). La adaptación de este proyecto para la química del bachillerato en España fue realizada por un equipo de profesores de secundaria y de uni versidad, de Barcelona, Madrid y Valencia, en el período 1995-2000. Las ocho unidades elaboradas de la Química Salters (cuadro 2) se publicaron, una vez experimentadas, en dos versiones, una en catalán (Grup Salters, 1999) y otra en castellano (Grupo Salters, 2000). Cada unidad constaba de tres partes: la lectura o narración CTS (química al día), los conceptos y las actividades. En el 2000 se publicó una segunda edición del proyecto Salters Advanced Chemistry que organizaba los contenidos de las materias de bachillerato en dos asignaturas, Advanced Subsidiary (AS) y Advanced 2 (A2), de acuerdo con el nuevo currículo inglés. En el 2008 se publicó una tercera edición (Denby, Otter y Stephenson, 2003), en la que las narraciones aparecen recogidas en volúmenes

PRIMER CURSO 1. Elementos de la vida. Un estudio de los elementos del cuerpo humano, del descubrimiento y clasificación de los elementos, y del origen de los elementos en el sistema solar y en el universo. 2. Desarrollo de combustibles. Un estudio sobre los combustibles y el trabajo de los químicos para obtener mejores gasolinas. 3. De los minerales a los elementos. Un estudio de la extracción y uso de tres elementos: el bromo, el cobre y el plomo. 4. La revolución de los polímeros. Un estudio del desarrollo de los polímeros desde su nacimiento hasta nuestros días y del problema de los residuos que generan.

SEGUNDO CURSO 5. La atmósfera. Un estudio de los procesos que tienen lugar en la atmósfera y de su incidencia en el clima. Se abordan los problemas del agujero en la capa de ozono y del efecto invernadero. 6. Aspectos de agricultura. Un estudio de la investigación química para asegurar buenas cosechas. 7. La química del acero. La producción del acero y los procesos industriales utilizados para protegerlo contra la corrosión. 8. Los océanos. Una descripción de los océanos y del papel que desempeñan en la regulación del clima y en la formación de las rocas. Cuadro 2. Unidades (narraciones CTS) de la Química Salters (2000)

28



ADVANCED SUBSIDIARY

1. 2. 3. 4. 5.

Elementos de la vida Desarrollo de combustibles Elementos del mar La atmósfera La revolución de los polímeros ADVANCED 2

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

¿Qué es un medicamento? La revolución de los materiales El hilo de la vida La historia del acero Agricultura e industria Color por diseño Los océanos Medicinas por diseño

Cuadro 3. Unidades (Chemical Storylines) del Salters Advanced Chemistry (2008)

separados, una para cada curso ( Chemical Storylines, AS, y Chemical Storylines, A2). Véase el cuadro 3. En la actualidad un grupo de profesores del Centro de Documentación y Experimentación en Ciencias de Barcelona está reelaborando y experimentando unidades de química en contexto basadas en la Química Salters. En el proyecto Química Salters el contexto se introduce a través de las lecturas. A lo largo de ellas existen recuadros que proponen a los alumnos estudiar los apartados conceptuales pertinentes, que se encuentran en el libro de conceptos. Esta distribución hace que los contenidos CTS y conceptuales no se encuentren integrados en una única unidad, pero facilita la revisión organizada de los conceptos por los estudiantes a lo largo de los dos cursos. La presentación de los contenidos conceptuales es tradicional, sin que se intente la construcción de los modelos con la participación de los estudiantes.También existen recuadros para la propuesta de realización de las actividades. Muchas de las actividades son experimentales y relacionadas con el con-

texto de la unidad, una de las mayores aportaciones del proyecto; otras están más ligadas a los conceptos. En general no son de tipo investigati vo, sino que son más bien experimentos guiados. Una de las dificultades principales encontradas en la experimentación del proyecto fue la integración del aprendizaje de los contenidos CTS y conceptuales.


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El proyecto alemán Chemie im Kontext

El proyecto Chemie im Kontext (CHiK) es un proyecto curricular alemán para la enseñanza de la química en contexto, elaborado por profesorado de química de secundaria en colaboraEn el proyecto ción con profesorado Química Salters universitario de la uniel contexto versidad de Kiel. Se han se introduce desarrollado unidades a través de las didácticas para los diferentes niveles de la edulecturas cación secundaria.


Este proyecto es la versión actual del proyecto Química e Sociedade (Santos y otros, 2009), un proyecto brasileño para la enseñanza de la quí-

mica por medio de temas CTS, elaborado por el Laboratorio de Investigación en la Enseñanza de la Química (LPEQ) del Instituto de Química de la Universidad de Brasilia, destinado a los tres últimos años de la educación secundaria (15-17 años). Tuvo su origen en un programa de formación continua del profesorado, lo que posibilitó la participación del profesorado en la elaboración de los materiales didácticos. El proyecto actual, Química Ciudadana (Química Cidadã), está dividido en tres volúmenes y consta de diez unidades didácticas (cuadro 4). Cada unidad está dividida en varios capítulos. En el proyecto se mantiene el orden clásico conceptual de los contenidos químicos, al que están habituados los profesores, y se seleccionan temas CTS que se relacionan con esos contenidos. En cada unidad hay un tema CTS central, tema en foco, que se desarrolla por medio de textos temáticos que inician cada uno de los capítulos de que consta la unidad. Estos textos tratan de procesos químicos involucrados en aspectos ambientales, políticos, económicos, éticos, sociales o culturales. El proyecto se caracteriza por hacer especial hincapié en los aspectos social y ciudadano de la química. Al final de los textos se plantean cuestiones para el debate. El grupo de investigación del LEPQ ha realizado estudios sobre la forma en que los profesores usan los materiales en el aula y han identificado diferentes estrategias para El proyecto se abordar los textos temáticos. caracteriza por En general los profesores hacer especial hacen una lectura y discusión hincapié en los conjunta con los estudiantes aspectos social de las cuestiones planteadas. y ciudadano A medida que los alumnos van adquiriendo una mayor

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Alambique Didáct Didáctica ica de las Cienci Ciencias as Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011

La presentación de los contenidos conceptuales es tradicional, sin que se intente la construcción de los modelos con la participación de los estudiantes La filosofía del proyecto se basa en tres aspectos fundamentales: un aprendizaje contextualizado, conceptos básicos globalizados y una variedad de métodos de enseñanza y aprendizaje. Todas las unidades didácticas se estructuran en cuatro etapas: 1. La et etap apaa de co conta ntact ctoo (que (que pre prete tend ndee motiv motivar ar a los estudiantes y activar sus conocimientos previos). 2. La eta etapa pa de de eval evalua uaci ción ón ini inici cial al y pla plani nifi fica ca-ción (que pretende que el estudiante plantee preguntas y la estructuración del proceso de aprendizaje resultante). 3. La et etap apaa de de des desar arro roll lloo y pr pres esen enta taci ción ón.. 4. La eta etapa pa de de sínt síntes esis, is, pro profu fundi ndizac zación ión,, ejer ejercic cicio, io, abstracción y transferencia. Algunos títulos de las unidades son «Análisis de alimentos», «¿Por qué, cómo y dónde?», «¿Dióxido de carbono y cambio climático?», «Materiales de diseño», «Una boca llena de química». El artículo de Parchmann (2009, 2011), en esta misma monografía (pp. 8-20), permite ampliar la información sobre el enfoque y contenidos de este proyecto, uno de los que mejor resuelve la integración de los elementos de contexto, indagación y modelización. El proyecto brasileño Química Ciudadana


PRIMER CURSO 1. Quí Químic mica, a, materia materiales les y consum consumoo sosteni sostenible ble.. Consumismo. Reutilizar y reciclar. reciclar. Basura. En busca de un consumo sostenible.

2. Gases Gases,, modelos modelos atómi atómicos cos y conta contaminac minación ión atmos atmosférica férica.. Contaminación atmosférica y calentamiento global. Capa de ozono y radiación solar. solar. Mercado de carbono.

3. Cons Constituy tituyentes entes,, interacciones interacciones químicas químicas,, propiedades propiedades de las sustancia sustanciass y agric agricultur ultura. a. Química y agricultura. Producción de alimentos y medio ambiente. Agricultura sostenible.

4. Cálcu Cálculos los quími químicos cos y uso de de los prod productos uctos quím químicos. icos. Evitar los residuos. Productos químicos domésticos.

SEGUNDO CURSO 1. Composición y clasificación clasificación de los materiales, materiales, solubilidad, solubilidad, propiedades coligativas e hidrosfera. hidrosfera. Ciclos del agua y sociedad. Gestión de recursos hídricos.

2. Hidrocarburo Hidrocarburos, s, alcoholes, alcoholes, termoquímica, termoquímica, cinética, cinética, electroquímica, electroquímica, energía nuclear y recursos recursos energéticos. energéticos. Energía y sociedad. Energía y medio ambiente. Fuentes de energía. Energía nuclear como fuente de energía eléctrica. Política energética.

3. Susta Sustancias ncias inorgán inorgánicas, icas, equili equilibrio brio químico químico y contami contaminació naciónn de las aguas. aguas. Contaminación de las aguas. Tratamiento y saneamiento del agua.

TERCER CURSO 1. La quí químic micaa en en nues nuestra trass vida vidas. s. La ingeniería genética y la ética. Química de la salud y de la belleza. Los plásticos y el medio ambiente. Industria química y sociedad.

2. Me Meta tale les, s, pila pilass y bater batería ías. s. Metales: materiales de la vida cotidiana. Recogida de pilas y baterías. Metales, sociedad y medio ambiente.

3. Átomo Átomo,, radioac radioactivid tividad ad y energí energíaa nuclea nuclearr. El microcosmos del mundo atómico. Ciencia para la paz.

Cuadro 4. Unidades del proyecto Química Ciudadana. Los temas CTS abordados se indican en cursiva

soltura en la lectura de los textos, algunos profesores introducen dinámicas de grupo diferenciadas que posibilitan una mayor participación del alumnado en las discusiones y una mayor interacción en el aula. Del mismo modo que ocurría con la Química Salters, el que los materiales del proyecto se ajusten al formato de un libro de texto no permite apreciar la propuesta didáctica sobre el aprendizaje de conceptos y modelos. No se incluyen actividades de modelización ni investigativas experimentales. Alambique Didác Didáctica tica de las Cienc Ciencias ias Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011

En resumen En este artículo hemos argumentado a favor de la necesidad de integración de tres enfoques en la enseñanza de las ciencias, que que se han desarrollado, en parte, de forma separada hasta el momento: la enseñanza basada en la contextualización, la basada en la modelización y la basada en la indagación. Hemos descrito brevemente los supuestos en los que se fundamentan los tres enfoques y hemos destacado las deficiencias que, 31


Nos parece que es necesario continuar investigando y explorando formas de mayor integración de estos tres enfoques para conseguir alcanzar una enseñanza de la química más significativa, auténtica y relevante a nuestro parecer, presentan las secuencias didácticas y proyectos curriculares de química elaborados en relación con estos tres modelos de enseñanza. Nos parece que es necesario continuar investigando y explorando formas de mayor integración de estos tres enfoques para conseguir alcanzar una enseñanza de la química más significativa, auténtica y relevante.

Nota * Este artículo ha constituido la ponencia «La enseñanza de la química basada en la modelización, la indagación y la contextualización», presentada en el 34.º Encuentro Anual de la Sociedad Brasileña de Química, que tuvo lugar en Florianópolis (Brasil) los días 24, 25 y 26 de mayo de 2011.

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modelizar .

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Didáctica de las Ciencias Experimentales,

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Dirección de contacto Aureli Caamaño Universidad de Barcelona. CESIRE-CDEC [email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en mayo de 2011 para su publicación.

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

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El papel de las ideas previas en el aprendizaje de la química

Vicente Talanquer Universidad de Arizona

Hoy día contamos con una gran cantidad de información sobre las ideas previas del alumnado en una gran variedad de temas fundamentales en química. Sin embargo, sacar ventaja de este conocimiento con fines didácticos resulta difícil dada la diver sidad de concepciones alternativas comunicadas. Este problema se simplifica si se identifican las suposiciones implícitas y formas de razonamiento implícitas en muchas de las ideas de los estudiantes. El trabajo docente puede entonces enfocarse en crear oportunidades para reflexionar sobre los alcances y limitaciones de estas formas de pensar a través de actividades colaborativas que involucren al alumnado en la modelación y el diseño de distintos sistemas. The role of naive ideas in learning chemistry Nowadays we have access to a vast amount of information on students’ naive ideas in several core chemistry topics. However, it can be difficult to make the most of this knowledge in the classroom, given the wide range of alternative conceptions identified. This problem can be simplified by identifying the implicit assumptions and forms of reasoning that underlie many of our students’ ideas. Teachers can then focus their efforts on creating opportunities to think about the scope and l imitations of these ways of thinking by engaging students in collaborative activities that get them to model and design different systems.

Nuestro conocimiento y comprensión sobre la naturaleza de las ideas previas de los estudiantes de química se ha incrementado considerablemente en los últimos treinta años (Kind, 2004; Taber, 2002). Los resultados de una gran variedad de investigaciones educativas en esta área indican que es razonable esperar que un número significativo de alumnos en todos los niveles educativos, desde la escuela primaria hasta el posgrado, expresen ideas sobre sustancias y procesos químicos que difieren de las aceptadas por los profesionales de la química. Estas concepcio-

Palabras clave: aprendizaje, concepciones alternativas, ideas previas, química.

Keywords: learning, alternative conceptions, naive ideas, chemistry.

nes alternativas se manifiestan en la discusión y resolución de problemas en gran variedad de temas, desde la estructura atómica y molecular hasta el equilibrio y la cinética química. Aunque algunas de estas ideas pueden servir de base para fomentar aprendizajes significativos, otras interfieren negativamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Pozo y Gómez-Crespo, 1998). El origen de las ideas previas de los estudiantes en el área de la química es variado. Muchas de ellas parecen ser resultado de experiencias cotidianas en el mundo que los rodea.


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Las ideas previas expresadas por los alumnos normalmente revelan suposiciones implícitas acerca de la naturaleza de las cosas que guían sus interpretaciones y predicciones, así como la generación de explicaciones y la toma de decisiones Otras pueden ser inducidas en la propia aula cuando los estudiantes tratan de dar sentido a la gran cantidad de información que se les presenta. Sea cual sea su origen, las ideas previas expresadas por los alumnos normalmente revelan suposiciones implícitas acerca de la naturaleza de las cosas que guían sus interpretaciones y predicciones, así como la generación de explicaciones y la toma de decisiones (Talanquer, 2005, 2010). Además, estas ideas son indicativas de formas de razonar utilizadas por los alumnos para reducir la dificultad de las tareas con las que se enfrentan. Desde esta perspectiva, el análisis de las concepciones alternativas de los estudiantes es de gran utilidad en el diseño tanto de experiencias de aprendizaje que promuevan aprendizajes significativos como de evaluaciones que des velen niveles reales de comprensión (Taber, 2009).

Suposiciones implícitas El análisis de los resultados de la investigación educativa sobre concepciones alternativas en el área de la química puede ser abrumador, pues normalmente se presentan como un largo listado de ideas concretas dentro de cada tema. Por ejemplo, respecto al tema «estructura de la materia», podemos encontrar descripciones de ideas previas comunes como las siguientes: • Las partículas que constituyen una sustancia tienen el mismo color que la sustancia (por ejemplo, los átomos de cobre son de color naranja parduzco). 36

• • •

Las partículas que constituyen una sustancia se expanden cuando se la calienta. Las partículas de una sustancia en estado sólido no están en movimiento. El espacio entre las partículas de un gas está ocupado por aire.

Aunque reconocer cada una de estas ideas puede ser de gran utilidad en la planeación de unidades de aprendizaje, en la realidad resulta prácticamente imposible tenerlas todas presentes así como tratar de modificarlas una por una. Así las cosas, ¿cómo podemos sacar mejor ventaja de esta valiosa información sobre cómo piensan muchos de nuestros alumnos? En años recientes se ha sugerido que en vez de considerar muchas de estas concepciones alternativas como ideas rígidas e independientes presentes en la mente de los estudiantes, es mejor concebirlas como ideas dinámicas que los estudiantes generan sobre la marcha a partir de suposiciones implícitas sobre las propiedades y el comportamiento de entidades y procesos químicos (Talanquer, 2005). Así, resulta más productivo para los docentes tratar de identificar estas suposiciones y ayudar a los estudiantes a reflexionar sobre ellas que invertir grandes esfuerzos en cambiar cada idea previa de manera independiente. Para ilustrar estas ideas, consideremos lo que las concepciones alternativas listadas con anterioridad nos sugieren sobre las suposiciones implícitas de los estudiantes sobre la estructura de la materia.

En vez de considerar muchas de estas concepciones alternativas como ideas rígidas e independientes presentes en la mente de los estudiantes, es mejor concebirlas como ideas dinámicas que los estudiantes generan sobre la marcha



En general, las ideas mencionadas pueden explicarse si presuponemos que los estudiantes conciben las sustancias como agregados de trozos minúsculos compuestos por el mismo material. Por tanto, es de esperar que consideren que dichos trozos o partículas microscópicas tienen las mismas propiedades que la sustancia misma: idéntico color; misma densidad, conductividad eléctrica o maleabilidad; similar estado de agregación, grado de movimiento o capacidad para responder a cambios en el ambiente (como expandirse cuando la temperatura se incrementa o deformarse bajo presión). Reconocer esta suposición implícita sobre la estructura de la materia resulta de gran utilidad tanto para hacer predicciones sobre cómo piensan nuestros estudiantes como para dar sentido a sus explicaciones. Por ejemplo, uno puede esperar que una proporción importante de los estudiantes de química considere que un trozo de hierro se hunde en el agua porque un átomo de hierro es más denso que una molécula de agua. De hecho, cerca del 90% de una muestra de estudiantes de química en el primer año de mi universidad (N= 406) y cerca del 70% de una muestra de candidatos al posgrado de química en la misma institución (N= 43) piensan de esta manera. El reconocimiento de suposiciones implícitas sobre un sistema o proceso determinado también nos ayuda a reconocer suposiciones en otras áreas. Por ejemplo, si los estudiantes conciben las sustancias químicas como agregados estáticos de trozos microscópicos, es probable que piensen que la aparición de un nuevo compuesto cuando dos sustancias reaccionan entre sí pueda explicarse a partir de la formación de agregados mixtos resultado de la mezcla de los trozos originales. Desde esta perspectiva, las propiedades del nuevo compuesto deben resultar de la simple adición o superposición de las propiedades de los trozos constituyentes. Para verificar esta hipótesis, en años recientes hemos hecho estudios centrados en el análisis de predicciones Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

sobre las propiedades de compuestos químicos hechas por alumnos universitarios a partir de la información sobre la composición y las propiedades de los reactivos involucrados. Como se muestra en los cuadros 1 y 2, la mayoría de los alumnos hacen predicciones que sugieren que conciben los compuestos químicos como materiales mixtos. Azul

Amarillo

¿Color?

Predicciones de color 80 60 40 20 0 Azulado

Amarillento

Verde

Más Info

Cuadro 1. Cerca del 69% de los estudiantes de ciencias e

ingenierías en el curso de química general en la Universidad de Arizona (N= 1219) predice que el color del producto de la reacción entre una sustancia azul y una sustancia amarilla será verde. Menos del 30% indica que se requiere más información para hacer esta predicción

Predicciones de brillo y maleabilidad 80 60 40 20 0 HF

AgCl

NO

Ninguno

Cuadro 2. Cerca del 75% de los estudiantes de ciencias e

ingenierías en el curso de química general en la Universidad de Arizona (N= 1219) predice que el compuesto AgCl será brillante y maleable. Menos del 20% indica que ninguno de los tres compuestos listados en la pregunta (HF, NO, AgCl) tendrá estas propiedades

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De manera similar, uno podría preguntarse Formas de razonamiento qué suposiciones implícitas se esconden detrás de las concepciones alternativas de los estudiantes Un gran número de las concepciones alternativas sobre reactividad química. ¿Qué guía, por ejemde los estudiantes de química no sólo emergen a plo, sus interpretaciones o explicaciones de por partir de suposiciones implícitas sobre sustancias qué una sustancia reacciona con otra? ¿Cómo y procesos, sino también de la aplicación de forexplican la formación de un producto y no de mas de razonamiento que no son necesariamenotro? La investigación en esta área sugiere que las te apropiadas para resolver los problemas con los ideas previas de los estudiantes también se susque se enfrentan. Muchas de estas estrategias de tentan en presuposiciones generales sobre los pensamiento se basan en el uso de reglas heurísprocesos químicos. En particular, muchos de ticas que simplifican la búsqueda de información nuestros alumnos parecen presuponer que las relevante y facilitan la toma de decisiones. En reacciones químicas son iniciadas por agentes general, estos heurísticos son estrategias generamás activos o poderosos que otros, y que las susles para resolver cierto tipo de problemas en contancias involucradas tienen «intenciones» bien diciones de tiempo y conocimiento limitados. determinadas, tales como volAunque el razonamiento heu verse más estables o satisfacer rístico resulta de utilidad en El reto para docentes alguna condición especifica un gran número de circunse investigadores educativos (por ejemplo, adquirir un tancias, también parece ser en el área de química octeto de electrones de valenresponsable de muchos preconsiste en aprender cia o alcanzar el equilibrio). juicios y sesgos en el pensaCon los ejemplos antemiento humano. a analizar las ideas de los riores tratábamos de ilustrar Por ejemplo, una gran alumnos más allá las ventajas de prestar más variedad de estudios en didácde sus manifestaciones atención a las suposiciones tica de la ciencias señalan que concretas al resolver que subyacen detrás de las los estudiantes tienden a reduproblemas específicos ideas previas de los estudiancir la complejidad de los protes que a sus detalles particublemas a los que se enfrentan lares. Desde esta perspectiva, el reto para docentes eliminando variables relevantes de manera más o e investigadores educativos en el área de química menos arbitraria. Una estrategia heurística consiste en aprender a analizar las ideas de los común consiste en buscar de manera secuencial alumnos más allá de sus manifestaciones concrepropiedades o comportamientos que de alguna tas al resolver problemas específicos. Dado el manera puedan ser responsables de lo que se obserconocimiento que hemos adquirido en los últimos va, deteniendo la búsqueda en cuanto se detecta treinta años, nuestro trabajo debe ahora enfocarse una variable potencialmente relevante. Esta decia analizar con más cuidado las presuposiciones sión normalmente se basa en suposiciones implísobre sustancias y procesos químicos que guían citas sobre las características del sistema pero también restringen las formas de pensar de analizado. Una vez que se elige la variable relenuestros estudiantes. El objetivo debe ser identifi vante, la decisión o predicción normalmente se car las raíces del problema usando la información realiza estableciendo una asociación simple entre que ya tenemos sobre sus múltiples síntomas. causa y efecto (por ejemplo, cuanto mayor o más 38



cercana en tiempo o en espacio sea la causa, tanto mayor será el efecto). Para ilustrar esta estrategia, consideremos cómo razonan un gran número de estudiantes de química cuando se les pide que comparen las propiedades de dos sustancias químicas, por ejemplo la fuerza de estos dos ácidos: HF y HCl. A falta de conocimientos sólidos sobre el tema, los estudiantes buscarán una propiedad distinti va que de alguna manera puedan asociar con la acidez de estas sustancias. Por ejemplo, algunos reconocerán que el átomo de flúor es más electronegativo que el átomo de cloro y por tanto HF es más polar que HCl. En tal supuesto, es probable que su decisión se base en una asociación intuitiva del tipo «más polar, más ácido». Otros estudiantes pueden prestar atención al tamaño de los átomos involucrados y reconocer que el átomo de cloro es más grande que el de flúor. Su decisión en este caso podría guiarse por una asociación simple del tipo «como el átomo es más grande, es más fuerte como ácido» o, por el contrario, basarse en la idea de que mayor tamaño implica mayor capacidad para atraer al protón y por tanto menor fuerza ácida. Otros heurísticos de uso común en la resolución de problemas cualitativos en química, tales como clasificar o comparar sustancias o procesos químicos, se basan en análisis de «representatividad» y «similitud» de las entidades analizadas. En el primer caso, la decisión es guiada por la identificación del sistema que implícita o explícitamente se considera más representativo del tipo de sustancias evaluadas. Por ejemplo, en la comparación de la solubilidad en agua de los compuestos NaCl, NaBr y MgS, es probable que una gran proporción de los estudiantes elija incorrectamente NaCl como la sustancia más soluble por considerarla la más representativa de los sólidos solubles en agua. Una vez tomada esta decisión, es de esperar que Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

los alumnos utilicen la similitud en composición química entre NaCl y NaBr para situar el bromuro de sodio en el segundo lugar en la lista de solubilidad. Es claro que realizar juicios basados en la representatividad y la similitud no es intrínsecamente incorrecto. El problema es que, tradicionalmente, su uso por parte del alumnado revela falta de comprensión de ideas y conceptos fundamentales.

Trabajo reflexivo Los estudiantes en nuestras clases de química se enfrentan a las preguntas y problemas que les presentamos haciendo uso de una gran variedad de recursos cognitivos. Estos recursos incluyen tanto los conocimientos y habilidades adquiridos en la escuela, como suposiciones, creencias y estrategias de razonamiento desarrollados a través de la interacción con las cosas y las personas que los rodean. Una gran variedad de las concepciones alternativas de los alumnos resultan de la aplicación de estos recursos en formas y contextos en los que no son adecuados. Desde esta perspectiva, el trabajo docente debería centrarse más en tratar de ayudar a los estudiantes a desarrollar y usar sus recursos cognitivos de manera más eficiente y adecuada que en erradicar ideas alternativas que no concuerdan con las aceptadas por la comunidad científica. La promoción del cambio conceptual debe basarse más en la creación de espacios para la reflexión que en el diseño de actividades de confrontación.

Los estudiantes en nuestras clases de química se enfrentan a las preguntas y problemas que les presentamos haciendo uso de una gran variedad de recursos cognitivos

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Si aceptamos que muchas ideas erróneas de de los recursos que hemos desarrollado para facilos estudiantes se originan en sus suposiciones litar la labor docente en esta área están disponibles implícitas sobre la naturaleza de las cosas, entonen la siguiente dirección electrónica: www.chem. arizona.edu/chemt/EduQ/ ces debemos crear oportunidades para discutir estas ideas en el aula y ayudar a los estudiantes a Además de involucrar a los estudiantes en la analizar sus alcances y limitaciones. La investigatarea de modelización, también es importante ayución didáctica sugiere que involucrar a los estudiandarlos a reflexionar sobre cómo aplicar otras fortes en actividades colaborativas de modelización de mas de razonamiento de uso común en química. sistemas y procesos es una estrategia efectiva en Los químicos no sólo utilizan modelos para resolesta área. Este trabajo puede iniciarse con la ver problemas y formular explicaciones; también observación y el análisis de un sistema relevante o hacen uso de reglas y casos que simplifican la tarea la realización de un experimento interesante, solide tomar decisiones. Por ejemplo, existen reglas citando a los estudiantes que ideen modelos que normativas para crear fórmulas estructurales así permitan explicar o predecir las propiedades o como reglas empíricas para evaluar la reactividad comportamientos de interés. En este proceso, es de las sustancias químicas. Por otro lado, los sisteimportante involucrar a los alumnos en la creamas de clasificación de compuestos y reacciones ción de modelos a diversas constituyen una suerte de escalas (por ejemplo, «banco de casos» que facilita La creación y discusión macroscópica y submicrosla inferencia de propiedades pública de los modelos cópica), utilizando diferentes de sistemas con similar comformas de representación posición o estructura. Sin de los estudiantes fomenta (por ejemplo, símbolos, icoembargo, para hacer un uso la discusión de sus alcances nos y gráficas). Además, es eficaz de este conocimiento es y limitaciones crucial que los estudiantes necesario reflexionar cuidatengan la oportunidad de dosamente sobre las condidescribir sus modelos públicamente, así como de ciones en las que se aplica. Para facilitar este tipo de explicar sus ideas y hacer preguntas y comentareflexión en el aula es conveniente involucrar a rios sobre las ideas de otros. los estudiantes en proyectos colaborativos centraLa creación y discusión pública de los dos en el diseño de nuevos materiales o de procemodelos de los estudiantes no sólo ofrece al sos de transformación o análisis de sustancias. El docente oportunidades de evaluación de las ideas trabajo de diseño normalmente se sustenta en la de los estudiantes, sino que fomenta la discusión de aplicación y evaluación cuidadosa de casos y reglas sus alcances y limitaciones. También crea un foro en contextos claramente especificados. para que tanto docentes como alumnos introEn general, la combinación de enseñanza duzcan y discutan ideas que puedan ser más frucindagativa centrada en la aplicación y generación tíferas en la formulación de explicaciones y de modelos, junto con la enseñanza basada en predicciones, o en la toma de decisiones. En la proyectos de diseño, que permitan la discusión actualidad existen una gran variedad de recursos de casos y reglas heurísticas para resolver probleeducativos computacionales que facilitan la creamas, parece ofrecer la mejor alternativa para proción o la discusión de modelos estáticos y dinámover cambios significativos en las formas de micos de múltiples sistemas químicos. Algunos pensar de los alumnos de química. 40



Referencias bibliográficas KIND, V. (2004): Más allá de las apariencias. Ideas previas de los estudiantes sobre conceptos básicos de química. México. Aula XXI,

Santillana-Facultad de Química, UNAM. También disponible en línea en: ‹ www.modelosymodelajecientifico.com/01-HEMEROTECA/archivos/masallaapariencias.pdf ›.

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Morata. TABER, K. S. (2000): Chemical misconceptions – prevention, diagnosis and cure. Volume 1: Theoretical background . Londres. Royal

Society of Chemistry. — (2009): «Challenging Misconceptions in the Chemistry Classroom. Resources to Support

Dirección de contacto Vicente Talanquer Universidad de Arizona (EEUU) [email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en mayo de 2011 para su publicación.

ALUMNADO EN SITUACIÓN DE RIESGO SOCIAL ROSA M. GONZÁLEZ MERINO, SUSANNA GUINART GUÀRDIA

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El libro pretende ayudar a los docentes a conocer cuáles son las necesidades y potencialidades de estos alumnos, teniendo en cuenta que construirse como persona constituye un reto importante y, muy especialmente, para aquellos niños y adolescentes cuya vida se desarrolla en contextos de desigualdad y dificultad social en los que sus derechos son frecuentemente vulnerados. La escuela puede ser para todos ellos una experiencia compensatoria a la vez que puede facilitar los cambios que les permitan una mejor calidad de vida. Para ello, el libro ofrece una visión global sobre la infancia y adolescencia en situación de riesgo y desea ser una herramienta útil de soporte y ayuda a todos los profesionales que trabajan en educación.

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España) Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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La enseñanza de la química en secundaria basada en una pedagogía de investigación

El presente artículo está estructurado en dos partes: la primera está dedicada a pro poner una enseñanza de las ciencias y de la química en la escuela secundaria basada en pedagogías abiertas que incluyen un enfoque basado en la investigación. La segunda parte describe un ejemplo de una investigación experimental en un traba jo práctico en el laboratorio de química de una clase de terminal científico (segundo de bachillerato). Teaching chemistry at secondary level using a research-based approach This article is divided into two parts: the first part sets out science and chemistry teaching at secondary school based on open teaching approaches that include a research-based focus. The second part gives an example of experimental research in practical work in a chemistry lab for a se cond-year baccalaureate science lesson.

Vincent Mas Liceo Francés Charlemagne de Pointe-Noire (República del Congo)

Palabras clave: enfoque de investigación, competencia, trabajo práctico, química.

Keywords: research focus, competence, practical work, chemistry.

Durante mucho tiempo la opinión más extendida vivido por los estudiantes como algo difícil, dada ha sido asociar la química con contaminación, su imagen abstracta y teórica (comprensión difícil enfermedades, peligro... Sin embargo, basta inforde los mecanismos de reacción a escala microscómarse un poco para saber que la industria química pica que pueden tener lugar en un reactor, aprencontribuye a mejorar las condiciones de vida y a dizaje complejo del modelo de reacción química, transformar el mundo, respondiendo principalescasas referencias a las aplicaciones en la vida diamente a desafíos tecnológicos ligados a cuestiones ria, percepción del «producto químico» como algo esenciales (por ejemplo, la peligroso en oposición al gestión de los recursos y de «producto natural»...). La enseñanza de la química está los residuos, la preservación Afortunadamente, ya experimentando una evolución de nuestro medio ambienhace algunos años que la sin precedentes gracias a una te) para lograr un desarrollo tendencia ha cambiado y mayor implicación de los más sostenible. la enseñanza de la química alumnos y la vinculación A esto se añade que el está experimentando una aprendizaje de la química evolución sin precedentes entre el mundo que nos rodea (orgánica, inorgánica o convirtiéndose en algo más y el mundo de la investigación electroquímica) suele ser concreto, más humano, 42



gracias a una mayor implicación de los alumnos y una vinculación entre el mundo que nos rodea y el mundo de la investigación. Es, por ello, recomendable el uso de modelos pedagógicos más abiertos y cercanos al mundo de la investigación en lo referente al modo de proceder del investigador.

Pedagogías que modelizan el proceder científico e implican en mayor medida al estudiante En el acto de aprendizaje, los mecanismos de toda investigación en el ámbito del estudio fundamental de la química no son tan sencillos como los de definir y de poner en práctica una determinada metodología de forma clara, conveniente e institucional (Chalmers, 2009). De lo que no cabe ninguna duda es que la química es una herramienta de investigación para describir y comprender la realidad. Las pedagogías más abiertas permiten que el estudiante se acerque a ella a través de los procesos y los caminos utilizados en los razonamientos que conducen al conocimiento químico. Pedagogías calificadas de abiertas

En la pedagogía tradicional, aprender significa asimilar en un orden lógico, e incluso cronológico, los elementos de una disciplina concreta. Este orden lógico se establece con relación a la disciplina y no en función del progreso del estudiante. En una pedagogía abierta (Giordan,1999), el aprendizaje se entiende como la toma de conciencia cada vez más sistemática de las relaciones existentes en un entorno concreto. El alumno se sitúa en una dinámica de construcción de su saber que se sustenta en el cuestionamiento. La pedagogía en este caso ya no es tradicional –o enciclopédica o cerrada, en el sentido definido por el pedagogo estadounidense Silberman (1970)–, sino que se califica entonces de abierta. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Para los colegas profesionales que la practican –en la enseñanza primaria, en la secundaria y cada vez más en la superior (Bataille y otros, 2010)–, una pedagogía abierta e interactiva permite situar al alumno en esta dinámica: • Insistiendo en las estrategias de aprendizaje (resolución de tareas complejas que requieren varias etapas) y en los procedimientos multiformes. • Favoreciendo el proceso de aprendizaje del alumno, su desarrollo global y, en especial, el desarrollo de su autonomía. • Otorgando al profesor o profesora un papel de mediador y de guía. • Permitiendo la incorporación de saberes, destrezas, habilidades y actitudes (esto es, competencias) de forma duradera gracias a una perspectiva intelectual socioconstructivista. La tarea compleja (en un contexto pedagógico «compleja» no quiere decir «complicada») requiere la movilización de recursos internos (cultura, capacidades, conocimientos, vivencias...) y externos (requisitos, ayudas metodológicas, protocolos, fichas técnicas, documentación...). Forma parte, por tanto, de la noción de competencia. Pedagogías con múltiples apoyos que implican procesos multiformes

Las pedagogías con múltiples apoyos implican: • Un contexto riguroso y claro que incluya espacios de iniciativa, y un análisis de la situación del que deriven cuestionamientos sobre un problema. • Una diversificación de las funciones del profesor en la preparación de la sesión, así como durante su desarrollo, que tenga en cuenta las etapas de aprendizaje del alumno. • Precisar los objetivos que se desea alcanzar y los requisitos previos («Saber dónde se quie43


•

re llegar sabiendo de dónde se parte», cuadro 1). Una diversificación de las modalidades de trabajo del alumno: formas y procedimien-

•

tos utilizados (cuadro 2), objetos (informe...) y plazos de la evaluación. El derecho del alumno a plantear, mediante hipótesis, un enfoque diferente y a equivocarse.

Por qué va allí El profesor debe definir el interés de la actividad con relación a un proyecto pedagógico, precisar las competencias que se van a adquirir o desarrollar, incluir al alumno en la actividad para que establezca los vínculos entre las nociones

Dónde va El profesor debe definir el objetivo general y los objetivos intermedios

El alumno no puede ir a ninguna parte si no sabe:

Dónde está, de dónde parte El profesor debe precisar los requisitos previos o realizar un diagnóstico

Por dónde va a pasar Dependiendo del nivel, el profesor elige el proceso o los procesos utilizados (estrategias), puede indicar el itinerario que se va a seguir, los pasos intermedios obligatorios o esenciales en la actividad, y precisar los criterios de resolución en el itinerario propuesto

Cuadro 1. Las cuatro grandes cuestiones que deben plantearse antes de concebir una clase con una pedagogía abierta

Procedimiento de observación

Pedagogía abierta Especificidad: interacción entre el alumno, el profesor y su entorno

s e l a s u a t d c a a s N t p a a z Ó I d C a n a P s ñ I R e e s C n n o e S i c s E i D d a r n t o s C e u n a

Procedimiento de documentación

PROCEDIMIENTO DE INVESTIGACIÓN Procedimiento de modelización

PEDAGOGÍA DE PROYECTO

Procedimiento experimental

Cuadro 2. Los diferentes procedimientos y estrategias posibles en una pedagogía abierta

44



Algunas aclaraciones sobre dos procedimientos que a menudo se confunden: el procedimiento de investigación y el procedimiento experimental 1

El procedimiento de investigación

El procedimiento de investigación ha sido ampliamente descrito en las introducciones de los programas oficiales de física, química o de cien-

De dónde parto Escenario diverso Cuestionamiento Requisitos previos

cias de la vida y del medio ambiente, así como en numerosos artículos y obras (BUP, 2006; Bataille y otros, 2010). Como ya hemos señalado en el cuadro 2, este procedimiento es multiforme y ofrece la posibilidad a los alumnos de ser llevado a cabo sirviéndose de observaciones, documentos, datos y mediciones, y puede también ser el punto de partida para actividades de modelización, simulación, encuestas, etc. (cuadro 3).

Problema planteado Necesidad de diversos pasos antes de responder

A dónde voy Objetivo

Asimilación del problema

Hipótesis verificable

Actividad de estudio Procedimiento de documentación

Por dónde voy a pasar Estrategia Procedimiento de investigación

Procedimiento de observación Procedimiento de modelización Simulación

Procedimiento experimental Experiencia

S E N O I C C A R E T N I

Resultados

Interpretación

Conclusión ¿Se ha validado la hipótesis (o sus consecuencias)? Descontextualización

Cuadro 3. Modelo pedagógico de un proceso de investigación Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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2

El procedimiento experimental

•

Un informe: en su redacción debe utilizarse la terminología propia de las disciplinas experimentales, tanto en lo tocante al material (bureta, disolvente, soluto, disolución…) como a las técnicas específicas (sonda pHmétrica, sonda conductimétrica, determinación indirecta, de retorno…). Este informe permite volver sobre la hipótesis emitida y, en caso de no poder validarla, corregir el error con una nueva hipótesis y un nuevo experimento. Esta posibilidad es muy gratificante para el alumno, porque supone que no es él quien se ha equivocado sino que es la hipótesis la que no se ha validado. En ocasiones, una hipótesis no validada puede ayudar a dar con la solución del problema que se ha planteado.

El procedimiento de investigación engloba al procedimiento experimental que requiere pasar obligatoriamente por un experimento para validar o no una hipótesis. Sin embargo, contrariamente a lo que muchos profesores piensan, no hay un único procedimiento considerado «científico». Hay numerosos procedimientos experimentales posibles, pero todos tienen en común cuatro momentos fundamentales con completa interacción y reciprocidad: • Una cuestión de la que surge un problema: generalmente es el profesor quien determina el planteamiento, el contexto y el desenlace del problema planteado y quien debe despertar el interés (la «necesidad» de saber) en el alumno y fijar, según la situación, la separación entre lo real, al menos tal y como se percibe, y la idea que de ello nos hacemos. Una vez creada la necesidad, el alumno puede entrar entonces en una dinámica de «proyecto» para enfrentarse a esa necesidad de saber. • Una hipótesis: el alumno intenta responder de manera creativa pero coherente a los problemas en función de sus conocimientos, del contexto dado y de los datos que posee o que el profesor le ha suministrado. La hipótesis queda pendiente de verificar mediante el experimento. • Una experimentación y argumentación: aquí interviene la experiencia (del latín experiri, «probar») o experiencias. El alumno debe «saber» describir su protocolo experimental, las diferentes etapas, el material y los productos que va a utilizar (uso de testigos y reproductibilidad), las condiciones de seguridad... Debe también saber evaluar la evidencia experimental a través de la argumentación.

Los cuatro momentos interaccionan y pueden dar lugar, como se muestra en el organigrama (cuadro 3), a reciprocidades (interacciones) para afinar el problema, la hipótesis o las experiencias que se derivan. Sin embargo, las interacciones en la enseñanza secundaria son, por falta de tiempo, muy limitadas y el problema planteado por el profesor debe ser «bastante» preciso y contextualizado para facilitar la asimilación por parte del alumno y para permitirle lanzar hipótesis e «imaginar» experimentos coherentes con la situación fijada por el profesor.

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El procedimiento experimental requiere pasar obligatoriamente por un experimento para validar o no una hipótesis; sin embargo, no hay un único procedimiento considerado «científico»


Un ejemplo de investigación experimental en una sesión de trabajo práctico de química La clase de química propuesta a continuación es una sesión de trabajo práctico de investigación de dos horas con la mitad de una clase de alumnos del curso de terminal científico [segundo de bachillerato científico] que están preparando el examen de selectividad. La práctica se inscribe en una secuencia didáctica en la cual: • Las nociones y técnicas (diversas técnicas de valoración y pHmetría, principalmente) necesarias para este experimento han sido ya abordadas en clase y en un trabajo práctico anterior con los estudiantes. Pero también es posible permitir que el alumno descubra en una sesión de investigación previa las nociones nuevas. • El trabajo práctico viene acompañado de una hoja con algunos datos de ayuda, pero está concebido para que el estudiante o los grupos de estudiantes realicen sus investigaciones prácticamente de forma autónoma durante dos horas. La sesión debe constar de: • Una presentación a los alumnos de la situación de partida que introduzca un problema de forma oral o con la ayuda de soportes en papel o audiovisuales (proyección de Powerpoint). Esa situación permite también precisar, según la estrategia, un número de requisitos previos o dificultades adaptados al nivel de los alumnos o al grado de autonomía que el profesor quiera fijar. El soporte escrito para un trabajo práctico abierto se establece de una forma muy diferente a la de los enunciados más tradicionales y protocolarios (lo que no impide, evidentemente, que en otras ocasiones se trabaje para lograr una competencia del tipo «saber leer y aplicar un protocolo experimental»); además, tras unos pocos intentos, es bastante sencillo transformar un trabajo práctico «clásico» o un documento experimental existente en un trabajo práctico de tipo investigativo (Caamaño y Corominas, 2006; Bataille y otros, 2010). • Una separación entre la parte dedicada a las hipótesis y las manipulaciones y la de los resultados. Las hipótesis, experiencias, mediciones, consignas de seguridad se anotan en una hoja de investigación o del investigador (una hoja de color, por ejemplo), diferente de la hoja con los resultados que se van a evaluar (informe final). Con el fin de que el estudiante asimile el interés y el sentido de las manipulaciones y mediciones que efectúa y de que tenga perspectiva sobre la finalidad de los experimentos realizados, el informe del trabajo práctico no se entrega casi nunca durante la sesión, sino varios días después, y se complementa con la hoja de cálculo (suministrada con el informe), donde, siempre que sea posible, aparecen separados los saberes, las destrezas y las habilidades. • Una apropiación o comprensión del problema antes de cualquier manipulación, generalmente en grupos de dos, tres o cuatro alumnos, como máximo, con una intervención mínima del profesor; el seguimiento (índices suplementarios, validación de un razonamiento...) se hará de manera diferente según los grupos y se anotará, por ejemplo, en l a hoja de investigación. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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Durante la sesión, el profesor identifica los diferentes criterios que ayudarán a resolver satisfactoriamente el problema (observación del material utilizado por los estudiantes, calibrado de los aparatos, acciones experimentales, consignas de seguridad que deben respetarse, pertinencia de la información elegida para la argumentación en el razonamiento...), lo que permite una cierta fluidez en los diferentes pasos por los que el estudiante está obligado a pasar, una intervención del profesor en calidad de guía adaptada a la petición de los alumnos y una cierta facilidad para evaluar una u otra competencia mediante una tabla preparada con anterioridad (Courtillot, Ruffenach, 2009).

Ejemplo de TP: ¿Cómo determinar por titulación las concentraciones de tres disoluciones? Escenario y contexto de partida En el laboratorio de química hay una disolución de ácido acético, una disolución de ácido clorhídrico y una disolución de amoniaco. El auxiliar del laboratorio ha perdido las etiquetas que indicaban el valor de sus respectivas concentraciones. Problema: ¿Cómo determinar por titulación las concentraciones de estas tres disoluciones? Requisitos: • Deben utilizarse tres métodos o técnicas diferentes para detectar el punto de equivalencia. • Los esquemas, mediciones, razonamientos, cálculos y respuestas se indicarán en la hoja de investigación, separada en dos partes: dos tercios de la hoja (margen incluido) están reservados para el alumno; el tercio restante está reservado para el profesor para el seguimiento y la validación parcial o total de los diferentes pasos propuestos en el curso del trabajo práctico. Esta hoja de investigación, una especie de borrador del investigador, permitirá que el alumno redacte, en la sesión siguiente, el informe, cuyos puntos clave se indican al final del trabajo práctico. • Cada alumno debe entregar un informe; sin embargo, la hoja de investigación se realiza en grupo durante el trabajo práctico. Si se solicita, el profesor pasará por cada grupo para validar el proceso seguido o indicar pistas para la resolución del problema. Información, material y productos químicos disponibles • Una disolución valorada de hidróxido de sodio de 0,1 mol/l, una disolución valorada de ácido clorhídrico de 0,1 mol/l, un conductímetro con su electrodo, una disolución de referencia, un pHmetro y su electrodo y disoluciones tampón de pH 4, pH 7 y pH 9, varias pipetas y buretas. • Diferentes indicadores de pH en disolución y una tabla que muestre las zonas de viraje de color de estos indicadores. • Papel milimetrado o un ordenador con una hoja de cálculo y una impresora al fondo de la clase.

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Color de la forma ácida

Zona de viraje

Color de la forma básica

Amarillo

0,1-2,0

Verde

Amarillo de alizarina R (1 er viraje)

Rojo

1,9-3,3

Amarillo

Heliantina

Rojo

3,1-4,4

Amarillo

Azul de bromofenol

Amarillo

3,0-4,6

Azul-violeta

Rojo de alizarina (1er viraje)

Amarillo

3,7-5,2

Violeta

Verde de bromocresol

Amarillo

3,8-5,4

Azul

Rojo

4,2-6,2

Amarillo

Azul de bromotimol

Amarillo

6,0-7,6

Azul

Rojo de cresol

Amarillo

7,2-8,8

Rojo

Fenolftaleína

Incoloro

8,2-10,0

Rosa

Rojo de alizarina S (2.º viraje)

Violeta

10,0-12,0

Amarillo

Amarillo de alizarina R (2.º viraje)

Amarillo

10,1-12,1

Violeta

Verde de malaquita (2.º viraje)

Verde

11,5-13,2

Incoloro

Carmín índigo (2.º viraje)

Azul

11,6-14,0

Amarillo

Principales indicadores de pH Verde de malaquita (1er viraje)

Rojo de metilo

Cuadro 4. Cuadro con las zonas de viraje de color de los diferentes indicadores de pH (Durupthy, 2002)

•

Datos relativos a los elementos químicos El ácido clorhídrico (iones presentes H3O+), el hidróxido de sodio (iones presentes HO[aq]) reaccionan totalmente con el agua. En una valoración de ácido clorhídrico con una disolución de hidróxido de sodio –o a la inversa–, el pH en el punto de equivalencia se sitúa en torno a 7. El ácido etanoico y el amoniaco reaccionan de manera limitada con el agua. En el caso del ácido etanoico, al valorar una disolución de hidróxido de sodio, el pH en el punto de equivalencia se sitúa en 8,2. En el caso de la disolución de amoniaco, al valorar una disolución de ácido clorhídrico, el pH del punto de equivalencia se sitúa en 5,3.


49


-

Parejas ácido-base y pKA a 25 °C: CH3COOH/CH3COO-: pKA= 4,75; NH4+ /NH3: pKA= 9,20; H2O/HO-: pKA= 14,0; H3O+/H2O: pKA= 0,0.

Informe Precisar para las tres especies químicas que deben valorarse: • El esquema de valoración efectuado, correctamente anotado (agente titulante y agente titulado, material de laboratorio utilizado para las extracciones del agente titulado...). • Para cada disolución de concentración desconocida, la técnica utilizada, explicando cómo se ha calculado el volumen de titulante añadido para alcanzar el punto de equivalencia (las curvas de valoración deben añadirse al informe) y el valor del volumen de la disolución en el punto de equivalencia. • Para cada titulación, la ecuación que simboliza la reacción a partir de las parejas ácido-base. • La relación en el punto de equivalencia entre la cantidad de materia (mol) de la especie titulante vertida desde la bureta y la de la especie desconocida que se valora. • La concentración de la especie desconocida que permite responder a los problemas planteados. • Los valores teóricos de las concentraciones de las disoluciones desconocidas se suministran al final de la sesión (¡para dar tiempo a que el auxiliar del laboratorio encuentre las etiquetas perdidas!), con el fin de analizar los resultados y reflexionar sobre los errores cometidos, de manera que quede clara la diferencia entre el valor obtenido en el experimento y el valor teórico.

Conclusión

más duradera la construcción de razonamientos).

Sólo podemos alegrarnos de que las nuevas orientaciones ministeriales recomienden aplicar un espíritu diferente de enseñanza del que vivimos generalmente en nuestros años de aprendizaje. Las ventajas para los alumnos son inmensas, sobre todo en cuanto a: • La autonomía: en el laboratorio, ante los peligros de la química, en una situación concreta, frente a un material de medición que aprender a manejar... • La comprensión y el sentido concedido a una tarea que debe realizarse, un problema que resolver (lo que estructura mejor y hace

Para el profesor, los beneficios son también enormes en lo tocante a la reflexión sobre el acto de aprender y el acto de enseñar, en particular, las ciencias experimentales. En las últimas reformas de los programas de bachillerato iniciadas en el 2010, la enseñanza de la química –y de la física– en la rama de ciencias se ha centrado en tres temáticas («Observar», «Comprender» y «Actuar»). No cabe duda de que estos programas siguen aportando «algunos» conocimientos –aunque desgraciadamente se hayan reducido– y habilidades y destrezas teóri-

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En las últimas reformas de los programas de bachillerato iniciadas en el 2010, la enseñanza de la química en la rama de ciencias se ha centrado en tres temáticas: «observar», «comprender» y «actuar» cas y experimentales, pero sobre todo tienden a desarrollar entre los estudiantes –gracias a la resolución de tareas complejas asociadas a una pedagogía de investigación muy aconsejable– competencias más sólidas y duraderas, sobre todo en química. Uno de los objetivos de estos cambios ha sido devolver el gusto por la química a nuestros estudiantes y, al mismo tiempo, despertar vocaciones en el ámbito científico después del bachillerato. A pesar de que defiendo el enfoque investigativo o abierto, reconozco que todos los enfoques tienen límites en su utilización pedagógica. Los procedimientos de investigación mencionados anteriormente (cuadro 2) pueden ser más o menos pertinentes para resolver un problema científico concreto. El enfoque de investigación no se reduce nada más al enfoque experimental y suele ser conveniente poder recurrir a diferentes procedimientos según el problema y las competencias que se pretendan enseñar al alumno. En cualquier caso, no hay que dudar en lanzarse a probar estos nuevos enfoques sin sentirse bloqueado por todas las fases formalizadas y modelizadas expuestas en el cuadro 3, ya que los resultados que se obtienen son indudablemente satisfactorios. Para finalizar, me gustaría que se meditara esta cita de Confucio (siglo v a. C.), que resume bien el espíritu de las pedagogías abiertas: «Me lo contaron y lo olvidé; lo vi y lo entendí; lo hice y lo aprendí». Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Referencias bibliográficas BATAILLE, X. y otros (2010): Expérimenter en chimie en post-bac: de l’enquête à la réalisation. París. Ellipses.

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gouv.fr/file/50/0/6500.pdf>. SILBERMAN, C. E. (1970): Crisis in the classroom: the remaking of American education . Nueva York. Randan House.

Dirección de contacto Vincent Mas Liceo Francés Charlemagne de Pointe-Noire (República del Congo) [email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en mayo de 2011 para su publicación.

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Diseño de ambientes virtuales de aprendizaje de la química bajo una perspectiva sociocultural

A continuación se presenta algunas reflexiones sobre las posibilidades y las limitaciones que las tecnologías digitales de la información y la comunicación pueden lle gar a ejercer en la enseñanza de la s ciencias, en particular sobre la enseñanza de la química. Se sugieren dos ejes de análisis, uno relacionado con las formas de organización del trabajo y el otro con las formas de representación, para discutir algunos de los principios del funcionamiento de los Ambientes Virtuales de Aprendizaje. Como complemento a estos ejes, se adoptan las categorías axiológica, estética, cognitiva y social para discutir sus orientaciones con vistas a identificar la determinación de las tecnologías digitales en el quehacer escolar. Designing virtual learning environments for chemistry under a sociocultural perspective This article presents some thoughts on the possibilities and limitations offering by digital information and communication technologies for science teaching, especially chemistry teaching. We offer two approaches for analysis: one linked to the ways of organising work, and the other related to ways of representation in order to discuss some of the principles of how virtual learning environments work. In parallel, we adopt axiological, aesthetic, cognitive and social categories to explore their orientations to identify the determination of digital technologies in school work.

El inicio de la revolución en la comunicación y en la información, también llamada tercera revolución industrial, se dio con la reacción de Estados Unidos al lanzamiento del primer satélite artificial humano al espacio, el Sputnik. En la docencia de las ciencias, la carrera espacial se reconoce como un marco importante para la reestructuración de los programas oficiales de enseñanza y en la propia investigación del área. Por distintas razones, es igualmente importante la creación del Programa ARPANet, precursor de Internet, tal como lo conocemos hoy. En su con52

Marcelo Giordan

Universidad de Sa~o Paulo (Brasil)

Palabras clave: ambiente virtual de aprendizaje, comunicación humana, representación humana, enseñanza de la química, Internet.

Keywords: virtual learning environment, human communication, human representation, chemistry teaching, Internet.

cepción, ARPANet tuvo entre sus líderes, al visionario Joseph Licklider, el primero que sugirió compartir datos y procesamiento entre ordenadores como una solución para, por ejemplo,

En la docencia de las ciencias, la carrera espacial se reconoce como un marco importante para la reestructuración de los programas oficiales de enseñanza y en la propia investigación del área



superar el aislamiento de los ordenadores en una Además de revolucionar las formas de ciudad bajo un bombardeo. Esta fue la idea semicomunicación, las tecnologías digitales han nal que dio origen a la Red Mundial de transformado las maneras de representar. El proOrdenadores, basada en un protocolo de comucesamiento digital de la información permite nicación que comparte paquetes y permite la conerecopilar y organizar datos sobre fenómenos de xión de ordenadores y personas en relación casi tal modo que sus formas de representación, simétrica de envío y recepción de información. como una fotografía por ejemplo, sea alterada con Simplificando, podemos describir el intercambio cierta facilidad. De la misma forma que en la intermitente de paquetes de datos entre ordenafotografía, otras formas de representación, como dores como el principio de funcionamiento de la el propio texto escrito, han sufrido transformared, es decir, se tiene una interacción más siméciones con la llegada de Internet. La más popular trica entre ordenadores en red, ya que el interes el hipertexto. Un poco más distante del públicambio de paquetes se produce en todas co, las simulaciones representadas por medio de direcciones, sin jerarquía determinada previapalabras, números o imágenes son accesibles mente, a menos que se quiera. como nunca antes lo han estado. Hoy, es posible Pasados prácticamente 50 años desde el iniproyectar el cielo de diferentes regiones del placio del proyecto ARPANet, el principio de comneta e incluso el espacio, por medio de softwares partir datos se ha establecido de forma irreversible de simulación, alterar el horario y la fecha de la en Internet y es el responsable del hecho de poder proyección, así como escoger las «gafas» de la culcomunicarnos «de muchos a muchos» por medio tura humana que dibujan las constelaciones. de una gran cantidad de aplicaciones, interfaces o También es posible acceder a un telescopio a herramientas. Las redes sociales, que marcan el miles de kilómetros para visualizar un lugar lejasurgimiento de la Web 2.0, no de la galaxia. Las maneras tuvieron su origen en ese de combinar las formas de La colaboración es la principio de comunicación representar el mundo han génesis de Internet, porque simétrica por medio del cual ganado impulso debido, en la humanidad ha sabido se puede tener acceso a todo parte, tanto a las tecnologías lo que está disponible, al digitales, como al hecho de transformar un proyecto tiempo que se puede publicar que se hayan hecho más militar en una red social todo lo que se desee. No cabe populares y por tanto acceside comunicación duda de que las personas que bles a las personas. construyeron y construyen Ciertamente, esta revoInternet han sabido aprovechar lo que la red tiene lución en las formas de comunicación y reprede participativo y democrático en los protocolos de sentación ha tenido consecuencias directas en la comunicación, pero si así lo hacen es por el deseo educación escolar. El impacto en las aulas ha sido de colaborar, trabajar juntos en torno a propósitos más evidente a partir del surgimiento de los pricomunes y compartir las mismas herramientas meros navegadores web, que rápidamente se de comunicación. La colaboración es la génesis de incorporaron a los sistemas operacionales de los Internet, porque la humanidad ha sabido transordenadores personales, lo que tuvo lugar a formar un proyecto militar en una red social de mediados de 1990. Desde entonces hasta ahora, comunicación. muchas iniciativas de escuelas (Giordan, 2008), Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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países (Mcgarr, 2009; Ru-De, 2010) y grupos de países (Ottestad, 2010; Luu and Freeman, 2011; Howie, 2010) han procurado introducir Internet en las aulas. Hay consenso en que la formación de profesores es una etapa decisiva y preliminar para el éxito de estas iniciativas, pues buena parte de los profesores activos no han tenido asignaturas ni prácticas de trabajo en su formación inicial que los lleven a incluir Internet en su planificación de la enseñanza. En ese sentido, diversos grupos de investigación (Lacerda-Santos e Andrade 2010; Passarelli e Azevedo 2010) se han movilizado para investigar cómo los profesores usan o les gustaría usar Internet en sus clases. Otros grupos han ido desarrollando soluciones para la enseñanza de las ciencias, ya sea creando aplicativos específicos (Eichler e Del Pino, 2006), o incluso estructurando aquello que se conoce como Ambientes Virtuales de Aprendizaje (AVA) (Giordan e Gois 2009). Habiendo hecho estas consideraciones, preliminares, presento algunas reflexiones sobre las delimitaciones que las tecnologías digitales de información y comunicación, llamadas de ahora en adelante TIC, pueden llegar a ejercer en la enseñanza de las ciencias, en particular en la enseñanza de la química. Mi intención es poner en evidencia los aspectos comunicativos e La diversidad informativos, indide herramientas de cando cómo las formas de organización comunicación amplía del trabajo o las forlas posibilidades mas de representade enseñanza ción pueden ser y aprendizaje, sobre alteradas por las todo porque hay más TIC. Adopto estos formas de interactuar dos ejes, basándome en diferentes medios en Vigotski (1991; 1993) porque constiy en diferentes tiempos tuyen los principios 54

de la condición humana, es decir, el trabajo y los medios semióticos son los vectores de génesis de la especie y son, por lo tanto, las unidades de inter vención y transformación del ser humano en el mundo. A partir de estos ejes voy a establecer lo que algunos llamarían requisitos, otros funcionalidades, y muchos otros términos, para describir los ambientes virtuales de aprendizaje, donde supuestamente se puede organizar la enseñanza y mediar en el aprendizaje.

El eje de la comunicación Como hemos visto más arriba, el hecho de compartir datos y procesamiento entre ordenadores ha creado la necesidad de que no sólo los ordenadores, sino las personas, se comuniquen. Las primeras herramientas de comunicación eran muy elementales, como la compartición de textos en los Bulletin Board System (BBS). El correo electrónico supuso una gran revolución en su época a principios de los años 1970. No importa la herramienta o interfaz que se use para cada una de ellas, el principio elemental es exactamente compartir la información desde las formas más simplificadas, como el archivo, a las más comple jas, como una animación. Así pues, esta será una condición general. Hay otro aspecto que no se puede dejar de lado, el sincronismo de la interacción. En Internet, es posible establecer interacciones síncronas y asíncronas, es decir, cuando se establece a la vez entre los interlocutores o en tiempos distintos para cada uno de ellos. Esta es nuestra segunda condición general. Vamos a pensar ahora en un «espacio-tiempo» para organizar la enseñanza y mediar en el aprendizaje, lo que podemos definir como Ambiente Virtual de Aprendizaje (AVA) en Internet. La diversidad de herramientas de comunicación amplía las posibilidades de enseñanza y aprendizaje, sobre todo porque hay más formas de interactuar en diferentes medios Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


y en diferentes tiempos. Así pues, necesitamos en las actividades que se realizan en él. Además de ser selectivos si queremos alcanzar propósitos los requisitos de valor y fruición, se debe determipreviamente consensuados con los alumnos en el nar qué funciones cognitivas, como la atención, la «proyecto pedagógico». De todas formas, debeselección, la comparación, y también sociales, mos identificar cuáles son los requisitos deseacomo la interacción, la adaptación y la apropiables de un AVA respecto a las modalidades de ción, se priorizarán en el desarrollo de esos interacción. Las interacciones pueden darse con ambientes. En ese sentido, las herramientas de textos de la propia red, auncomunicación de un AVA que los hayan colgado otros. deben cumplir funciones de Las herramientas de Hay interacciones didácticas, mediación en los cuatro atricomunicación de un AVA que implican a dos personas, butos de la comunicación, es deben cumplir funciones ya sean profesores o alumnos. decir, deben considerar las El hecho de que la red permi variantes axiológica, estética, de mediación en los ta compartir datos de manera cognitiva y social, para equilicuatro atributos de prácticamente universal, lleva brarlas o dirigirlas hacia un la comunicación, es decir: las posibilidades de interacconsenso previamente estadeben considerar las ción al límite de «muchos a blecido en el proyecto. variantes axiológica, muchos». Así pues, el hecho Vamos a los ejemplos. Los estética, cognitiva y social de colgar un archivo es una envíos/accesos de textos, del interacción, así como el intertipo de interacción uno y cambio de mensajes electrónicos entre amigos y objeto, deben variar de acuerdo con el estado de escribir en un foro de noticias. Hay muchas desarrollo del individuo en el mundo de la químodalidades de interacción. mica. Saber hablar en términos de moléculas es Ante la variación de un fenómeno creador una práctica avanzada y exigirá que se cuelguen de innumerables funciones mentales superiores, diferentes respuestas escritas o de múltiple eleces prudente y beneficioso establecer algunos ejes ción. A veces, es necesario intercambiar cosas de «calibrado» de las funcionalidades o del AVA más simples, otras más sofisticadas. Lo imporcomo uno todo. Podemos aprovechar, por ejemtante es permitir tanto el envío, como la recepplo, la característica multimodal de Internet para ción de archivos, desde las formas más simples valorar prácticas de comunicación que sirvan a de interacción. Así pues, se pueden utilizar forun verdadero «proyecto político pedagógico». mas diferentes para colgar y acceder a la informaNo hay duda de que Internet dispone de herración, mediante un simple clic con el ratón o mientas de comunicación axiológica, estética, rellenando información en una base de datos. cognitiva y socialmente más sofisticadas que Muchas veces queremos saber más sobre los cualquier otro medio de aprendizaje, simultáneusuarios de una aplicación y para eso es necesaamente al menos. Pueden y deben contemplarse rio crear una interfaz de recopilación de datos. aspectos relacionados con la definición de requiAsí pues, la interacción con el texto puede tener sitos de un AVA, considerándose qué valores, diferentes modalidades, aunque es necesario reglas y propósitos deben priorizarse, así como la garantizar el compromiso con las cuatro variancombinación de formas, texturas, colores, de tes. La selección de una entre cinco opciones modo que se priorice la fruición de los alumnos supone una forma más correcta, o una elección, Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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selección, y por lo tanto, esa acción comporta una naturaleza axiológica. Hay momentos en que se quiere saber cuál es el grado de adhesión del sujeto a una idea y, para eso, la selección de una alternativa puede ser útil. Como también puede ser importante colgar un hipertexto, como en la imagen 1, cuya complejidad sea a veces indeseable para estructurar una idea. Pero, sin duda, es social, cognitiva y estéticamente más exigente que la selección de una alternativa. Siguiendo en la dirección de hacer más complejas las modalidades de comunicación, evaluemos las llamadas interacciones uno a uno. Podemos suponer diversos contextos que depen- Imagen 1. Herramienta de edición de hipertexto en un AVA (véase el den tanto de las herramientas como de texto traducido al castellano en la nota 1). Fuente: EEC-FEUSP-Redefor la intención de los individuos participantes. El grado de sincronismo también interfiedirigir una pregunta que oriente la conducción re en la interacción y es una variante fuerte. La de una clase, basta con que se les incentive a video-clase de un profesor es un ejemplo de hacerlo. Por eso, es preciso considerar que en comunicación uno a uno, cuando este recibe por interacciones uno a uno se puede mantener la vídeo, voz o texto, los comentarios o dudas de los tensión entre la autoridad del profesor y la subalumnos y se las responde. En este caso, la interac versión del alumno para propiciar un ambiente ción es asíncrona y tiene un fuerte componente de de negociación fecundo y creativo. Herramientas autoridad. que estructuren el diálogo en forma de preguntas y No obstante, la inversión del inicio de la respuestas, como en la imagen 2, son útiles para interacción puede ser igualmente posible y caudiversas actividades. El hecho de preguntar, siensar subversión en el carácter de autoridad. Los do computada la pregunta, puede ser un buen estudiantes son cada vez más capaces de produindicativo del grado de participación autorizado cir o seleccionar un evento grabado en video y del profesor y del alumno, y ser a la vez un criterio importante para evaluar las variantes axiológica y social. Es preciso considerar que en interacciones uno No hay duda de que cada vez habrá modalia uno se puede mantener la tensión dades de comunicación más simétricas en entre la autoridad del profesor Internet. Este es un camino sin retorno. Sin y la subversión del alumno para propiciar embargo, esa diferenciación no atenúa la importancia ni la supervivencia de modalidades asiméun ambiente de negociación fecundo y creativo tricas. Es con este propósito con el que interesa 56



Imagen 2. Herramienta de diálogo en un AVA (véase el texto traducido al castellano en la nota 2).

Fuente: EEC-FEUSP-Redefor

considerar las interacciones de uno a muchos. En cuenta cuando se proyecta un AVA. Por esa y otras el diseño de los AVA es necesario disponer de razones, es preciso considerar la primera condiherramientas y estructurar actividades de comución general de contorno y disponer tanto de nicación que valoren la producción colaborativa, herramientas de envío, como de recepción de texcomo los foros, según indica la imagen 3. Esa es tos entre profesor y alumnos que reduzcan la asila forma de transformar la relación de poder metría de la interacción, sin perjuicio de un construida histórica y socialmente. proyecto colaborativo. Independientemente de la modalidad hay En lo que hemos insistido desde el princique considerar que la colaboración es una forma pio, la disponibilidad de la información entre de actuar que debe priorizarse. ordenadores, vuelve a defiLos distintos posicionamiennir las formas «autorizadas» Independientemente tos de profesor y alumnos en la de interacción de muchos a de la modalidad muchos. Si hemos consideconducción de la interacción hay que considerar que la deben ser el resultado de un rado la colaboración como proyecto que valore la colaboelemento para hacer más colaboración es una forma ración. Muchos AVA se conscompleja la categoría antede actuar que debe truyen con herramientas y rior, esta vez cabe destacar el priorizarse actividades que valoran la problema como una variable colaboración, esta es una tendel requisito para diseñar un dencia universal. Sin embargo, el grado de simeAVA. Reconocemos en el problema una unidad tría de las interacciones no siempre se tiene en clave para la comprensión e intervención en la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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Imagen 3. Herramienta Forum en um AVA (véase el texto traducido al castellano en la nota 3)

Fuente: EEC-FEUSP-Redefor

ciencia. Dada su posición comprensión de un problema Debemos considerar seminal, debemos considerar social, cognitiva, estética y que cualquier AVA debe axiológicamente relevante para que cualquier AVA debe tener herramientas dedicadas los alumnos, aunque supuestatener herramientas a proponer y resolver problemente también para la ciencia dedicadas a proponer mas. ¿Cuántos problemas escolar. ¿Cuáles serían entonces y resolver problemas podrían estudiar grupos de las formas privilegiadas de colapersonas colaborativamente boración posibles en Internet? organizadas? El carácter interactivo de las tecnologías digiEl problema en la ciencia expresa de manetales tiende a influir directamente en la dinámica ra intensa los caracteres axiológico, estético, cogde la clase. Si admitiéramos esta premisa, tiene sennitivo y social de la actividad que lo organiza. tido que consideremos la posibilidad de las formas Seguramente, deben volverse a reescribir buenos colaborativas de resolución de problemas como AVA y ofrecer recursos de explotación, presentauna estrategia clásica de que enseñar y aprender ción y recepción de información que organicen ciencias se «reinventen» en los AVA, pues estas actividades problematizadoras, al menos para pueden explorar lo que se potencia más en las formar parte de un proyecto que conduzca a la modalidades de interacción, es decir, el hecho de 58



cación y de la división del trabajo acarrea un aumento de dedicación del profesor a las actividades de enseñanza síncrona y asíncrona en los AVA, lo que compite con su jornada de trabajo en la escuela. Este es un corolario directo de la organización en comunidad para la resolución de problemas, sea cual sea el aumento de la carga de trabajo del profesor. Así, es necesario reflejar qué tipo de escuela queremos cuando estamos dispuestos a defender o refutar ciertas formas de uso de las tecnologías digitales. Si hay que Imagen 4. Página inicial de una secuencia didáctica problemática en un AVA considerar, por ejemplo, (véase el texto traducido al castellano en la nota 4) las llamadas redes sociales Fuente: LAPEQ-AVASol –tipo de comunidad de compartir información y el trabajo entre personas. Internet– como forma posible de organización de Un ejemplo de problemática que se produce en un la docencia, también tenemos que saber cuál es el AVA se presenta en la imagen 4. En este caso, papel y la implicación del profesor en esas práctialumnos organizados en grupos de dos siguen una cas. Como aquí no buscamos respuestas a estas secuencia didáctica (Posso, 2010) por medio de un preguntas, vamos a considerar ahora el eje de la estudio dirigido que articula diversas actividades representación de las tecnologías digitales. de enseñanza sobre la solubilidad, teniendo como clave problematizadora el envenenamiento con El eje de la representación sulfato de bario, ocurrido en el Brasil, por ingestión de un medicamento contaminado. No hay duda de que la popularización de las tecUna forma de organización posible para que nologías digitales tiene efectos sobre el acto de se desarrollen proyectos de formación en todos representar. En la medida en que cada persona es los niveles de enseñanza son las comunidades. una fuente potencial de representación para Buena parte del esfuerzo invertido en esta agrutodos, es natural que surjan muchas innovaciopación de personas da como resultado modalidanes creativas. Este es un argumento posible para des de comunicación y división del trabajo que comprender por qué vivimos en una época de exigen una gran dedicación por parte del profepresión positiva de la creatividad, algo que no sor. La diversidad de las modalidades de comuniocurrió, con el mismo grado de innovación, con Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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la llegada de la prensa, por el simple hecho de que en aquella época no todo el mundo se apropiaba de los medios de representación. Representar a través de signos es una actividad típicamente humana y en estos residen vertientes más o menos explícitas que nos vinculan a la división del trabajo y a la organización de las comunidades. Saber que muchas personas tienen acceso a los medios de producción y reproducción de ideas o representaciones de la realidad impacta, a buen seguro, en muchos campos de estudio. Es sobre la diversidad de las formas humanas de registrar sus acciones sobre lo que trataremos en este apartado. Ciertamente, es importante considerar algunas unidades para analizar las posibilidades de representar con tecnologías digitales y, en este caso, el lenguaje que por su dimensión axiológica, estética, cognitiva y social, instaura una discusión seguramente compleja. Vamos a considerar la siguiente pregunta, ¿qué ha cambiado en las formas de representar con las tecnologías digitales? En primer lugar, por tener capacidad de procesamiento y almacenamiento avanzadas, es posible registrar y alterar imagen y sonido. Por tanto, es posible filmar con más facilidad. A pesar de la capacidad de procesamiento o almacenamiento, el principio de conexión de las partes, preservado en el hipertexto, ha innovado fuertemente en las formas de representación simbólica. Combinados links y vídeos, se amplían inusitadamente formas y géneros de representación. El impacto sobre la escuela es

grande, ya que se tiene la posibilidad de trabajar con formas de representación sofisticadas en términos de producción. La utilización de la imagen junto al texto, una cuestión antigua en la producción del conocimiento, adquiere otra dimensión con la masificación del vídeo, pues ahora se puede enseñar a representar el mundo con una cámara y no sólo con el texto. En ese sentido, en el diseño de un AVA es importante considerar herramientas para la producción, edición y reproducción de vídeos por parte de los usuarios. La integración de herramientas audiovisuales es también un camino sin retorno si queremos ir de la mano con una tendencia actual. Ciertamente, se deben hacer muchas consideraciones acerca de las maneras de introducir el vídeo en las actividades de enseñanza (Ferrés, 1994) y estas deberían ser revisadas en este momento de verdadera fiebre por el YouTube. De cualquier forma, el registro audiovisual está impregnado de valores y su disfrute condiciona las relaciones de su producción en diversas fases. En el mismo sentido, cuando echamos mano a formas de representación audiovisuales, debemos evaluar qué funciones cognitivas y sociales del registro audiovisual deben emplearse en un AVA. Aún en el campo de la imagen, debemos reconocer un gran cambio en la visualización científica. También debido a la capacidad de procesamiento y almacenamiento, es posible representar estructuras de varias dimensiones ontológicas y de escala. Se pueden proyectar motores y ser visualizados por aplicaciones multifuncionales; se puede calcular y representar moléculas. La visualización científica no está relacionada sólo con «modelos» en sus formas acabadas, sino también con las formas tradicionales de representación, como la tabla y el gráfico. En ese sentido, debemos considerar cuáles son las implicaciones de utilizar formas gráficas tradicionales de visualización, como está disponible en la aplicación de la imagen 5 y, por tanto, cómo legiti-

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La diversidad de las modalidades de comunicación y de la división del trabajo acarrea un aumento de dedicación del profesor a las actividades de enseñanza síncrona y asíncrona en los AVA


Imagen 5. Aplicativo de construcción de gráfico.

Fuente: LAPEQ-AVASol

marlas en el aula. Parece indispensable saber construir y leer un gráfico en el sistema cartesiano y por lo tanto es necesario prestar atención a los medios movilizados para hacerlos en un AVA, en la medida en que consideramos las operaciones mentales y las acciones distintas de aquellas que movilizamos para construir un gráfico en papel milimetrado. Las alteraciones en la estructura de la actividad externa implican alteraciones en la estructura de la actividad interna, de ahí la necesidad de considerar que habrá cambio en las formas de actuar y pensar cuando utilicemos herramientas digitales de representación. A medio camino entre la imagen estática y la imagen en movimiento, están las animaciones, es decir, las secuencias imagéticas cuya dinámica de presentación es variable. Unas veces las animaciones son analogías de sistemas reales, otras veces de sistemas hipotéticos no observables. Por ejemplo, cuando se refieren a un circuito eléctrico de pilas y bombillas, o cuando se refieren al Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

movimiento de las partículas en una solución, conforme indica la imagen 6. Es importante considerar qué animaciones de ese tipo tienen un carácter representacional del orden de lo que algunos llaman modelos. Sin embargo, queremos destacar el hecho de que son formas imagéticas de designar un objeto. Para la química, la representación molecular tiene una importancia fundamental, desde los orígenes, cuando todo se imaginaba en el plano de la tabla periódica, hasta la actualidad, cuando se planea la alteración de una droga mediante los resultados de cálculo de estructura y dinámica molecular. Así pues, que tengamos la posibilidad de representar las moléculas en un AVA supone una solución deseada para la escritura químico-escolar en la medida en que es con el propósito de representar por lo que admitimos la necesidad de comunicarnos mediante el lenguaje de la química. Es un medio para promover la inmersión cultural. Para incorporar las aplicaciones de animación o simulación molecular es importante que los AVA dispongan de interfaces capaces de desarrollar la habilidad de representación del alumno y no sólo

La visualización científica no está relacionada sólo con «modelos» en sus formas acabadas, sino también con las formas tradicionales de representación, como la tabla y el gráfico

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de visualización. Sin duda, alteraciones de este orden en la enseñanza de la química implican saber qué habilidades son necesarias para lidiar con las formas de representación estructural para aprender química (Araújo-Neto, 2009). Creemos que este es un tema de debate importante en los próximos años, sobre todo si las cuestiones de naturaleza epistemológica y ontológica se mezclen con lo estético, axiológico, cognitivo y social. Independientemente del medio que se utilice para representar, en los tiempos de Internet destaca el hecho de protagonizar la autoría en una dimensión aún no vista. La disponibilidad de ordenadores, teléfonos móviles, filmadoras, tablets, entre otros dispositivos digitales, nos sitúa como productores de «textos» multimedia con la posibilidad de intercambiarlos con otros autores. En el diseño de un AVA es particularmente importante considerar esta característica, pues siendo el desarrollo de la autoría una función decisiva para el aprendizaje, se hace necesario diseñarlo con herramientas de autoría multimedia. Saber representar moléculas ya no se restringe al lápiz y al papel, hay hacer disponibles interfaces de representación que permitan visualizar diferentes propiedades de la molécula. En este escenario, será preciso integrar aplicaciones de simulación molecular en los AVA por medio de las que se describa la densidad electrónica y otras propiedades también relacionadas con la dinámica molecular, como se representa en la estructura del ADN de la imagen 7. Para estar en consonancia con los avances del conocimiento químico, la química escolar necesita temas actuales de este área para producir propuestas de docencia mejor adaptadas a nuestra época. Es el caso de la escritura de representación estructural, exactamente porque buena parte de las investigaciones contemporáneas se inclinan hacia los fenómenos regulados en el 62

Imagen 6. Animación de un objeto molecular en un

AVA. Fuente: LAPEQ-AVASol

Imagen 7. Simulación de un segmento de la molécula

de DNA. Fuente: LAPEQ-SIM

plano molecular. Entre muchos otros temas de debate en la enseñanza de la química, debido a su contemporaneidad y por ser el medio de representación del mundo submicroscópico, el lenguaje químico debe tener un papel más destacado. Hace mucho que en nuestras prácticas cotidianas deberíamos ocuparnos más de la centralidad de la comunicación y del lenguaje en su sentido más amplio. Aún no hemos visto estudios definitivos sobre investigaciones que nos ayuden a comprender cuáles son y si incluso ocurren cambios en el aprendizaje cuando utilizamos el ordenador para enseñar. Pero, antes de que la academia se esfuerce en dar un parecer, el mercado se anticipa e impone todas sus reglas. De la Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


misma forma, lo mejor es esperar para saber las respuestas sobre lo que más sentido tiene en la educación química, aunque el mercado sea más reducido. Hay más relaciones entre las prácticas simbólicas y las prácticas de trabajo de las que podemos abarcar aquí, pero son en esas relaciones donde residen también las razones para que se estudien con más profundidad la representación estructural y el lenguaje químico en situaciones de trabajo en un AVA.

área, sobre todo en el campo del aprendizaje y desarrollo humano. La utilización del ordenador transforma nuestras prácticas colectivas, entre ellas las representaciones simbólicas de manera distinta a como transforma nuestras acciones mentales. Como medio de medios, alienando la variable tiempo, la red, el gran ordenador del mundo, será la herramienta para forjar un nuevo ser humano, ahora conectado. Ninguna respuesta ni incluso la fundamentación de las preguntas de investigación es simple, pero todos los estuConsideraciones finales dios tienden a indicar la gran influencia de Internet en el aprendizaje actual, por el simple Nos cabe aclarar que la asertividad es la mejor hecho de ser una herramienta de herramientas. forma de analizar, puesto que, de entrada, es neceLas transformaciones que las tecnologías sario proyectar o diseñar un Ambiente Virtual de digitales suponen para la humanidad son profunAprendizaje para un mundo en constante transdas. Desde una perspectiva sociocultural (Vigotski formación. Por tanto, resulta más adecuado decir 1991, 1993), defendemos la dialéctica de este movicuáles son las categorías y criterios del proyecto, miento de transformación como clave para comdentro de lo que es posible delimitar para sostener prender las relaciones entre el desarrollo humano y el argumento de que la comunicación y la reprelas prácticas sociales instauradas por ellas. sentación sean los ejes organizadores en los Comprender y transformar lo que se hace en la Ambientes Virtuales de Aprendizaje. Las categoríescuela tiene que ver con mantener una tensión as axiológica, estética, cognitipermanente con diversos pares va y social son indicativos de dialécticos, en el sentido de La química escolar una mirada, al menos multifainstaurar los procesos de apronecesita temas actuales cética y menos disciplinaria, de piación de las herramientas de este área para producir estos proyectos. Intentar analidigitales de comunicación y zar u organizar una base de representación. Hay muchas propuestas de docencia datos sobre ellos puede motiposibilidades para promover mejor adaptadas varnos a estudiarlos con más dicha apropiación necesaria a nuestra época frecuencia. En ese sentido, este para la existencia humana, lo trabajo busca contemplar bases que implicaría revisar algunos teórico-metodológicas para definir las categorías y principios relativos a la organización de la docenpor tanto tiene un carácter de propuesta de un cia y la mediación del aprendizaje. Aquí, se ha programa de investigación en este ámbito. optado por delimitar la discusión a los AVA, por Este artículo contiene una propuesta de entender que a la escuela le corresponde la prerroestudio para que se discuta a partir de algunas gativa de conducir esos procesos en el espacio y el reflexiones y experiencia personal en la enseñantiempo de su dominio, es decir, la escuela es la resza y en la investigación de los AVA. No hay duda ponsable de organizar el trabajo, ofrecer las herrasobre la importancia de la investigación en este mientas culturales, establecer y hacer cumplir las Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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reglas en esos ámbitos. Si cada uno de estos factores determinantes del proceso de la organización de la enseñanza pueden ser considerados a la luz de las tecnologías digitales, tenemos que encarar los AVA como locus para entablar diálogos sobre concepciones y prácticas de trabajo en la escuela.

Notas 1. «Se ha hablado mucho sobre las tecnologías digitales y sobre las transformaciones de las que supuestamente son protagonistas. Mmm… Ahora la máquina pide leer el código de barras… Una fina, una fina, una gorda, una fina, una muy fina, una fina, blanca, una gorda, otra gordísima…» 2. «Usa esta herramienta para abrir un diálogo con tu tutor. Los mensajes que aparecen aquí son entre tú y tu tutor. La coordinación del curso podrá acceder a los diálogos. Diálogo con Maria Ivanilde Bezerra de Freitas Lima Sábado, 16 de abril de 2011, 22:36 Maria Ivanilde Bezerra de Freitas Lima escribió: Hola Vera, ¿qué tal? Me gustaría que no tuvieras en cuenta lo que escribí en el fórum y el wiki, lo he mandado todo junto con el cuestionario de la semana 2 Eco 5, perdona. Besos, Ivanilde Domingo, 17 de abril de 2011 16:40 Vera Carolina Cambrea escribió: Hola Ivanilde, Estoy mucho mejor. ¿Y tú? Descuida, a la hora de las evaluaciones me organizaré y no tendré en cuenta lo que me has dicho. Besos, Vera» 3. «Re: Forum wiki “Qué es tecnología” – semana 2 Por Ana Meire de Fátima Pereira – sábado, 16 de abril de 2011, 02: 09

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La “ciencia” es la búsqueda del orden a través de paradigmas que posibiliten conocer cómo se comporta el mundo en busca de soluciones, por medio de la razón, de preguntas de enigmas que puedan ser transformadas en conocimientos que posibiliten nuevas maneras de supervivencia del hombre. En la expresión ciencia aplicada hay una cierta tensión entre sus términos. Ciencia presupone un rigor analítico que se asocia al uso de técnicas sofisticadas, cuyo entendimiento y dominio están circunscritos a un grupo de lectores relativamente restringido. A su vez, aplicada significa que el producto de la investigación científica se pondrá en práctica y, por tanto, se diseminará de manera comprensible a un público amplio. Tomando la realidad como un sistema de casualidades racionales que puede ser conocido y transformado por el hombre, se crea la idea de tecnología, es decir, un conocimiento teórico formulado racionalmente orientando acciones e intervenciones en la práctica, creando un dominio del hombre sobre la naturaleza y la sociedad, de modo que ambas puedan ser modificadas técnicamente. Fuente: ¿Qué es la ciencia? Publicado el 16/06/2008 por ADRIANOALVES en www.werbartigos.com/articles/7048/1/O-Quee-ciencia-Afinal/pagina1. htmlixzz1evuXild, accedido el 16/04/2011 Fuente: www.ipea.gov.br/sites/000/2/ livros/aberuracomercial_/introducao.pdf, accedido el

16/04/2011 Fuente: http://pt.scribd.com/doc/2057221/Oque-e-tecnologia-e-onde-ela-surgiu , accedido en 16/04/2011 Re: Forum wiki “Qué es tecnología” – semana 2 Por Antonio Carlos da Silva – sábado, 16 de abril de 2011, 15:27 Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


Me he olvidado poner la referencia de la información: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ci%C3%AAncia

Re: Forum wiki «Qué es tecnología» – semana 2 Por Lidia Maria de Lima – sábado, 16 de abril de 2011, 17:11 Ciencia (del latín scientia, que significa “conocimiento”) se refiere a cualquier conocimiento o práctica sistemática. En sentido más estricto, ciencia se refiere a un sistema de adquisición de conocimiento basado en el método científico, así como al cuerpo organizado de conocimiento conseguido a través de dicha investigación. Las ciencias aplicadas son la rama de las ciencias que se dedican a la aplicación del conocimiento para la solución de problemas prácticos. Las ciencias aplicadas son importantes.» 4. ¿Para qué sirve esto? En la escuela es común escuchar frases seme jantes a estas: “¿Para qué sirve este concepto?” o “¡Yo nunca voy a usar ese concepto para nada!”. ¿Has oído o has hecho algún comentario semejante a las frases anteriores? Comenta con tu compañero y responde a la siguiente pregunta: 1) ¿Es verdad que los conceptos que se aprenden en la escuela no tienen aplicación práctica? Justifica la respuesta y presenta al menos un ejemplo. VER RESPUESTAS En las clases que vamos a desarrollar a partir de hoy vamos a presentar un problema real que está relacionado con el estudio de conceptos químicos que forman parte del programa curricular de Enseñanza Media, pero antes de presentar el problema haremos una breve descripción de la organización del curso. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

El curso está dividido en nueve (9) módulos. En esos módulos se presentará el problema y se estudiarán los conceptos químicos que te ayudarán a comprender y solucionar el problema. El propósito del curso es llegar a un proyecto de investigación que pueda conducir a la resolución del problema. El proyecto lo presentará el alumno y necesitará la articulación de los conocimientos químicos y de las experiencias personales que cada alumno posea. ¿Vamos al problema?»

Referencias bibliográficas ARAÚJO-NETO, W.N. (2009): Formas de uso da noção de representação estrutural no Ensino Superior de Química . Tesis doctoral. Sa~o

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Dirección de contacto Marcelo Giordan Universidad de Sa~o Paulo (Brasil) giordan@ usp.br Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en mayo de 2011 para su publicación.

CÓMO DAR CLASE A LOS QUE NO QUIEREN JOAN V AELLO ORTS 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 forma232 PÁGS. 13,90 € ción 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.

C/ Hurtado, 29 08022 Barcelona (España)

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Tel.: (34) 934 080 464




Química y arte: la armonía escondida*

AntónioXxxxx Francisco Xxxxxx Cachapuz Universidad Xxxxxxxxxxxxxxxxxxx de Aveiro / CIDTFF (Portugal)

Una posible solución al desencanto de los jóvenes respecto al estudio de la química es la de profundizar en la interdisciplinariedad mediante un diálogo innovador entre la química y el arte. En el presente artículo se fundamenta este argumento en términos sistémicos y se sugieren ejemplos de diferentes estrategias de trabajo para la enseñanza de la química. Chemistry and art: the hidden harmony One possible solution to young people’s lack of interest in studying chemistry is to stress its interdisciplinary nature by striking up an innovative dialogue between chemistry and art. This argument is given in systemic terms and examples are given of different work strategies for teaching chemistry. .

Sólo aquellos que se arriesgan a ir más allá llegan a saber hasta dónde se puede ir. ( T. S. Eliot )

Contra el desencanto El estudio de la química no es atractivo para los jóvenes. Falta el entusiasmo. «¿Para qué sirve esto?» es una pregunta común entre los jóvenes y que los profesores de química conocen bien. Las señales de alarma son muchas y no son recientes. El informe Rocard (2007) puso el dedo en la llaga centrándose en la preocupante disminución del interés de los jóvenes por los estudios de ciencias y llamando la atención sobre la importancia de articular la finalidad de la enseñanza con los resultados y consecuencias. Lévy-Leblond (2001) sostiene que para que la ciencia sobreviva

Palabras clave: química, arte, enseñanza, interdisciplinariedad, cambio.

Keywords: chemistry, art, teaching, interdisciplinarity, change

es necesario hacerla menos técnica y devolverle una vertiente más cultural y ética. Pierre-Gilles de Gennes (premio Nobel de Física) afirma que «los manuales escolares de la actualidad relatan minuciosamente los logros de la ciencia con orgullo», pero reconoce que «hay algo importante para el avance de la ciencia que está ausente de las vidas de nuestros hijos»: «falta encanto por el progreso futuro de la ciencia» y hay «un creciente desinterés cultural por ella» (Gennes, 2001). Las razones de esta situación son conocidas: errores en las políticas educativas, malestar generacional, currículos demasiado académicos, falta de perspectivas futuras para los jóvenes, burocratización del trabajo de los profesores en los centros escolares... Hay de todo un poco. En el fondo, se trata de encontrar mejores respuestas alternativas a las preguntes del para


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qué y el para quién de la enseñanza.

la decisión racional y advierte de que Descartes Es en este contexto en el que debe «considerar el papel de las emocioentenderse el esfuerzo de fomentar y nes en los procesos de raciocinio no estaba promover la interdisciplinariedad en significa que la razón sea menos equivocado la enseñanza de la química y de las importante que las emociones, sino sobre la ciencias en general para los más sólo que ahora conocemos mejor dualidad jóvenes (educación no superior). Un cómo funciona nuestro cerebro» entre razón buen ejemplo de este esfuerzo son (p. 252). En esta misma perspectiva, y emoción las perspectivas CTS, que desde los dos premios Nobel de Química, años noventa centran muchos de los Roald Hoffmann y Jean-Marie Lehn, currículos de la enseñanza en problemas y conllaman la atención sobre la similitud entre la quítextos que resultan familiares para los alumnos y mica y el arte en los procesos intelectuales que que pueden incentivar su interés. A pesar de su llevan a la síntesis de nuevas moléculas. «Creo éxito variable, se trata de una perspectiva que que la actividad creadora no es muy diferente en merece la pena trabajar en profundidad y diverel arte y en la ciencia; ambas pretenden explicar sificar, de modo que la interdisciplinariedad una parte del universo que nos rodea y, desde ese vuelva a relacionar áreas del conocimiento que el punto de vista, la actividad científica es incluso currículo escolar tradicional separó. ¿Por dónde más trivial: establecer parámetros perfectamente empezar? definidos para la interpretación del universo es más fácil que intentar cuestionar la muerte o el fin del amor» (Roald Hoffman, citado por Un marco sistémico Monteiro, 1987, p. 7). Un reciente ejemplo es el Para el Nobel de Biología François Jacob (1981), caso del carbono 60, o buckminsterfullereno, «hoy debería estar claro que ningún sistema de para cuyo descubrimiento Harry Kroto se inspipensamiento es capaz de explicar el mundo en ró en la obra de Buckminster Fuller, el arquitectodos sus detalles» (p. 48). Basándose en la investo norteamericano high-tech que construía tigación en neurociencias, António Damásio cúpulas geodésicas. (1995), en su best seller El error de Descartes, Que la química y el arte son diferentes acticuestiona el divorcio (que el positivismo legiti vidades del hombre ya lo sabemos. Pero ésa no mó) entre el mundo de la racionalidad y verdad puede ser una buena disculpa para no arriesgary el mundo de la emoción y de la belleza, consise a ir más allá, buscar lo que las une (y no soladerando que Descartes estaba equivocado sobre mente lo que las separa) y llevar a cabo la dualidad entre razón y emoción. El autor propuestas viables y pertinentes para la enseñandemuestra, basándose en resultados de la neuroza de la química a través de sinergias entre el fisiología, la importancia del input emocional en mundo de la «verdad» y el mundo de la «emoción y de la experiencia estética». El cuadro 1 ilustra una posible manera de Se pueden buscar sinergias entre el mundo representar esta perspectiva epistémica, haciende la «verdad» y el mundo de la «emoción do hincapié en la interdisciplinariedad químiy de la experiencia estética» ca/arte en la enseñanza. Los campos marcados con E, A y Q hacen referencia a aspectos especí68


Química y arte: la armonía escondida

mo común divisor de la articulación entre las tres áreas de conocimiento en juego.

Educación

Sugerencias de trabajo

E

ea

eq

I Q

A qa

Química

Arte

Cuadro 1. Química, arte y enseñanza

ficos de la educación, el arte y la química, respectivamente. El campo eq representa la educación en química (por ejemplo, en currículos tradicionales CTS); el campo ea se refiere a la educación en arte; el campo qa, a la articulación entre la química y el arte (por ejemplo, en la construcción de vidrieras); finalmente, el campo representado por I (campo sistémico) es el que nos interesa, máxi-

Hablar de interdisciplinariedad es fácil. Lo difícil es llevarla a la práctica. ¿Cómo transponer estas ideas a la enseñanza de la química? En cuadro 2 representa dos metadimensiones de la enseñanza de la química que cualquier profesor con experiencia reconocerá como pertinentes: el ambiente de enseñanza, formal o no formal; la estrategia de enseñanza, experimental o teórica. Las cuatro alternativas resultantes de la combinación de estas variables son importantes y han de adaptarse a las finalidades de la enseñanza, las características de los alumnos y las condiciones de trabajo. El profesor debe decidir cuál o cuáles son las adecuadas en cada situación. Para cada uno de los cuadrantes se proporcionan ejemplos que podrían ser trabajados por los profesores de química, de forma aislada o, mejor todavía, con colegas del ámbito artístico, rompiendo así barreras epistémicas que la escuela tradicionalmente institucionalizó.

Estrategia de enseñanza Experimental Preparación de colorantes

Formal

Dramatización

Poesía pinturas

Cine

Ambiente enseñanza No formal

Teórico Cuadro 2. Metadimensiones: ambiente/estrategia de enseñanza y ejemplos Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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El ambiente de enseñanza, formal o no formal, y la estrategia de enseñanza, experimental o teórica y han de adaptarse a las finalidades de la enseñanza, las características de los alumnos y las condiciones de trabajo En el teatro, la danza o las dramatizaciones es fácil encontrar ejemplos de relaciones dialógicas entre el arte y la química. Con respecto a la controversia surgida en torno al descubrimiento del oxígeno por Lavoisier, Priestley y Scheele en el siglo XVIII, los químicos Roald Hoffman (premio Nobel) y Carl Djerassi escribieron la obra de teatro Oxígeno. En resumen, la comedia se desarrolla en 2001 en Estocolmo, donde el comité del Nobel se reúne para decidir el primer premio «retro-Nobel» de la química (véanse detalles en Greenberg, 2003, pp. 198199). A lo largo de la comedia es posible explorar episodios destacados de la historia de la química, el papel del contexto sociopolítico de la época, el papel frecuentemente ignorado de las mujeres en la construcción de la química (en este caso, de Madame Lavoisier), etc. Se trata de una dramatización que puede ser fácilmente llevada a cabo por los alumnos (cuadrante 1) o en el circuito comercial, y estudiada posteriormente en el aula (cuadrante 4). En cualquier caso, se trata de actividades muy creativas. Otra dramatización muy conocida por los profesores de química es la de los llamados «alumnos moleculares» en la ilustración analógica del carácter dinámico del equilibrio químico (cuadrante 2). Con el alumnado de la última fase de la educación secundaria, la metadimensión estrategia experimental (cuadrante 2) puede trabajarse en el centro escolar con la preparación en el laboratorio de colorantes utilizados en la confección de 70

artículos de la industria textil. Por ejemplo, Paixão y Cachapuz (2006) describen un estudio en el que los alumnos de 2.º de Bachillerato reconstruyeron en el laboratorio los tintes utilizados en la Edad Media (por medio de técnicas ancestrales) en la confección artística de colchas y bordados, una rica herencia cultural de la ciudad de Castelo Branco (Portugal). Cabe señalar que el punto de partida para el trabajo de laboratorio fueron los colorantes recogidos por los alumnos a partir de especies vegetales de la región. La actividad permitió a los alumnos ir más allá de la química como objeto de estudio académico, integrando su estudio en la cultura, historia y patrimonio locales. El cine, ya sea comercial o científico, también permite articulaciones fructíferas entre la química y el arte para la enseñanza de la química. Grieg y Mikanen (2009) citan 101 títulos con posible relevancia. Los hay de todos los géneros. Pueden verse en el circuito comercial (cuadrante 4) o alquilarse en videoclubs y, posteriormente, ser objeto de reflexión crítica por parte del alumnado a través de preguntas seleccionadas. Ejemplos: El jardinero fiel (2005), El nombre de la rosa (1986), El curandero de la selva (1992), La roca (1996)... El análisis crítico de pinturas o de poemas (cuadrante 3) también permite explorar las sinergias entre la química y el arte en la enseñanza. Por ejemplo, el Poema de ser ou não ser (Poema de ser o no ser) de Gedeão (1990), pseudónimo del profesor/poeta Rómulo de Carvalho, profesor de física y química de secundaria en Portugal: Poema de ser o no ser ¿Son ondas o corpúsculos? ¿Sí o no? ¿Son una cosa u otra, o serán ambas? ¿Son «o» o serán «y»? ¿O un todo sucede como si? Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Química y arte: la armonía escondida

Recorren velozmente órbitas exactas que sólo existen cuando las recorren. Velozmente. ¿Será así? O tal vez no se muevan, lo que depende del estado en que se encuentre quien observa. Existen otros ejemplos, tal vez más relevantes. Los profesores sabrán escoger y decidir qué hacer con ellos.

¿Y los profesores? La educación debe promover un diálogo inno vador entre diversas áreas del saber que ayude a los jóvenes a reinventar su relación con el conocimiento, permitiéndoles dar sentido, unidad y coherencia a la diversidad de sus representaciones y experiencias con el mundo. Los profesores son los principales mediadores de la ciencia escolar. No hay tecnología que los sustituya. No es tarea fácil transponer a la enseñanza de la química perspectivas sistémicas como las ya descritas, pues esto exige modificar rutinas establecidas y condiciones de trabajo no siempre favorables. Un buen punto de partida es creer que el cambio es posible y hacer de él una representación coherente: en resumen, desvelar la armonía escondida.

GENNES, P. G. (2001): «Ciclo de conferências “O futuro do futuro”». Público, (24 de febrero). GREENBERG, A. (2003): The art of Chemistry . Nueva Jersey. John Wiley. GRIEG, M.; MIKASEN, M. (2009): 101 important movies. Nueva York. Oxford University Press. JACOB, F. (1981): O jogo dos possíveis . Lisboa. Gradiva. LEVY-LEBLOND, J. (2001): «Ciclo de conferências “O futuro do futuro”». Público (7 de mayo). MONTEIRO, J. (1987): «Criatividade em arte, criatividade em ciencia». Boletim da Sociedade Portuguesa de Química , núm. 28, pp. 2-8. PAIXÃO, F.; CACHAPUZ, A. (2006): «Bridging the gap: from traditional silk dyeing chemistry to a secondary school chemistry pro ject». Journal of Chemical Education, vol. 83 (10), pp. 1546-1549. ROCARD, M. y otros (2007): Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Bruselas. European Comission. (Trad. cast.: Enseñanza de las ciencias ahora: Una nueva pedagogía para el futuro de Europa [en

línea]. .

Nota * Artículo realizado con el apoyo financiero de la Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología y el CIDTFF / Universidad de Aveiro (Portugal).

Dirección de contacto

Referencias bibliográficas

António Francisco Cachapuz Universidad de Aveiro / CIDTFF, Portugal

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[email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en abril de 2011 para su publicación.

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NUEVA COLECCIÓN FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA

FÍSICA Y QUÍMICA Complementos de formación disciplinar

Núm. 5. Vol. I

A. CAAMAÑO (CORRD.) / A. RIVERO / A.M. WAMBA / J. SOLBES / M.J. TRAVER RIBES Y OTROS Este libro tiene como objetivo dar a conocer la naturaleza de la ciencia, la historia de la física y de la química, sus desarrollos recientes y campos de aplicación, los problemas ambientales actuales y las acciones que se pueden desarrollar para la construcción de un futuro sostenible. Por otro lado, se analiza el currículo actual de las materias de física y química en la educación secundaria obligatoria y de estas materias y de la asignatura de Ciencias para el mundo contemporáneo en el bachillerato, así como el enfoque didáctico más apropiado para su enseñanza. 201 pág. • 17,20

DIDÁCTICA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA A. CAAMAÑO (COORD.) / A. DE PRO BUENO / P. C AÑAL / D. COUSO / R. J USTI Y OTROS

Núm. 5. Vol. II

DIDÁCTICA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Libro que se ocupa de los problemas relativos a qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar en relación con la enseñanza de la física y química y, junto con ello, cómo orientar e implementar la formación del profesorado de ciencias. Se abordan las cuestiones clave que plantean la enseñanza de estas disciplinas y el cuerpo de conocimientos de que se dispone como resultado de las investigaciones y las innovaciones realizadas en las últimas décadas. Entre otros temas, trata de las relaciones entre conocimiento científico, ciencia escolar y enseñanza de las ciencias; de competencia científica y de competencia profesional; de elaboración, experimentación y evaluación de secuencias didácticas; de los diferentes significados del término 5Dmodelo5E y los diferentes modelos curriculares, modelos de enseñanza y modelos escolares?

161 pág. • 15,20

FÍSICA Y QUÍMICA

Investigación, innovación y buenas prácticas AURELI CAAMAÑO (COORD.), A. ANTA, M. BELMONTE Y OTROS

183 pág. • 16,20

Núm. 5. Vol. III

Libro que tiene como objetivo dar a conocer los aspectos más prácticos de la formación de un profesor de física y química, abordando desde el conocimiento didáctico del contenido hasta las orientaciones para el desarrollo del prácticum, tanto en la fase de observación como en la de elaboración, experimentación y evaluación de una secuencia de enseñanza-aprendizaje. Para ello se presentan ejemplos de secuencias didácticas y proyectos curriculares de física y química especialmente innovadores, una amplia propuesta de trabajos prácticos en forma de experiencias o pequeñas investigaciones, realizados con material usual en los laboratorios y con equipos de sensores y de captación de datos, un análisis de los diferentes tipos de simulaciones informáticas que pueden utilizarse, etc.

www.grao.com

[email protected]

Aula de didáctica

El trabajo cooperativo en las clases de ciencias

Amparo Vilches Daniel Gil Universidad de Valencia

Una estrategia imprescindible pero aún infrautilizada

Se exponen las razones que justifican el trabajo cooperativo en el aula, estructurada en pequeños grupos, como estrategia imprescindible para la construcción de conocimientos en los diferentes niveles educativos y la formación del profesorado y se analizan algunas de las dificultades y posibles soluciones para su puesta en práctica. Cooperative work in science lessons: a key but still underused strategy This article looks at the reasons behi nd cooperative work in class, structured in small groups, as a key strategy for building knowledge at different educational levels and teacher training, and analyses some of the difficulties and possible solutions for putting it into practice.

Palabras clave: trabajo cooperativo, aprendizaje en pequeños grupos, aprendizaje como (re)construcción de conocimientos, naturaleza de la actividad científica.

Keywords: cooperative work, learning in small groups, re(building) knowledge, nature of scientific activity.

Este artículo responde, entre una abundante investigación, Según mostraba una otras cosas, a las peticiones muchos estudiantes rechazan abundante investigación, formuladas por los asistentes a las asignaturas científicas o, muchos estudiantes un curso de formación del al menos, no las encuentran profesorado. Para la casi totainteresantes... Y más aún que rechazan las asignaturas lidad de las personas inscritas añadiera: «En buena medida científicas o, al menos, en dicho curso fue una sortienen razón. Es un problema no las encuentran presa verse distribuidas, el cuyas causas diversas convieinteresantes... primer día de clase, en grune analizar y sobre las cuales pos aleatorios de 4 o 5 miemes preciso actuar para evitar bros alrededor de mesas de trabajo en forma de que el mundo realmente apasionante de las cienherradura (lo que les permitía hablar entre sí y cias provoque indiferencia o rechazo. Como también mirar hacia el docente, la pizarra y la futuros profesores es preciso que reflexionéis pantalla de proyecciones). sobre esta situación y discutáis qué podríamos La sorpresa creció cuando la profesora, tras hacer y qué convendría evitar, sin dejarse arrasun breve saludo, les recordó que, según mostraba trar por lo que siempre se ha hecho, ni olvidar Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | pp. 73-79 | julio 2011

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Aula de didáctica

El trabajo en pequeños grupos tiene una larga tradición vinculada a las investigaciones sobre psicología del aprendizaje y a los movimientos de renovación pedagógica

entre muchas otras, a los «discursos interminables de los profesores» y propuestas de «favorecer la participación de los estudiantes». El final de la sesión fue recibido con expresiones de incredulidad por lo rápido que les había pasado el tiempo. El trabajo cooperativo, en torno a una problemática de indudable interés para los asistentes, había logrado crear un buen clima. Ése era el primer objetivo. En las clases sucesivas fue reafirmándose la satisfacción por una forma de trabajo que les resultaba amena y, sobre todo, fructífera para su aprendizaje, para su comprensión de los problemas que plantea el proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias y de lo que puede hacerse para favorecer una inmersión satisfactoria en la cultura científica. Y fue así como surgieron las preguntas que nos han impulsado a escribir este artículo: ¿por qué no se suele utilizar el trabajo en grupos en las clases? (la mayoría de los asistentes a este curso comentaron que jamás lo habían practicado ni en sus estudios secundarios ni en la universidad, y lo mismo suelen señalar también los asistentes al máster de formación inicial del profesorado de secundaria), ¿es una novedad reciente?, ¿cuál es su fundamento?... A continuación se ofrecen algunos elementos de respuesta.

qué era lo que os gustaba o rechazabais cuando erais estudiantes… Más concretamente, ¿qué aspectos de la educación científica que habéis recibido hasta aquí encontráis criticables y preferiríais que no continuaran llevándose a cabo? ¿Y a qué os gustaría que se le diera más importancia o habéis echado completamente en falta? Se trata de que comentéis libremente estas cuestiones en cada equipo para pasar después a una puesta en común”. Tras la petición de la profesora se hizo el silencio…, hubo sonrisas y alguien levantó la mano para preguntar: «¿Por qué no nos explicas tú lo que ya sabes que ha mostrado la investigación?». También la profesora sonrió al contestar: «Por supuesto os proporcionaré la información de que disponemos al respecto, pero es importante que esa información os llegue una vez que hayáis reflexionado vosotros. Ello os permitirá constatar que los resultados de vuestra reflexión son valiosos y coherentes con lo que muestra la investigación y, lo que es más importante, hará más significativa esa información porque responderá a cuestiones que vosotros os habréis planteado y sobre las que habréis debatido. Veréis que merece la pena». Se hizo otra vez el silencio, pero poco a poco empezaron a oírse susurros y unos minutos más tarde podía oírse a todos los grupos hablando animadamente sin preocuparse de las otras mesas… ni de la profesora. La puesta en común fue igualmente animada, con críticas,

Debemos comenzar señalando que el trabajo en pequeños grupos no constituye ninguna novedad; muy al contrario, tiene una larga tradición vinculada a las investigaciones sobre psicología del aprendizaje y a los movimientos de renovación pedagógica. De hecho, en la bibliografía educativa se han prodigado, desde hace bastantes décadas, las publicaciones sobre el trabajo en grupos. Un panorama de las muchas investigaciones

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Fundamentos de la conveniencia del trabajo cooperativo en las clases de ciencias


realizadas hasta los años setenta fue presentado por Ausubel, quien unió a una amplia bibliografía el metaanálisis de los resultados obtenidos por distintos autores (Ausubel, Novak y Hanesian, 1978). Dicho análisis llevó a Ausubel a reconocer que «la discusión es el método más eficaz y realmente el único factible de promover el desarrollo intelectual con respecto a los aspectos peor establecidos y más controvertidos de la materia de estudio». (Y conviene notar, dicho sea entre paréntesis, que toda nueva tarea de cierta entidad tiene para los alumnos la característica de «poco establecida» y «controvertida»). Es obligado referirse también a las investigaciones de Piaget en torno al papel de la actividad y de la interacción social en el desarrollo intelectual; dichas investigaciones le convirtieron en un decidido defensor del trabajo por equipos (Piaget, 1969). A estas contribuciones de la psicología y la sociología del aprendizaje en general, que tuvieron una notable influencia sobre los movimientos de renovación pedagógica, debemos añadir las implicaciones de la investigación específica centrada en el aprendizaje de las ciencias. Los resultados de más de tres décadas de investigación e innovación, en torno a los problemas que plantea el proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias, apoyan convergentemente unas estrategias dirigidas, esencialmente, a implicar a los estudiantes, concebidos como «investigadores noveles», en la (re)construcción de conoci-

El trabajo en grupos en el aula es un instrumento imprescindible para aproximar la actividad de los estudiantes a las características de la actividad científica y lograr aprendizajes significativos y un creciente interés por la cultura científica Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

mientos, aproximando la actividad que realizan a la riqueza de un tratamiento científico-tecnológico de problemas (ver una síntesis en, por ejemplo, Gil-Pérez y otros, 2005). Esto ha de contemplarse como una actividad abierta y creativa, debidamente orientada por el profesor como «investigador experto», que se inspira en el trabajo de científicos y tecnólogos. Una actividad que incluye toda una serie de aspectos en los que el trabajo en grupos resulta fundamental: • La discusión del posible interés y relevancia de las situaciones propuestas que dé sentido a su estudio y evite que el alumnado se vea sumergido en el tratamiento de una situación sin haber podido siquiera formarse una primera idea motivadora. • El estudio cualitativo, significativo, de las situaciones problemáticas abiertas abordadas, que ayude a comprender y acotar dichas situaciones y a formular preguntas operativas sobre lo que se busca. • La emisión de hipótesis fundamentadas que focalicen el tratamiento de las situaciones y hagan predicciones susceptibles de ser sometidas a prueba. • La elaboración y puesta en práctica de estrategias de resolución, incluyendo, en su caso, el diseño y realización de montajes experimentales para someter a prueba las hipótesis a la luz del cuerpo de conocimientos de que se dispone. • El análisis y comunicación de los resultados, cotejando los obtenidos por los distintos grupos de estudiantes y por la comunidad científica. Esto puede convertirse en ocasión de conflicto cognoscitivo entre distintas concepciones (tomadas todas ellas como hipótesis) y favorecer la «autorregulación» de los estudiantes, obligando a concebir nuevas conjeturas, o nuevas soluciones técnicas, y a replantear la investigación. 75

Aula de didáctica

El trabajo en grupos conlleva un papel orientador sobre cada alumno, ayudando a superar los errores personales y enriqueciendo los planteamientos individuales iniciales •

La consideración de las posibles perspecti vas, contribuyendo a la profundización de los conocimientos y a la concepción de posibles nuevos desarrollos.

se, aprovechando, por ejemplo, las nuevas tecnologías (Pozuelos y Travé, 2007). Sin embargo, es preciso reconocer que su uso en las aulas no se ha generalizado, y que incluso en algunos ámbitos se desvaloriza el trabajo cooperativo para el aprendizaje de los conocimientos científicos, lo que obliga a detenerse en analizar cuáles pueden ser los posibles obstáculos y, sobre todo, las características de las experiencias exitosas en las que conviene inspirarse, objetivo central de este trabajo.

Obstáculos y soluciones para el uso del trabajo cooperativo en el aula

Cabe insistir, además, en la necesidad de dirigir todo este tratamiento a mostrar el carácter de cuerpo coherente de conocimientos que tiene toda ciencia, favoreciendo, para ello, las actividades de síntesis (esquemas, memorias, recapitulaciones, mapas conceptuales...) y la elaboración de productos, con el fin de romper con planteamientos excesivamente escolares y de reforzar el interés por la tarea. Es conveniente remarcar que las orientaciones precedentes no constituyen un algoritmo que pretenda guiar paso a paso la actividad de los alumnos, sino indicaciones genéricas que llaman la atención sobre aspectos esenciales en la construcción (y reconstrucción) de conocimientos científicos y que permiten superar la mera recepción individual de conocimientos que se transmiten ya elaborados. El trabajo en grupos en el aula es un instrumento imprescindible para aproximar la actividad de los estudiantes a las características de la actividad científica y lograr de este modo aprendizajes significativos y un creciente interés por la cultura científica: un instrumento que cuenta con una sólida fundamentación y una larga tradición de ensayos controlados que han mostrado su validez, como ha puesto de manifiesto una abundante literatura. Esta tradición ha ido, además, enriqueciéndo-

Un primer obstáculo que limita el uso del traba jo en grupos deriva de la lógica desconfianza del profesorado en que los alumnos puedan construir, por sí solos, todos los conocimientos que tanto tiempo y esfuerzo exigieron de los más relevantes científicos. Es difícil no estar de acuerdo en que los alumnos, por sí solos, no pueden construir todos los conocimientos científicos. Sin embargo, de aquí no se sigue que se haya de recurrir necesariamente a la transmisión de dichos conocimientos ni que se haya de poner en cuestión las orientaciones constructivistas. En efecto, es bien sabido que cuando alguien se incorpora a un equipo de investigadores, rápidamente puede alcanzar el nivel del resto del equipo. Y eso no mediante una transmisión verbal, sino abordando problemas en los que quienes actúan de directores/formadores son expertos. La situación cambia, claro está, cuando se abordan problemas que son nuevos para todos. El avance –si lo hay– se hace entonces lento y sinuoso. La propuesta de organizar el aprendizaje del alumnado como una construcción de conocimientos, responde a la primera de las situaciones, es decir, a la de una investigación

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orientada, en dominios perfectamente conocidos por el «director de investigaciones» (docente) y en la que los resultados parciales, embrionarios, obtenidos por un grupo de alumnos, pueden ser reforzados, matizados o puestos en cuestión por los obtenidos por otros equipos de la clase y por la comunidad científica representada por el docente. No se trata, pues, de «engañar» a los alumnos, de hacerles creer que los conocimientos se construyen con la aparente facilidad con que ellos los adquieren, sino de colocarles en una situación por la que los científicos habitualmente pasan durante su formación (abordar problemas ya bien conocidos por quienes dirigen su trabajo), para que así comiencen a familiarizarse con lo que es el trabajo científico y con sus productos. Es preciso insistir en que el trabajo en grupos conlleva un papel orientador sobre cada alumno, ayudando a superar los errores personales y enriqueciendo los planteamientos individuales iniciales mediante lo que podemos denominar «fecundación cruzada de ideas». Y el profesor tiene un papel relevante en esta labor orientadora, como miembro de la comunidad científica, experto en la problemática abordada. La guía del profesor está ya presente en la programación misma de las actividades que se proponen a los grupos de alumnos, actividades que han de permitir rehacer, en cierta medida, el proceso histórico y que eviten tanto una adquisición dispersa como la realización de tareas cuyo hilo conductor no sea advertido claramente por los alumnos, lo que las convertiría en recetas sin significado a priori. Y este entender lo que va a hacerse y su conexión con lo que ya se ha realizado es esencial en una tarea con aspiración científica, que ha de responder a cierta estrategia y no a un errabundo ensayo y error ni a la aplicación de recetas. No es posible un trabajo cooperativo de (re)construcción de conocimientos si no existe un plan adecuado para orientar dicho trabajo. Como

señalaron Driver y Oldham (1986), quizás la más importante implicación del modelo de orientación constructivista, en el que se enmarcan las propuestas de trabajo cooperativo, sea concebir el currículo no como un conjunto de conocimientos y competencias, sino como el programa de actividades mediante el cual dichos conocimientos y competencias puedan ser construidos y adquiridos. Y aquí nos encontramos con un nuevo obstáculo… y con una extraordinaria oportunidad. Nos encontramos con un obstáculo porque sin la cuidadosa preparación del programa de actividades el trabajo de los equipos de estudiantes no será fecundo: no puede pensarse en actividades sueltas ni en una completa improvisación, sino en un verdadero programa de investigación que pueda orientar y prever el trabajo de los equipos y les proporcione un hilo conductor que dé sentido a su trabajo. Esto implica un diseño cuidadoso, ensayos, modificaciones…: implica, en definitiva, un serio trabajo colectivo con las características de una investigación, mucho más exigente que lo que se entiende habitualmente por «preparar la clase». La exigencia de la preparación de los programas de actividades constituye también una oportunidad para dotar a la actividad docente de los alicientes de una tarea de investigación/inno vación colectiva permanente: la preparación de estos programas constituye un auténtico reto que reclama profundizar en la historia de la ciencia, en las aportaciones de la investigación educativa acerca de las concepciones de los estudiantes, etc. La docencia pierde las connotaciones de tarea


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No es posible un trabajo cooperativo de (re)construcción de conocimientos si no existe un plan adecuado para orientar dicho trabajo

Aula de didáctica

repetitiva, monótona, aislada, para convertirse en Resulta más eficaz pedir la respuesta de un solo reto creativo, pues los programas de actividades grupo, para que los demás maticen, completen o cridemandan una revisión y enriquecimiento permatiquen; o bien solicitar una transcripción simultánea nentes para incrementar el interés de los estudiande las respuestas de los grupos en la pizarra, para tes (¡y el nuestro!) y avanzar de forma colectiva en discutir las convergencias y discrepancias. En cualla consecución de las competencias buscadas. En la quier caso, es necesario que el profesorado tenga un literatura encontramos ejemplos desarrollados de papel activo, centrando las intervenciones y realiprogramas de actividades (veáse, por ejemplo, Gil zando en el momento oportuno una reformulación Pérez y otros, 2005), pero globalizadora. Tampoco es sólo la participación de conveniente esperar a que La exigencia de la preparación cada docente en la elabotodos los grupos hayan terde los programas de actividades ración o, al menos, en la minado una actividad antes constituye también una reelaboración colectiva de pasar a la puesta en de los programas puede común: la puesta en común oportunidad para dotar a la hacer efectiva su utilizaofrece la posibilidad de actividad docente de los ción en el aula. completar el trabajo penalicientes de una tarea Hay, por supuesto, diente en algún grupo; por de investigación/innovación más obstáculos… y más otra parte, cierta tensión colectiva permanente alternativas para hacerles positiva para que el trabajo frente. Nos referiremos, se haga ágilmente –dentro para terminar, a la preocupación por la posible de ciertos límites que el profesorado ha de saber «pérdida de tiempo» que para algunos docentes valorar– resulta beneficiosa, al evitar la dispersión y puede conllevar esta estrategia de organizar el el aburrimiento. El profesorado debe estar atento al aprendizaje como (re)construcción de conocitrabajo de los grupos y saber pasar a la discusión mientos. Naturalmente, la mera transmisión de general en el momento oportuno. Naturalmente, los conocimientos precisa menos tiempo. Pero puede ocurrir en algunas ocasiones que el trabajo de esto no supone ninguna ventaja, sino que, en el los grupos haya sido ineficaz –quizás porque la actimejor de los casos, conduce a aprendizajes super vidad planteada era inadecuada, lo que obliga a su ficiales. Los programas de actividades han de modificación– o bien, lo que sucederá más frecuenestar diseñados para que los alumnos se implitemente, que dicho trabajo sea incompleto y el proquen en los problemas estudiados un tiempo fesor deba, en sus reformulaciones, añadir superior al que permiten las estrategias de transinformación, etc. Pero el hecho de que esta informamisión/recepción de conocimientos. Ese mayor ción responda a problemas que los grupos se han tiempo constituye un factor esencial para que se planteado previamente la hace significativa para los produzca un auténtico aprendizaje. alumnos, incluso cuando su trabajo ha resultado Con todo, es cierto también que el tiempo es infructuoso. Las visitas a clases de quienes tienen ya limitado y ha de aprovecharse lo mejor posible. Eso cierta experiencia en organizar así el aprendizaje se logra con puestas en común ágiles tras cada actipueden ayudar a eliminar prevenciones, a percibir el vidad: no se trata de que cada grupo presente sus enriquecimiento que supone un aprendizaje colaboresultados, uno tras otro; esto sí que supone una rativo y a orientar convenientemente el trabajo de pérdida de tiempo y dificulta los intercambios. indagación de los equipos. 78



Recapitulación y perspectivas Hemos intentado justificar que el trabajo cooperativo resulta una estrategia imprescindible para una orientación constructivista del aprendizaje de las ciencias. Esta comprensión se debe extender a la formación del profesorado (León y otros, 2011), sobre todo teniendo en cuenta la coherencia que debe existir entre lo que se hace en esta formación y lo que se pretende que se haga después en el aula (Benarroch, 2011). Ahora bien, el trabajo en grupos no sólo favorece notablemente el aprendizaje significativo y la inmersión en la cultura científica, sino que contribuye a un buen clima del aula con la integración del alumnado y del docente en una tarea común, constituyendo un instrumento clave para superar las dificultades y estableciendo relaciones positivas de cooperación. Resulta, además, esencial para la adquisición de competencias necesarias en los diferentes niveles educativos, como las referidas a la competencia social y ciudadana, la comunicación (Solsona, 1999), habilidades sociales, aprender a aprender, aprender a debatir, a compartir, contrastar puntos de vista… Muy en particular, contribuye a la educación en valores, mostrando la superioridad de la cooperación sobre la competiti vidad, tanto para el aprendizaje de todos los estudiantes como para la elaboración de productos de interés real (más allá de los meros ejercicios escolares) y, muy en particular, para abordar eficazmente la problemática fundamental a que se enfrenta hoy la humanidad, la cual reclama el esfuerzo de la comunidad científica, de la educativa y del conjunto de la ciudadanía: la construcción de un futuro sostenible (www.oei.es/decada).

BENARROCH, A. (2011): «Diseño y desarrollo del máster en profesorado de educación secundaria durante su primer año de implantación». Eureka , vol. 8(1), pp. 20-40. DRIVER, R.; OLDHAM, V. (1986): «A Constructivist Approach to Curriculum Development in Science». Studies in Science Education, núm. 13, pp. 105-122. GIL PÉREZ, D. y otros (2005): ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años hilo con-

ductor [en línea]. Santiago. OREALC/UNESCO. . [Consulta: abril 2011] LEÓN, B. y otros (2011): «El aprendizaje cooperativo en la formación inicial del profesorado de educación secundaria». Revista de Educación, núm. 354, pp. 715-729. PIAGET, J. (1969): Psicología y pedagogía. Barcelona. Ariel. POZUELOS ESTRADA, F. J.; TRAVÉ GONZÁLEZ, G. (2007): «Las TIC y la investigación escolar actual». Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, núm. 52, pp. 20-27. SOLSONA, N. (1999): «El aprendizaje cooperativo: una estrategia para la comunicación». Aula de Innovación Educativa, núm. 80, pp. 65-67.

Direcciones de contacto Amparo Vilches Daniel Gil Pérez Universidad de Valencia [email protected] [email protected]

Referencias bibliográficas AUSUBEL, D. P.; NOVAK, J.; HANESIAN, H. (1978): Psicología educativa. Un punto de vista cognoscitivo. México. Trillas. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en abril de 2011 para su publicación.

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Aula de didáctica

Cómo usar analogías en la enseñanza de los modelos y de los procesos de modelización en ciencias En este artículo se utiliza el símil entre la tabla periódica y un calendario como caso práctico con el cual concretar concretar una estrategia para el uso de analogías en la clase de ciencias, que contribuya no sólo a enseñar modelos, sino también a desarrollar capacidades de modelización. En este caso concreto, la analogía va destinada a facilitar la comprensión del alumnado sobre la idea de periodicidad, ofreciendo un marco desde el que entender algunos aspectos sobre la naturaleza y utilidad del sistema periódico actual. actual. How to use analogies in teaching models and modelling processes in science This article uses a simile between the periodic table and a calendar as a practical case to illustrate a strategy for using analogies in science lessons, which helps not only teach models, but also develop modelling skills. In this particular case, the analogy aims to facilitate students' comprehension of the idea of periodicity by providing a framework for understanding some aspects of nature and the utility of the current periodic system.

Los modelos tienen un papel fundamental en la ciencia, en el currículo de ciencias y en el aprendizaje del alumnado, y pueden considerarse unidades básicas de razonamiento que actúan como mediadores entre la realidad y la teoría (Morrison y Morgan, 1999). Si tuviésemos que destacar una característica esencial de los modelos sería su utilidad, en la medida en que pueden explicar los hechos disponibles y permiten hacer predicciones sobre hechos futuros. De ahí que no pretendan representar la realidad en todos sus detalles, sino solamente en los más significativos (Grosslight y otros, 1991; Giere, 1999; Nersessian, 1999). Y de 80

José M.a Oliva Universidad de Cádiz

Palabras clave: analogías, enseñanza con analogías, periodicidad, símiles, tabla periódica.

Keywords: analogies, teaching through analogies, periodicity, similes, periodic table.

ahí también que, a la postre, ningún modelo, por sí solo, consiga dar cuenta de todas las facetas del fenómeno representado en cada caso (Treagust, Chittleborough y Mamiala, 2004). Entendemos la tarea de la modelización como la actividad sistemática que se lleva a cabo para construir y aplicar el conocimiento científico (Halloun, 1996), o, si se prefiere, como la actividad que se desarrolla cuando se construyen, se manejan o se cuestionan modelos. Dicha labor constituye un proceso complejo cuyo desarrollo exige toda una gama de capacidades (Lopes y Costa, 2007). Además de conocimiento sobre el dominio específico, involucra numerosas estrategias, destrezas y

Alambique Didác Didáctica tica de las Cienc Ciencias ias Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | pp. 80-91 | julio 2011

Cómo usar analogías en la enseñanza de los modelos y de los procesos de modelización en ciencias

determinados compromisos epistemológicos (Grosslight y otros, 1991; Van Driel y Verloop, 1999; Harrison y Treagust, 2000 a y 2000b; Justi y Gilbert, 2002). En definitiva, el razonamiento basado en modelos constituye una competencia altamente deseable, y asimismo requiere un proceso de aprendizaje y de práctica dentro de la cultura de clase (Treagust, Chittleborough y Mamiala, 2004). En este contexto, las analogías pueden ser instrumentos idóneos para desarrollar las aptitudes y actitudes necesarias para aprender modelos científicos y adquirir las capacidades y dotes imaginati vas que se requier requieren en para emplear emplearlos, los, revisa revisarlos rlos y, caso que sea necesario, hacerlos evolucionar (Oliva y Aragón, 2009a y 2009b). Las analogías, como se sabe, son comparaciones explícitas que se utilizan para ayudar a comprender una determinada noción o fenómeno, que se denomina objeto o blanco, a través de las relaciones que establece con un sistema análogo y que al alumno le resulta más conocido y familiar (Dagher, 1995). Por ejemplo, recurrimos a una analogía cuando comparamos las ecuaciones del campo electrostático con las del campo gravitatorio, cuando explicamos el significado de la entropía aludiendo aludiendo al desorden desorden de una una habitación o cuando asemejamos el choque de moléculas en una reacción química con la colisión de las bolas de billar. Decimos que las analogías son comparaciones explícitas, por cuanto, como tales, se presentan detallando todas las relaciones posibles que las sustentan. Por ejemplo, si decimos que el átomo de Thomson se parece a un «pudding de pasas», entonces la analogía completa debería especificar que la masa sería al pudding lo que la masa positiva al átomo, y que las pasas incrustadas serían como los electrones del átomo. Frente a este grado de explicitación encontramos el de los símiles, en los cuales la comparación simplemente se insinúa, sin ofrecer tantos detalles que ayuden a su comprensión. De ahí que decir, simAlambique Didác Didáctica tica de las Cienc Ciencias ias Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011

En este trabajo se intenta ilustrar el empleo de analogías en la clase de ciencias con el ejemplo del símil de la Tabla Periódica como un calendario plemente, que el átomo es como un pudding de pasas sea un símil y no una analogía completa. En este trabajo se intenta ilustrar el empleo de analogías en la clase de ciencias con el ejemplo del símil de la Tabla Periódica como un calendario. Dicha comparación resulta un recurso interesante para facilitar la comprensión por parte del alumnado de la idea de periodicidad, ofreciendo un marco desde el que entender algunos aspectos sobre la naturaleza y utilidad del sistema periódico actual, el cual constituye uno de los modelos clave de la química que se enseña en la escuela desde la educación secundaria (Oliva, 2010). Creemos que el hecho de presentar de entrada un símil y no una analogía completa supone una manera interesante de implicar al alumnado de forma activa en la tarea de buscar relaciones que den sentido a la comparación, lo cual, a buen seguro, contribuirá a desarrollar las capacidades de modelización de las que hemos hablado más arriba. Con ello estaremos contribuyendo no sólo a clarificar el significado de la tabla periódica y del concepto de periodicidad, sino también ta mbién a desarrollar capacidades capacidades y juicios críticos acerca de ésta que contribuyan a su manejo y valo va lora raci ción ón.. Por Por tanto tanto,, esta estare remo moss ayud ayudan ando do al al alum alum-nado a desarrollar la competencia de la modelización.

El símil entre la tabla periódica y un calendario La propuesta que presentamos consiste en una secuencia de actividades planteadas para introducir la idea de la periodicidad y la tabla periódica como modelo básico en el estudio de la 81

Aula de didáctica

Imagen 1. La tabla periódica, un icono frecuente en

la vida cotidiana del alumno

química. La secuencia se basa en la presentación y posterior desarrollo del símil propuesto por Goh y Chia (1989) entre la tabla periódica y un calendario. En este caso el símil adopta una forma meramente visual (véase la imagen 1) y se acompaña de preguntas que guían su interpretación. Las preguntas interrogan sobre las similitudes y diferencias entre ambos sistemas, así como sobre las posibles correspondencias entre ellos: Como puede apreciarse, la tabla periódica y la página de un calendario comparten similitudes visuales visual es claram claramente ente perce perceptible ptibless al presen presentar tar un formato gráfico parecido en forma de tabla, con números, filas, columnas, colores, etc. Dichos ras-

Tras estas similitudes aparentes se esconden similitudes mucho más profundas e interesantes, de las cuales se puede sacar partido didáctico con miras a enseñar la idea de la periodicidad química y la naturaleza de la clasificación periódica de los elementos químicos

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gos aparentes recalcan y permiten establecer lazos y puentes de unión entre un sistema y otro. Así, mientras que en la tabla periódica las casillas aparecen numeradas de izquierda a derecha y de arriba abajo, por el número atómico, en el calendario las casillas aparecen también numeradas y ordenadas por fechas según los distintos días del mes. Además, mientras que en la tabla periódica aparecen símbolos (de los elementos) y casillas con distintos colores, en el calendario aparecen también marcados algunos números con distintas coloraciones (domingos, días festivos locales, etc.). Pero tras estas similitudes aparentes se esconden similitudes mucho más profundas e interesantes, de las cuales se puede sacar partido didáctico con miras a enseñar la idea de la periodicidad química y la naturaleza de la clasificación periódica de los elementos químicos. Así, mientras que en el sistema periódico subyace una periodicidad en las propiedades de los elementos químicos que contiene, en el calendario se plantea también una periodicidad, pero en el tipo de sucesos que nos ocurren diariamente y en los hábitos y costumbres que mantenemos. Así, los distintos días de la semana vienen caracterizados por rutinas, más o menos fijas, que marcan regularidades en nuestro modo de vida. Así, del mismo modo que en la tabla periódica las propiedades de los elementos se repiten en cierta medida cada período, los acontecimientos y rutinas diarias se repiten semanalmente de forma aproximada para los alumnos: las mismas asignaturas en la escuela, los mismos program programas as y series de televisión, las mismas mismas actividades extraescolares, etc. En resumen, podemos decir que el sistema del calendario refleja analógicamente dos elementos clave de la idea de la periodicidad: el orden y la regularidad. Cabe suponer, por todo ello, que la analogía planteada puede ayudar al alumnado a construir la idea de la periodicidad de las propiedades de los elementos químicos, y, a partir de ahí, a Alambique Didáct Didáctica ica de las Cienci Ciencias as Exper Experiment imentales ales | núm. 69 | julio 2011


encontrar un sentido y utilidad al sistema actual de clasificación periódica. Por otro lado, el hecho de que la analogía se presente como algo incompleto que los alumnos han de desarrollar a partir de un símil posibilita que éstos desarrollen competencias relacionadas con los procesos de modelización: relacionar ideas, dar sentido a lo que se conoce, hacer predicciones, analizar las virtudes y limitaciones de las situaciones planteadas, etc. En este sentido, el hecho de que los alumnos tengan que trabajar activamente en la elaboración de la analogía, que lo hagan de forma cooperativa, y que deban hacer un balance entre las similitudes y las diferencias entre los dos sistemas que se comparan en la analogía, es lo que les va a permitir no sólo desarrollar una idea acerca de la tabla periódica como modelo de la química, sino también habilidades propias de los procesos de modelización, así como visiones y valores relacionados con la naturaleza de los modelos, sus virtudes y sus limitaciones.

Una estrategia para el desarrollo de la analogía La estrategia que hemos planteado para la elaboración de la analogía se basa en el modelo TWA (Teaching With Analogies) (Glyn, 1991), que consta de la siguiente secuencia de seis pasos: 1. Se introduce el objeto, esto es, el fenómeno o situación que se quiere ilustrar mediante la analogía. 2. Se propone una experiencia o idea como análoga de la anterior.

3. 4.

5.

6.

Se trata de identificar qué tienen en común ambos conceptos. Se proyectan las similitudes desde el análogo al blanco. Es decir, se establecen correspondencias entre los elementos de uno y otro sistema. Se trazan conclusiones acerca del objeto; es decir, se aprovechan las relaciones establecidas para mejorar la comprensión del objeto. Se indica dónde falla la analogía.

En resumidas cuentas, y sobre la base de este conjunto de etapas, podemos establecer una secuencia de aprendizaje en la que se incluyen al menos tres fases o etapas importantes en el proceso de construcción de la analogía: • Una parte dedicada a la génesis de la analogía, propiamente dicha, que abarcaría la delimitación del objeto y del análogo y el establecimiento de las relaciones entre ambos. • Una etapa dirigida a su aplicación para obtener conclusiones que permitan comprender mejor el análogo e incluso para poder llegar a hacer predicciones. • Una fase orientada al establecimiento de diferencias entre el objeto y el análogo y de limitaciones de la analogía. A continuación se expone la concreción de esta estrategia en el caso de la analogía que nos ocupa y la manera en que nosotros la hemos implementado en el aula tanto con alumnos de 3.º como de 4.º de ESO a través de una secuencia de actividades.

La implementación de la estrategia en el aula El cuadro 1 presenta un extracto de las actividades planteadas, indicando el sentido didáctico previsto para cada una. Dicha secuencia ha sido planeada tomando en consideración los resultados obtenidos en un estudio previo piloto con alumnos que finalizaban el primer ciclo de secundaria (Oliva, 2010). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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Aula de didáctica

Fase del modelo TWA 1. Se introduce el objeto, esto es, el fenómeno o situación que se quiere ilustrar mediante la analogía.

2. Se propone una experiencia o idea como análoga de la anterior.

3. Se trata de identificar qué tienen en común ambos conceptos.

Contexto Se presenta la tabla periódica en su formato común actual.

Se presenta la hoja del calendario del mes en el que estamos. Se insta a los alumnos a lo realizar las actividades 3, 4, 5 y 6:

Se pide a los alumnos que comparen la tabla periódica y la página del calendario.

Actividades que deben realizar los alumnos

Propósito de la actividad

Actividad 1. Han de expresar todo lo que saben y lo que han oído decir de ella.

Expresar las ideas previas para que el profesor conozca qué sabe el alumno y éste se vuelva consciente de sus propios conocimientos.

Actividad 2. Han de describir de forma pormenorizada las características de la tabla periódica, en el formato que se les presenta.

Conocer en detalle las características estructurales de la tabla periódica actual.

Actividad 3. Deben describirla en detalle.

Reparar en detalles de algo que conocen sobradamente pero que es posible que nunca hayan analizado.

Actividad 4. Han de comparar las rutinas y acontecimientos que suelen sucederles en distintos días de la semana buscando regularidades y relacionándolas con el calendario. Los alumnos situarán en el calendario dichas rutinas y acontecimientos.

Emplear el calendario para sistematizar las rutinas y acontecimientos que nos ocurren diariamente, encontrando un marco en el que situarlos.

Actividad 5. Utilizando el calendario, tienen que establecer un listado de cosas que probablemente les sucederán o vivirán cierto día dentro del calendario del mes.

Emplear el calendario para realizar predicciones sobre acontecimientos y hechos.

Actividad 6. Deben estimar hasta qué punto las predicciones que hacen son seguras.

Relativizar el valor predictivo del calendario, analizando factores que limitan su poder en ese sentido.

Actividad 7. Se han de establecer todas las correspondencias que sean posibles entre los elementos de ambas, tanto en los aspectos superficiales como en los más profundos.

Establecer asociaciones entre elementos del objeto y del análogo, para forjar una estructura semejante en el objeto a la que existe en el análogo. 

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

Fase del modelo TWA

Actividades que deben realizar los alumnos

Propósito de la actividad

4. Se proyectan las similitudes desde el análogo al blanco. Es decir, se establecen correspondencias entre los elementos de uno y otro sistema.

Actividad 8. Se solicita a los alumnos que establezcan qué tienen en común los elementos que se encuentran en una misma familia de la tabla periódica. Y también que justifiquen por qué creen que se llama «periódica» a la tabla de los elementos.

Entender que en elementos de una misma familia se producen similitudes en las propiedades correspondientes.

5. Se trazan conclusiones acerca del objeto; es decir, se aprovechan las relaciones establecidas para mejorar la comprensión del objeto.

Actividad 9. Se han de establecer conclusiones a partir de lo anterior, por ejemplo, estableciendo predicciones sobre posibles similitudes entre elementos dada su posición en la tabla periódica.

Relacionar las rutinas y acontecimientos diarios con las propiedades de los elementos químicos, percibiendo que la tabla periódica permite recapitular dichas regularidades.

6. Se indica dónde falla la analogía.

Actividad 10. Se han de establecer diferencias entre la tabla periódica y la página del calendario.

Poner límites al valor de la analogía planteada.

Contexto

Cuadro 1. Extracto de actividades planteadas para la elaboración de la analogía entre la tabla periódica y la

página de un calendario

Se introduce el fenómeno o situación que se quiere ilustrar mediante la analogía En esta fase los alumnos han de expresar qué saben sobre la tabla periódica y han de profundizar en las características estructurales que la definen. Ésta constituye una entidad de la que la mayoría ya ha oído hablar durante el primer ciclo de secundaria e incluso ya ha tenido con ella un primer encuentro visual en algún momento. De hecho, su existencia suele transmitirse de una generación a otra de alumnos dentro de la cultura escolar, o simplemente a través del ámbito informal extraacadémico. Otra cosa bien distinta es que el alumnado disponga de un conocimiento adecuado sobre esos temas. En cualquier caso, puede decirse que la imagen de la tabla periódica se ha popularizado hasta tal punto, como un icono de difusión casi universal, que es difícil encontrar escolares que se inician en la educación secundaria que nunca hayan oído hablar de ella. De ahí que esta actividad se proponga sacar a la luz esas ideas iniciales como forma de introducir el tema. La segunda actividad planteada tiene por objeto profundizar en la estructura de la tabla periódica actual, con el fin de conocer en detalle su apariencia y suscitar problemas sobre su significado Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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Imagen 2. Presentación visual del símil entre la tabla periódica y un calendario

y utilidad. Es evidente que lo común será que los alumnos se centren en los aspectos más superficiales, como la existencia de casillas dispuestas en filas y columnas, su ordenación de izquierda a derecha y de arriba abajo, la existencia de colores y marcas, o la apariencia recortada de algunas de las casillas en su parte superior. Resulta importante reparar en los detalles más íntimos de su descripción, a fin de ofrecer una oportunidad para que los alumnos vayan algo más allá de la familiaridad superficial de la que parten.

Se propone una experiencia o idea como análoga de la anterior El siguiente paso es analizar en detalle la estructura y características de la página de un calendario, que es el elemento análogo que se emplea en la comparación. En la actividad 3 se trata de fijar la atención sobre aspectos que luego utilizaremos a la hora de dar sentido al símil correspondiente, empezando por las características más visibles y llamativas (forma tabular en filas y columnas, numeración seriada, diferenciación de colores, etc.), y siguiendo por los significados que encierra y le dan sentido. Particularmente, en relación con esto último, nos interesa que, por encima de la apariencia, el calendario se perciba como una forma de sistematizar y situar nuestras rutinas habituales y los acontecimientos que nos suceden diariamente. De hecho, si bien no existen dos días iguales, ni dos días completamente diferentes, nuestras rutinas y los acontecimientos que nos suceden presentan regularidades que se repiten de forma periódica de semana en semana. Visto de esta forma, el calendario se convierte en un modelo mediante el que podemos situarnos, comprender nuestras acciones diarias e incluso prever qué nos sucederá y qué haremos en días futuros. Precisamente en las actividades 4 y 5 se persigue todo esto, en el primer caso con el fin de asumir el carácter sistematizador que ofrece el modelo del calendario, y en el segundo para comprobar su utilidad como instrumento para realizar predicciones. Por ejemplo, los alumnos pueden prever perfectamente que, con mucha probabilidad, el próximo sábado irán al cine con sus amigos, precisamente porque es una práctica común y frecuente que suele repetirse con frecuencia los sábados. No obstante, y de ello son perfectamente conscientes los alumnos, el modelo de calendario no nos aporta una seguridad total de que nuestras previsiones se cumplan, aspecto que lo convierte

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en un instrumento limitado que sólo puede entenderse como un intento de aproximación a la realidad (actividad 6). Esta imagen del calendario nos parece muy importante, con el objeto de que, más adelante, la analogía con la tabla periódica facilite también la formulación de li mitaciones del modelo de la tabla periódica, que no es ni mucho menos un instrumento exacto de acercamiento a nuestra comprensión del mundo.

Se trata de identificar qué tienen en común ambos conceptos En esta fase se persigue que el alumnado establezca semejanzas entre los dos sistemas objeto de comparación (actividad 7). La mayor parte de las comparaciones que suelen hacerse en primera instancia son de carácter estructural, esto es, referidas a semejanzas visuales o aparentes. Ello es normal y se justifica por la impresión visual resultante de la simple comparación aparente de uno y otro sistema. De esta forma, los alumnos se percatan rápidamente de la existencia en ambos casos de un sistema tabular formado por filas y columnas, así como de un sistema de numeración correlativa que sigue la pauta de izquierda a derecha y de arriba abajo. También se dan cuenta de la presencia en ambos sistemas de colores, símbolos y abreviaturas. Así las cosas, no suelen tener mayores problemas en asociar los días del calendario con los elementos químicos, los días de la semana con las familias de la tabla periódica, y las distintas semanas del mes con los períodos del sistema de clasificación de los elementos. En tales condiciones las distintas fechas del mes se corresponderían con el número atómico, sirviendo en el primer caso para identificar los distintos días del mes, y en el segundo para diferenciar los distintos elementos.

Se proyectan las similitudes desde el análogo al blanco A remolque de estas semejanzas estructurales mayoritarias, como la que relaciona días de la semana con columnas de la tabla periódica, aparecen otras mucho más profundas, como la que asocia las propiedades de los elementos con los sucesos que nos ocurren o las rutinas que observamos. De esta forma, en un número de casos mucho más reducido, los alumnos consiguen establecer motu proprio un paralelismo de tipo mucho más formal entre las propiedades de los elementos químicos y las rutinas y acontecimientos que presiden los distintos días de nuestras vidas. He aquí algunas preguntas que podrían plantearse con el objeto de inducir este tipo de ideas (actividad 8): • ¿Qué conclusiones puedes obtener sobre las propiedades de elementos que se encuentren en la misma columna? • ¿Por qué crees que se denomina «periódica» la tabla de los elementos químicos? De este modo, a partir de cuestiones como éstas, determinados alumnos pueden encontrar un sentido al sistema de clasificación de los elementos químicos poniendo el punto de mira en las propiedades de los elementos químicos, que son las que se repetirían en cada período en los elementos de una misma columna, del mismo modo que las cosas que nos ocurren se repiten también, más o menos, de forma periódica cada semana. A pesar de que la proporción de alumnos que, por sí solos, reparan en este punto es mucho menor, no por ello debemos subestimar la importancia y repercusión de dicho hallazgo para el resto de la clase. Antes al contrario, se aprecia que dicha conexión resulta extraordiAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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nariamente sugerente para los demás, una vez que la advierten gracias a sus compañeros y ven en ella una idea muy potente para dar un sentido más profundo al símil que estamos utilizando.

Se trazan conclusiones acerca del objeto Una vez construido el núcleo de la analogía, esto es, el paralelismo entre las propiedades de los elementos y las rutinas diarias, quedan aún por formular las conclusiones que podemos sacar de ella. Se trataría de aplicar las analogías elaboradas para resolver nuevas situaciones no previstas hasta ahora, como la de estimar la similitud o no de propiedades de una serie de elementos dados, una vez que los situamos en la tabla periódica (actividad 9). Por ejemplo, dado un elemento de la tabla como el magnesio, podemos preguntar a los alumnos si se trata de un metal o de un no metal, y si se parece más al calcio o al cloro, como también podríamos ofrecer algunos elementos químicos con algunas de sus propiedades características para que los alumnos hagan predicciones sobre las que pueden presentar otros elementos en función de su posición en el sistema periódico, o incluso para que puedan predecir la estequiometría de alguno de sus compuestos. Es evidente que esta práctica no implica una comprensión de los fundamentos de la tabla periódica actual, pero sí supone una herramienta heurística a partir de la cual encontrar un sentido a la tabla como instrumento de representación y sistematización de las propiedades de los elementos químicos. Se trata de una ocasión inmejorable para que los alumnos trabajen algunas de las competencias básicas del pensamiento analógico y, asimismo, perciban el valor de la analogía como instrumento que nos ayuda a sistematizar la realidad y realizar predicciones sobre nuevas situaciones. De ahí que suponga indirectamente también una buena ocasión para que desarrollen habilidades y destrezas relacionadas con los procesos de modelización, como también los valores relativos a la importancia de los modelos y su utilidad en la ciencia y en la vida diaria.

Se analiza dónde falla la analogía Un aspecto importante que queda por abordar en la elaboración de la analogía consiste en el establecimiento de diferencias entre los dos sistemas objeto de comparación. Dicha tarea resulta de suma importancia, entre otras razones, porque la necesidad de establecer diferencias suele inducir a los alumnos a buscar límites para la analogía, lo cual les lleva hasta un nivel de profundidad mayor que al que se accede cuando simplemente se detectan semejanzas. Al margen de diferencias palpables en el número de casillas (elementos/fechas), de filas y columnas, de forma o de colores, que se perciben con suma frecuencia, aparecen otras de carácter funcional. En concreto, el alumnado suele hacer referencia a aquellas que señalan la inclusión de «días» o «fechas», en un caso, y de «elementos químicos» en otro, divergencias en los criterios de clasificación seguidos en uno y otro caso, o la variabilidad del calendario de unos meses a otros en contraste con el carácter fijo de la tabla periódica. Pero, sin duda, una de las diferencias más dignas de mención estriba en el número de filas –períodos, en un caso, y semanas, en otro– en ambos sistemas de representación, con el agravante añadido de la coincidencia accidental entre el número de períodos de la tabla (filas horizontales) y el número de días de la semana (columnas verticales). Esta coincidencia puede inducir a la

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confusión de los alumnos, como se ha visto que sucede en la práctica (Oliva, 2010). De ahí que sea preciso un análisis explícito de dicha coincidencia casual en el contexto de la clase. Esta fase de la elaboración de la analogía resulta también de enorme importancia, tanto para su comprensión en sí como para el desarrollo de las competencias relacionadas con la modelización. En efecto, la tarea de modelizar implica también saber acercarse a los modelos que se conocen con un espíritu crítico, siendo capaces de analizarlos, revisarlos y, caso de que fuese necesario, cambiarlos por otros de validez más contrastada. En este sentido, las analogías, como también ocurre con los modelos científicos, tienen sus virtudes y utilidades pero también sus limitaciones. De ahí que encontrar los rasgos útiles de una analogía y sus límites de aplicación resulte un ejercicio de extraordinario valor para el desarrollo de destrezas y habilidades necesarias para la evaluación de datos a favor y en contra de los modelos y teorías y como una forma de desarrollar una imagen más ajustada de lo que es la ciencia. Además, la toma de conciencia y la aceptación de las limitaciones que tienen las analogías podrían ser de utilidad para comprender las limitaciones y el carácter aproximativo de los modelos científicos. Con ello, indirectamente, se estará proporcionando una imagen menos dogmática del conocimiento y también contribuyendo al desarrollo de mentes más abiertas y dispuestas al cambio de las ideas preexistentes.

Conclusiones Como se ha podido ver en los apartados anteriores, analogías como la aquí presentada pueden ser empleadas con el objeto de ayudar a los alumnos a comprender determinados modelos de la ciencia, en este caso el modelo de la tabla periódica, a la vez que se ofrecen oportunidades para desarrollar competencias relacionadas con los procesos de modelización. El cuadro 2, en la página siguiente, ofrece una síntesis de las contribuciones al respecto en este caso concreto. En cuanto a los resultados que se alcanzan mediante esta analogía, podemos decir que, normalmente, la esencia de la analogía suele ser captada por una parte importante de los alumnos, por cuanto la mayoría, convenientemente guiada, llega a establecer correspondencias estructurales entre los dos sistemas objeto de comparación, además de conexiones funcionales Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

entre las propiedades de los elementos y las rutinas diarias que integran nuestra vida. Del mismo modo que los alumnos perciben que las rutinas diarias que gobiernan nuestras vidas varían de unos días a otros, pero se repiten cada semana, asimismo son capaces de entender que los elementos tienen propiedades diferentes entre sí, pero también se repiten de período en período dentro de elementos de una misma familia. Por otro lado, los procesos de modelización que se movilizan a lo largo de la secuencia de actividades prevista también suelen dar resultados exitosos, de modo que la mayoría del alumnado parece poner en marcha de forma satisfactoria los procesos de modelización de los que venimos hablando, y suele manifestar posiciones y visiones epistemológicas, tanto ante el modelo del calendario como ante el de la tabla periódica, acordes con las que son deseables desde el punto de vista de la modelización. 89

Aula de didáctica

Aspectos trabajados en la elaboración de la analogía entre la tabla periódica y un calendario

Capacidades y valores relacionados con la competencia de la modelización

Análisis de los elementos aparentes de la tabla periódica (actividades 1 y 2). Análisis de los elementos de un calendario (actividad 3).

Describir, analizar y expresar modelos o nuevas situaciones planteadas.

Establecimiento de relaciones entre elementos del análogo: días de la semana, semanas, fechas, hábitos y regularidades que nos ocurren, etc. (actividad 4). Establecimiento de relaciones entre elementos del objeto y del análogo. Por ejemplo, las distintas fechas son como los elementos, los días de la semana son como las familias, los hábitos y regularidades diarias son como las propiedades, etc. (actividades 7 y 8).

Establecer relaciones entre ideas o conceptos para la formulación de modelos o marcos globales interpretativos.

Cuestionarse sobre la estructura y naturaleza de un calendario y explicitar su utilidad: para qué sirve, cómo se ha construido, qué sentido da a nuestras vidas, etc. (actividades 4 y 5).

Formular y expresar modelos sobre fenómenos de la naturaleza, así como plantearse problemas e interrogantes haciendo uso de esos modelos.

Usar el calendario para situar nuestros hábitos y acciones en un determinado día del mes, por ejemplo hoy «7 de abril» (actividad 5).

Usar los modelos construidos para explicar fenómenos próximos a situaciones de la vida diaria.

Utilizando el calendario, realizar predicciones sobre algunas cosas que haremos o que nos pasarán determinado día del mes, por ejemplo el día viernes «29 de abril»: qué asignaturas tendremos ese día, qué programas de TV veremos, si saldremos o no ese día con los amigos, etc. (actividad 5).

Utilizar los modelos desarrollados para hacer predicciones sobre fenómenos y situaciones del mundo real.

Analizar el papel y la importancia del calendario en nuestras vidas (actividades 5 y 6). Tomar consciencia de las limitaciones de un calendario a la hora de predecir e interpretar qué nos ha sucedido o qué nos sucederá (actividad 6). Analizar las similitudes entre la tabla periódica y un calendario (actividades 7 y 8). Analizar las diferencias entre la tabla periódica y un calendario (actividad 10).

Evaluar, de forma crítica, datos a favor y en contra de los modelos considerados.

Practicar el trabajo grupal y colaborativo en los procesos de resolución de las actividades planteadas (todas las actividades).

Practicar el trabajo grupal y colaborativo en los procesos de elaboración de modelos.

Cuadro 2. Procedimientos y valores trabajados en las actividades de elaboración de la analogía, y capacidades

y valores de modelización a los que contribuyen

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Referencias bibliográficas DAGHER, Z.R. (1995): «Review of studies on the effectiveness of instructional analogies in science education». Science Education, vol. 79(3), pp. 295-312. DRIEL, J.H. VAN; VERLOOP, N. (1999): «Teachers’ knowledge and modelling in science». International Journal of Science Education, vol. 21(11), pp. 1141-1153. GIERE, R.N. (1999): «Un nuevo marco para enseñar el razonamiento científico». Enseñanza de las Ciencias, número extra, pp. 63-70. GLYN, S.M. (1991): «Explaining science concepts: A teaching with analogies model», en GLYN, S.M.; YEANY, R.H.; BRITTON, B.K. (eds.): The psychology of learning science . Hillsdale (Nueva Jersey). Lawrence Erlbaum. GOH, N.K.; CHIA, L.S. (1989): «Using the learning cycle to introduce periodicity». Journal of Chemical Education, vol. 66(9), pp. 747-749. HALLOUN, I. (1996): «Schematica modelling for meaningful learning of physics». Journal of Research in Science Teaching , vol. 33(9). GROSSLIGHT, L. y otros (1991): «Understanding models and their use in science conceptions of middle and high school teachers and experts». Journal of Research in Science Teaching , vol. 28(9), pp. 799-882. HARRISON, A.G.; TREAGUST, D.F. (2000a): «A tipology of school science models». International Journal of Science Education, vol. 22(9), pp. 1011-1026. — (2000b): «Learning about atoms. Molecules and chemical bonds: a case study of multiple model use in grade 11 chemistry». Science Education, núm. 84, pp. 352-381. JUSTI, R.; GILBERT, J.K. (2002): «Modelling teachers’ views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers». International Journal of Science Education , vol. 24(4), pp. 369-387. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

LOPES, J.B.; COSTA, N. (2007): «The evaluation of modelling Competences: difficulties and potentials for the learning of the sciences». International Journal of Science Education, vol. 29(7), pp. 811-851. MORRISON, M.; MORGAN, M.S. (1999): «Models as mediating instruments», en Models as mediators. Cambridge. Cambridge Universtity Press, pp. 10-37. NERSESSIAN, N.J. (1999): «Model-based reasoning in conceptual change», en MAGNANI, L.; NERSESSIAN, N.J.; THAGARD, P.: Modelbase reasoning in scientific discovery . Nueva York. Kluver Academic/Plenum Publishers. OLIVA, J.M.ª (2010): «Comparando la tabla periódica con un calendario: posibles aportaciones de los estudiantes al diálogo de construcción de analogías en el aula». Educació Química, núm. 6, pp. 13-22. OLIVA, J.M.ª; ARAGÓN, M.ªM. (2009 a): «Contribución del aprendizaje con analogías al pensamiento modelizador de los alumnos en ciencias». Enseñanza de las Ciencias, vol. 27(2). — (2009b): «Aportaciones de las analogías al desarrollo del pensamiento modelizador de los alumnos en química». Educación Química, núm. 20, pp. 41-54. TREAGUST, D.F.; CHITTLEBOROUGH, G.D.; MAMIALA, T.L (2004): «Students’ understanding of the descriptive and predictive nature of teaching models in organic chemistry». Research in Science Education, núm. 34, pp. 1-20.

Dirección de contacto José M.a Oliva Universidad de Cádiz [email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en febrero de 2011 y aceptado en abril de 2011 para su publicación.

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Intercambio

Actividad de teatro científico como recurso en la formación de los futuros profesores

El teatro es un recurso didáctico muy útil en la formación de los profesores. En este artículo se propone una actividad de teatro científico para futuros profesores. Esta actividad les permite desarrollar destrezas necesarias para su trabajo y estudiar la ciencia desde otra perspectiva. Scientific drama activity as a resource for training future teachers Drama is a very useful teaching resource for teacher training. This article looks at a scientific drama activity for future teachers. This activity lets them work on the neces sary skills for their work and study science from another perspective.

El teatro es un recurso didáctico utilizado en la educación española, además de, lógicamente, en la asignatura de literatura, en el estudio de otros idiomas (Ballesta, 2007) y, más recientemente, como una optativa en la ESO (de Pablo, 2007) o asociándolo a la educación artística o a la educación física (Macià, 2001). En cambio, en el campo científico se utiliza mucho menos, y si bien es verdad que cada vez existe más teatro científico, la mayoría está concebido para un público infantil, cuando en realidad tiene un gran potencial pedagógico para adolescentes y adultos. Por otra parte, un buen profesor, como un buen actor, transmite, se apasiona con lo que dice, tiene la técnica adecuada para decirlo; sabe, en

M.ª Araceli Calvo Universidad Carlos III de Madrid

Palabras clave: teatro, recursos didácticos, destrezas docentes, divulgación científica.

Keywords: drama, teaching resources, teaching skills, popularising science.

definitiva, atraer al público –a los alumnos– para que a partir de ahí pueda empezar la necesaria comunicación bidireccional que debe existir en una correcta relación enseñanza-aprendizaje y que no es posible sin esa captación previa. Como ejemplo de esta relación entre profesor y actor, en un instrumento de autoanálisis que recoge las principales destrezas identificadas en diversos estudios como representativas de un docente eficaz (Cabrera, 2003), figuran preguntas relativas a la habilidad para utilizar diferentes estímulos que faciliten la atención y la adquisición de conocimientos como: • ¿Es expresivo en su exposición? (acompaña la información con gestos y ademanes enfatizando el contenido, modula la voz, etc.)


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Intercambio

•

¿Cambia de posición dentro del aula? (se mueve en el aula, etc.)

Teniendo esto en cuenta, combinar con seriedad enseñanza, teatro y ciencia en una acti vidad realizada con alumnos que se preparan para ser profesores puede ser un recurso muy útil para enriquecer su formación. Nivel al que va dirigida la actividad

La utilización del teatro científico como recurso pedagógico puede ser útil en todos los niveles de enseñanza, pero la actividad que se desarrolla en este artículo está planteada para ponerse en práctica con alumnos que se preparan para ser futuros profesores de cualquier nivel de enseñanza, ya sea infantil, primaria, secundaria o universidad. Objetivos

•

•

•

Desarrollar destrezas fundamentales para la futura profesión docente de los alumnos: - La expresión escrita y oral. - La capacidad de hablar en público con una buena dicción. - La comunicación no verbal. - La técnica de búsqueda de información. - El trabajo en equipo. - La creatividad, etc. Estudiar la ciencia desde otra perspectiva que motive y permita al alumnado adquirir recursos que pueda emplear posteriormente en su profesión docente. Contribuir a la divulgación de la ciencia en la sociedad.

•

•

Representar o adaptar obras hechas por otros autores, que ya hayan sido puestas en escena con un fin pedagógico (Cachapuz, 2007), u obras que son referentes del teatro científico (Presas, 2003). Crear obras de teatro científico.

Esta última opción es mucho más completa que la simple representación, ya que si los propios alumnos escriben el texto, aunque sea mucho más sencillo y menos rico que el de un profesional, permite alcanzar más objetivos si se cuida que esté hecho con rigor científico. Elaborar una obra de temática científica, por ejemplo: la vida de un científico destacado, mostrando sus actitudes ante la ciencia, las dificultades que ha tenido para desarrollar su vocación en un determinado contexto histórico…, facilita que el alumno se interese e identifique con el personaje, es decir, con el científico como persona, que lo contextualice en la época histórica, con su desarrollo tecnológico, sus costumbres, sus dificultades, lo que le llevará a ampliar su formación científica y el interés por la divulgación de la ciencia. No obstante, teniendo en cuenta las características concretas de la formación de los futuros profesores con los que se haga la actividad –estudios de grado, máster o doctorado–, se propone el desarrollo con ciertas diferencias. Aplicación en estudios de grado en educación infantil y en educación primaria

La actividad puede enfocarse de dos maneras distintas para que la realicen los alumnos:

Puede llevarse a cabo tanto en las asignaturas dedicadas a la formación científica del futuro profesor como en las dedicadas a una formación en didáctica de la ciencia. También podría realizarse en coordinación con los profesores de otras asignaturas, como las dedicadas al desarrollo de las habilidades de comu-

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Metodología


nicación oral y escrita, o asignaturas dedicadas a les exige rigurosidad), analizarla y adaptarla al otras disciplinas, pero poder hacerlo dependerá del texto que tienen que representar. plan de estudios concreto de la universidad (asigEs fundamental la orientación del profesor naturas y curso en el que se imparten). (puede hacerse en horario de tutorías), tanto en La actividad se puede prola elaboración del texto como poner a los alumnos el día de la en la puesta en escena, lo que El teatro científico presentación de la asignatura, incluye hacerles notar la importiene un gran como un trabajo en grupo que tancia de una dicción adecuada, potencial edagógico forma parte de la evaluación conla modulación de la voz y el para adolescentes tinua. Los alumnos, en pequeños movimiento del cuerpo y los gesy adultos grupos (5-6 miembros), crearán tos que implican una comunicauna pequeña pieza de teatro, de ción no verbal. aproximadamente 15 minutos de duración, de un Durante este proceso los alumnos están aprentema científico que deberán elegir entre los que el diendo ciencia, mejorando sus habilidades de comuprofesor sugiera. Han de elaborar un texto creativo nicación escrita y oral, fundamentales para su futura pero cuidando su contenido, tanto en el lenguaje labor docente, y conociendo un recurso que postecomo en el rigor científico. riormente pueden utilizar en su vida profesional. Se representará en el aula, aproximadamente Tras cada representación se realizará un anáa mitad de curso (es recomendable que desde el lisis de la obra para desarrollar la capacidad crítiprimer día sepan las fechas, siendo equivalente a ca de los alumnos, resaltando los contenidos más la entrega de un trabajo en grupo). La escenogra- importantes. Posteriormente el profesor puede fía puede consistir simplemente en la utilización proponer la creación de un nuevo grupo que eladel proyector (al igual que se hace en muchos bore una obra de teatro de mayor duración (apromontajes teatrales). ximadamente una hora), formado por todos los Puesto que es un trabajo en grupo, todos los alumnos de la clase que quieran participar volunmiembros deben ser tomar parte activamente. tariamente. Pueden realizarla a partir de una de Primero realizarán una búsqueda de información las ya elaboradas, ampliándola, o fusionando individual, y con ella una puesta en común en la varias de ellas, teniendo en cuenta que, al particique se llegue a un consenso y se vayan decidiendo par más alumnos, el texto se enriquecerá con las los distintos papeles; tras esto, cada alumno bus- ideas y el trabajo que aporte cada miembro. El cará información sobre su personaje, y de nuevo objetivo es, además de los ya indicados relativos al habrá una puesta en común a partir de la que aprendizaje de la ciencia y las habilidades docentes, escribirán el texto. En la exposición de su trabajo crear una obra que pueda representarse fuera del (la representación) también deben intervenir aula para contribuir a la divulgación de la ciencia. todos. Si la propuesta es aceptada por un número Con esta actividad se busca que los alumnos suficiente de alumnos, pueden hacer subgrupos que trabajen en grupo una temática científica pero de se dediquen a distintos aspectos: escritura del texto, un modo distinto y motivador para ellos, fomen- vestuario, escenografía… Deberán estar asesorados tando su creatividad, además de desarrollar la téc- y coordinados por el profesor o persona que dirija nica de seleccionar la información adecuada, ya la actividad (puede realizarse en colaboración con que deben buscar información, contrastarla (se el grupo de teatro que exista en la universidad). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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En las últimas semanas de la asignatura los alumnos presentarán en el aula su proyecto teatral. Si el grupo mantiene el interés (si han iniciado el proyecto con ilusión seguramente querrán que la obra llegue a representarse), pueden realizar los ensayos para representarla el curso siguiente. Cuando la obra ya esté en condiciones de ser estrenada, puede representarse en la universidad y en los colegios en los que se haga el prácticum.

horario dedicado a los cursos, como actividad complementaria, en colaboración con el grupo de teatro de la universidad. Los objetivos de la actividad son contribuir a la necesaria adquisición de técnicas docentes por parte de futuros doctores que darán clase en aulas grandes con un número elevado de alumnos, y poder representar obras de teatro de temática científica tanto para estudiantes y público especializado como para el público general, en universidades, Aplicación en estudios de máster jornadas científicas, museos, centros culturales... en educación secundaria Es importante valorar la repercusión que una obra de teatro de las características indicadas Puede realizarse en el módulo específico, de modo en los casos anteriores puede tener en los diferensimilar al descrito anteriormente, dentro de las tes tipos de público: asignaturas de aprendizaje y enseñanza de física y • Si se representa en un contexto educativo, química (o biología y geología), o de innovación como una actividad complementaria a la fordocente, como posible recurso. mación científica de los estudiantes, les perSe pretende que el futuro profesor ponga en mitirá ver la ciencia desde otra perspectiva práctica esta actividad durante su formación, para que aumente su motivación por ella. adquirir técnicas docentes, y que posteriormente • Si se representa para el público en general, en su ejercicio profesional pueda proponer esta puede contribuir al desarrollo de una correcactividad a sus alumnos de secundaria, lo que perta divulgación científica, llevada a cabo de un mitirá fomentar la interacción y comunicación en modo serio pero a la vez lúdico. el aula, favoreciendo la motivación del alumnado y el aprendizaje de la ciencia en un nuevo entorno. Son muchos los espacios (museos, centros En definitiva, se busca que los futuros profe- culturales…) que fomentan la cultura en la sociesores aprendan didáctica, el arte de enseñar, a tra- dad con una gran acogida por parte del público, vés del teatro, el arte de interpretar. pero deben ampliarse las actividades destinadas a Por otro lado, puede gestionarse su repre- aumentar la cultura científica. sentación, no solo en la universidad y en los instiLos museos de la ciencia están haciendo un tutos donde hagan el prácticum, sino en otros gran trabajo en este sentido, con actividades que lugares en los que se puede divulgar la ciencia a interesan a público de todas las edades, pero las adolescentes a través del teatro, por ejemplo: actividades teatrales están enfocadas mayoritariamuseos, ferias de ciencia, centros culturales… mente a un público infantil. Sería interesante mostrar obras escritas con un lenguaje adulto. Aplicación en estudios de doctorado

Análisis de la actividad En este caso, por las características específicas de estos estudios, puede ser interesante representar obras de temática científica ya creadas, fuera del

La idea propuesta surge del análisis de los resultados de:

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•

•

La experiencia personal de combinar vocación docente con afición al teatro, lo que me ha hecho ser una asidua espectadora teatral y pertenecer a un grupo de teatro formado mayoritariamente por profesores. Esto me ha permitido ver que gran cantidad de técnicas necesarias para un actor lo son también para un profesor: el uso adecuado de la voz, la modulación, la proyección, la importancia del ritmo al hablar, el gran potencial de los silencios entre frases, la expresión gestual, el movimiento corporal... La mayor parte de profesores con años de experiencia las utilizan, pero ser conscientes de su importancia en el teatro y de su relación con el aula puede mejorar la actividad docente. Mi experiencia es que el uso de estas técnicas contribuye a despertar el interés del alumnado, mantener su atención y la comunicación bidireccional que facilite el aprendizaje, por lo que creo que es importante que los futuros profesores las conozcan y apliquen. La experiencia de ver cómo se implican los alumnos de ESO y bachillerato en la realización de montajes teatrales, y cómo utilizar el teatro en el contexto del aula, contribuye a su motivación hacia la ciencia y su aprendizaje. Destaco, por su sencillez y éxito, una actividad realizada durante varios años con alumnos de segundo de ESO dentro de la asignatura de ciencias de la naturaleza. Consistía en hacer, por grupos, un pequeño montaje que permitiera distinguir errores de temática científica que aparecen en los medios de comunicación, de los conocimientos científicos correctos estudiados en el aula. Tras su representación (en el aula), se hacía un análisis de las ideas principales de cada pieza, con la participación de todos los miembros de la clase y del profesor. La acti-


vidad era bien valorada por el alumnado, se implicaban incluso los más desmotivados; permitía consolidar conocimientos básicos como consumidores en su vida cotidiana y mejorar su capacidad de hablar en público de forma adecuada. Por las experiencias indicadas, creo conveniente una reflexión del profesorado de todos los niveles educativos sobre el uso del teatro en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, así como en su divulgación al público en general. Considero que la propuesta descrita puede llevar a resultados positivos, por lo que animo a los docentes implicados en la formación de profesores a ponerla en práctica, con las variaciones que consideren necesarias según la situación particular en la que se aplique.

Conclusiones Hacer una actividad de teatro científico con futuros profesores puede ser un recurso innovador y muy completo, ya que permite que adquieran y apliquen técnicas necesarias para su formación docente, desarrollen actitudes científicas, la creatividad, el trabajo en equipo…, y sean y se sientan parte activa en la divulgación de la ciencia en la sociedad.

Referencias bibliográficas BALLESTA, M.ªJ. (2007): «Aprender inglés con el teatro: una experiencia en educación infantil y primaria». Aula de Innovación Educativa , núm. 167. CABRERA, F.A. (2003): Evaluación de la formación. Madrid. Síntesis. CACHAPUZ, A.F. (2007): «Arte y ciencia. ¿Qué papel juegan en la educación en ciencias?». Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, núm. 4(2), pp. 287-294.

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MACIÀ, S. (2001): «El teatro en la escuela: un espacio virtual». Aula de Innovación Educativa, num. 98. PABLO, E. de (2007): «Algunos recursos didácticos para un taller de teatro (ESO)», en AA.VV. La educación artística en la escuela. Barcelona. Graó (Claves para la Innovación Educativa). PRESAS, A (2003): El científico en su papel: ciencia y teatro [en línea]. Quark. Ciencia, Medicina, Comunicación y Cultura, núm. 28-29. .

Dirección de contacto M.ª Araceli Calvo Pascual Universidad Carlos III de Madrid [email protected]

Este artículo fue recibido en A LAMBIQUE . DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en diciembre de 2009 y aceptado en septiembre de 2010 para su publicación.

TÚ ME APRENDES Memoria y olvido de un aprendiz de maestro JAUME CELA OLLÉ Si tal como se afirma en la introducción de este libro «vivir es convivir con la memoria» podríamos deducir que la memoria nos ayuda a construirnos de una determinada manera. Tú me aprendes no es un libro de memorias. Es un libro sobre la memoria donde el autor reflexiona a partir de aquello que recuerda, a partir de algunos de los momentos que le han hecho ser como es. Así, esta memoria se proyecta en el presente y en el futuro, ayuda a dar sentido al día a día donde el maestro intenta responder a las necesidades que tiene la persona a quien acoge y acompaña en el proceso de descubrimiento del mundo. Quizá es por eso que el autor cree que una manera de definir qué significa educar es la siguiente: compartir la interpretación que hacemos del mundo.

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Demostraciones experimentales sobre la caída libre

Se presentan siete demostraciones sobre la caída libre. Incluyen breves experiencias, experimentos asistidos por sensores y experimentos analizados con animaciones informáticas Modellus de elaboración propia. Cada demostración tiene sentido en sí misma y el conjunto forma una secuencia didáctica que desarrolla este tema en 1.º de bachillerato. Estos materiales quieren contribuir a un aprendizaje sólido de la mecánica newtoniana y pensamos que también pueden resultar interesantes a un público más genérico. Los cuatro alumnos que firman el presente artículo realizaron las demostraciones en Ciencia en Acción 2010 y obtuvieron una Mención de Honor del Jurado. Experimental demonstrations of freefall This article presents seven demonstrations of freefall. It includes brief projects, sen sor-assisted experiments and experiments analysed with computer animations. A homemade Modellus. Each demonstration is self-contained and as whole they make up a teaching sequence to develop this subject for first-year baccalaureate students. These materials can help promote solid learning of Newtonian mechanics and we also believe they will be of interest to a wider audience. The four students who wrote this article carried out these demonstrations at Science in Action 2010 and were awarded an Honorary Mention by the jury.

En la antigüedad imperó la visión científico-cosmológica aristotélica, que había dividido el Universo en dos mundos radicalmente distintos (el celeste y el terrestre), cada uno de los cuales debía ser objeto de una ciencia diferente. En el mundo terrestre los objetos parecían tender al reposo, si eran sólidos caían hacia la Tierra, y se consideraba necesario ejercer fuerza sobre ellos para ponerlos o mantenerlos en movimiento. En cambio, en el mundo celeste los objetos como «el Sol, la Luna y las estrellas se movían por sí mismos en círculos suaves y uniformes alrededor de la Tierra» (Aristóteles, 1939).

AA.VV.* IES Leonardo da Vinci. Alicante

Palabras clave: caída libre, demostraciones experimentales, sensores, animaciones, síntesis newtoniana.

Keywords: freefall, experimental demonstrations, sensors, animations, Newtonian synthesis.

Uno de los grandes avances de la revolución científica, que se consolida en el siglo XVII con la formulación de la síntesis newtoniana, fue superar esta separación radical entre Cielo y Tierra y plantear leyes de carácter universal, como la ley de gravitación y los principios de la dinámica clásica. Aquí tiene un papel destacado una comprensión profunda del movimiento de caída libre, que se llega a concebir en un sentido amplio, según el cual se pueden aceptar también como movimientos de caída libre el tiro horizontal y las trayectorias orbitales y supraorbitales (Hall, 1954; Holton, 1989, Hewitt, 2004).


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Por todo ello pensamos que un estudio detallado del problema de la caída libre puede contribuir a que los alumnos se apropien mejor de las bases de la mecánica newtoniana. Es un problema cuya comprensión facilita la visión cosmológica clásica y además requiere que se traten algunos aspectos clave de la dinámica, como, entre otros, los conceptos de masa inercial y masa gravitatoria, la consideración del papel del rozamiento o de su ausencia en la caída, la hipótesis de Galileo sobre el tiro horizontal, etc. Este tratamiento es requerido para evitar que esos aspectos clave, pero difíciles, se conviertan en obstáculo a un avance sólido de los estudiantes (Carrascosa y Gil, 1992).

Un estudio detallado del problema de la caída libre puede contribuir a que los alumnos se apropien mejor de las bases de la mecánica newtoniana

En este artículo vamos a mostrar un conjunto de demostraciones experimentales sobre este tema. Además de ser accesibles al nivel de bachillerato, las consideramos de interés para un público más genérico y nos animamos a presentarlas en el concurso científico Ciencia en Acción 2010. Los cuatro alumnos firmantes realizaron las demostraciones (bien conocidas por ellos a través de la clase ordinaria) a las personas que se mostraron interesadas.

Descripción de los experimentos Antes de describir los experimentos debemos decir que forman parte de una propuesta global de enseñanza-aprendizaje sobre la mecánica newtoniana en bachillerato, que conviene considerar en su conjunto. Los materiales que componen esta propuesta (véase el cuadro 1) se enmarcan en un modelo de enseñanza-aprendizaje de la física por investigación (Gil, 1993; Furió, 2001) e incluyen programas-guía de actividades para desarrollar los temas en clase (Gil y Martínez Torregrosa, 1987; Sanmartí, 2000; Martínez Torregrosa y otros, 1999), problemas abiertos realizados como investigación (Gil y Martínez Torregrosa, 2006), trabajos experimentales que usan tecnología moderna (Herrán y Parrilla, 1994; Grass Martí, Alonso, Soler y otros, 2007; Calderón, Nuñez y Gil, 2009; Torres Climent, 2010) y materiales de refuerzo y ampliación variados, como, entre otros, documentos textuales, animaciones Modellus (Alonso y Soler, 2008), pequeños clips de video, etc. Todos estos materiales están disponibles en el apartado dedicado a la mecánica newtoniana de la página Web del Departamento de Física y Química del IES Leonardo da Vinci de Alicante, donde se exponen los temas en formato digital y se pueden descargar todos los documentos textuales, las animaciones, archivos informáticos con los resultados experimentales, etc. Con las limitaciones impuestas por el hecho de mostrarlas aisladas del resto del trabajo, pasamos ahora al relato de las demostraciones.

Demostración 1. ¿Qué cae antes, una bola de acero o una de plástico o papel? El objetivo de esta demostración es contribuir a que se usen los conceptos de masa inercial y masa gravitatoria en el problema de la caída libre (Brown, 1960; Misner y otros, 1973; Alonso, 1996). Quienes participan en ella empiezan colgando las dos bolas de un muelle. Así comprueban que la bola de acero lo estira mucho más (imagen 1, en la página 102, derecha), lo que indica que la Tierra atrae mucho más a dicha bola, de acero, que a la de plástico. Por esta razón es lógico espe-

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Demostración

Material disponible

Dirección web

1. ¿Qué cae antes, una bola de acero o una de plástico o de papel?

• Conceptos de masa inercial y masa gravitatoria, programaguía para desarrollarlos en clase, animaciones y clips de vídeo.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ca ida_libre/Caida-libre-dinamica/masasycaida.htm

2. Obtención de g en el movimiento de caída de una pelotita, con ayuda de una animación Modellus.

• Descripción del experimento, animaciones y clips de vídeo.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ca ida_libre/caida_modellus.htm

• Ficha técnica del experimento.

www.cienciaenaccion.org/experiment/caída-libre-de-una pelotita

3. ¿Cómo influye el rozamiento en la caída libre?

• Estudio teórico de la caída con rozamiento, animaciones y documentos.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ro zamiento-fluido/rozamiento-fluidos.htm

• Experimento de la velocidad límite con sensores, archivos con los resultados experimentales.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ro zamiento-fluido/caida-aire-sensores.htm

4. ¿Por qué algunos cuerpos caen «muy lento» desde el principio y otros incluso ascienden?

• Experimento de la caída de una bola en el agua, animaciones y clips de vídeo.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ro zamiento-fluido/caida-agua-modellus.htm


www.cienciaenaccion.org/experiment/caída-dentro-del-agua

5. ¿Realizó Galileo el experimento de la Torre de Pisa?

• Animación.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/M ecanica/Pisa.zip

6. ¿Cómo es una caída en la Luna? ¿Nos serviría allí un paracaídas?

• Experimento del salto de un astronauta en la Luna, animaciones y clips de vídeo.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ca ida_libre/salto_Luna_modellus.htm

7. ¿Por qué no cae la Luna sobre la Tierra?

• Estudio del tiro horizontal y la superación de la barrera CieloTierra, programa de actividades para la clase, animaciones y clips de vídeo.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Tir o-horizontal/Tiro-horizontal.htm

• Experimento del lanzamiento horizontal de una pelotita.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Tir o-horizontal/horizontal-modellus.htm


www.cienciaenaccion.org/experiment/tiro-horizontal-0

• Todos los temas de mecánica para 1.º bachillerato.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/co nceptos-clave-fisica.htm

Mecánica newtoniana

Cuadro 1. Relación de materiales Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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rar que la bola de acero caiga con una aceleración mucho mayor que la de plástico. Les pedimos que suelten ambas bolas simultáneamente y comprueban que caen prácticamente igual, lo que nos lleva a plantear la siguiente cuestión: • ¿Por qué dos objetos de masa muy diferente (la bola de acero y la bola de plástico) tienen la misma aceleración de caída, a pesar de que la Tierra atrae con una fuerza mucho mayor al objeto de mayor masa (bola de acero)? Para arrojar luz sobre esta cuestión, los participantes realizan otro experimento, en el que tienen que aplicar a cada bola la fuerza que Imagen 1. Montajes se precise para ponerla en movimiento encima de un carril horizon- para plantear los tal. A cada esfera se le conecta una cuerda, que cuelga por el borde conceptos de masa de la mesa (imagen 1, izquierda), y al otro extremo de ella se cuelga inercial y masa un soporte al que se pueden añadir pesas. En esta disposición, la gravitatoria Tierra atrae al soporte, el soporte tira de la cuerda y ésta, a su vez, tira de la bola. Entonces, los participantes comprueban que se necesita colocar un número mucho mayor de pesas para poner en movimiento la bola de acero, lo que indica que a esta bola (de masa mucho mayor) le cuesta mucho más acelerar. Para conseguir dicha aceleración, la tensión de la cuerda, que es la fuerza que tira de la bola, tiene que ser mucho mayor con la bola de acero que con la bola de plástico (conviene aclarar que lo estrictamente correcto sería realizar esta demostración sin intervención del rozamiento; en su lugar, lo consideramos despreciable). Así vemos que estas experiencias ponen de manifiesto, por una parte, que la Tierra atrae con mayor intensidad a los cuerpos de mayor masa (gravitatoria). En segundo lugar enseñan que a los cuerpos de mayor masa (inercial) les cuesta más acelerar. Si, en ausencia de rozamiento o siendo éste despreciable, se dejan caer simultáneamente dos cuerpos de masa distinta, ambos conceptos influyen simultáneamente y lo hacen de tal forma que la masa inercial y la masa gravitatoria se compensan, lo que explica por qué caen igual.

Demostración 2. Obtención de g en el movimiento de caída de una pelotita, con ayuda de una animación Modellus Este experimento se inicia con la filmación del movimiento de caída de la pelotita. El dispositivo experimental incluye la señalización de una altura de referencia, que quedará registrada en el vídeo (para ello, hacemos dos marcas en un papel colocado en la pared). Hecho esto, el participante deja caer la pelotita con dicha pared al fondo y de forma que sea bien visible a la cámara desde la que filmamos la caída. Después de obtener el vídeo, lo preparamos para que se pueda volcar sobre una página del programa Modellus (Duarte, 1996). Con un programa libre de tratamiento de vídeos lo convertimos a formato Avi y con otro (por ejemplo, Virtualdub) cortamos el pedazo correspondiente a la caída.

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El siguiente paso es diseñar la animación. El programa Modellus ofrece una herramienta de medida que nos permite establecer la equivalencia entre píxeles y metros, usando el dato conocido de la altura del lanzamiento. Obtenida esta equivalencia, escribimos, en una ventana del programa reservada al modelo físico-matemático, las ecuaciones teóricas del movimiento de caída. Finalmente, usamos las opciones de animación que también ofrece el programa para colocar en la pantalla una partícula o pelotita virtual (que evolucionará siguiendo esas ecuaciones) y la representación gráfica de su movimiento. El objetivo final de este proceso es utilizar la animación resultante (imagen 2) para analizar la concordancia entre el movimiento que predicen las leyes (pelotita virtual) y el movimiento de la pelotita real filmado en el vídeo. Para ello, terminamos de diseñar dicha animación incorporando a la pantalla un cursor que permite variar el valor de g (el usuario podrá modificarlo y comprobar cuál es el mejor valor que logra esa concordancia). Conviene saber que el error estimado al usar la herramienta de medida del programa y cortar el vídeo puede llegar a ser de hasta un 1520%. Sin embargo, no se ha de perder de vista que el objetivo de este experimento no es obtener un valor muy preciso de g, sino comprobar que el movimiento es uniformemente acelerado y que el valor de g obtenido por este procedimiento es bastante próximo al teórico. Todo ello se comprueba de forma más que aceptable (se obtie- Imagen 2. Animación Modellus que analiza el experimento nen valores de g entre 9-10 ms-2) y de la caída de una pelota produce enorme satisfacción a quien participa en la recreación de la animación ver que se constatan estos extremos mediante una animación que esa misma persona protagoniza.

Demostración 3. ¿Cómo influye el rozamiento en la caída libre? Para iniciar los estudios sobre la influencia que tiene el rozamiento en la caída libre, planteamos un experimento en el que los participantes dejan caer un recipiente de plástico (o solamente su tapa) sobre un sensor de posición, desde una altura aproximada de 1,5 metros. Utilizamos el software del sensor (programa DataStudio) para seleccionar los valores registrados que corresponden a la caída y mostrar sobre la gráfica de la posición el resultado de un ajuste cuadrático (se tarda menos de un minuto en realizar estas operaciones). Interesa aplicar este ajusAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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te porque se prevé un movimiento de caída uniformemente acelerado, con lo que la posición debería ser proporcional al cuadrado del tiempo (siendo el coeficiente correspondiente igual a la mitad de la aceleración). Hechas estas operaciones, las conclusiones más interesantes se obtienen limitando el ajuste al primer tramo de la caída. Así se observa con mucha claridad que los puntos no seleccionados se van separando cada vez más de la gráfica que corresponde al primer tramo del movimiento, lo que indica que al ir aumentando su velocidad, el cuerpo cae cada vez con menos aceleración. Esto pone en evidencia que el aire está frenando la caída y que lo hace con mayor intensidad cuanto más rápido cae el objeto (imagen 3).

Imagen 3. Gráfica experimental de la

caída de un recipiente de plástico. Denota un aumento paulatino del rozamiento

Podemos pensar en algunas experiencias cotidianas que muestran esta dependencia de la fuerza de rozamiento a la penetración en un fluido con la velocidad, como, por ejemplo, las que tenemos cuando montamos en bicicleta, donde cuanto más deprisa pedaleamos, mayor es la fuerza del aire que se opone a nuestro avance. Ahora bien, si la fuerza de rozamiento ejercida por el aire aumenta al aumentar la velocidad del cuerpo en la caída libre, esta fuerza debe crecer paulatinamente a lo largo de ella y, por tanto, tendría que llegar un momento en que el cuerpo alcanzara una velocidad límite y dejara de acelerar. Para comprobarlo los participantes manipulan una simulación Modellus, cuyo modelo físico-matemático son las ecuaciones de la caída libre, incorporando una fuerza de rozamiento dependiente de la velocidad (Gluck, 2003; Takahashi y Thomson, 1999). En la pantalla de la animación colocamos un cursor que permite modificar el valor del coeficiente entre dicha fuerza de rozamiento y la función de la velocidad e igualamos inicialmente el coeficiente a cero. Así, la fuerza de rozamiento también es cero, el movimiento de caída es CAÍDA LIBRE CON ROZAMIENTO uniformemente acelerado y, durante la caída, la animación dibuja una gráfica de la velocidad respecto del tiempo correspondiente a una relación lineal. Después de comprobar esto, los participantes prueban otros valores del coeficiente y observan que la gráfica muestra la tendencia a alcanzar una velocidad límite y que ésta se alcanza antes cuanto mayor sea el coeficiente (imagen 4). Para completar el estudio, los participantes realizan otro experimento más, en el que dejan caer sobre el sensor de movi-

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Imagen 4. Animación para estudiar la caída con

rozamiento Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


miento un cuerpo que alcanza rápidamente la velocidad límite en el seno del aire (por ejemplo, una base de corcho blanco o de espuma). Ahora interesa analizar la gráfica de la velocidad y ajustar la velocidad de caída a una función proporcional a e-Kt, que es conforme a la hipótesis de una estabilización de la velocidad. Al hacerlo se obtiene una gráfica experimental similar a la de la simulación anterior Imagen 5. Gráfica experimental de la (imagen 5). velocidad de caída de una base de Como complemento a estas demostraciones podemos espuma. En este caso, la velocidad plantearnos por qué son necesarios los paracaídas, puesto límite es 2,35 m/s que, al caer, las personas también alcanzan una velocidad límite. El motivo es que esa velocidad límite es bastante elevada (del orden de 50-60m/s) y, en consecuencia, al llegar al suelo un ser humano con esa velocidad, el impacto es, casi seguro, mortal. Para mostrarlo, enseñamos otra animación Modellus que simula la caída en el aire de una persona y la apertura de un paracaídas después de haberse alcanzado la velocidad límite. El paracaídas aumenta repentinamente el área sobre la que se ejerce la fuerza de rozamiento y así se consigue una disminución brusca de la velocidad, adecuada para que el impacto de la persona contra el suelo sea más moderado (imagen 6). CAÍDA CON PARACAÍDAS Otra situación en la que resulta útil tener en cuenta el valor de la velocidad límite es el estudio del escaso daño que pueden producir las gotas de lluvia, frente al daño considerable que producen las gotas de granizo. También puede ser interesante conocer algunos hechos curiosos relacionados con este concepto, como, por ejemplo, las posturas que adoptan los gatos al caer y cómo éstas afec- Imagen 6. Animación Modellus que simula una caída con tan a su velocidad límite de caída. paracaídas

Demostración 4. ¿Por qué algunos cuerpos caen «muy lento» desde el principio y otros incluso ascienden? En las demostraciones del punto anterior se ha podido comprobar que algunos cuerpos, como por ejemplo la base de corcho y la de espuma, caen desde el principio con una aceleración pequeña, incluso al inicio de la caída, cuando su velocidad todavía es muy pequeña y, por tanto, la fuerza de rozamiento no tiene por qué ser muy grande. La razón de esto se debe a que además de la fuerza de la gravedad y la fuerza de rozamiento, sobre los objetos se ejerce otra fuerza de senAlambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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tido ascendente (el empuje), causada por estar «sumergidos» en la atmósfera. Es muy conveniente mostrar la influencia del empuje en la caída libre, donde, por el hecho de que los cuerpos descienden, es frecuente que pase desapercibido o, simplemente, se crea que no existe (Guyon y Misery, 1980). La fuerza de empuje fue propuesta por Arquímedes. Cuenta la leyenda que estando sumergido en su bañera, se dio cuenta de que dentro del agua «pesaba menos» y que atribuyó esa disminución aparente de peso a la masa de agua que el propio Arquímedes desalojaba al sumergirse. Se dice que concibió así el concepto de que la fuerza de empuje es igual al peso del fluido desalojado y, por tanto, depende de la densidad de dicho fluido. Por otra parte, la fuerza peso depende de la densidad del cuerpo que cae. Como el peso y el empuje se dirigen en sentidos opuestos, el efecto del empuje sobre el movimiento de caída es tanto mayor, cuanto mayor sea la densidad del fluido en comparación con la del objeto. Así se explica, por ejemplo, que un globo inflado con helio ascienda en el aire, como también asciende por la misma razón un Imagen 7. Animación para analizar la caída bloque de madera en el agua. de una bola de plástico dentro del agua Para mostrar una consecuencia de estos conceptos, invitamos a los participantes a realizar un experimento semejante al de la caída de la pelotita, que, en este caso, estudia la caída de una bola de un material plástico (de densidad algo superior, pero muy próxima a la del agua) dentro de una probeta llena de agua. La bola se deja caer de forma que sea bien visible a la cámara y el dispositivo experimental incluye la toma de una medición de altura de referencia que queda registrada en el vídeo (puede ser la propia altura de la probeta). Nuestra hipótesis ahora es que, por ser las densidades tan parecidas, la bola tendrá desde el principio una aceleración muy pequeña y alcanzará enseguida su velocidad límite. Por tanto, casi desde el inicio el descenso podría ser un movimiento uniforme. Para confirmarlo, escribimos en la ventana reservada al modelo físicomatemático las ecuaciones teóricas de un movimiento uniforme y en la pantalla de la animación colocamos una bola que evolucione siguiendo esas ecuaciones. El resultado obtenido confirma la hipótesis, obteniéndose un alto grado de correspondencia entre el movimiento de caída real de la bola y el movimiento teórico uniforme de una bola virtual (imagen 7).

Demostración 5. ¿Realizó Galileo el experimento de la Torre de Pisa? Una aplicación interesante de la influencia de la fuerza de rozamiento en la caída es comprobar si Galileo pudo realizar el experimento de la Torre de Pisa. Cuenta la leyenda que, con objeto de mostrar que en ausencia de rozamiento todos los cuerpos caen con la misma aceleración, Galileo

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se subió a lo alto de la Torre de Pisa y desde allí dejó caer dos grandes esferas de masas muy diferentes (una de acero y otra de madera). Supuestamente, los testigos que se encontraban al pie de la Torre habrían visto llegar a ambas esferas al suelo al mismo tiempo. Para analizar la verosimilitud de esta leyenda, hemos diseñado una animación informática Modellus sobre la caída de las dos bolas desde una altura como la de la Torre de Pisa (algo más de 50 metros). En el Imagen 8. Animación para comprobar el supuesto modelo físico-matemático hemos escrito las experimento de la Torre de Pisa leyes del movimiento de caída, incorporando una fuerza de rozamiento proporcional a la velocidad u, opcionalmente, al cuadrado de ésta. En la pantalla también hay cursores que permiten variar el coeficiente de la fuerza de rozamiento y las masas de las bolas. Manipulándolos, los usuarios pueden extraer sus propias conclusiones sobre este experimento. Así comprueban que, si el rozamiento fuera despreciable, las bolas sí tendrían la misma aceleración y llegarían juntas al suelo. Sin embargo, el rozamiento no se puede despreciar porque las esferas alcanzan enseguida una velocidad considerable. Por eso, no llegan al suelo juntas y la separación entre ellas es además mayor cuanto mayor sea la diferencia entre las masas de las dos esferas (imagen 8). Por lo tanto, Galileo no pudo realizar este experimento y, si lo hubiera hecho, los testigos habrían visto llegar al suelo antes la esfera de acero. Galileo, para estudiar el movimiento de caída, sí recurrió, en cambio, al ingenioso recurso de hacer rodar esferas por planos inclinados. Esto le permitía aminorar la caída y realizar mediciones de tiempo fiables (Galilei, 2003). Como terminación de esta demostración nos podemos preguntar por qué, si la fuerza de rozamiento depende de la velocidad, pero no de la masa del objeto, ocurre que la masa influye en la caída justamente cuando interviene el rozamiento. El motivo es que, cuando no interviene la fuerza de rozamiento, la masa inercial y la masa gravitatoria se compensan en el cálculo de la aceleración, pero cuando hay fuerza de rozamiento, ambas masas ya no se compensan, precisamente porque el efecto de la fuerza de rozamiento se agrega a la influencia de una de ellas (se agrega a la fuerza gravitatoria, dependiente de la masa gravitatoria). En consecuencia, influyen en la aceleración ambas masas y la propia fuerza de rozamiento.

Demostración 6. ¿Cómo es una caída en la Luna? ¿Nos serviría allí un paracaídas? Por el procedimiento seguido en demostraciones anteriores se puede estudiar la caída libre hacia otros cuerpos del Cosmos diferentes a la Tierra, si se dispone de una filmación del movimiento de Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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caída en dichos cuerpos celestes. Así ocurre en la Luna, donde podemos usar alguno de los vídeos que se filmaron en las misiones Apolo. La imagen 9 corresponde a una animación Modellus que hemos elaborado con este propósito y en la que incorporamos un clip de vídeo, disponible en Internet, que muestra un salto del astronauta y proporciona la altura de dicho salto. En este caso, en el modelo físico-matemático sustituimos el valor de la aceleración por el valor oficial de g en la Luna (1,62 m/s2) Imagen 9. Animación del salto de un astronauta para y usamos el dato de la altura del salto comprobar el valor de la gravedad en la Luna para establecer la equivalencia entre mentros y píxeles. Adicionalmente, colocamos en la pantalla las imágenes de una partícula y de un astronauta, preparándolas para que evolucionen atendiendo a ese modelo físico-matemático. En estas condiciones, se obtiene un alto grado de concordancia entre el movimiento real del astronauta en el salto (filmado) y los movimientos de la partícula y del astronauta virtual, que responden a las leyes de la física. Con ello se confirma la veracidad del valor de la gravedad en la Luna que habíamos introducido en el modelo. Podemos completar esta demostración preguntando a las personas que manipulan esta animación si piensan que puede ser peligrosa una caída en la Luna y si allí nos serviría un paracaídas. Para responder a estas cuestiones hemos diseñado otra animación que permite al usuario simular caídas en la Luna desde diferentes alturas. Aunque allí la aceleración de la gravedad es mucho más pequeña que en la Tierra, lo cierto es que a partir de unos 10 metros de altura, la velocidad a la que se produce el impacto con el suelo es importante y la caída resulta peligrosa o, para alturas mayores, mortal. Para evitarlo no servirá en absoluto un paracaídas, puesto que en la Luna no hay atmósfera y, por tanto, el paracaídas no tiene con qué rozar. Precisamente, la ausencia de atmósfera es causa de que los meteoritos hayan hollado el suelo lunar de forma tan apreciable, al no ser desintegrados ni frenados por una atmósfera inexistente.

Demostración 7. ¿Por qué no cae la Luna sobre la Tierra? A propósito de la Luna nos podemos preguntar por qué no cae sobre la T ierra, a pesar de ser atraída por nuestro planeta. Para responder a esta cuestión, comenzamos involucrando a las personas interesadas en un estudio del tiro horizontal, mediante un experimento en el que pueden protagonizar una animación, de forma similar a como se hizo en las demostraciones 2 y 4.

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Para producir el tiro horizontal, la persona hace rodar una pelota de tenis encima de una mesa, iniciándose el lanzamiento horizontal al empezar a caer de ella. En el experimento se pretende verificar la hipótesis de Galileo, según la cual el tiro horizontal se puede concebir como composición de dos movimientos independientes: un movimiento horizontal uniforme (MRU) (despreciando el rozamiento con el aire) y un movimiento vertical de caída, idéntico a una caída libre desde la altura del lanzamiento (MRUA). Para ello, en el modelo físico-matemático de la animación escribimos las ecuaciones de ambos movimientos y en la pantalla colocamos tres pelotitas virtuales: una realizando el movimiento horizontal, otra el movimiento de caída, y la tercera el movimiento resultante de la composición de ambos. El tiempo que dura la caída se obtiene directamente del propio vídeo, insertado en la animación, y su valor permite calcular la velocidad de avance del tiro horizontal. En cuanto al movimiento de caída vertical, le atribuimos una aceleración igual a g. Bajo esta condiciones, la pelotita virtual, cuyo movimiento se programa como composición del movimiento horizontal y la caída vertical, acompaña perfectamente a la pelota real, filmada en el clip de vídeo (imagen 10). Ahora, para establecer una relación entre el tiro horizontal y el problema de la caída de la Luna hacia la Tierra, hacemos uso del gran experimento mental que planteó Newton y aparece plasmado en una ilustración de los Principia (Newton, 1867), como ejemplo de superación de la barrera Cielo-Tierra. Nuestra modesta réplica a tan fructífera idea fue preparar una animación en la que inicialmente sólo se observan tres pelotas realizando tres tiros horizontales (imagen 11, izquierda). Con esta animación en la mano, los alumnos preguntan a los i nteresados cuál de las tres pelotas cae más. Lógicamente es muy fuerte la tentación de pensar que cae más la bola situada más a la derecha en la imagen. Sin embargo, la imagen oculta una información relevante: la del objeto del Cosmos que está atrayendo a las tres pelotas (la Tierra). Cuando se incorpora esa imagen, resulta que justamente la pelota que aparentemente cae más es la única de las tres que, tras haber sido lanzada horizontalmente, no va a tropezar con el suelo (imagen 11, derecha). Esta pelota, como las otras dos, cae hacia la Tierra, pero la relación que hay entre su movimiento de avance y su movimiento de caída es la misma que hay entre el avance horizontal del suelo terrestre y su caída. Por eso, no tropieza nunca con el suelo, sino que realiza un movimiento orbital alrededor de la Tierra, como, sin ir más lejos, el de nuestro satélite. Por tanto, ya podemos responder a la pregunta acerca de la caída de la Luna hacia la Tierra. Nuestro satélite es atraído por la Tierra y Imagen 10. Animación que verifica la hipótesis de Galileo está cayendo hacia ella continuasobre el tiro horizontal Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

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mente, pero, igual que la pelota de la derecha de la imagen, lo hace describiendo una órbita casi circular.

Imagen 11. La imagen de la Brierdo sugiere

que la pelotita más a la derecha es la de mayor caída. La imagen de derecha revela que justamente esta pelotita es la única de las tres que no tropieza contra el suelo (realiza un movimiento orbital)

Una vez que se entiende el concepto de que una órbita supone una caída se abre un abanico de posibilidades, que podemos trabajar. Entre otras, usamos un montaje elemental que simula un campo gravitatorio central (construido con un embudo y una papelera) para que los interesados dejen caer o lancen con velocidades diferentes una pelotita y vean diferentes tipos de órbita que dicha pelotita describe (imagen 12, izquierda). También ofrecemos a las personas interesadas manipular otra animación en la que un satélite puede ser lanzado horizontalmente con diferentes velocidades, dando lugar a que recorra órbitas parabólicas, elípticas o hiperbólicas, según el caso (imagen 12, derecha). Usando esta animación, los participantes también se aproximan al concepto de velocidad de escape, del que vale la pena con- Imagen 12. A la izquierda se muestra un montaje siderar algunas aplicaciones (por ejemplo, casero para producir movimientos semejantes a los ¿por qué existe atmósfera en la Tierra y no movimientos orbitales. A la derecha, una animación para reproducir estos mismos movimientos en la Luna?).

Nota * Son autores de este artículo: Manuel Francisco Alonso Sánchez (profesor), Ana Isabel Aracil Belmonte, Asier Martínez Ferrandiz, María Ortega Martínez y Antonio Rodríguez Ávila (alumnos de

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bachillerato), del IES Leonardo Da Vinci de Alicante 1. Además se dispone de un CD libre y gratuito con el trabajo completo, que incluye un vídeo largo en el que los alumnos hacen y explican todas las demostraciones. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011


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ñanza de la física y la química de secundaria y de bachillerato». Rev. Eureka Enseñ. Divul. Cien., vol. 7(3), pp. 693-707.

Dirección de contacto Manuel Francisco Alonso Sánchez IES Leonardo da Vinci. Alicante [email protected] Este artículo fue solicitado por A LAMBIQUE. DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES en octubre de 2010 y aceptado en abril de 2011 para su publicación.

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

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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: [email protected] (Revista ALAMBIQUE) o bien por correo postal a: C/ Hurtado, 29. 08022 Barcelona (adjuntando el CD y el papel). Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Informaciones

Libro

CARBONELL, E.; HORTOLÀ, P. Entender la ciencia desde dentro (o por lo menos intentarlo)

Tarragona. Universitat Rovira i Virgili, 2011

Cuando un niño se aproxima a un diminuto insecto y lo observa con la curiosidad de un entomólogo está haciendo ciencia. El método científico está arraigando en la vivencia infantil de esos pequeños ojos que escudriñan el mundo. En su última obra, Eudald Carbonell y Policarp Hortolà afirman con rotundidad que no hace falta estudiar epistemología ni filosofía de la ciencia para ser científico. Claro que no. Aunque para ser un buen científico profesional, y buena persona, quizá sí sea necesario, al menos, algo de ética científica y de humildad ante otros paradigmas y formas de percibir la realidad física. Carbonell y Hortolà logran sin duda hacernos un poco mejores científicos, y personas, con sus reflexiones en Entender la ciencia desde dentro. Nos alejan del dogmatismo, del cientifismo radical, a la vez que nos dan argumentos y fuerza para defendernos de las agresiones pseudocientíficas. Carbonell y Hortolà nos blindan especialmente frente al creacionismo emergente, la sinrazón bíblica alejada incluso de la ortodoxia católica (el propio papa Benedicto XVI reconoció durante el año Darwin la compatibilidad de la selección natural con la fe). Sin abundar en citas excesivas, y reduciendo la bibliografía, se nota que Carbonell y Hortolà han mantenido la brevedad y la esencia de unos apuntes de curso que nos acercan con erudición pero sin grandilocuencias a la epistemología del siglo xxi. Una epistemología en la que la biología ha tomado el relevo de la física del siglo xx, y en la que se tienen en consideración propuestas atrevidas como el anarquismo epistemológico de Feyerabend o la perspectiva ecológica de Margalef. En definitiva, la lectura de este libro es un complemento excepcional para docentes de ciencias de primaria y secundaria, para alumnos universitarios de carreras científicas e incluso para avezados bachilleres que cursen Ciencias para el mundo contemporáneo. Porque entender la ciencia desde dentro es hacerla también más comprensible fuera, y para lograrlo tenemos la obligación de conocer perfectamente los recovecos epistemológicos de la ciencia de este tercer milenio. Por lo menos inténtenlo y recuerden a aquel niño que analizaba insectos al llegar la primavera. Toni Hernández


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Informaciones

Crónicas

Conclusiones de la Jornada sobre el Máster Universitario de Profesorado de Ciencias de Secundaria Madrid, 30 de enero de 2011

Asociación Española de Profesores e Investigadores en Didáctica de las Ciencias Experimentales

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Consideraciones sobre la problemática detectada en la puesta en marcha del máster: 1. Se considera que la puesta en marcha de este máster ha venido a satisfacer una reivindicación sostenida durante muchos años, que se justifica por una clara necesidad de nuestro sistema educativo. 2. El reconocimiento de esta formación oficial, sus directrices a nivel estatal y su implantación se valoran muy positivamente, en la medida en que se espera que tenga una influencia positiva en la formación científica y, por extensión, en la formación integral de las nuevas generaciones. Sin embargo, su eficacia y éxito van a depender muy directamente del esfuerzo y del buen hacer de las instituciones educativas (universidades y administraciones) con competencia en este máster, del profesorado universitario perteneciente a distintas áreas de conocimiento y del profesorado de educación secundaria implicado en esta formación. 3. A pesar de que la normativa estatal data de diciembre de 2007, la implantación de este máster, en el curso 2009-10, se ha caracterizado por el desinterés institucional, su apresurada puesta en marcha, la falta de reflexión sobre la finalidad de estos estudios, etc. Todo ello ha conducido a que exista una gran diversidad de planteamientos en las distintas universidades, e incluso dentro de una misma universidad. 4. El encargo de docencia en las universidades, salvo en algunas excepciones, se ha hecho más de acuerdo con las «fuerzas» de las áreas de conocimiento que de acuerdo con la racionalidad científicoacadémica. Con este improcedente procedimiento, las áreas de conocimiento llamadas «científicas» y «pedagógicas» se han con vertido en las grandes beneficiarias de la implantación oficial de estos estudios. 5. En un número considerable de universidades, al área de Didáctica de las Ciencias Experimentales, a la que por su propia definición y por sus competencias docentes e investigadoras corresponde la formación específica del profesorado de ciencias, se adscribe el 50% (o menos) de los créditos del módulo específico de la especialidad o especialidades de ciencias (biología/geología y física/química). Este porcentaje disminuye, y aun queda reducido al 0%, en lo que se refiere a la especialidad de tecnología. 6. Se considera que el éxito de este máster requiere el establecimiento de criterios científicos y académicos, avalados por la investigación y las tendencias actuales en la formación del profesorado de ciencias. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 69 | julio 2011

Informaciones

Crónicas

Basándonos en ello, proponemos las siguientes acciones para su mejora: 1. Para que el máster promueva las competencias profesionales que el docente de secundaria requiere es imprescindible incrementar la coordinación entre las materias que lo integran (comunes y específicas). Se entiende que el área de conocimiento de Didáctica de las Ciencias Experimentales, por las razones antes mencionadas, debe desempeñar un papel central en la coordinación de las especialidades de ciencias. 2. Es necesario clarificar la orientación de las materias de complementos para la formación disciplinar, de tal forma que resulten coherentes con las directrices oficiales y tengan el carácter didáctico necesario para contribuir a la formación docente. Estas materias no deben constituir un mero «repaso» o reiteración del contenido científico ya abordado en la licenciatura, sino atender, entre otros aspectos, al currículo de secundaria y a su dimensión contextual (social, histórica y epistemológica). 3. Es necesario también clarificar la orientación de las materias de innovación docente e iniciación a la investigación educativa y fijar su ubicación, integrándolas en el módulo específico, tal y como se recoge en la normativa oficial. 4. Reorientar el sentido y la ubicación del prácticum, que deberá potenciar la conexión entre el módulo específico y el de aplicación. Para ello, se considera importante que las prácticas, en los centros educativos de secundaria, se desarrollen en dos períodos, superando así su carácter terminal. 5. Reconocer la mutua coordinación del profesorado del máster y el profesorado de educación secundaria que participa en él. Urge clarificar el estatus del profesor que colabora como tutor de prácticas o interviene directamente en materias específicas del máster. En muchas universidades se emplea la figura de profesor asociado, que debe asumir la docencia del master además de su actividad profesional diaria en el centro de secundaria. Sería deseable, como ya ocurre en alguna universidad, que se establecieran convenios de colaboración entre la universidad y las consejerías de educación, con el fin de garantizar una mayor dedicación y especialización del profesorado de secundaria en el máster. Estos docentes deben estar comprometidos con la formación y con la innovación educativa y disponer de una trayectoria profesional que avale dicho compromiso.


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Informaciones

6.

Reflexionar y definir cómo debe ser el Trabajo Fin de Máster. Éste ha de promover la madurez profesional y ha de reflejar el aprendizaje teórico y práctico adquirido a lo largo del máster. La toma de decisiones educativas, su implementación y la reflexión pueden ser puntos de anclaje para tener en cuenta. Todo ello exige una adecuada dirección por parte de un especialista en la formación docente, así como el correspondiente reconocimiento en horas de trabajo, que debe ser similar al otorgado en otros másteres universitarios. 7. Reconocer que el máster de formación del profesorado tiene un carácter profesional implica el fomento de la investigación educativa, de modo que el sujeto que haya superado este máster esté en condiciones de emprender su tesis doctoral en el ámbito educati vo específico.

Crónicas

Asociación Española de Profesores e Investigadores en Didáctica de las Ciencias Experimentales (APICE) www.apice-dce.com

34.ª Reunión Anual de la Sociedade Brasileira de Química Divisão de Ensino de Química

La primera Sociedad Brasileña de Química fue creada en 1922 en el marco de la celebración del centenario de independencia del Brasil, con el objetivo de congregar los esfuerzos de todos los que se dedicaban a la química o a sus aplicaciones y se interesaban por el desarrollo de esta ciencia. En 1951, la Sociedad se juntó con la Asociación Química del Brasil, dando origen a la Asociación Brasileña de Química. El crecimiento de la comunidad química brasileña llevó a un grupo de profesores uni versitarios a crear, en 1977, una nueva Sociedad Brasileña de Química (Sociedade Brasileira de Química, SBQ). En la SBQ los investigadores se agrupan en divisiones por áreas específicas. La primera división que se creó fue la Divisíón de Enseñanza de la Química (Divisão de Ensino de Química), en 1988. Actualmente, existen otras doce (Analítica, Orgánica, Inorgánica, Físico-Química, Materiales, Médica, Ambiental, Productos Naturales, Fotoquímica, Electroquímica, Catálisis y Alimentos). La SBQ edita tres revistas: Química Nova, publicada por primera vez en enero de 1978, que presenta artículos originales de investigación, de revisiones sobre temas de investigación, de educación química y de historia de la química; el Journal of the Brazilian Chemical Society , en inglés, que se destina a artículos seleccionados que aporten contribuciones novedosas y significativas; y Química Nova na Escola, creada y dirigida por la División de Enseñanza de la Química, cuya finalidad es ayudar al profesorado en el trabajo de aula y a su formación y actualización.

Florianópolis, 23-26 de mayo de 2011

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Informaciones

Crónicas

Entre los diferentes eventos que promueve la SBQ, el más importante es la Reunión Anual. En conmemoración del Año Internacional de la Química (AIQ-2011), la 34.ª Reunión Anual de la Sociedad Brasileña de Química (RASBQ) ha contado con una programación rica y diversificada, formada por talleres, minicursos, conferencias, simposios, sesiones temáticas, sesiones coordinadas, sesiones de pósteres, lanzamientos de libros, homenajes y actividades sociales. Con 4.420 inscritos, ha sido la mayor reunión de las realizadas hasta ahora por la comunidad química brasileña. Dentro de la programación de la 34.ª RASBQ destacamos las actividades de la División de la Enseñanza de la Química. La primera actividad fue el «Encuentro de la SBQ con la Educación Básica», destinado a profesores de educación básica (que incluye la educación infantil, de 0 a 5 años; la enseñanza fundamental, de 6 a 14 años; y la enseñanza media, de 15 a 17), que contó con la realización de conferencias (prof. Attico Inácio Chassot y prof. José Carlos Gonçalves), una mesa redonda sobre el tema «Libros didácticos innovadores en la sala de aula», con la participación de los profesores Andréa Horta Machado, Lenir Basso Zanon y Gerson de Souza Mól, y catorce talleres impartidos por profesores del área de enseñanza de la química de la Universidad Federal de Santa Catarina. La segunda actividad de la división fue el taller «Pasado, presente y futuro de la Enseñanza de la Química en el Brasil», que contó con la participación de prestigiosos investigadores brasileños: Roseli Pacheco Schnetzler, Maria Eunice Ribeiro Marcondes, Eduardo Fleury Mortimer, Roberto Ribeiro da Silva, Otávio Aloísio Maldaner y José Luís de Paula Barros Silva. Otra actividad destacada fue la conferencia «La enseñanza de la química basada en la modelización, la indagación y la contextualización», impartida por el prof. Aureli Caamaño Ros de la Universidad de Barcelona, miembro de la Societat Catalana de Química. En las tres sesiones de pósteres de la División de Educación fueron presentados 432 trabajos, lo que equivale a casi el 11% del total de los pósteres presentados. De estos trabajos, fueran escogidos ocho para su presentación oral, en una sección que contó con una gran participación de la comunidad. La participación activa de la comunidad de investigadores del área de enseñanza de la química en la reunión anual de la SBQ es un indicador de cómo esta área se ha desarrollado y ha crecido en el Brasil, consolidándose como una de las más importantes de la comunidad química, por su actuación en el campo de la investigación y de la educación formal brasileña. Gerson de Souza Mól Director de la Divisão de Ensino de Química de la SBQ


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Informaciones

Encuentros

III Congreso Internacional. Nuevas Tendencias en la Formación Permanente del Profesorado Barcelona, 5-7 de septiembre de 2011 Información www.ub.edu/ice/congresformacio

Congreso Iberoamericano Educación y Sociedad Universidad de La Serena Cieduc 2011 (Chile), 6-7 de octubre de 2011

Información www.cieduc.org

49e Congres Pluraliste des Sciences Namur (Bélgica), 23-25 de agosto de 2011 Información www.congres-des-sciences.be/index.html

9a Conferencia ESERA (European Science Education Research Association) Lyon (Francia), 5-9 de septiembre de 2011 Información www.esera2011.fr/

XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física (RSEF) 21º Encuentro Ibérico para la Enseñanza de la Física Santander, 19-23 de septiembre de 2011 Información http://rsef2011.unican.es

XIV Encontro Nacional de Educação em Ciências Universidade do Minho, Braga (Portugal), del 29 de septiembre al 1 de octubre de 2011 Información http://sites.ie.uminho.pt/xivenec/

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