Unidad de Formación No. 13 Física - Química · Unidad de Políticas Intraculturales, ......

(Educación Regular)

Unidad de Formación No. 13

Física - QuímicaProducción y aplicación de materiales educativos en el desarrollo curricular

de la Física y la Química

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© De la presente edición:

Colección: CUADERNOS DE FORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Unidad de Formación No. 13Física - QuímicaProducción y aplicación de materiales educativos en el desarrollo curricular de la Física y la QuímicaDocumento de Trabajo

Coordinación:Viceministerio de Educación Superior de Formación ProfesionalViceministerio de Educación RegularDirección General de Formación de MaestrosInstituto de Investigaciones Pedagógicas PlurinacionalUnidad de Políticas Intraculturales, Interculturales y Plurilingue

Redacción y Dirección:Equipo PROFOCOM

Cómo citar este documento:Ministerio de Educación (2017). Unidad de Formación No. 13 “Física - QuímicaProducción y aplicación de materiales educativos en el desarrollo curricular de la Física y la Química”. Cuadernos de Formación Continua. Equipo PROFOCOM. La Paz, Bolivia.

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Í n d i c e

Presentación .............................................................................................................................. 2 Introducción ................................................................................................................................. 4 Objetivo Holístico ................................................................................................................................ 7 Criterios de evaluación ........................................................................................................................ 7 Uso de lenguas indígena originarias .................................................................................................... 7 Momento 1 Sesión presencial ................................................................................................................................. 8 Momento 2 Sesiones de construcción crítica y concreción educativa .................................................................... 20 I. Actividades de autoformación .......................................................................................................... 20 Tema 1: Didáctica de la física -‐ química ............................................................................................... 21 Tema 2: Experimentación de la física – química con materiales cotidianos ........................................ 45 Tema 3: Aplicación de técnicas experimentales con enfoque productivo para generar conocimientos prácticos ...................................................................................................................... 55 II. Actividades de formación comunitaria ............................................................................................ 74 III. Actividades de concreción educativa .............................................................................................. 74 Momento 3 Sesión presencial de socialización ....................................................................................................... 75 Producto de la Unidad de Formación .................................................................................................. 75 Lectura obligatoria de la Unidad de Formación ................................................................................... 75 Bibliografía ........................................................................................................................................... 76 Documento Anexo ............................................................................................................................... 77

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Presentación

El Programa de Formación Complementaria para Maestras y Maestros en Ejercicio (PROFOCOM) es un programa que responde a la necesidad de transformar el Sistema Educativo a partir de la formación y el aporte de las y los maestros en el marco del Modelo Educativo Sociocomunitario Productivo y de la Ley de la Educación N° 070 “Avelino Siñani -‐ Elizardo Pérez” que define como objetivos de la formación de maestras y maestros: 1. Formar profesionales críticos, reflexivos, autocríticos, propositivos, innovadores,

investigadores; comprometidos con la democracia, las transformaciones sociales, la inclusión plena de todas las bolivianas y los bolivianos.

2. Desarrollar la formación integral de la maestra y el maestro con alto nivel académico, en el ámbito de la especialidad y el ámbito pedagógico, sobre la base del conocimiento de la realidad, la identidad cultural y el proceso socio-‐histórico del país. (Art. 33)

Así entendido, el PROFOCOM busca fortalecer la formación integral y holística, el compromiso social y la vocación de servicio de maestras y maestros en ejercicio mediante la implementación de procesos formativos orientados a la aplicación del Currículo del Sistema Educativo Plurinacional, que concretice el Modelo Educativo Sociocomunitario Productivo aportando en la consolidación del Estado Plurinacional. Este programa es desarrollado en todo el Estado Plurinacional como un proceso sistemático y acreditable de formación continua. La obtención del grado de Licenciatura será equivalente al otorgado por las Escuelas Superiores de Formación de Maestras y Maestros (ESFM), articulado a la apropiación e implementación del Currículo Base del Sistema Educativo Plurinacional. Son las Escuelas Superiores de Formación de Maestras y Maestros, Unidades Académicas y la Universidad Pedagógica las instancias de la implementación y acreditación del PROFOCOM, en el marco del currículo de formación de maestras y maestros del Sistema Educativo Plurinacional, orientando todos los procesos formativos hacia una:

• “Formación Descolonizadora”, que busca a través del proceso formativo lidiar contra todo tipo de discriminación étnica, racial, social, cultural, religiosa, lingüística, política y económica, para garantizar el acceso y permanencia de las y los bolivianos en el sistema educativo, promoviendo igualdad de oportunidades y equiparación de condiciones a través del conocimiento de la historia de los pueblos, de los procesos liberadores de cambio y superación de estructuras mentales coloniales, la revalorización y fortalecimiento de las identidades propias y comunitarias, para la construcción de una nueva sociedad.

• “Formación Productiva”, orientada a la comprensión de la producción como recurso pedagógico para poner en práctica los saberes y conocimientos como un medio para desarrollar cualidades y capacidades articuladas a las necesidades educativas institucionales en complementariedad con políticas estatales. La educación productiva territorial articula a las instituciones educativas con las actividades económicas de la comunidad y el Plan Nacional de Desarrollo.

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• “Formación Comunitaria”, como proceso de convivencia con pertinencia y pertenencia al contexto histórico, social y cultural en que tiene lugar el proceso educativo. Esta forma de educación mantiene el vínculo con la vida desde las dimensiones material, afectiva y espiritual, generando prácticas educativas participativas e inclusivas que se internalizan en capacidades y habilidades de acción para el beneficio comunitario. Promueve y fortalece la constitución de Comunidades de Producción y Transformación Educativa (CPTE), donde sus miembros asumen la responsabilidad y corresponsabilidad de los procesos y resultados formativos.

• “Formación Intracultural, Intercultural y Plurilingüe”, que promueve la autoafirmación, el reconocimiento, fortalecimiento, cohesión y desarrollo de la plurinacionalidad; asimismo, la producción de saberes y conocimientos sin distinciones jerárquicas; y el reconocimiento y desarrollo de las lenguas originarias que aporta a la intraculturalidad como una forma de descolonización y a la interculturalidad estableciendo relaciones dialógicas, en el marco del diseño curricular base del Sistema Educativo Plurinacional, el Currículo Regionalizado y el Currículo Diversificado.

Este proceso permitirá la autoformación de las y los participantes en Comunidades de Producción y Transformación Educativa (CPTE), priorizando la reflexión, el análisis, la investigación desde la escuela a la comunidad, entre la escuela y la comunidad, con la escuela y la comunidad, hacia el desarrollo armónico de todas las potencialidades y capacidades, valorando y respetando sus diferencias y semejanzas, así como garantizado el ejercicio pleno de los derechos fundamentales de las personas y colectividades, y los derechos de la Madre Tierra en todos los ámbitos de la educación. Se espera que esta colección de Cuadernos, que ahora presentamos, se constituyan en un apoyo tanto para facilitadores como para participantes, y en ellos puedan encontrar:

• Los objetivos orientadores del desarrollo y la evaluación de cada Unidad de Formación. • Los contenidos curriculares mínimos. • Lineamientos metodológicos, concretados en sugerencias de actividades y orientaciones

para la incidencia en la realidad educativa en la que se ubica cada participante.

Si bien los Cuadernos serán referencia básica para el desarrollo de las Unidades de Formación, cada equipo de facilitadores debe enriquecer, regionalizar y contextualizar los contenidos y las actividades propuestas de acuerdo a su experiencia y a las necesidades específicas de las maestras y maestros.

Roberto Aguilar Gómez MINISTRO DE EDUCACIÓN

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Introducción En esta Unidad de Formación se trabaja la articulación del desarrollo curricular con el Proyecto Socioproductivo y tres temas formativos orientados a profundizar o ampliar los conocimientos del área. Para el ejemplo de articulación, a diferencia de las anteriores Unidades de Formación en esta unidad se ha priorizado mostrar con algunos ejemplos cómo en el proceso educativo podemos articular el desarrollo curricular con la problemática y/o las actividades del plan de acción del PSP que estamos trabajando; para este caso se ha elegido el PSP “Mi barrio libre de violencia”. Para el desarrollo del primer momento que se desarrolla en las ocho horas presenciales, en los ejemplos y ejercicios planteados en los cuadernos de cada área para la articulación o relación del desarrollo curricular y el PSP, se recurre primero a la problematización del PSP desde el sentido del campo y el enfoque de cada área; la problematización nos ayuda a relacionar el desarrollo curricular con el Proyecto Socioproductivo. Posteriormente se presentan ejemplos y ejercicios de problematización de los contenidos de los programas de estudio que nos ayudan a que los conocimientos no se aprendan de manera repetitiva o memorística, sino a partir de la comprensión y la práctica de manera crítica. Cerrando estas actividades, se plantean preguntas que generan actividades orientadas a la concreción curricular pertinente al contexto donde se desarrolla el currículo. Esta manera de abordar los saberes y conocimientos (contenidos) orienta a transformar nuestras prácticas educativas, porque la problematización nos conecta a las diferentes situaciones y aspectos de nuestra realidad (demandas, necesidades, problemáticas, sociales, políticas, económicas, culturales, etc.). Para el segundo momento, de construcción crítica y concreción educativa, en las actividades de auto-‐ formación trabajamos tres temas o contenidos a objeto de profundizar y ampliar los conocimientos en la especialidad o el área que se han planteado en la sesión presencial de las 8 horas, que debe ser reflexionada críticamente a partir de lecturas de textos propuestos para este fin1. Las actividades de formación comunitaria están orientadas a reforzar el trabajo de sistematización que estamos realizando, para ello trabajaremos en nuestro Equipo de Sistematización de acuerdo a las indicaciones de la presente Unidad de Formación. En las actividades de concreción educativa, desarrollamos actividades para articular el desarrollo curricular con el PSP y registramos en el diario de campo para fortalecer el informe de sistematización que estamos elaborando.

1 Las lecturas de los textos propuestos deben ser abordadas de manera crítica y problemática; no se trata de leer de manera pasiva, repetitiva o memorística; éstas deben generar el debate y discusión. No tienen la función de dar respuestas a las preguntas realizadas, sino son un insumo o dispositivo para que maestras y maestros abran el debate y profundicen los temas del área abordados.

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Para el tercer momento deberá socializarse lo referente a la articulación de elementos curriculares con el PSP que es una parte de nuestro primer borrador del informe de sistematización. Estas cuestiones deben ser aclaradas por las y los facilitadores al inicio de la sesión presencial de 8 horas, en esta sesión presencial trabajaremos organizados por Áreas de Saberes y Conocimientos; en las Sesiones de Construcción Crítica y Concreción Educativa (138 horas) se trabajará en los Equipos de Sistematización y en la Sesión Presencial de Socialización (4 horas), la actividad puede organizarse también por estos Equipos, según las necesidades para un adecuado desarrollo de la sesión. Al igual que en la anterior Unidad de Formación realizamos algunas precisiones:

• Las actividades y/o tareas que se plantean en las diferentes Unidades de Formación del PROFOCOM en ningún caso deben significar la interrupción o alteración del normal desarrollo de las actividades curriculares de maestras y maestros en la Unidad Educativa; al contrario, los temas que se abordan en cada Unidad de Formación deben adecuarse y fortalecer el desarrollo curricular en la implementación de los elementos del currículo del Modelo Educativo Sociocomuntario Productivo.

• Las facilitadoras y facilitadores del PROFOCOM de las Escuelas Superiores de Formación de Maestros y del Ministerio de Educación están en la obligación de aclarar oportunamente todas las dudas de las y los maestros participantes y no desvirtuar las preguntas planteadas por las y los participantes con acciones coercitivas. Deben orientar adecuadamente la concreción de los elementos del currículo del MESCP, con explicaciones y ejemplos claros, de manera que las y los participantes sientan realmente que el PROFOCOM les ayuda a mejorar y transformar su práctica educativa.

• En los tres momentos del proceso formativo del PROFOCOM (ocho horas presenciales, 138 horas de concreción y 4 horas de socialización), deben realizarse de manera planificada las actividades propuestas en la Unidad de Formación correspondiente.

• Los esquemas o estructuras del plan de desarrollo curricular (plan de clase) planteados en las Unidades de Formación son sugerencias; lo fundamental es que una planificación curricular contenga los elementos curriculares básicos para el desarrollo curricular y sean un instrumento de apoyo para la o el maestro. Esta planificación no es para satisfacer la exigencia institucional simplemente, sobre todo debe ser útil para el trabajo cotidiano en el aula.

• Todo trabajo de sistematización (registro, organización de los datos, etc.), debe estar relacionado con la experiencia educativa de la maestra y maestro. La sistematización comprende la narración y/o descripción de todo lo que acontece diariamente en nuestras aulas o el proceso educativo. No puede realizarse el trabajo de sistematización al margen o aislado de nuestra experiencia y trabajo diario en aula o proceso educativo. Los materiales para la sistematización (datos) “no caen del cielo” se generan de nuestro trabajo en aula o proceso educativo diario y que los tenemos registrados en nuestro diario de campo, es de ahí que tenemos que organizar los datos para elaborar nuestro informe de sistematización.

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• En los productos –materiales o inmateriales– que pueden obtenerse en el desarrollo del

PSP, éstos deben ser pertinentes a la naturaleza y características de los contenidos o áreas de saberes y conocimientos.

Otro de los aspectos que hay que recordar es en relación a los elementos curriculares que podemos destacar en la concreción del MESCP:

• La articulación del currículo (contenidos, materiales, metodología, etc.) con la realidad (vocación y potencialidad productiva, problemas, necesidades, proyectos, aspiraciones, etc.); es una forma de relacionar el currículo y la realidad a través del Proyecto Socioproductivo.

• Otro elemento a destacar es la metodología Práctica, Teoría Valoración y Producción2; esta propuesta metodológica es fundamental en el Modelo Educativo, por lo que en los procesos educativos (o las clases) deben desarrollarse aplicando estos “momentos metodológicos”, lo cual no es difícil, más bien ayuda a que las y los estudiantes “aprendan” y se desarrollen comprendiendo, produciendo, valorando la utilidad de lo que se aprende.

• También destaca el desarrollo y evaluación de las dimensiones Ser, Saber, Hacer y Decidir orientado a la formación integral y holística de las y los estudiantes; no sólo se trata de que la y el estudiante memorice o repita contenidos, sino que debe aprender y formarse integralmente en sus valores, sus conocimientos, uso o aplicación de sus aprendizajes, y educarse en una voluntad comunitaria con impacto social. Otros como la autoevaluación, evaluación comunitaria, el Sentido de los Campos de Saberes y Conocimientos (Cosmos y Pensamiento, Comunidad y Sociedad, Vida Tierra Territorio y Ciencia Tecnología y Producción), los Ejes Articuladores (Educación en Valores Sociocomunitarios, Educación Intra-‐Intercultural Plurilingüe, Convivencia con la Madre Tierra y Salud Comunitaria y Educación para la Producción), los Enfoques (Descolonizador, Integral y Holístico, Comunitario y Productivo).

Entonces se trata que las y los facilitadores –más allá de la presente Unidad de Formación– orienten en la concreción de estos elementos curriculares de la manera más adecuada y didáctica, con ejemplos y/o vivencias, aportes que pueden recuperarse de las y los mismos participantes. Para el desarrollo de esta Unidad de Formación debemos tomar en cuenta que una o un facilitador de la ESFM o el ME respectivamente va a trabajar con cuadernos de los tres niveles educativos: Inicial en Familia Comunitaria, Primaria Comunitaria Vocacional y Secundaria Comunitaria Productiva, por lo que debe organizarse de manera que las y los facilitadores y participantes de los tres niveles desarrollen adecuadamente las actividades propuestas.

2 Es importante recordar que estos “momentos metodológicos” están integrados; no son estancos separados; todo los momentos metodológicos están integrados o concebidos integradamente para desarrollar una visión holística en la educación (cf. U.F. No. 5).

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Objetivo Holístico Profundizamos en los saberes y conocimientos del área problematizando y reflexionando la realidad, mediante el desarrollo de procesos metodológicos de articulación e integración de contenidos, a través de la práctica de actitudes de trabajo cooperativo y respeto mutuo, para desarrollar procesos educativos pertinentes vinculados a las demandas, necesidades y problemáticas de la realidad. Criterios de evaluación SABER: Profundizamos en los saberes y conocimientos del área problematizando y reflexionando la realidad.

• Reconocimiento de las características de integración de saberes y conocimientos y de articulación del currículo con el Proyecto Socioproductivo.

• Comprensión de los contenidos profundizados en cada área de saberes y conocimientos.

HACER: Mediante el desarrollo de procesos metodológicos de articulación e integración de contenidos.

• Articulación pertinente del currículo con el Proyecto Socioproductivo • Integración de los saberes y conocimientos de las áreas al interior del campo y entre

campo de saberes y conocimientos con el Proyecto Socioproductivo.

SER: A través de la práctica de actitudes de trabajo cooperativo y respeto mutuo.

• Actitud comprometida en el trabajo al interior de las CPTEs. • Respeto por la opinión de la o el otro.

DECIDIR: Para desarrollar procesos educativos pertinentes vinculados a las demandas, necesidades y problemáticas de la realidad.

• Transformación de la práctica educativa en función de responder a las necesidades de la comunidad.

Uso de lenguas indígena originaria El uso de la lengua originaria debe practicarse en los tres momentos del desarrollo de la Unidad de Formación. De acuerdo al contexto lingüístico se realizarán conversaciones, preguntas, intercambios de opiniones, discusiones y otras acciones lingüísticas. Asimismo, estas experiencias desarrolladas en los proceso de formación deben ser también replicadas por las y los maestros en el trabajo cotidiano, en los espacios educativos de su contexto.

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Momento 1 Sesión presencial (8 horas) Para iniciar la sesión presencial, la facilitadora o facilitador anuncia que en las 8 horas de formación se hará énfasis en el trabajo del proceso metodológico de la articulación de los contenidos de las Áreas de Saberes y Conocimientos con el Proyecto Socioproductivo Comunitario. Por este motivo organiza grupos de trabajo por áreas de saberes y conocimientos aplicando alguna dinámica de grupo pertinente, y luego los grupos de trabajo inician con las actividades descritas en la presente Unidad de Formación. PROCESO METODOLÓGICO DE LA ARTICULACIÓN DE LAS ÁREAS 1. Partir de la problematización de la realidad desde el sentido de los Campos y el enfoque de

las Áreas

ACTIVIDAD 1 Nos organizamos en comunidades (equipos o grupos) de estudio (inicial, primaria y secundaria por Campos de Saberes y Conocimientos) para reflexionar sobre el PSP (proyecto socioproductivo) que se propone en esta unidad de formación y consideramos los problemas implicados, para plantearlos y compartirlos en la comunidad de estudio. El PSP propuesto es el siguiente:

PSP MI BARRIO LIBRE DE VIOLENCIA

OBJETIVO Desarrollar procesos de prevención, protección y seguridad ciudadana, a través de la organización de la comunidad para disminuir los niveles de inseguridad ciudadana en nuestro barrio.

ACTIVIDADES DEL PLAN DE ACCIÓN

1. Sensibilización e información sobre Seguridad Ciudadana 2. Conformación de las Brigadas de vecinales 3. Implementación del Sistema de Seguridad 4. Identificación de los focos de violencia 5. Reducción de los focos de violencia

Para mejorar la comprensión del PSP propuesto como ejemplo, ampliamos la información al respecto. La Unidad Educativa Florinda Barba Chávez está situada en el Barrio Victoria de la ciudadela Andrés Ibañez, más conocida como Plan 3000 (Distrito Municipal 8). Es uno de los 25 distritos municipales de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra (22 urbanos y 3 rurales)3. El problema de la violencia está a la orden del día. Observando los canales de televisión nacional, vemos las múltiples formas de violencia. Santa Cruz no es obviamente una excepción. En el Barrio Victoria del Plan 3000 de la ciudad de Santa Cruz, contexto de la UE Florinda Barba,

3 La provincia Andrés Ibáñez del departamento de Santa Cruz está dividida en 5 municipios, uno de ellos es el municipio de Santa Cruz de la Sierra que está divido en 22 distritos Urbanos o zonas y 3 distritos rurales. El Plan 3000 es el Distrito Municipal 8.

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también está presente el problema de la violencia, delincuencia, criminalidad e inseguridad ciudadana, especialmente la manifestada a través de la comisión de delitos. La violencia e inseguridad ciudadana son parte del acelerado crecimiento urbano. Asaltos y atracos, robos al paso, violaciones hasta homicidios y asesinatos son preocupaciones de los vecinos porque viven junto a sus hijas e hijos esta realidad a diario. La inseguridad ciudadana es el problema más importante, estadísticamente está delante del consumo de drogas. Las posibles causas que originan la delincuencia son la falta de trabajo, escasez de recursos y falta de valores. Se manifiesta que apenas 4 de cada 100 personas se sienten seguras el abordar un micro, 11 de cada 100 caminan seguros por el barrio, 32 de cada 100 se sienten seguras en su propia casa. Las pandillas, el crimen organizado (robo agravado y hasta homicidio) y el robo de “fruslerías” son preocupaciones. Por supuesto que esto cambia en los diferentes contextos4. El Gobierno departamental, al respecto, lanzó el plan “La Seguridad Ciudadana es nuestra responsabilidad” mientras que el gobierno central diseñó el Plan Nacional de Seguridad Ciudadana y Lucha Contra el Crimen 2012 – 2016 que se basa sobre cuatro pilares fundamentales, los que promoverán una efectiva lucha contra la delincuencia en el país. La estrategia que fue elaborada por el Viceministerio de Seguridad Ciudadana y establece como primer pilar el fortalecimiento normativo boliviano, mediante la aprobación de la Ley de Seguridad Ciudadana; Ley de Control al Expendio y Consumo de Bebidas Alcohólicas; Ley de Faltas y Contravenciones; Ley de Armas y Explosivos; Ley de Justicia Penal Juvenil y la Reforma al Código Penal y de Procedimiento Penal. El segundo está referido al fortalecimiento de la Policía Boliviana y la seguridad ciudadana integral, que conlleva la capacitación y especialización de los efectivos de la entidad del orden; infraestructura y equipamiento; mejora de la calidad de vida de los miembros de la institución del orden, su bienestar y la aplicación de tecnología preventiva. La prevención, cultura e interacción ciudadana es el tercer pilar del plan nacional, y su consolidación se dará con la inclusión de seguridad ciudadana y vial en el currículo escolar; formación en seguridad ciudadana y seguridad vial; conformación de los consejos de seguridad ciudadana; campañas comunicacionales gratuitas en medios de comunicación y el Observatorio de Seguridad Ciudadana. El cuarto pilar fundamental tiene que ver con la lucha contra el crimen, para lo cual se ejecutarán planes operativos integrales; reforma al Código Penal y Código de Procedimiento Penal; la creación del Centro de Inteligencia Interinstitucional en aeropuertos y fronteras; generación de una base de datos de delitos compartida; aplicación de la Ley Nº 007; desconcentración policial, judicial y del Ministerio Público, además del fortalecimiento a la Fuerza Especial de Lucha Contra el Crimen (FELCC) y la Dirección de Prevención de Robo de Vehículos (DIPROVE). El Sistema Nacional de Seguridad Ciudadana está conformado en el ámbito nacional por el Ministerio de Gobierno; Defensa; Justicia; de Salud y Deportes; Educación, y el Ministerio de

4 Captura Consulting (2011). En Santa Cruz sobra el miedo y falta la seguridad. Recuperado a 9:05, 19, 06, 2015 de: http://www.capturaconsulting.com/index.php/noticias/111-en-santa-cruz-sobra-el-miedo-y-falta-la-seguridad.html

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Comunicación. En el ámbito departamental están los gobiernos autónomos departamentales; organizaciones sociales; organizaciones indígenas originarias campesinas; Comando General de la Policía; Fuerzas Armadas; organizaciones no gubernamentales; organizaciones religiosas y Defensoría del Pueblo. Asimismo, se establece el ámbito municipal con los gobiernos autónomos municipales; las juntas vecinales; organizaciones sociales; organizaciones indígenas originarias campesinas; Policía Boliviana; organizaciones no gubernamentales; instituciones privadas, además de las organizaciones religiosas que existen en el país. La inseguridad ciudadana afecta, de manera directa o indirecta, el desarrollo de las actividades productivas propias del barrio. Sobre esta realidad, está la protección de sus hijas e hijos, en fin, de la familia; por ello, potencialmente las vecinas y los vecinos estarían prestos a desarrollar mecanismos de protección y autodefensa. Actividad 2 Problematización del Proyecto Socioproductivo desde el Sentido del Campo de Saberes y Conocimientos Vida Tierra y Territorio En Secundaria Comunitaria Productiva, reunidos en comunidades de estudio de Campos de Saberes y Conocimientos, dialogamos y reflexionamos sobre cómo desde nuestro Campo de Saberes y Conocimientos podemos abordar la realidad que nos plantea el PSP Mi barrio libre de violencia.

Para realizar esta actividad nos guiamos por las siguientes preguntas: 1. ¿Cómo desde el sentido del campo Vida Tierra y Territorio podemos responder a la

problemática de inseguridad ciudadana identificada en el PSP?

PSP

• Mi barrio libre de violencia

PROBLEMATICA

• Inseguridad ciudadana

SENTIDO DEL CAMPO

• Preservación de la vida y de la naturaleza

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2. ¿Cómo afecta la violencia en la preservación de la vida y la conservación de la naturaleza?

3. ¿De qué manera la problemática de la inseguridad ciudadana reproduce las ideologías de un

sistema capitalista global que afecta a la vida en el planeta a partir del desequilibrio ecológico, la explotación indiscriminada de la naturaleza y la destrucción de las condiciones fundamentales para la reproducción de la vida?

4. ¿Cómo desde la práctica de los saberes y conocimientos de los pueblos podemos fortalecer

la seguridad ciudadana?

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5. Luego del análisis y reflexión realizados, registramos en el siguiente cuadro las ideas o conceptos relevantes para compartirlas en plenaria.

Las reflexiones anteriores sobre el sentido del campo orientarán en el desarrollo curricular de cada una de las áreas. Actividad 3 Problematización del PSP desde el enfoque del Área de Ciencias Naturales: Física – Química

Dando continuidad a la reflexión realizada en la anterior actividad y ahora reunidos por Áreas de Saberes y Conocimientos, dialogamos y reflexionamos sobre cómo abordar las problemáticas de la realidad que estamos respondiendo con el PSP Mi barrio libre de violencia. Para realizar esta actividad podemos guiarnos por las siguientes preguntas: 1. ¿De qué manera el Área de Física – Química está vinculada a la problemática descrita en el

PSP?

PSP

• Mi barrio libre de violencia

PROBLEMATICA

•  Inseguridad ciudadana

ENFOQUE DEL AREA

• Transformación sustentable de los recursos naturales

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2. ¿Cómo a partir de los conocimientos de física -‐ química podemos responder a la inseguridad ciudadana en nuestro barrio?

3. ¿Cómo se desarrolla el problema de la violencia en la clase de física – química en la concreción del Modelo Educativo Sociocomunitario Productivo para ayudar a fortalecer la seguridad en nuestra comunidad?

4. ¿Cómo se utiliza el lenguaje científico en los textos que describen a los productos de uso cotidiano?

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Después del análisis y reflexión realizados anotamos los elementos más relevantes para ser compartidos en plenaria. Actividad 4 (Primera plenaria) Para conocer cómo se interpreta la problemática planteada en el PSP Mi Barrio libre de violencia desde el sentido de Campo de Saberes y Conocimientos y para tener una visión global de cómo se está asumiendo la misma desde el enfoque de las Áreas de Saberes y Conocimientos, desarrollamos esta plenaria donde se expondrán los resultados de las reflexiones desde: a) Las conclusiones y/o aportes sobre la problematización del PSP desde el sentido de cada Campo de Saberes y Conocimientos. b) Las conclusiones y/o aportes desde el enfoque de cada Área de Saberes y Conocimientos que estén presentes. Para realizar esta actividad delegamos responsables por Campos y Áreas y procuraremos ser sintéticos en las exposiciones. La plenaria podrá plantear ajustes y la profundización de las reflexiones en los Campos y Áreas que lo requieran. 2. Articulación de Contenidos5 de los Programas de Estudio en función del PSP.

La reflexión y problematización generada en los anteriores puntos, debe permitirnos delinear criterios comunes para todas las Áreas y darle sentido y orientación crítica a nuestra planificación curricular y práctica educativa6. Esta problematización, debe ayudarnos a una selección y articulación de contenidos (desde cada Campo y Área) acorde a la problemática y/o realidad de nuestro contexto educativo planteada en el PSP. La planificación curricular, nos permitirá articular de manera pertinente la organización de nuestros contenidos, (para no caer en respuestas mecánicas, a la hora de definirlos).

5 En adelante en algunos casos sólo se utilizará el término contenidos y en otros Contenidos y Ejes Articuladores, de acuerdo al sentido que adquiera en su redacción, sin embargo debe tomarse en cuenta que el elemento curricular como tal es Contenidos y Ejes Articuladores. 6Que sería el momento de reflexión política, ya que en éste se plantea la manera en cómo encaramos las problemáticas de la realidad desde los sentidos que orientan a los Campos de Saberes y Conocimientos y el enfoque de las Áreas. Aquí no se trata solamente de un uso meramente temático de un problema para transversalizarlo en las Áreas, sino se trata de plantear la transformación de los problemas de la realidad desde una orientación política de construcción de la realidad.

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Actividad 5 Tomando en cuenta la reflexión generada en las anteriores actividades organizamos los contenidos y ejes articuladores de los programas de estudio de cada Área en función de la problemática o actividad del Plan de Acción del PSP. A continuación presentamos un ejemplo de articulación de contenidos de cada Área del Campo Vida Tierra y Territorio en función de la problemática o actividad del Plan de Acción del PSP, de acuerdo a los siguientes criterios:

Ø Contenidos orientados al PSP Mi barrio libre de violencia. Ø Tomados de los Programas de Estudio del currículo base y/o regionalizados.

Física – Química 3°Secundaria Biología – Geografía 3° Secundaria

EL MOVIMIENTO EN LA MADRE TIERRA • Estudio del movimiento de los cuerpos en la Madre Tierra.

• Movimiento Rectilíneo Uniforme en función de sus variables y su aplicación en los medios transporte sociocomunitario y la naturaleza.

• Saberes y conocimientos culturales en movimientos telúricos, sismos y otros.

LA VIDA Y LOS EFECTOS FENOMENOLÓGICOS EN LA MADRE TIERRA Y EL COSMOS • Origen de la vida y características de la Madre Tierra y el Cosmos.

• La biología y su relación con los fenómenos naturales en la Madre Tierra y el Cosmos.

• Los fenómenos naturales y la vulnerabilidad del territorio en las emisiones antrópicas, (inundaciones, sequia, incendios, deslizamientos, heladas, chaqueos, asentamientos humanos y otros)

• Consecuencias de las emisiones fenomenológicas con relación a la intervención del territorio, población y otros.

Como se observa, desde las respectivas áreas se puede trabajar la problemática a la que responde el PSP, para ello es necesario profundizar los conocimientos del área que nos ayuden a desarrollar los contenidos con mayor pertinencia. En ese sentido esta Unidad de Formación N° 15 para el campo de Vida Tierra y Territorio presenta contenidos que desde su estudio crítico nos muestran una nueva forma de ver los conocimientos que están al interior de cada área; así, para la formación de maestras y maestros trabajaremos los siguientes contenidos:

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Profundización de conocimientos del Área de Ciencias Naturales

PSP Mi Barrio libre de violencia

CAMPO DE SABERES Y CONOCIMIENTOS: Vida Tierra y Territorio

AREAS Área de Saberes y Conocimientos: Física – Química

Área de Saberes y Conocimientos: Biología – Geografía

Contenidos para formación de maestros

Producción y aplicación de materiales y medios educativos en el desarrollo curricular para la enseñanza de la física – química 1. Didáctica de la física – química 2. Experimentación de la física –

química con materiales cotidianos 3. Aplicación de técnicas

experimentales con enfoque productivo para generar conocimientos prácticos

Manejo y uso socioproductivo en la conservación de la biodiversidad 1. La biogeografía 2. Biodiversidad ecológica

socioterritorial 3. Prácticas socioproductivas

sustentables

Luego del análisis y reflexión sobre la articulación de contenidos del tercer año de escolaridad al PSP, realizamos un ejercicio similar al ejemplo tomando en cuenta los criterios de la actividad anterior, los Programas de Estudio del Currículo Base y Regionalizado y registramos en el siguiente cuadro la articulación de contenidos del Área para el quinto año de escolaridad en función del PSP presentado. Campo Vida, Tierra y Territorio Año de escolaridad: ______________Bimestre:____________

Física -‐ Química Biología -‐ Geografía

Problematización de los contenidos organizados en función del PSP o problemática de la realidad Una de las exigencias centrales del MESCP para maestras y maestros, tiene que ver con la necesidad de realizar un desarrollo crítico, creativo y pertinente de los contenidos y ejes articuladores para superar prácticas educativas repetitivas y memorísticas.

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Por lo tanto, los contenidos y ejes articuladores propuestos en los Programas de Estudio no son contenidos cerrados y definidos que simplemente haya que reproducir, por el contrario, se constituyen en la base sobre la cual maestras y maestros tenemos que dotar a los procesos educativos de un sentido pertinente a nuestra realidad, es decir desplegarlos desde nuestras necesidades/ problemas/potencialidades. De esta manera, no se entiende al desarrollo de los contenidos como un fin en sí mismo, como nos han acostumbrado los anteriores modelos educativos; desde el punto de vista del MESCP, los contenidos y su desarrollo son el medio para desplegar procesos educativos vinculados a la vida y para responder a las necesidades/problemas/potencialidades de nuestra realidad. Por tanto los contenidos tienen que ser trabajados según las exigencias de los diversos contextos de nuestro país, con pertinencia. ¿Cómo vinculamos los contenidos de los Programas de Estudio con nuestra realidad para darle un sentido pertinente? Para lograr este cometido se requiere orientar los contenidos en función de las problemáticas/necesidades y/o potencialidades de la comunidad. Esta orientación de los contenidos a la realidad se logra a través de su problematización, es decir, a partir de realizarnos preguntas que redefinan al contenido, que sin perder su naturaleza, expresen una orientación específica referida a nuestras necesidades/problemas/ potencialidades. En ese sentido, los contenidos de los Programas de Estudio tienen que ser problematizados en función de la problemática identificada en el PSP o la actividad del plan de acción planteada para desarrollar el PSP. De esta manera la problematización de los contenidos que se desarrolle en función de una determinada problemática de la realidad, plantea preguntas que le dotan a los contenidos de una orientación y un sentido específico referido a las necesidades/problemas/ potencialidades del contexto. Es importante tomar en cuenta que la problematización está referida a las necesidades/problemas/potencialidades de nuestro contexto inmediato, es decir nuestra comunidad, barrio, ciudad. Así se tiene un contenido que se ha transformado en una o en varias preguntas, que se convierten en el punto de partida para el desarrollo de los procesos educativos con las y los estudiantes. Ejemplo: Tercer año de escolaridad, primer bimestre

Área de Saberes y Conocimientos

Contenido de los Programas de

Estudio

Problemática del PSP Mi barrio

libre de violencia

Problematización del contenido en función del

problema de la realidad y/o actividad del plan de acción

del PSP

Ciencias naturales: Física -‐ Química

Estudio de los movimientos en la madre tierra

Inseguridad ciudadana en nuestra comunidad

¿De qué manera el conocimiento de los límites de velocidad en calles, carreteras y caminos en la comunidad nos ayuda a

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reducir y prevenir los peligros al circular o transportarnos en vehículos?

Actividad 6 Después de la organización de contenidos que se realiza para cada Área se procede a su problematización a partir de los siguientes criterios:

− Planteamos preguntas problematizadoras que permiten orientar los contenidos y ejes articuladores hacia la problemática presentada en el PSP o la actividad del plan de acción del mismo PSP.

− Las preguntas problematizadoras expresarán toda la discusión realizada en las actividades anteriores, es decir, deberán expresar también los sentidos de los Campos y Enfoque de las Áreas.

− Las preguntas problematizadoras plantean tareas nuevas/inéditas que posibilitan orientar las prácticas educativas para transformar una determinada realidad. No son preguntas cerradas, explicativas ni descriptivas; son preguntas que llevan a la acción.

Tomando en cuenta lo señalado anteriormente, trabajamos con el contenido de 5° año de Secundaria Comunitaria Productiva en el cuadro siguiente:

Área de Saberes y Conocimientos

Contenido de los Programas de

Estudio

Problema de la realidad

Problematización del contenido en función del problema de la

realidad Ciencias Naturales: Física – Química

Inseguridad ciudadana

4. Concreción curricular a partir de los contenidos problematizados

Llegados a este punto nos encontramos con preguntas que serán la base para la concreción educativa. Como hemos visto en la actividad anterior, las preguntas son la forma en que los contenidos adquieren pertinencia para desarrollar los procesos educativos en función de los problemas de la realidad. Esto no implica que lo que sabemos sobre el contenido se niega o se deja de lado, el conocimiento acumulado de maestras y maestros sobre un contenido específico será el fundamento sobre el cual realizaremos cualquier adaptación o búsqueda de respuestas a preguntas inéditas producto de la problematización. De lo que se trata, es de darle sentido a los contenidos, por tanto no se trata de un desarrollo enciclopédico y temático de los mismos. Entonces, los contenidos trabajados a partir de la formulación de preguntas nos plantean buscar su resolución en el mismo proceso educativo, donde con la participación de las y los estudiantes,

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maestras y maestros y comunidad educativa producimos conocimiento al responder las preguntas planteadas, esto involucra transformar nuestra práctica en varios sentidos. Partir de una pregunta en el quehacer educativo, es partir sabiendo que como maestras y maestros no tenemos el “CONTROL” de todo el proceso educativo y sus resultados, es decir que, como la pregunta es inédita, nosotros como maestras y maestros al igual que las y los estudiantes no conocemos las respuestas a priori y tampoco las encontraremos en referencias bibliográficas o en el internet como un contenido definido. Partir de la pregunta nos lleva a la búsqueda de respuestas, es decir, que en el proceso educativo que promovemos, también nos corresponde aprender. En un proceso de estas características también las relaciones establecidas con las y los estudiantes se reconfiguran, ya que como estamos partiendo de la realidad del contexto, es decir, de los problemas/necesidades/potencialidades de la comunidad, barrio, ciudad, hay que tomar en cuenta que las y los estudiantes tienen saberes y conocimientos profundos de la realidad donde viven y por tanto, a nosotros como maestros y maestras nos tocará también abrirnos a escuchar y aprender de las y los estudiantes, de la misma manera con madres, padres de familia y la comunidad en general. Partir de preguntas de la realidad, implica desarrollar procesos educativos creativos, es decir, que con la problematización se inicia un proceso que involucra la producción de conocimiento y la producción de una nueva realidad, esto implica superar una reproducción acrítica de los contenidos y perfilar su desarrollo pertinente y útil para la vida. Actividad 7 A partir de las preguntas que problematizan los contenidos, realizadas en la actividad anterior, planteamos las orientaciones metodológicas pertinentes. Así, las orientaciones metodológicas que planteemos deben tomar en cuenta que en este proceso de búsqueda de respuestas a las preguntas que estamos formulando, surgirán cuestionamientos que tendrán que ser resueltas con la participación de las y los estudiantes y si fuera necesario/viable con la comunidad en un proceso educativo, por lo tanto debemos proponer orientaciones metodológicas que permitan trabajar los cuatro momentos metodológicos: Práctica, Teoría, Valoración y Producción. Como ejemplo consideramos lo siguiente:

Área de Saberes y

Conocimientos

Contenido de los

Programas de Estudio

Problemática del PSP Mi

Barrio libre de violencia

Problematización del contenido en

función del problema de la

realidad

Orientaciones metodológicas que permiten lograr plantear

respuestas pertinentes

Ciencias naturales: Física – química

Estudio de los movimien-‐ tos en la madre tierra


¿De qué manera el conocimiento de los límites de velocidad en calles, carreteras y caminos en la comunidad nos ayuda a reducir y

Medición de la velocidad promedio de los vehículos que circulan por los aledaños a la UE aplicando un diseño experimental propio trabajando en equipos. Investigación acerca de la

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prevenir los peligros al circular o transportarnos en vehículos?

normativa vigente en cuanto a límites de velocidad. Elaboración de un informe o reporte de la medición efectuada y exposición en plenaria incluyendo criterios valorativos acerca del cumplimiento de la normativa de límites de velocidad por los conductores.

A continuación planteamos las orientaciones metodológicas que dinamicen los contenidos y ejes articuladores problematizados en la anterior actividad:

Área de Saberes y

Conocimientos

Contenido de los

Programas de Estudio

Problemática del PSP Mi

Barrio libre de violencia

Problematización del contenido en

función del problema de la

realidad

Orientaciones metodológicas que permiten lograr plantear

respuestas pertinentes

Ciencias naturales: Física – química


Actividad 8 (Segunda Plenaria) Después de trabajar los puntos 2, 3 y 4, se expondrán los resultados, conclusiones y dudas de las actividades a la plenaria.

Momento 2 Sesiones de construcción crítica y concreción educativa (8 horas)

I. Actividades de autoformación Profundización de los contenidos seleccionados de los Programas de Estudio por Área.

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Tema 1. Didáctica de la física -‐ química ACTIVIDAD 1 En grupos, damos lectura al siguiente texto y a la conclusión reflexionamos en torno a preguntas problematizadoras.

¿Cómo enseñar ciencias? Principales tendencias y propuestas Campanario, Juan Miguel y Moya, Aida

Enseñanza de las ciencias, 1999, 17(2), 179 – 192 INTRODUCCIÓN: LA ENSEÑANZA TRADICIONAL Y LA NECESIDAD DE NUEVOS ENFOQUES La investigación en didáctica de las ciencias ha identificado diversas dificultades en los procesos de aprendizaje de las ciencias que podríamos denominar «clásicas». Entre estas dificultades cabe citar la estructura lógica de los contenidos conceptuales, el nivel de exigencia formal de los mismos y la influencia de los conocimientos previos y preconcepciones del alumno. En los últimos años se detecta un cierto desplazamiento en los centros de interés de la investigación y se presta cada vez más atención a factores tales como las concepciones epistemológicas de los alumnos, sus estrategias de razonamiento o a la metacognición. Las concepciones epistemológicas se refieren a las ideas acerca del conocimiento en general o, en nuestro caso, acerca del conocimiento científico: cómo se estructura, cómo evoluciona y cómo se produce (Hammer, 1994). Las concepciones epistemológicas sobre la ciencia guardan relación con las concepciones sobre cómo se aprende el conocimiento científico. Por ejemplo, muchos alumnos piensan que el conocimiento científico se articula en forma de ecuaciones y definiciones que tienen que ser memorizadas más que comprendidas. Hoy sabemos que este tipo de factores constituye un obstáculo formidable para el aprendizaje de las ciencias y es responsable de muchos de los fracasos que registran los enfoques que se proponen para la enseñanza de las ciencias (Linder, 1993). Lo peor de todo es que los factores anteriores no son meros obstáculos pasivos que hay que eliminar, sino verdaderos elementos opositores activos que sesgan y filtran los conocimientos académicos. Por otra parte, existe amplia evidencia de que, cuando los alumnos abordan el análisis de problemas científicos, utilizan estrategias de razonamiento y metodologías superficiales (Carrascosa y Gil, 1985) o aplican heurísticos importados del contexto cotidiano pero de dudosa utilidad cuando se trabaja con contenidos científicos (Pozo, Sanz, Gómez y Limón, 1991). Para acabar de complicar las cosas, en muchas ocasiones las estrategias metacognitivas de los alumnos son realmente pobres. Uno de los «nuevos» problemas detectados en los alumnos de ciencias es que aplican criterios de comprensión limitados, de manera que no siempre son capaces de formular sus dificultades como problemas de comprensión; es decir, no saben que no saben (Otero y Campanario, 1990; Campanario, 1995). Las destrezas metacognitivas son especialmente relevantes en el aprendizaje de las ciencias, dado que la interferencia de las ideas previas obliga a disponer de un repertorio de estrategias de control de la comprensión adecuado que permita detectar fallos en el estado actual de comprensión (Otero, 1990). Como indica Baker, si los alumnos no son conscientes de que mantienen concepciones erróneas sobre

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los contenidos científicos, es difícil que tomen alguna postura para clarificar su comprensión (Baker, 1991). A la vista de los problemas anteriores podía parecer que existiese una especie de conspiración cognitiva contra el trabajo del profesor (Pozo, 1987, p. 83). Ante esta realidad anterior parece claro que las estrategias tradicionales de enseñanza de las ciencias son poco eficaces para promover el aprendizaje significativo. Es innegable que en muchas de las aulas predomina un modelo de enseñanza por transmisión. Según Calatayud, Gil y Gimeno, este modelo tiene su fundamento en unas suposiciones inadecuadas (Calatayud, Gil y Gimeno, 1992): a) Enseñar es una tarea fácil y no requiere una especial preparación. b) El proceso de enseñanza-‐aprendizaje se reduce a una simple transmisión y recepción de conocimientos elaborados. c) El fracaso de muchos alumnos se debe a sus propias deficiencias: falta de nivel, falta de capacidad, etc. Cómo enseñar más eficazmente es un problema abierto. Por tanto, es conveniente abandonar la noción de método de enseñanza y cambiarla por estrategia de enseñanza. Estas estrategias de enseñanza se concretan en unas actividades de enseñanza en las que «se maneja cierta información procedente de unas determinadas fuentes, mediante procedimientos concretos (asociados a unos medios didácticos) y en relación con unas metas explícitas o implícitas» (García y Cañal, 1995, p. 7). El modo de orientar las estrategias de enseñanza de las ciencias ha sido el objeto central de un apasionado debate y de no pocos trabajos de investigación. Aunque todavía no hemos conseguido una respuesta definitiva al problema de cómo enseñar ciencias, disponemos de criterios más exigentes para analizar y evaluar críticamente las distintas propuestas. Como punto de partida, los enfoques alternativos a la enseñanza tradicional de las ciencias descartan el modelo del aprendizaje por transmisión hoy unánimemente combatido por los especialistas e investigadores en enseñanza de las ciencias. Una vez descartados enfoques de enseñanza basados únicamente en la transmisión de información, la organización de las actividades de enseñanza que conducen al aprendizaje significativo está lejos de ser evidente o unívoca (Driver, 1988). Precisamente, el objetivo fundamental de este artículo es revisar y analizar críticamente los enfoques más influyentes que se han propuesto para intentar vencer con mayor o menor éxito los muy diversos elementos que configuran las dificultades del proceso de aprendizaje de las ciencias. En las secciones siguientes se revisan y analizan críticamente algunos de los puntos de vista alternativos que más influencia han tenido y tienen en el área de enseñanza de las ciencias. Los enfoques que se analizan están influenciados por suposiciones y teorías acerca de cómo se aprende. Sin embargo, las teorías del aprendizaje tienden a ser descriptivas, mientras que las teorías de la instrucción tienden a ser prescriptivas. En las teorías sobre el aprendizaje pueden tenerse en cuenta las condiciones en que se desarrolla el proceso de enseñanza. Las teorías sobre la enseñanza deberían tener en cuenta dichas condiciones. Pero, además, las teorías sobre la enseñanza de las ciencias deben tener en cuenta factores tales como lo que el alumno ya sabe, la especial naturaleza de las disciplinas científicas, la organización social de la enseñanza, las características sociales y cognitivas de los alumnos, sus concepciones epistemológicas y

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destrezas metacognitivas, las relaciones psicosociales en el aula, los factores motivacionales, los recursos y medios disponibles, etc. No todos los enfoques que se revisan en este artículo tienen en cuenta todos los factores anteriores de manera explícita. El objetivo que se persigue es disponer de criterios para analizar críticamente las propuestas y elegir, en la medida de lo posible, los aspectos positivos entre las que se consideren más prometedoras. ¿TIENE VIGENCIA EL APRENDIZAJE POR DESCUBRIMIENTO? Se tiende a asociar el aprendizaje por descubrimiento a los niveles de enseñanza primaria y secundaria y, de hecho, fue una de las primeras alternativas que se ofrecieron a la enseñanza repetitiva tradicional en estos niveles. Los defensores del aprendizaje por descubrimiento fundamentaban su propuesta en la teoría de Piaget. Esta teoría alcanzó gran difusión en un momento en que muchos profesores, especialmente de ciencias, buscaban alternativas al aprendizaje memorístico y repetitivo y al fracaso generalizado en la enseñanza tradicional. Tras años de dominación del enfoque del aprendizaje receptivo de contenidos, las concepciones piagetanas conducían al aprendizaje por descubrimiento en lo que Novak llamó «un matrimonio de conveniencia» (Novak, 1982, p. 110). La predilección de Piaget por el aprendizaje por descubrimiento se pone de manifiesto en su conocida afirmación según la cual, «cada vez que se enseña prematuramente a un niño algo que hubiera podido descubrir solo, se le impide inventarlo y, en consecuencia, entenderlo completamente» (citado en Pozo y Carretero, 1987, p. 38). El aprendizaje por descubrimiento, con su énfasis en la participación activa de los alumnos y en el aprendizaje y aplicación de los procesos de la ciencia, se postulaba como una alternativa a los métodos pasivos basados en la memorización y en la rutina. Dado que este punto de vista prescribe una dirección de enseñanza y aboga por determinadas estrategias, es razonable considerarlo también como una teoría de la enseñanza. Cabe preguntarse si el aprendizaje por descubrimiento tiene algo que aportar hoy día a la enseñanza en los niveles obligatorios e incluso en la universidad. Para ello es conveniente revisar brevemente la experiencia y los resultados del aprendizaje por descubrimiento. El enfoque de la enseñanza por descubrimiento conoció un gran desarrollo durante los años sesenta y parte de los setenta. Diversos proyectos de renovación educativa siguieron este enfoque en el que se fomenta a toda costa la actividad autónoma de los alumnos. Incluso a veces se llega a rechazar, como señalan Ausubel, Novak y Hanesian, cualquier tipo de guía o dirección del aprendizaje (Ausubel, Novak y Hanesian, 1983). En consonancia con los postulados piagetanos, en el aprendizaje por descubrimiento se presta escasa atención a los contenidos concretos que el alumno debe aprender frente a los métodos (Gil, 1994). Lo importante es aplicar a toda costa las estrategias de pensamiento formal. De acuerdo con este enfoque, la enseñanza debería basarse en el planteamiento y resolución de situaciones abiertas en las que el alumno pueda construir los principios y leyes científicos. Éste sería el método ideal para fomentar la adquisición de destrezas de pensamiento formal que, a su vez, permitirían al alumno resolver casi cualquier tipo de problema en prácticamente cualquier dominio del conocimiento. Además, encontrando sus propias soluciones a los problemas, los alumnos serían capaces de aprender las cosas haciéndolas y ello haría más probable que las recordaran (Pozo y Carretero, 1987). Por otra parte, se argumentaba que la implicación activa en el aprendizaje y el contacto directo con la realidad redundarían en una mayor motivación de los alumnos.

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Sin embargo, tanto las evidencias experimentales como los análisis críticos pusieron de manifiesto inconsistencias y deficiencias en el aprendizaje por descubrimiento (Gil, 1994; Pozo y Carretero, 1987; Driver, 1988). Como señala Gil, es muy probable que una búsqueda a tientas por parte del alumno «dé como resultado el aprendizaje de un conjunto de adquisiciones dispersas» (Gil, 1983, p. 30). Otros críticos señalan que en muchas ocasiones la participación activa se confunde con la mera manipulación. No es raro que los alumnos de enseñanza secundaria e incluso de universidad apliquen estrategias de pensamiento nada formales e incluso heurísticas sesgadas por lo que a veces «descubren» otras cosas distintas a las que se pretendía (Rowell y Dawson, 1983). Además, es frecuente que la experiencia empírica refuerza ideas previas erróneas de los alumnos sobre los fenómenos científicos (Gunstone y White, 1981; Driver, 1988). Parece claro, por otra parte, que los alumnos suelen tener dificultades en una de las tareas básicas del aprendizaje por descubrimiento, como es la capacidad para contrastar hipótesis. Diversas investigaciones señalan que la capacidad para eliminar hipótesis mediante la falsación se desarrolla a una edad relativamente tardía (entre los 14 y los 16 años) y no siempre en todos los alumnos (Carretero, 1987). Otra crítica que se formula al aprendizaje por descubrimiento es que está basado en unas concepciones epistemológicas hoy día superadas. Con su énfasis en la observación y en la formulación de hipótesis, este enfoque tiene mucho que ver con concepciones excesivamente inductivistas sobre la ciencia y el trabajo científico. Lo que empezó siendo una justificación psicológica del aprendizaje se acabó basando en una justificación epistemológica sobre la estructura de la ciencia y de los procesos científicos según concepciones que prestan demasiada atención al proceso de observación y formulación de hipótesis. De hecho, según Hodson, una de las características del aprendizaje por descubrimiento que más facilitó su extensión es que la visión de la ciencia que lo sustenta es más «sencilla» que la de otros modelos de la ciencia y los alumnos pueden comprenderla con más facilidad (Hodson, 1994). Las preferencias por los procedimientos frente a los contenidos es discutible además por otras razones: tal como demuestran las investigaciones sobre la influencia de las ideas previas de los alumnos de ciencias, y en contra de la supuesta independencia del pensamiento formal, los contenidos concretos sí son importantes a la hora de aprender ciencias. Una de las críticas más certeras al aprendizaje por descubrimiento es la que realiza Ausubel cuando distingue entre aprendizaje memorístico y aprendizaje significativo (Ausubel, Novak y Hanesian, 1983). Según Ausubel, ni todo el aprendizaje receptivo es forzosamente memorístico, ni todo el aprendizaje por descubrimiento es necesariamente significativo. Lo importante no es que el aprendizaje sea receptivo o sea por descubrimiento, sino que sea memorístico o sea significativo. Estas categorías formarían unos ejes independientes («ortogonales» en palabras de Ausubel) que permitirían clasificar las situaciones de aprendizaje en el aula de acuerdo con los componentes según cada uno de los ejes. Así, por ejemplo, la búsqueda de soluciones a problemas complejos por ensayo y error sería un ejemplo de aprendizaje por descubrimiento que difícilmente daría lugar a un aprendizaje significativo. Las teorías de aprendizaje por descubrimiento han sido tachadas de ser un tipo de «enfermedad infantil» del profesorado. Realmente, cuando se pregunta a los profesores en ejercicio o en formación qué se puede hacer para mejorar el aprendizaje en el aula, una de las primeras respuestas es que se debe aumentar la participación de los alumnos en actividades prácticas (Gil, 1994, Campanario, 1998a). Existe la creencia ingenua entre los profesores de ciencias de

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que la mera actividad práctica por sí misma puede conseguir efectos radicales en el aprendizaje de los alumnos. A pesar de sus muchas limitaciones, el enfoque del aprendizaje por descubrimiento tiene algunos aspectos positivos aprovechables en la enseñanza de las ciencias experimentales. Por una parte, se insiste en el papel de los alumnos como responsables de su propio aprendizaje. Se presta, además, cierta atención a un aspecto del trabajo científico que a menudo había sido olvidado en la enseñanza tradicional de las ciencias: el aprender a descubrir. Este aspecto todavía constituye una de las más graves carencias de la formación en ciencias (Campanario, 1996; Lenox, 1985, Bavelas; 1987). Hay que tener en cuenta que no pocos descubrimientos científicos se deben a observaciones accidentales de fenómenos inesperados o a las consecuencias afortunadas de errores de procedimiento (Campanario, 1996; van Andel, 1994). Aprender a detectar anomalías debería ser, pues, uno de los objetivos educativos dignos de atención. Para que una observación pueda considerarse anómala es preciso conocer previamente qué cosa no resulta anómala; de ahí la relevancia de los conocimientos específicos. Numerosos ejemplos extraídos de la historia de la ciencia demuestran que ciertos hechos son considerados anómalos o dignos de ser explicados sólo en retrospectiva, es decir, cuando existe un marco conceptual en el que tales hechos desempeñan un determinado papel (Lightman y Gingerich, 1991). Como señala Polanyi, «ver un problema es una contribución significativa al conocimiento» (Birch, 1986, p. 79). No cabe duda de que el enseñar a los alumnos a observar con ojos críticos es quizás una de las aportaciones más dignas de consideración de una teoría del aprendizaje y la enseñanza que hoy día es casi unánimemente combatida por los especialistas en enseñanza de las ciencias, a veces, casi de oficio. LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS BASADA EN EL USO DE PROBLEMAS Desde puntos de vista pragmáticos se plantea basar, si no toda, la mayor parte de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias en el nivel universitario en la resolución de problemas por parte de los alumnos (Boud y Feletti, 1992). Como un ejemplo del vigor de esta línea de pensamiento pueden citarse los números especiales que las revistas Instructional Science y Journal of Education of the Gifted dedicaron en 1995 y 1997, respectivamente, a este tema. En esencia, la propuesta consiste en organizar unidades didácticas articuladas fundamentalmente como colecciones de problemas. El sistema no es tan simple como parece: los problemas han de ser seleccionados cuidadosamente y secuenciados de forma que se consiga el aprendizaje significativo (Lopes y Costa, 1996). La palabra problema debe ser entendida en un sentido amplio, ya que incluye, por ejemplo, pequeños experimentos, conjuntos de observaciones, tareas de clasificación, etc. Este enfoque deja entrever cierta influencia del método tradicional de aprendizaje del derecho en países anglosajones, basado en el análisis de casos concretos más que en el aprendizaje de códigos y sistemas completos y tiene como antecedente remoto las posturas filosóficas de John Dewey (Schmidt, 1995; Lopes y Costa, 1996). En el área de ciencias, el origen próximo de este enfoque se encuentra en la percepción de que gran parte de los conocimientos que tenían que aprender los estudiantes de medicina eran irrelevantes para su futuro desempeño profesional. La búsqueda de alternativas más prácticas desembocó en el aprendizaje a partir de problemas, un enfoque orientado típicamente a la enseñanza universitaria (Barrows y Tamblyn, 1980). La Facultad de Medicina de la Universidad McMaster en Ontario y el Worcester Polytechnical Institute fueron instituciones líderes en el uso de esta estrategia (Birch, 1986).

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A pesar de que, como se ha indicado, este enfoque se plantea fundamentalmente para su aplicación en la enseñanza universitaria, es conveniente analizarlo con cierto detalle con el fin de aprovechar, en la medida de lo posible, las aportaciones que puedan ser de utilidad en la didáctica de las ciencias en los niveles de la enseñanza obligatoria. Según Schmidt, la propia dinámica interna de esta estrategia fomenta el aprendizaje autorregulado (Schmidt, 1995). Así, durante el análisis inicial del problema, el alumno debe crear un modelo mental relativo a la situación que se describe en el enunciado. Es muy posible que este primer modelo inicial sea incompleto y tenga lagunas importantes. Asimismo, descubrirá posibles alternativas y enfoques válidos que, en principio, pueden resultar apropiados para avanzar en la solución del problema o para explorar posibilidades. El que aprende debería entonces buscar y aprender contenidos relevantes. Cuando este enfoque se complementa con una organización cooperativa del trabajo en el aula, los problemas pueden hacerse más complejos y la búsqueda de información puede prolongarse durante más tiempo, a veces varios días o incluso una semana. Es evidente que en la formulación anterior gran parte de la responsabilidad del aprendizaje recae en el propio alumno. Aunque aparentemente este enfoque puede tener ciertos rasgos superficiales comunes con el aprendizaje por descubrimiento, son más las diferencias que las semejanzas. Tal vez la diferencia más notable sea que con este método no se espera que el alumno descubra por sí mismo los conocimientos científicos. Más bien, la selección y sucesión de problemas le orienta para que aprenda, a partir de fuentes diversas, los contenidos que se estiman relevantes en una disciplina dada. El uso sistemático de los problemas estaría destinado a dar relevancia a tales contenidos, no a provocar su descubrimiento. Esta estrategia tiene también puntos en común con las concepciones constructivistas sobre el aprendizaje. Aunque los defensores del aprendizaje basado en problemas han argumentado que los puntos de vista recientes en psicología cognitiva son consistentes con el aprendizaje a partir de problemas, y existen justificaciones globales del modelo (Lopes y Costa, 1996), lo cierto es que la fundamentación epistemológica, filosófica y psicológica de esta orientación está menos elaborada que la de otros enfoques, como puede ser aprendizaje como investigación. Los defensores del aprendizaje a partir de problemas se basan, casi siempre, en evidencias relacionadas con el rendimiento académico y grado de motivación de los estudiantes. Según Birch, el aprendizaje a partir de problemas es el mejor medio disponible para desarrollar las potencialidades generales de los alumnos (Birch, 1986). Este autor ha resumido las ventajas que se atribuyen al aprendizaje a partir de problemas. En primer lugar, el aprendizaje basado en problemas es más adecuado que los métodos tradicionales por transmisión para las necesidades de los alumnos, ya que entre las situaciones más frecuentes que se deben afrontar en las ciencias experimentales se encuentra la búsqueda de soluciones a situaciones problemáticas. Este aspecto es especialmente relevante en la enseñanza universitaria de cara a un futuro desempeño profesional. Dado que esta estrategia docente hace explícita la aplicación de los conocimientos teóricos a situaciones problemáticas, fomenta la percepción de la utilidad de los mismos, y contribuye, por tanto, a incrementar la motivación intrínseca. Dado que el alumno debe movilizar constantemente sus conocimientos y que existe una interrelación continua entre teoría y aplicación práctica, el aprendizaje basado en problemas puede conseguir una mejor integración de los conocimientos declarativos y procedimentales.

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Como cualquier estrategia, el aprendizaje a partir de problemas presenta algunas limitaciones que es preciso tener en cuenta. Un posible inconveniente es que exige una mayor dedicación por parte del profesor. En efecto, la tarea del profesor no se reduce a seleccionar problemas que puedan ser más o menos compatibles con determinados contenidos teóricos. Por el contrario, la dirección en que se orienta el aprendizaje de los alumnos estaría determinada por la acertada selección de problemas y por la correcta secuenciación de los mismos. De la selección y secuenciación de los problemas depende además el interés que se logre despertar y el grado de coherencia interna que adquieren los contenidos que componen la asignatura. Se trata, además, de conseguir que el alumno convierta en suyos los problemas que elige el profesor como punto de partida del proceso de aprendizaje. Es evidente que esta estrategia exige prestar atención a los aspectos motivacionales y actitudinales de la enseñanza de las ciencias. El aprendizaje a partir de problemas requiere también mayor dedicación por parte del alumno y ello puede chocar con los hábitos pasivos de éstos, desarrollados tras años de inmersión en ambientes tradicionales. Al igual que sucede con otras orientaciones educativas, el aprendizaje a partir de problemas es, más que una solución definitiva, una propuesta de trabajo y experimentación que merece sin duda un esfuerzo adicional de investigación. Entre los diversos aspectos del aprendizaje a partir de problemas que todavía no son bien comprendidos se pueden citar el papel que pueden desempeñar las nuevas tecnologías y la relación con factores personales propios de los alumnos, tales como la dependencia o independencia de campo (Birch, 1986). Por otra parte, las orientaciones sobre cómo desarrollar eficazmente este enfoque en la práctica son todavía objeto de vivo debate (Schmidt, 1995). EL CAMBIO CONCEPTUAL COMO PUNTO DE PARTIDA DE LAS IDEAS CONSTRUCTIVISTAS Ante la evidente persistencia de las ideas previas de los alumnos y como una alternativa tanto a la enseñanza tradicional por transmisión como a la enseñanza por descubrimiento, diversos autores han planteado la búsqueda del cambio conceptual como punto de partida de las posiciones llamadas constructivistas (Driver, 1988; Nussbaum y Novick, 1982; Hewson y Hewson, 1984; Champagne, Klopfer y Gunstone, 1982). Desde estas posiciones se insiste en la necesidad de ofrecer oportunidades para que los alumnos expliciten sus ideas previas. En su ya clásico artículo, Posner, Strike, Hewson y Gertzog formulan su conocida concepción sobre el cambio conceptual y describen las condiciones necesarias para el mismo (Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982): a) Es preciso que exista insatisfacción con las concepciones existentes. b) La nueva concepción debe ser inteligible, esto es, el alumno debe entender el modo en que la nueva concepción puede estructurar las experiencias anteriores. c) La nueva concepción debe parecer inicialmente plausible. Esta condición es especialmente difícil de cumplir a veces, dado que algunas teorías científicas tienen aspectos que son contraintuitivos. d) La nueva concepción debería ser útil, es decir, debería sugerir nuevas posibilidades de exploración y debería proporcionar nuevos puntos de vista al alumno. La nueva concepción debe resolver los problemas creados por su predecesora y explicar nuevos conocimientos y experiencias.

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Esta visión del cambio conceptual en el aprendizaje de las ciencias se inspira en parte en las concepciones epistemológicas de Kuhn y Lakatos sobre el cambio conceptual en ciencia y en los puntos de vista de Toulmin sobre la evolución conceptual en ciencias en el marco de una ecología conceptual (Mellado y Carracedo, 1993). La propuesta inicial del cambio conceptual sería un modelo de las condiciones necesarias para un tipo de aprendizaje (Hewson y Beeth, 1995). Al ser una teoría descriptiva, no prescribe un modelo docente determinado. Sin embargo, a la vista de los numerosos intentos de llevar a la práctica esta estrategia, puede considerarse como una propuesta acerca de cómo debe orientarse la enseñanza. En 1992, diez años después de su formulación inicial, Hewson señalaba el gran número de artículos publicados en revistas internacionales y de sesiones en congresos dedicados a la investigación sobre el cambio conceptual como un indicador del grado desarrollo que ha alcanzado este frente de investigación y práctica educativa en el área de enseñanza de las ciencias (Hewson, 1992). Además, como un indicador adicional de la robustez de este punto de vista, Hewson constataba el hecho conocido de que el cambio conceptual como paradigma se ha extendido a otras áreas e incluso hay documentos de la reforma educativa en España que se refieren al aprendizaje como un cambio conceptual en la estructura cognitiva del alumno y proponen como uno de los objetivos de la enseñanza de las ciencias el propiciar cambios en las ideas previas de los alumnos. La posiciones que abogan por el cambio conceptual conciben el currículo como un conjunto de experiencias mediante las cuales el alumno construye una concepción del mundo más cercana a la concepción de los científicos (Driver, 1988). En general, las estrategias que promueven el cambio conceptual reflejan un estilo de enseñanza en el cual tanto alumnos como profesores están implicados activamente y en el que los profesores «animan a los alumnos a expresar sus ideas, a pensar rigurosamente y, a su vez, modifican sus explicaciones dependiendo de los puntos de vista que consiguen elicitar en sus alumnos» (Smith, Blakeslee y Anderson, 1993, p. 114). Las pautas generales que deberían seguirse en cualquier programa de enseñanza para el cambio conceptual han sido revisadas recientemente por Hewson y Beeth, quienes ofrecen una serie de recomendaciones que se resumen a continuación (Hewson y Beeth, 1995): a) Las ideas de los alumnos deberían ser una parte explícita del debate en el aula. Se trata de que los alumnos sean conscientes de sus propias ideas y de las ideas de los demás. Además, a diferencia de los enfoques tradicionales, las opiniones de los alumnos deberían considerarse al mismo nivel que las del profesor. Los alumnos han de darse cuenta de que las ideas tienen autoridad por su poder explicativo, no por la fuente de donde proceden. b) El estatus de las ideas tiene que ser discutido y negociado. Como una consecuencia de la primera condición, una vez que todas las ideas han sido elicitadas, los alumnos deben decidir acerca del estatus de sus propias opiniones y de las opiniones de los demás. En esta elección intervienen, además de la propia ecología conceptual, sus criterios epistemológicos acerca del conocimiento científico y acerca de qué constituye una explicación aceptable. c) La justificación de las ideas debe ser un componente explícito del plan de estudios. Que los alumnos consideren que las nuevas concepciones son plausibles y útiles puede depender de varios factores: que las nuevas concepciones parezcan verdaderas y compatibles con otras concepciones previas o aprendidas, que las concepciones no contradigan las ideas metafísicas de los alumnos, que la idea aparezca como general o como consistente y que ello coincida con los compromisos epistemológicos de los alumnos, etc.

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d) El debate en el aula debe tener en cuenta la metacognición que, según Gunstone y Northfield, desempeña un papel central en el cambio conceptual (Gunstone y Northfield, 1994). Cuando los alumnos comentan, comparan y deciden sobre la utilidad, la plausibilidad y la consistencia de las concepciones que se presentan, están explicitando sus propios criterios de comprensión. La aceptación o no de las nuevas ideas y el rechazo de las ideas previas depende en gran medida de los patrones metacognitivos de los alumnos: ¿satisface una nueva concepción las lagunas que plantea la anterior?, ¿es capaz el alumno de detectar fallos en la capacidad explicativa de sus propias ideas?, ¿cómo comparar el poder explicativo, sin duda elevado, de las concepciones previas con el de las nuevas concepciones, etc.? Los interrogantes anteriores responden a la necesidad de tener en cuenta problemas como las dificultades de los alumnos para detectar discrepancias o inconsistencias en un razonamiento científico (Otero y Campanario, 1990). De la descripción anterior se desprende la necesidad de disponer de un repertorio de técnicas y recursos acordes con las condiciones que se han explicado. Las ideas previas pueden ponerse de manifiesto utilizando ejemplos adecuados, cuestionarios, demostraciones, técnicas de discusión en grupo, etc. Una vez que se ha conseguido lo anterior, las estrategias para disminuir el estatus de las ideas erróneas de los alumnos y para justificar las nuevas ideas deben hacer hincapié en los principios científicos de buscar la máxima simplicidad o la máxima consistencia; se basan en el empleo, entre otros recursos, de analogías (Brown, 1994), discusiones guiadas, modelizaciones (Raghavan y Glaser, 1995), comparaciones, etc. El uso de estas actividades incide, además, sobre las concepciones epistemológicas de los alumnos. Por último, es necesario enseñar a los alumnos a detectar inconsistencias entre diversos puntos de vista (algo que se da por supuesto, aunque no siempre esté garantizado) y a que aprendan a aplicar criterios de comprensión adecuados en tales situaciones. En la literatura existen numerosos ejemplos de aplicación de los principios generales del cambio conceptual a áreas diversas y a temas y contenidos concretos. Osborne y Freyberg han descrito varios modelos consecuentes con esta orientación (Osborne y Freyberg, 1985). La revista española Enseñanza de las Ciencias es una fuente notable de este tipo de propuestas. Aunque no parecen existir revisiones sistemáticas o metaanálisis comprensivos de los resultados, los trabajos publicados demuestran cierto grado de efectividad, sin que los resultados sean espectaculares (Carretero y Limón, 1995; Linder, 1993). Parece ser que, como reconocen Strike y Posner (1990), las ideas previas pueden resistir incluso a la enseñanza que se propone explícitamente erradicarlas. Las causas de que el éxito no siempre acompañe a los intentos de conseguir el cambio conceptual son variadas. Algunos críticos señalan que el fundamento epistemológico basado en las ideas de Toulmin y Kuhn puede ser útil para entender los procesos de cambio conceptual en poblaciones de científicos. Sin embargo, la aplicación casi directa de tales ideas para entender los cambios individuales en la mente de los alumnos es más que discutible (Pintó, Aliberas y Gómez, 1996; Osborne, 1996). Además, el efecto de las evidencias contrarias a las ideas previas de los alumnos de cara a lograr el cambio conceptual parece ser menor del que se pensaba en un principio, de manera que los contraejemplos o los conflictos cognitivos por sí mismos no siempre son útiles para provocar el cambio conceptual (Carretero y Baillo, 1995; Clement, Brown y Zietsman, 1989; Hewson y Thorley, 1989). Este aspecto es relevante para el profesor de ciencias porque algunos sesgos en el funcionamiento cognitivo, comunes a casi todos adultos, hacen que los alumnos sean selectivos cuando interpretan las observaciones experimentales, lo que podría explicar la relativa falta de eficacia de los contraejemplos como único recurso para

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cuestionar sus ideas previas. Además, parece claro que ni siquiera los propios científicos utilizan la falsación simple para rechazar un punto de vista (Chalmers, 1982). De hecho, los científicos hacen gala a veces de una resistencia notable a las nuevas ideas en ciencia (Campanario, 1993, 1997). Entre los investigadores en enseñanza de las ciencias existe la percepción de que para que las estrategias de cambio conceptual tengan algún efecto importante es preciso que no se apliquen como un conjunto de estrategias aisladas, sino como un enfoque de enseñanza coherente. Para ello sería necesaria, en primer lugar, una orientación común en varias asignaturas de ciencias y una cierta persistencia temporal en cada una de ellas (Smith, Blakeslee y Anderson, 1993). Además, mientras los profesores tienen una perspectiva a largo plazo de las actividades de enseñanza, los alumnos no tienen, en general, esta perspectiva (Duit, 1991). Es aconsejable, pues, que el profesor explicite los objetivos de las actividades de enseñanza-‐aprendizaje. Por otra parte, aunque las estrategias de cambio conceptual den resultado en casos concretos, los profesores reconocen que no pueden aplicar este enfoque a gran escala sin el apoyo de materiales curriculares adecuados (Smith, Blakeslee y Anderson; 1993). Los libros de texto son el material curricular más utilizado en la enseñanza a todos los niveles y sólo en raras ocasiones incorporan esta orientación didáctica (Apple, 1984). Las formulaciones iniciales del cambio conceptual se centran casi exclusivamente en los conocimientos. Ciertamente, este enfoque parece destinado a sustituir las ideas previas de los alumnos por otras concepciones acordes con las comúnmente aceptadas por los científicos como un fin en sí mismo. Aunque en formulaciones posteriores del cambio conceptual se destaca la importancia de otros factores, como los compromisos epistemológicos (Hewson, 1985) y los factores afectivos y estéticos (West y Pines, 1983; Hewson y Thorley, 1989), y metacognitivos (Hewson, 1992), el marco anterior no presta, en principio, excesiva atención a otras variables relevantes y aún considera que los nuevos elementos añadidos deben servir casi exclusivamente como ayuda para el cambio conceptual. Sin embargo, los factores afectivos son importantes e incluso decisivos. Por ejemplo, Dreyfus, Jungwirth y Eliovitch han comprobado que las condiciones de conflicto cognitivo son bien recibidas por los alumnos más brillantes, mientras los alumnos con dificultades de aprendizaje pueden llegar a desarrollar actitudes negativas y a dar muestras de ansiedad ante tales situaciones (Dreyfus, Jungwirth y Eliovitch, 1990). Si no se tienen en cuenta estos factores, es posible que las estrategias de cambio conceptual no sean efectivas. El papel de la metacognición en el cambio conceptual es especialmente relevante desde otra perspectiva. Por una parte es un medio para que tenga lugar el cambio conceptual, pero también puede considerarse un resultado deseable del cambio conceptual. La insatisfacción del alumno con sus propias concepciones implica el reconocimiento de dificultades (Gunstone y Northfield, 1994), mientras que la evaluación de las nuevas concepciones para decidir sobre la plausibilidad de las mismas y su utilidad implica comparación entre dos estados de comprensión. En esta comparación juegan un papel determinante los compromisos epistemológicos que tenga el alumno. Possner, Strike, Hewson y Gertzog llaman compromisos epistemológicos a los criterios mediante los que una persona utiliza y juzga el conocimiento (Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982). Un alumno puede tener compromisos epistemológicos que enfaticen la coherencia interna o la generalidad del conocimiento. Enfrentado a la tarea de reconocer el conflicto entre dos concepciones inconsistentes, un alumno puede elegir entre admitir las dos

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versiones como correctas cada una dentro de su propio dominio o rechazar una de las dos concepciones. Es evidente que en todo el proceso anterior el alumno necesita controlar constantemente el estado actual de la propia comprensión. Si se consigue que los alumnos sean conscientes del carácter constructivo del aprendizaje, el cambio conceptual puede ser un medio para fomentar la metacognición. Movidos, en parte, por las limitaciones anteriores, algunos autores hablan del cambio conceptual y metodológico (Carrascosa y Gil, 1985; Gil, 1994; Segura, 1991). Ciertamente, la inclusión de este último término es algo más que un mero complemento: se argumenta que sin un cambio metodológico no puede producirse un cambio conceptual. De ahí que, según estos puntos de vista, los enfoques que sólo tienen en cuenta el cambio conceptual resulten, por fuerza, limitados. EL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS PUEDE SER UN PROCESO DE INVESTIGACIÓN DIRIGIDA Aunque la concepción del aprendizaje como un proceso de investigación no es nueva, en los últimos años las propuestas coherentes con esta idea han adquirido un desarrollo notable, especialmente desde posiciones llamadas constructivistas. García y Cañal han revisado las propuestas que defienden el aprendizaje como investigación más difundidas en nuestro país y han encontrado una serie de componentes comunes en todas ellas y algunas diferencias de matiz (García y Cañal, 1995). El lector interesado en un análisis comparativo de las diferentes propuestas puede consultar la obra citada. A continuación se analiza brevemente una de las formulaciones más difundidas en España y de la cual el profesor Daniel Gil es quizá el más conocido defensor. Según Gil, uno de los mayores problemas de la enseñanza de las ciencias es el abismo que existe entre las situaciones de enseñanza-‐aprendizaje y el modo en que se construye el conocimiento científico (Gil, 1994). En consecuencia, es útil partir de la metáfora del científico novel que, como es sabido, puede alcanzar en un tiempo más o menos corto un grado de competencia relativamente elevado en un dominio concreto. Ello es posible porque cuando un científico novel se integra en un grupo de investigación empieza a desarrollar pequeñas investigaciones en las que replica los trabajos previos en un área determinada y aborda problemas en los que sus supervisores son expertos. De este planteamiento se desprende la conveniencia y aun la necesidad de plantear el aprendizaje de las ciencias como una investigación dirigida de situaciones problemáticas de interés (Gil, 1993). Esta propuesta se orienta, fundamentalmente, a la enseñanza de la ciencia en el nivel de enseñanza secundaria, si bien en la literatura didáctica existen ejemplos de aplicación orientados a la enseñanza universitaria (Meneses, 1992). Gil y sus colaboradores proponen una serie de estrategias que se detallan a continuación sin que ello implique la necesidad de seguir forzosamente una secuencia predeterminada (Gil, 1993; Gil, 1994, Gil, Carrascosa, Furió y Martínez-‐Torregrosa; 1991): a) Se plantean situaciones problemáticas que generen interés en los estudiantes y proporcionen una concepción preliminar de la tarea. b) Los alumnos, trabajando en grupo, estudian cualitativamente las situaciones problemáticas planteadas y, con las ayudas bibliográficas apropiadas, empiezan a delimitar el problema y a explicitar ideas. c) Los problemas se tratan siguiendo una orientación científica, con emisión de hipótesis (y explicitación de las ideas previas), elaboración de estrategias posibles de resolución y análisis y

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comparación con los resultados obtenidos por otros grupos de estudiantes. Es ésta una ocasión para el conflicto cognitivo entre concepciones diferentes, lo cual lleva a replantear el problema y a emitir nuevas hipótesis. d) Los nuevos conocimientos se manejan y aplican a nuevas situaciones para profundizar en los mismos y afianzarlos. Éste es el momento más indicado para hacer explícitas las relaciones entre ciencia, tecnología y sociedad. Como señala Gil, el cambio conceptual adquiere ahora un carácter instrumental y deja de ser un objetivo en sí mismo: «la investigación no se plantea para conseguir el cambio conceptual, sino para resolver un problema de interés» (Gil, 1994, p. 27), el cambio conceptual «se produce a lo largo de todo el proceso como un resultado más» (Gil, 1993, p. 203), de ahí el énfasis en el necesario cambio metodológico que debe acompañar todo el proceso. Sin embargo, se rechaza la idea de reducir todo al aprendizaje de un método científico «como conjunto de reglas perfectamente definidas que se aplican mecánicamente » (Gil, 1983, p. 26). Ésta y otras formulaciones insisten también en el cambio actitudinal (Mellado y Carracedo, 1993, p. 335). El modelo que emerge del aprendizaje de las ciencias aparece así contrapuesto tanto a la mera recepción de conocimientos como al descubrimiento de los mismos por los alumnos (Gil, 1993). Por otra parte, según los defensores de este enfoque, tanto los diseñadores del currículo como los profesores deben cuestionar la ciencia que se debe (y que es posible) enseñar. Concretamente, es preciso descargar los programas de ciencias de contenidos puramente conceptuales y prestar más atención a los aspectos metodológicos, al estudio de la naturaleza del conocimiento científico, a los procesos de construcción del mismo y a la relación ciencia-‐tecnología-‐ sociedad (Gil, 1994). Las estrategias propias del aprendizaje como investigación deben ir acompañadas por actividades de síntesis que den lugar a la elaboración de productos como esquemas, memorias, mapas conceptuales, etc., y que permitan concebir nuevos problemas. Coherente con este enfoque, la resolución de problemas como investigación se propone como alternativa a los problemas y ejercicios tradicionales (Gil, Martínez-‐Torregrosa y Senent, 1988). En formulaciones recientes del modelo, se insiste en cuestionar la separación tradicional entre prácticas, resolución de problemas y teoría y se ofrecen alternativas de integración concretas (Gil y Valdés, 1995). Como se ha explicado más arriba, los puntos de vista que proponen la investigación como medio de enseñanza y aprendizaje no son nuevos, y autores clásicos como Locke, Rousseau, Ferrer i Guardia y Dewey ya formularon propuestas en tal sentido (García y Cañal, 1995). Sin embargo, tal vez los rasgos más distintivos de los enfoques actuales del aprendizaje como investigación sean su afán integrador de los diversos aprendizajes (Gil, 1993) y su orientación «radicalmente constructivista» (Gil, 1994, p. 29) fundamentada en las teorías y puntos de vista actuales en filosofía, historia y epistemología de la ciencia. Los autores que trabajan desde estas perspectivas constructivistas han consolidado una línea de investigación y práctica escolar sólida y fructífera. Si nos ceñimos a nuestro país, basta un análisis somero de revistas como Enseñanza de las Ciencias o Investigación en la Escuela para constatar el número elevado de trabajos que se publican siguiendo esta orientación teórica. En una interesante revisión sobre las tendencias actuales en la formación del profesorado de ciencias, Furió abogaba por la integración de las nuevas exigencias prácticas de una enseñanza constructivista (Furió, 1994). Sin embargo, como

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señalan Mellado y Carracedo, «el constructivismo se ha mostrado como un paradigma coherente y fundamentado para el aprendizaje de las ciencias, pero no puede considerarse como un paradigma dominante único, al estilo kuhniano, que excluya absolutamente a los demás» (Mellado y Carracedo, 1993, p. 336). Al igual que sucede con otros enfoques, el aprendizaje como investigación no está exento de problemas. En su aplicación práctica existen algunas dificultades que es preciso tener en cuenta. Una de estas dificultades tiene que ver con la capacidad investigadora de los alumnos. La metáfora del alumno como científico ha sido cuestionada por autores que llaman la atención sobre las pautas sesgadas de razonamiento que utilizan con frecuencia los alumnos (Thiberghien, Psillos, Koumaras, 1995). Ello obliga casi siempre a plantear situaciones muy simplificadas y a que el profesor deba anticipar muchas de las dificultades conceptuales y de procedimiento que, sin duda, surgirán durante el desarrollo de las clases. De ahí el marcado carácter de investigación dirigida que presenta este enfoque. De hecho, como reconoce Gil, no resultará extraño que el profesor deba reforzar, matizar o poner en cuestión los resultados obtenidos por los alumnos mediante los resultados «correctos» obtenidos por los científicos (Gil, 1994, p. 29). Por otra parte, el desarrollo de las actividades de investigación dirigida exige bastante tiempo y obliga, en cierta medida, a un delicado equilibrio entre las necesidades contrapuestas de profundización y visión coherente y ello exige con frecuencia el sacrificio de parte de los contenidos (Gil, 1987). Otro riesgo no desdeñable tiene que ver con la actitud de los alumnos. Al igual que sucede con otros enfoques innovadores, es posible que los alumnos no estén dispuestos a realizar la inversión de esfuerzo que conlleva un modo de aprender distinto al que generalmente están acostumbrados. Muchas veces es más cómodo para los alumnos recibir explicaciones o puede que no encuentren interesantes las situaciones que se abordan en el trabajo de investigación. Como señala Gil, los inconvenientes anteriores no son desdeñables e inciden negativamente en el desarrollo de las actividades de clase, aunque ello tiene una contraparte positiva y es que, en cierta medida, «se evitan las expectativas simplistas en soluciones-‐milagro» (Gil, 1987, p. 12). LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Y EL DESARROLLO DE LAS CAPACIDADES METACOGNITIVAS Como se ha indicado más arriba, las destrezas metacognitivas son una de las componentes del aprendizaje a las que se ha empezado a prestar atención en los últimos años. La metacognición puede concebirse como una ayuda al aprendizaje, pero también puede y debe constituir un objetivo legítimo de la enseñanza (Novak y Gowin, 1988). Se ha argumentado incluso que la enseñanza de las ciencias puede resultar especialmente adecuada para este propósito (Baker, 1991). En la literatura educativa se citan diversas propuestas en este sentido, algunas de las cuales se revisan a continuación. Linda Baker y otros autores han llamado la atención sobre la relación que existe entre una de las componentes de la metacognición, el uso de estrategias metacognitivas, y otros aspectos relacionados con el aprendizaje de las ciencias (Baker, 1991; Carin y Sand, 1985; Carter y Simpson, 1978; Esler y Esler, 1985; Resnick, 1983). Entre las destrezas básicas que se espera que desarrollen los alumnos de ciencias destacan las capacidades de observación, clasificación, comparación, medición, descripción, organización coherente de la información, predicción, formulación de inferencias e hipótesis, interpretación de datos, elaboración de modelos, y obtención de conclusiones (Esler y Esler, 1985; Carter y Simpson, 1978). Según Baker, existe un paralelismo notable entre algunas de las destrezas básicas anteriores y ciertas estrategias

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cognitivas y metacognitivas que se necesitan y aplican en el procesamiento de información. Cuando el procesamiento de la información se lleva a cabo a partir de textos, el paralelismo es aún más claro. Así, la formulación de inferencias en el laboratorio de ciencias requiere, en primer lugar, que el alumno tenga en cuenta toda la información disponible en cada momento. Esta información puede ser fragmentaria, contradictoria o incompleta, lo cual muchas veces se debe a limitaciones experimentales. El alumno debe formular determinadas predicciones que le ayuden a completar la información de que dispone y, como paso final, debe comprobar que las inferencias eran apropiadas. En todos los pasos anteriores existe un paralelismo con los procesos de formulación y comprobación de inferencias durante las tareas de lectura de textos. El aprendizaje a partir de textos se postula, pues, como uno de los medios más eficaces de fomentar la metacognición, especialmente en el aprendizaje de las ciencias (Baker, 1991). Se han desarrollado algunos programas de enseñanza explícita de la metacognición como un contenido educativo más. La idea que subyace es que los alumnos poseen las capacidades necesarias para aplicar destrezas metacognitivas, pero con frecuencia no son capaces de hacerlo de manera espontánea. La mayor parte de los programas de instrucción directa en capacidades metacognitivas que se han publicado se destinan a mejorar el aprendizaje a partir de textos (Campanario, 1995) y no están orientados explícitamente al aprendizaje de las ciencias (Campanario, en revisión). Precisamente, la escasez de propuestas para desarrollar las capacidades metacognitivas en el marco general del aprendizaje de las ciencias es un rasgo común a los enfoques orientados al cambio conceptual o al aprendizaje como investigación, a pesar de la importancia que se concede actualmente a la metacognición en dichas propuestas. Una forma posible de desarrollar la metacognición en el marco del cambio conceptual consiste en el empleo de actividades que siguen el esquema predecir-‐observar-‐ explicar (Gunstone y Northfield, 1994). En estas actividades se hace que los alumnos formulen, en primer lugar, predicciones acerca de determinadas experiencias o demostraciones de cátedra. Se pone especial atención en que los alumnos expliciten las razones en que se basan para sus predicciones. El objetivo es que los alumnos sean conscientes del papel de los conocimientos previos en la interpretación de los fenómenos. A continuación se desarrolla la experiencia para que los alumnos contrasten el desarrollo y los resultados de la misma con sus predicciones. Por último, los alumnos deben intentar explicar las observaciones realizadas, que muchas veces serán distintas a sus predicciones. A lo largo de este proceso, el profesor debe hacer explícitas las relaciones entre las ideas previas de los alumnos y las teorías que permiten explicar adecuadamente las observaciones realizadas durante las experiencias. Como señalan Gunstone y Northfield, este tipo de actividades tiene un marcado carácter metacognitivo en la medida en que, si se desarrollan adecuadamente, ayudan a los alumnos a ser conscientes de sus propios procesos cognitivos (Gunstone y Northfield, 1994). Que los alumnos comprendan que los conocimientos previos guían la observación ya es un objetivo valioso en sí mismo y lo es más si contribuye a que sean conscientes de que sus concepciones sobre el conocimiento científico suelen ser inadecuadas. Este tipo de actividades ha sido utilizado con éxito con profesores en formación y con profesores en servicio (Gunstone y Northfield, 1994). Otra ventaja de este tipo de tareas es que con ellas se llama la atención sobre el papel de la observación en ciencia: no basta con dar por supuestos los resultados, es preciso contrastarlos.

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Otra estrategia, si bien a largo plazo, consiste en hacer que los alumnos lleven un diario de campo en el que registren las experiencias realizadas en clase, sus concepciones iniciales y los procesos de cambio conceptual. De esta manera, a medida que se avanza en el desarrollo de las asignaturas, existe una base documental a la que se puede recurrir para fomentar la autoevaluación por parte de los alumnos del cambio en sus concepciones sobre el aprendizaje (Fulwiler, 1987). Aunque no están únicamente orientados al desarrollo de la metacognición, los mapas conceptuales y los diagramas UVE pueden servir para este objetivo y a menudo se presentan como dos recursos realmente útiles tanto para el aprendizaje de los contenidos como para el desarrollo de las capacidades metacognitivas (Novak y Gowin, 1988). EL DISEÑO DE UNIDADES DIDÁCTICAS PARA LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS La preparación de las clases constituye una tarea que ha de acometer diariamente el profesor. La preparación de una clase conlleva la elección de los contenidos, la organización y secuenciación de los mismos, el diseño de actividades de clase y de posibles tareas extraescolares, la anticipación de las dificultades que pueden encontrar los alumnos, etc. Todos estos componentes se traducen, en definitiva, en una secuencia determinada de acciones. Como señalan García y Cañal, es indispensable complementar los enfoques «macro» (de orientación teórica y que proporcionan modelos de enseñanza generales) con otros de tipo «micro» (más orientados a la acción) que, en definitiva, implementen los modelos generales de enseñanza en la dinámica del aula y en las actividades de enseñanza (García y Cañal, 1995). De ahí que las diversas concepciones sobre la enseñanza y aprendizaje ofrezcan recomendaciones concretas para secuenciar las actividades de enseñanza de acuerdo con sus postulados (Lledó y Cañal, 1993). Sánchez y Valcárcel han presentado una serie detallada de recomendaciones para el diseño de unidades didácticas en el área de ciencias experimentales (Sánchez y Valcárcel, 1993). El modelo de estos autores incluye cinco componentes: análisis científico, análisis didáctico, selección de objetivos, selección de estrategias didácticas y selección de estrategias de evaluación. En el trabajo citado, los autores detallan los objetivos y proponen procedimientos para cada una de las componentes anteriores. Así, por ejemplo, para el análisis científico se requiere un proceso de selección de contenidos y de delimitación de los esquemas conceptuales, de los procedimientos científicos y de las actitudes. En el análisis didáctico hay que averiguar las ideas previas de los alumnos, analizar las exigencias cognitivas de los contenidos y delimitar las implicaciones para la enseñanza. Para la selección de estrategias didácticas, otro de los componentes del modelo, los autores sugieren el diseño de una secuencia global de enseñanza, la selección de actividades de enseñanza y la elaboración de materiales de aprendizaje. Los programas-‐guía de actividades representan otra aplicación del modelo constructivista de aprendizaje de las ciencias (Gil, 1987). Las ideas básicas que subyacen en la elaboración de estos programas-‐guía son favorecer la construcción de los conocimientos por parte de los alumnos y lograr que se familiaricen con algunas características del trabajo científico. Los programas-‐guías son propuestas de desarrollo de unidades didácticas y, aunque deben ser cuidadosamente preparados, han de estar abiertos a posibles modificaciones a la vista de los resultados que se obtengan durante su aplicación. Sería contrario a la orientación constructivista utilizar los programas-‐guía como una receta inflexible de la que no se puede salir. Los programas-‐guía

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describen una secuencia de enseñanza en términos genéricos, relacionando el conjunto de actividades que se incluyen en ella y posibles alternativas de trabajo adicionales. Las actividades que conforman los programas-‐guía pueden ser muy variadas, pero se pueden clasificar en tres categorías fundamentales (Gil, 1987): actividades de iniciación (sensibilización del tema, explicitación de las ideas que posean los alumnos, etc.), actividades de desarrollo (introducción de conceptos científicos, manejo reiterado de dichos conceptos, detección de errores, emisión y fundamentación de hipótesis, conexión entre partes distintas de la asignatura, elaboración de diseños experimentales, etc.) y actividades de acabado (elaboración de síntesis, esquemas, mapas conceptuales, evaluación del aprendizaje, etc.). Como se puede apreciar, algunas de las actividades tienen una marcada orientación metacognitiva. La forma en que se utiliza el programa-‐guía consiste en la realización ordenada por los alumnos de las actividades propuestas. Los alumnos abordan las actividades que se plantean en el programa-‐guía trabajando en grupos pequeños. De esta manera se incrementa el nivel de participación y la motivación de los alumnos. El profesor debe supervisar el trabajo de los grupos, ofrecer ayudas puntuales cuando sea necesario, estar atento al desarrollo de las tareas y, tras la realización de cada actividad, coordinar la puesta en común y reformular los resultados, a la vez que clarifica y complementa el trabajo de los grupos. Los programas-‐guía se orientan fundamentalmente a la enseñanza secundaria. En una línea diferente, pero complementaria, Villani y Orquiza abogan por el uso de experimentos cualitativos en las unidades didácticas como medio de crear conflictos cognitivos en los alumnos (Villani y Orquiza, 1995). Estos autores clasifican los conflictos en externos e internos. Los conflictos externos tienen su origen en una divergencia entre los modos de ver de los alumnos y elementos externos a él, como son el resultado de un experimento, los contenidos de un libro de texto o la explicación de un profesor, mientras que los conflictos internos tienen su origen en una divergencia entre elementos cognitivos de los alumnos, como sus ideas, sus exigencias epistemológicas o cognitivas o su ecología conceptual. Villani y Orquiza insisten en que los alumnos no siempre son conscientes de que existe un conflicto externo o interno, algo que hemos podido comprobar también en nuestras propias investigaciones (Otero y Campanario, 1990; Otero, Campanario y Hopkins, 1992; García-‐Arista, Campanario y Otero, 1996; Campanario, 1995). Otras veces los alumnos niegan, deforman o minimizan los elementos divergentes. Los autores aconsejan estrategias tales como evitar el exceso de información, estimular las preguntas de los alumnos, soslayar los problemas poco maduros, distinguir las situaciones problemáticas, insistir en las condiciones de validez de las afirmaciones de los alumnos, etc. CONCLUSIONES La revisión anterior ofrece un abanico de posibilidades para el profesor de ciencias que no excluye otras propuestas alternativas (por ejemplo, el análisis y aplicación de las estrategias de enseñanza que utilizan los profesores modelo (Tobin y Fraser, 1990) o la enseñanza de las ciencias basada en una orientación histórica (Lombardi, 1997; Campanario, 1998b)). Los distintos enfoques presentan diferencias evidentes entre sí, y quizá sea la fundamentación psicológica, filosófica o epistemológica uno de los aspectos que diferencia las propuestas. Sin embargo, las orientaciones revisadas también tienen aspectos comunes o similares que vale la pena resaltar.

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En primer lugar, los enfoques alternativos a la enseñanza tradicional insisten en la necesidad de que los alumnos desempeñen un papel más activo en clase. Esta actividad puede consistir en tareas diversas, desde realizar experiencias hasta resolver problemas, y se concibe como una elaboración o aplicación de los conocimientos que constituya una alternativa a la memorización simple de los mismos. Las propuestas que se revisan en este trabajo son consistentes, a veces de forma implícita, con algunas de las recomendaciones basadas en las teorías cognitivas sobre la motivación intrínseca de los sujetos. En efecto, uno de los rasgos que definen el interés intrínseco por una tarea o un contenido es la aplicabilidad percibida del mismo y su utilidad para resolver o entender problemas o situaciones de interés (Alonso Tapia, 1991), un rasgo común a los enfoques anteriores. Por otra parte, parece existir un cierto consenso en que estas propuestas requieren, en general, más tiempo para desarrollar los contenidos que el que se requiere en la enseñanza tradicional. La consecuencia inmediata de esta percepción es una recomendación para reducir los programas de las asignaturas. La metacognición comienza a ser tenida en cuenta explícitamente en algunos de los enfoques, que hacen de este factor un elemento importante de su formulación. Desgraciadamente, no parece que todavía existan muchas propuestas para incidir sobre este factor orientadas a la enseñanza de las ciencias y que estén debidamente contrastadas (Campanario, en revisión). Los defensores de algunas de las alternativas revisadas coinciden en señalar que una parte de las dificultades derivadas de la implementación de las mismas tienen su origen en las resistencias previsibles por parte de los alumnos o de los profesores. Los profesores y las autoridades educativas tienden a ser conservadores a la hora de aceptar e implementar las nuevas propuestas. Así, por ejemplo, en otros países, el mayor impedimento al progreso del aprendizaje basado en problemas «ha sido el conservadurismo y la resistencia a la innovación» (Birch, 1986, p. 74). No cabe duda de que un profesor decidido a aplicar alguna de las estrategias de enseñanza alternativas que se proponen en este artículo debe reconsiderar cuál es su papel en el aula, lo que se traducirá, sin duda, en un menor protagonismo y ello puede interpretarse, erróneamente, como una cierta merma en su autoridad. Las consideraciones anteriores nos llevan al arduo problema de la formación de los profesores de ciencias. La formación psicopedagógica inicial de los profesores de enseñanza secundaria en España es deficiente en muchos aspectos. Además de una reforma en profundidad de esta formación inicial que contribuya a eliminar las ideas «de sentido común» sobre la enseñanza, sería necesario inculcar en los futuros profesores la necesidad de una formación continuada. Esta formación continua implica una transformación continua. Creemos que un buen profesor debe conocer, además de su disciplina, los puntos de vista vigentes sobre la enseñanza de las ciencias para, tras un análisis crítico, adaptar aquello que encuentre valioso, corregir lo que sea deficitario y aportar, en un proceso de experimentación continuado, nuevas ideas y puntos de vista.

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Preguntas problematizadoras: ¿Con cuál de los anteriores enfoques podría corresponderse la metodología que aplicamos en el aula y porqué ?

¿Cómo aplicaríamos los enfoques alternativos a la enseñanza tradicional en el MESCP?

Actividad 2 A partir de la lectura del siguiente texto planteamos una reflexión y una postura con relación a los objetivos del laboratorio de ciencias y lo que en realidad obtenemos como resultados.

El trabajo práctico en la enseñanza de ciencias: una revisión Barberá, O. y Valdés, P.

Enseñanza de las ciencias, 1996, 14 (3), 365-‐379

Introducción Sin duda, el trabajo práctico y, en particular, la actividad de laboratorio constituye un hecho diferencial propio de la enseñanza de las ciencias. Hace casi trescientos años que John Locke propuso la necesidad de que los estudiantes realizaran trabajo práctico en su educación, y a

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finales del siglo XIX ya formaba parte integral del currículo de ciencias en Inglaterra y Estados Unidos (Gee y Clackson, 1992; Layton, 1990; Lock, 1988). Desde entonces, se ha mantenido una fe inamovible en la tradición que asume la gran importancia del trabajo práctico para la enseñanza de las ciencias. No obstante, esta creencia en la utilidad del trabajo práctico también ha tenido sus críticas desde antiguo. Ya en 1892 se recogen testimonios de ellas: Hace unos pocos años se urgía a los profesores a adoptar los métodos de laboratorio para ilustrar los libros de texto; ahora parece al menos tan necesario urgirlos a utilizar el libro de texto para hacer inteligible el caótico trabajo de laboratorio (Moyer, 1976). La mayoría de la investigación realizada para estudiar la efectividad del trabajo práctico en la enseñanza de las ciencias no ha mostrado resultados concluyentes, y el papel que éste ha ocupado en los currículos de ciencias en el transcurso de nuestro siglo ha sido siempre objeto de controversia. En los años sesenta, proyectos en Estados Unidos como Biological Sciences Curriculum Study (BSCS), Chemical Education Material Study (CHEM Study) o Physical Science Study Committee (PSSC), así como los cursos Nuffield de biología, física y química en Inglaterra, realizaron una fuerte promoción de un estilo de enseñanza que suponía que el trabajo práctico realizado por los alumnos les conduciría a los fundamentos conceptuales, ocupando el profesor un papel de apoyo y guía para que los alumnos descubriesen los nuevos conceptos (Mayer, 1986). Desde entonces, los profesores hemos considerado el trabajo práctico como una estrategia educativa útil para conseguir casi cualquier objetivo educativo planteado; sin embargo, con frecuencia nosotros mismos somos incapaces de manifestar claramente el papel y los objetivos que esperamos de él. Además, se puede decir que las investigaciones que se han dedicado a comprobar su eficiencia, en su mayoría, concluyen que los alumnos han obtenido poco, si algún, beneficio del trabajo práctico realizado (Clakson y Wright, 1992). Así, aunque el trabajo práctico es habitualmente considerado inestimable en la enseñanza de las ciencias, la investigación parece mostrar que no siempre resulta tan valioso para su aprendizaje. Si bien, para muchos, la educación científica se queda incompleta sin haber obtenido alguna experiencia en el laboratorio, no es menos cierto que el trabajo práctico no es una panacea universal en la enseñanza de las ciencias para conseguir cualquier objetivo educativo. De hecho, si comparamos con el entusiasmo existente en los años sesenta, ahora hay menos confianza entre los investigadores en que el uso del laboratorio y del trabajo de campo ayude realmente a los alumnos a mejorar la adquisición de conceptos científicos (Buchan y Jenkins, 1992; Thijs y Bosch, 1995). No obstante, profesores, diseñadores curriculares, administradores educativos, padres, gobiernos siguen apostando con su esfuerzo y con su dinero por el trabajo práctico, convencidos de que éste añade una dimensión especial a la enseñanza de las ciencias que va más allá de lo que se puede obtener escuchando las explicaciones de un profesor u observando sus demostraciones en el laboratorio. Y es tiempo de que averigüemos si existe realmente esa dimensión especial y si podemos proporcionar una razón sólida para justificar el esfuerzo que supone la realización del trabajo práctico en la enseñanza. ¿Qué se espera del trabajo práctico? Desafortunadamente, no hay consenso sobre los objetivos del trabajo de laboratorio, ni sobre su aportación específica a la educación científica. Desde un punto de vista constructivista, un papel atractivo para las prácticas sería su capacidad de promover el cambio conceptual, que las

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experiencias en el laboratorio proporcionaran a los alumnos la oportunidad de cambiar sus creencias superficiales por enfoques científicos más sofisticados sobre los fenómenos naturales. Esto no parece que sea tan sencillo, y tanto la práctica docente como algunos resultados de investigación proporcionan evidencias convincentes de que los preconceptos persisten incluso cuando son enfrentados a la experiencia directa que los contradice (Driver, 1985; Watson et al., 1995; White, 1991). En una revisión bibliográfica que cubre los años sesenta, ya se constata una gran disparidad entre los objetivos que proponen para el trabajo práctico investigadores, diseñadores curriculares, profesores y alumnos en los distintos niveles educativos. Mientras que profesores e investigadores proponen como objetivos principales el descubrir las leyes a través de la experiencia, el adiestrar a los estudiantes en la realización de informes experimentales y en la confección de un diario de laboratorio, o el servir de motivación para mantener el interés en el estudio de las ciencias, la visión de los estudiantes acerca del papel que cumple el trabajo práctico en su instrucción es bastante diferente. Según los resultados del informe de 1969 de la Comisión sobre la Enseñanza en la Educación Superior del Sindicato Nacional de Estudiantes de Inglaterra, los objetivos del trabajo práctico son el aprendizaje de técnicas experimentales y el refuerzo de las clases teóricas, objetivos que los profesores consideran poco prioritarios. Los estudiantes también dan gran importancia a la oportunidad que proporciona el trabajo de laboratorio para la iniciativa personal y la capacidad de juzgar la calidad de un diseño experimental, así como para mantener un contacto menos formal y más estrecho con los docentes (Tremlett, 1972). Sin embargo, una investigación similar llevada a cabo unos pocos años antes también en Inglaterra obtuvo resultados distintos. Según ella, los profesores damos a las prácticas el papel de instrumento motivador hacia las ciencias para los alumnos más jóvenes de la educación secundaria, mientras que para los más mayores las utilizamos con la esperanza de que desarrollen en ellos capacidades que les serán útiles en la mejora del aprendizaje de las ciencias en la educación superior. Los objetivos que señalaron los profesores como más importantes para el trabajo práctico fueron: el desarrollo de destrezas manipulativas, la ayuda que pueden proporcionar a [a comprensión de los principios teóricos de las disciplinas y la recopilación de hechos y datos que, según ellos, permite el posterior descubrimiento de los principios. Sin embargo, el objetivo principal para los estudiantes según esta investigación fue la promoción del interés y la toma de contacto con la realidad de los fenómenos naturales, objetivos que [os profesores prácticamente ignoraron para la enseñanza secundaria y universitaria, si bien los consideraron importantes en las primeras etapas de la escolarización (Kerr, 1963). En los primeros años de la década de los setenta, ya se señala que para mejorar la eficacia del trabajo práctico hay que superar el obstáculo que suponen las diferentes expectativas que sobre él tienen los colectivos de profesores y estudiantes; para ello se propone una clarificación de los objetivos por parte de los profesores y su comunicación efectiva a los estudiantes, especificando el tipo de experiencias a realizar y sus propósitos educativos, así como la necesidad de estrechar los vínculos entre lo que se realiza en el laboratorio y el contenido de las clases teóricas. Hofstein y Lunetta (1982) denuncian que muchos de los objetivos de las prácticas que se plantean en los informes de los años setenta, son los mismos que los objetivos generales de un curso de ciencias, por lo que señalan la necesidad de definir concretamente dónde el trabajo de

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laboratorio puede aportar algo especial, propio y significativo, para poder explotar adecuadamente esta particular forma de enseñanza. Como ejemplo de formulación de esta clase de objetivos inespecíficos citan trabajos como el de Anderson (1976), en el que se proponen cuatro aspectos educativos a desarrollar mediante el trabajo práctico: 1. El laboratorio es el lugar donde una persona o un grupo emprende la tarea humana de examinar e intentar proporcionar una explicación a los fenómenos naturales. 2 El trabajo de laboratorio da la oportunidad de aprender formas de razonamiento sistemáticas y generalizadas que pueden ser transferidas a otras situaciones problemáticas. 3. El laboratorio permite al estudiante apreciar, y en parte emular, el papel del científico en la investigación. 4. El trabajo de laboratorio proporciona una visión de conjunto de las distintas ciencias, que incluye no sólo las líneas maestras de sus interpretaciones sobre la naturaleza, sino también la naturaleza provisional y tentativa de sus teorías y modelos. Una revisión reciente sobre el uso del laboratorio en la instrucción en ciencias propone también cuatro objetivos que los autores definen como los característicos y únicos que deben cumplir las prácticas (Lazarowitz y Tamir, 1994), aunque, en nuestra opinión, dichos objetivos no son ni específicos ni exclusivos de ellas: 1. Proporcionar experiencias concretas y oportunidades para afrontar los errores conceptuales de las y los estudiantes. 2. Dar la oportunidad de manipular datos por medio de los ordenadores. 3. Desarrollar destrezas de razonamiento lógico y de organización 4. Construir y comunicar valores relativos a la naturaleza de las ciencias. Otros investigadores han propuesto la necesidad de considerar diversos enfoques del concepto de trabajo práctico, en un intento de análisis de un asunto que a todas luces es demasiado complejo para poderlo abarcar de forma homogénea con un único término (Hodson, 1988). Así, Boud y otros, 1986) proponen dos enfoques distintos para el trabajo práctico: 1. Un enfoque disciplinar, en el que las actividades prácticas se relacionan con las ideas clave de las disciplinas, ya sean éstas de carácter teórico o práctico. Consideran importante este enfoque en la formación de futuros científicos con la responsabilidad académica de contribuir con su trabajo al avance de las ciencias. 2. Un enfoque sobre las necesidades profesionales, que se considera necesario en aquellas carreras que tienen un fuerte componente profesional de carácter práctico, como pueden ser medicina o agronomía. Aquí, el trabajo práctico se ciñe a problemas comunes que se presentan en el ejercicio profesional, y que no tienen que estar necesariamente vinculados con los principios científicos en que se basan. Para Woolnough y Allsop (1985), el trabajo práctico posee tres objetivos fundamentales, y para el cumplimiento de cada uno de ellos proponen una clase distinta de trabajo práctico: 1. Ejercicios, diseñados para desarrollar técnicas y destrezas prácticas. 2. Investigaciones, en las que los estudiantes tienen la oportunidad de enfrentarse a tareas abiertas y ejercitarse como científicos que resuelven problemas.

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3. Experiencias, en las que se propone que las y los estudiantes tomen consciencia de determinados fenómenos naturales. A la vista de la gran disparidad de opiniones sobre los objetivos que se persiguen con el trabajo práctico en la enseñanza de las ciencias, parece sensato concluir que no ha sido satisfecha la necesidad urgente de consenso y clarificación de dichos objetivos en el colectivo de profesores, investigadores y responsables del desarrollo curricular. En la concepción actual del aprendizaje de las ciencias, que sintetiza principios de la psicología educativa y de la filosofía y epistemología de las ciencias, los objetivos del trabajo práctico continúan sin ser precisados. Así, cuando se nos pregunta hoy a los profesores sobre la base que fundamenta nuestra creencia en que el trabajo práctico es una herramienta imprescindible para la enseñanza de las ciencias, seguimos proporcionando una gran variedad de respuestas, muchas de ellas simplistas e idénticas a las que se tenían por evidentes en el marco de la enseñanza por descubrimiento (Lynch, 1987; Miguens y Garret, 1991; Tobin, 1986), y otras que carecen de una relación directa con la enseñanza de las ciencias, por ejemplo, promover el trabajo cooperativo y la discusión entre iguales (Head,1982). Hodson (1992a y 1994) clasifica en seis categorías las respuestas específicamente relacionadas con la enseñanza de las ciencias que proporcionamos los profesores acerca de los objetivos de los trabajos prácticos: 1. Para motivar, ya que estimulan el interés y son entretenidas. 2. Para desarrollar actitudes científicas. 3. Para mejorar el aprendizaje del conocimiento científico. 4. Para adiestrarse en el método científico. S. Para enseñar las técnicas de laboratorio. 6. Para desarrollar la capacidad de llevar a cabo investigaciones científicas y obtener experiencia de ello. ¿Qué se obtiene del trabajo práctico? Si la situación del trabajo práctico en cuanto a la formulación de sus objetivos en un currículo de ciencias es muy diversa y no ha conseguido un consenso, la que mantiene respecto del cumplimiento de dichos objetivos tampoco es la más adecuada. Algunos investigadores han llegado a considerar que el trabajo práctico de laboratorio es una pérdida de tiempo y recursos (Hofstein y Lunetta, 1982; Pickering, 1980; Toothacker, 1983). Otros muchos han demostrado que los objetivos que se esperan cubrir con este tipo de enseñanza no se cumplen (Igelsrud y Leonard, 1988; Lederman, 1992; Reif y St. John, 1979; Tamir y Lunetta, [978 y 1981; Tobin, 1986; White, 1979). La mayoría concluyen que el trabajo práctico que realmente se realiza en la enseñanza actual de las ciencias son experiencias tipo receta para aprender sobre las ciencias, para confirmar hechos y teorías mediante la obtención de los resultados correctos, en lugar de realizar investigaciones más amplias de la naturaleza por medio de la exploración, la investigación, la comprobación y la explicación (Kyle et al., 1979; Qualter et al., 1990; Tamir, 1977; Tamir y García, 1992; Tobin, J 986; Tobin y Galíagher, 1987). Los estudios que han comparado la eficiencia del aprendizaje siguiendo un método de trabajo práctico con otros que han seguido metodologías más convencionales de enseñanza no han obtenido resultados positivos queriendo decir con esto que el laboratorio se ha mostrado, en el mejor de los casos, igual de eficiente que los métodos convencionales de instrucción a la hora de mejorar las variables de aprendizaje medidas en los alumnos (Hofstein y Lunetta, 1982; Clackson y Wrighr,

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1992). Incluso se ha constatado en alguna ocasión que puede llegar a ser menos útil en lo que concierne al aprendizaje de conceptos que otras estrategias como, por ejemplo, las denostadas demostraciones llevadas a cabo por los profesores (Thijs y Bosch, 1995). También es cierto que los resultados de esta clase de trabajos, que se basan en una metodología de investigación que intenta contrastar la eficiencia de un método de enseñanza x con la de otro y, han sido puestos en duda, ya que se parte de la presunción de que existe un método único para el trabajo de laboratorio planteado a los estudiantes y otro para las demostraciones de los profesores, olvidando la enorme diversidad de enfoques que ambos pueden adoptar, y dejando de lado una gran cantidad de variables que sin duda afectan fuertemente a los resultados obtenidos (Atkinson, 1990; Garret y Roberts, 1982; Shulrnan y Tamir, 1973). Pero a pesar de todo, este tipo de conclusiones produce la incómoda sensación de que el trabajo de laboratorio proporciona muy poco beneficio a los estudiantes en su tarea de comprensión de los conceptos científicos. Parece que la única justificación para el trabajo práctico que se realiza es el moderado éxito que produce en la enseñanza de técnicas de medida y en la mejora de la destreza manual de los alumnos (Bryce y Robertson, 1985; Hegarty-‐Hazel, 1990a; Stawinski, 1986), habilidades que sería más apropiado adquirirlas por medio de otro tipo de actividades manuales, y de las que se duda que proporcionen algún valor educativo por sí mismas, al menos en la enseñanza no universitaria (Hodson, 1990). Algunos investigadores han estudiado los efectos a largo plazo que produce el trabajo de laboratorio en los estudiantes, y los resultados tampoco son alentadores. Un informe realizado sobre estudiantes de la licenciatura de física puso de manifiesto que ellos no recordaban en absoluto más de la mitad de las experiencias de física que habían realizado en el laboratorio durante su etapa de educación secundaria, lo cual plantea la pregunta de que si ésta es la eficiencia que consigue el trabajo práctico en los alumnos capacitados y motivados que han seguido estudiando física, ¿qué valor tendrá este método educativo para todos los demás? (Clakson y Wright, 1992). Tampoco parece que un sistema educativo con una larga tradición en el uso del trabajo práctico y con una gran dedicación a él en la instrucción sea capaz de producir beneficios académicos tangibles a sus estudiantes de ciencias. Un estudio comparativo sobre el diferente comportamiento de alumnos de educación secundaria de Inglaterra y España en el laboratorio de química que estudian el fenómeno de la combustión (Watson et al., 1995) concluye que, si bien los ingleses han tenido mucha más experiencia directa en el laboratorio sobre esta reacción química, esta experiencia no ha sido capaz de modificar sus esquemas mentales alternativos sobre la combustión. La comprensión que obtienen de este fenómeno es absolutamente similar a la que muestran los estudiantes españoles, a pesar de que la experiencia práctica de estos últimos es mucho más limitada y que las respuestas que proporcionan en los cuestionarios utilizados en la investigación son cualitativamente diferentes debido a sus distintas experiencias educativas. Todos ellos, ingleses y españoles, mantienen sus ideas erróneas sobre la combustión en un esquema mental coherente con el propuesto por Driver (1985) como prototipo de combustión. Este resultado parece indicar que el efecto de un currículo como el inglés, en el que un 60% del tiempo de enseñanza de química en la educación secundaria es ocupado por trabajo práctico, no produce en sus estudiantes un mayor rendimiento de cambio conceptual que el que es constatado en los que siguen el currículo español, con una dedicación al trabajo práctico bastante inferior a la mitad y siendo además la mayor parte de ella empleada en

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demostraciones realizadas por el profesor, algo poco habitual en las escuelas inglesas (Watson y Prieto, 1994). Tanto alumnos como profesores somos conscientes del escaso rendimiento que se obtiene del trabajo práctico -‐y no hay que olvidar que desafortunadamente se puede decir lo mismo del trabajo «teórico». Ya en los años sesenta se propuso, en una serie de informes sobre la educación científica en Australia, Estados Unidos e Inglaterra, la necesidad de reducir drásticamente el tiempo dedicado al laboratorio de ciencias en la enseñanza, eliminando todos los experimentos de tipo receta, y de diseñar trabajos experimentales de mayor valor educativo -‐sin especificar claramente a qué se referían con este calificativo. También entonces, alumnos de universidades inglesas criticaban el número de horas excesivo que se dedica al trabajo práctico (10 horas semanales de media) y estimaban conveniente una reducción (Tremlett, 1972). En la actualidad, la situación es similar, quizá porque no se ha encontrado remedio en los últimos veinte años. Ésta es la razón principal por la que, a pesar de seguir siendo reconocido el trabajo práctico como un componente crítico en la instrucción científica, se haya ido paulatinamente perdiendo la confianza en que el laboratorio es un lugar efectivo para aprender ciencias (NRC, 1990; Stake y Easley, 1978). • ¿Qué podemos lograr con las prácticas de laboratorio en el desarrollo curricular de los

contenidos del área para física – química?

• ¿Qué objetivos nos planteamos en general para la realización de las prácticas de laboratorio?

Conclusiones:

Conclusiones:

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• ¿Cuáles son las prácticas más apropiadas para los contenidos de los planes y programas del currículo base del área para física – química? Completamos la tabla siguiente para el tercer año de escolaridad:

Contenido Práctica de laboratorio Movimiento rectilíneo uniforme

La luz El sonido Compuestos químicos ternarios Sales oxisales

Tema 2. Experimentación de la física -‐ química con materiales cotidianos Actividad 1 Para reflexionar y asumir postura de aplicación práctica sobre la experimentación en física – química utilizando materiales cotidianos estudiamos los siguientes diseños para la construcción de material didáctico para la enseñanza de ciencias:

Balanza elástica de compresión

Jeringa de longitud aproximada de tubo 6,4 cm y diámetro interior 1,3 cm aproximadamente. Los materiales son de madera, venesta y el platillo es de aluminio. Lubricar con vaselina el émbolo del tubo y cerrar el extremo con arcilla de modelar. Calibrar la balanza con pesos conocidos observando la longitud de la columna de aire comprimido, la variación de la longitud de la columna de aire respecto a las pesas no es lineal como se ve en la figura. La fricción del émbolo contra las paredes del tubo hace que la sensibilidad de la balanza sea sólo de 0,1 kg. Se puede diseñar una balanza de otro tipo y de mayor sensibilidad con la jeringa en función de resorte que sujeta un platillo con el peso en la parte inferior.

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Balanza de resorte (dinamómetro)

Alambre de acero N°30 y tubos de PVC de diferente diámetro con largo aproximado de 20 cm y 1 cm de diámetro (uno de ellos debe ser de menor diámetro y menor longitud). El resorte debe ser acerado y se puede comprar pero también se puede fabricar como se muestra en la figura, es importante mantener el alambre bien tirante en todo momento. Los tapones son de madera adheridos a cada tubo con pegamento. Para calibrar primero se marca el tubo interior en la parte que queda al ras del extremo interior del externo, entonces se suspende un peso de 1 kg y se vuelve a marcar al ras del tubo externo. Luego se subdivide la distancia entre las marcas en 100 partes iguales partes para una precisión equivalente.

Electroscopio (electroscopio)

La lámina de metal se corta de una lata de aluminio, primero se corta la tapa, la base y a lo largo de lado. Se abre y alisa el metal para dar una hoja de aluminio de aprox. 10x20cm. Se corta la hoja de aluminio según la fig.2, luego se dobla el pedazo más largo como en la fig.3 y se coloca el pedazo más pequeño, el aspa, para que se balancee en la región del pivote A. El aspa podría ser demasiado pesada al principio y no estaría balanceada. Cortar pequeños pedazos de encima hasta que se balancee. El electroscopio debe ser aislado, para ello pegar el electroscopio con cinta a la base de un vaso de plastoformo como se muestra. Ya que la sensibilidad del instrumento depende de la posición del centro de masa del aspa, cada electrómetro es diferente y requiere una calibración individual, sin embargo, la envoltura de los chicles también hacen un aspa adecuada, entonces se corta un pedazo de la envoltura como en la fig.4 y se cuelga. La humedad es el peor enemigo de los experimentos electrostáticos, si no hay

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resultados, es muy probable que sea porque la humedad se ha condensado en los aisladores permitiendo que la carga se fugue.

Barómetro

Las variaciones de temperatura también influyen en nuestro barómetro. Por ello, no es conveniente dejar el barómetro en contacto directo con la luz del sol ya que esto provocará un aumento de temperatura, haciendo que el aire del interior del vaso se expanda, lo que provocará que el indicador baje, contradiciendo lo anteriormente explicado.

Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica, es decir, el peso que ejerce la atmósfera que se encuentra por encima nuestra, por unidad de superficie. Los barómetros se utilizan para determinar el estado de la atmósfera y así realizar predicciones meteorológicas. Las altas presiones se corresponden con la ausencia de precipitaciones, mientras que las bajas presiones indican tormentas y borrascas. Se necesita un frasco de boca ancha, un globo (inflarlo previamente para que sea más sensible), una bombilla u otro material liviano (cuanto más largo sea se tendrá más precisión) y una liga. Cortar el globo y situarlo estirándolo sobre el frasco y pegar la bombilla a 2 cm del borde y ubicarlo con un cartilla al lado (ver figura). Las altas presiones o ausencia de nubes aplastarán el plástico haciendo que el extremo de la pajita, por efecto palanca, esté en la parte superior. A medida que la presión baja (llegada de una borrasca), el indicador irá bajando, indicando que llegan días nublados y lluviosos.

Estroboscopio mecánico

La rueda de venesta es de 25 cm de diámetro y 3 mm de espesor.

La manija es de 25 cm de largo y 2 cm de diámetro

El perno es de 4,5 cm de largo y 0,4 cm de grosor

El estroboscopio es un dispositivo que permite visualizar un objeto que gira, oscila o ejecuta un movimiento periódico como si estuviera en reposo.

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El tipo más sencillo de estroboscopio consiste en un disco con un número N de ranuras equidistantes separadas por zonas opacas, como se ilustra en la figura. Al mirar a través del disco del estroboscopio, el observador ve al objeto en una posición diferente cada vez que pasa una ranura delante de sus ojos. Por medio de este aparato se puede “detener”el movimiento de las partes de un cuerpo que ocupen posiciones fijas a intervalos regulares (por ejemplo, cuerpos que vibran, ondas). La ilusión estroboscópica se produce cuando se mira el cuerpo móvil por las ranuras hechas en la rueda, que debe girar a la velocidad adecuada. Prensa hidráulica

El soporte se arma con tablero de 2 cm de grosor. Las tablas A son de 20x5 cm y las tablas B de 17x5 cm. Las jeringas son 10 y 60 cc, el tubo de goma o plástico es de 20 cm de largo y 0,5 cm de diámetro que se sujeta a las jeringas con alambre fino. Insertar un extremo del tubo de goma en la boca de la jeringa más grande y atarla firmemente con el alambre. Llevar el émbolo hasta la mitad de la jeringa para que absorba agua a través del tubo de goma. Tratar de que no queden burbujas de aire en su interior. Tapar el extremo del tubo para que no se escape el agua, e insertar la jeringa en su correspondiente orificio del soporte. Colocar el cilindro exterior de la otra jeringa en el soporte y conectarla al tubo, sujetándolo bien con el alambre. Presionar el émbolo de la primera jeringa hasta que el agua llegue a los bordes superiores de la segunda. Insertar ahora el émbolo de la jeringa pequeña y presionarlo, para que quede la menor cantidad posible de aire dentro del aparato. Si se presionan simultáneamente ambos émbolos, se puede comprobar el poder de elevación de esta prensa hidráulica.

Reóstato de carbono

Cortar por la mitad un lápiz de mina blanda, de manera que el grafito sobresalga a lo largo del eje. Es importante no romper ni partir la mina al cortar el lápiz.

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Con dos grampas que se usan en electricidad, sujetar el lápiz sobre la base de venesta, una de las grampas debe quedar bastante floja. Tomar el extremo pelado de un trozo de alambre de cobre y arrollarlo en torno a la grampa floja, de manera tal que al ajustarla el cable haga buen contacto con el grafito. Si se conecta el reóstato en un circuito en serie con dos pilas secas de 1,5 V cada una y una bombilla eléctrica para linterna de 1,5 V aprox., se comprueba que al aumentar la longitud del grafito incluido en el circuito disminuye la intensidad de la lamparita. Incluyendo todo el grafito (aproximadamente 20 cm de la mina de un lápiz de dureza 2B) la luz se apaga casi por completo.

Mechero de combustible líquido

El recipiente debe ser de vidrio o de metal de capacidad aprox. De 100 mL y la mecha de cuerda de fibra suave de algodón que llegue hasta el fondo del recipiente. La tapa debe ser metálica con rosca, elegir un recipiente de base ancha para mayor estabilidad y que sea bajo para mayor seguridad. Si es necesaria una llama más ancha y que proporcione una temperatura más elevada, practicar dos agujeros en la tapa y usar dos mechas que formen una sola llama de doble amplitud. La mecha debe estar impregnada de alcohol antes de encender el mechero. El combustible usado comúnmente en el mechero es alcohol metílico o alcohol etílico desmaterializado. También puede usarse kerosene, pero éste tiende a producir una llama humeante que ennegrece los objetos calentados. Es importante usar un recipiente de base ancha. De otro modo, hay peligro de que el mechero se. vuelque con facilidad. Si el mechero se usa durante períodos prolongados, es posible que el recipiente se recaliente al elevarse la presión interior. Hay que cerciorarse de que la mecha esté bien ajustada en el agujero de la tapa. De lo contrario, la llama puede correrse por la mecha hasta el interior del recipiente. Una de las personas a quien se consultó sobre su experiencia con mecheros de alcohol nos comunicó que si se emplea un envase para películas cinematográficas de 35 cm se logran ventajas respecto de los frascos de vidrio.

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Termómetro de alcohol

Para construir un termómetro de alcohol sencillo, pero lo suficientemente preciso en la mayoría de los casos, conviene emplear un trozo de tubo de vidrio de 20 a 30 cm de largo y de alrededor de 5 mm de diámetro exterior y más o menos 1 mm de diámetro interior. En primer lugar se deberá soplar un bulbo de aproximadamente 1,5 mm de diámetro exterior (observar la figura). Luego se invertirá el tubo introduciendo el extremo abierto en el alcohol, calentando el bulbo y enfriándolo alternadamente, sacudiéndolo después de cada calentamiento para que el alcohol aspirado descienda hasta el bulbo. Median-‐ te este procedimiento se llenará el termómetro con alcohol, cuidando de extraer las burbujas de aire. Seguidamente se introducirá el bulbo en agua a 60• C, temperatura ligeramente por debajo del punto de ebullición del alcohol, extrayendo el exceso de alcohol a medida que desborda por la parte superior. Luego se soldará el extremo abierto del tubo en una llama caliente. Precaución: Para cerrar el tubo deberá procederse con mucho cuidado. Calibrar luego el termómetro colocándolo en agua a distintas temperaturas conocidas. La graduación de un termómetro se establece a partir de dos puntos invariables: la temperatura del vapor desprendido por el agua hirviente y la temperatura del hielo en fusión. Colocar un termómetro en el vapor de agua, exactamente sobre la superficie del agua hirviente. Dejarlo durante varios minutos y verificar la aproximación con que indica 100°C o 212° F. Nota: Si la región donde se encuentra es muy alta, la temperatura del vapor de agua en ebullición podrá ser bastante inferior a 100° C o 212° F, a causa de la menor presión atmosférica. El termómetro indicará exactamente dicha temperatura, sólo a nivel del mar o cuando el barómetro indique una presión de 760 mm de mercurio. Sacar el termómetro del vapor, dejarlo enfriar durante algunos minutos y sumergirlo en un recipiente con hielo fundente. Verificar entonces en qué medida la lectura se aproxima a 0° e o 32° F.

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Frasco para peso específico (picnómetro)

El picnómetro es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso específico de cualquier fluido ya sea líquido o sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura. La metodología que estudia los resultados obtenidos mediante este instrumento se denomina picnometría. Para usar el frasco de peso específico, quitar primero el tapón y el tubo y llenar el frasco hasta el borde con el líquido que se desea medir. Insertar de nuevo el tapón y cerciorarse de que el líquido emerja en el extremo del tubo y de que no haya aire dentro del frasco. Secar el exceso de líquido que se derrame por la pared exterior del frasco. Pesar con exactitud esta cantidad de líquido y restarle el peso del frasco. Comparar el peso del líquido con el de un volumen igual de agua (determinado con el mismo procedimiento) para descubrir el peso específico del líquido. Se puede usar un frasco con tapa de rosca en vez de recurrir al tapón. Abrir un agujero en la parte superior y sellar entre el tubo y la parte superior del frasco con cemento insoluble en agua.

Cuba electrolítica (voltámetro de Hoffmann)

Se necesita un frasco de vidrio de aprox. 200 mL, alambres eléctricos rígidos aislados de 1 mm de grosor y 25 cm de largo, láminas de delgadas de cobre de 1,5x3 cm, tubos de ensayo de 10 cm de largo y 1,5 cm de diámetro, listones de madera, tarugos y bandas de goma. Este aparato se emplea para descomponer el agua en oxígeno e hi-‐ drógeno. Estos gases se recogen en los tubos. El recipiente se llena con agua en cantidad suficiente para cubrir los terminales

Para aumentar la conductividad del agua se le añaden unas gotas de vinagre o de carbonato de sodio. Los tubos de los colectores se llenan con la misma solución ácida o alcalina. Se cierra luego

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con el pulgar cada uno de los tubos llenos y se los coloca boca abajo en el recipiente. El extremo abierto del tubo tiene que estar hundido debajo del agua antes de retirar el dedo. Luego, sin sacarlo de la solución, cada tubo se emplaza sobre uno de los electrodos.

dejando afuera sólo 1 cm. Cuando los extremos libres de los electrodos se conectan en serie con tres o más pilas de 1,5 voltios, la corriente que pasa por la solución es suficiente para efectuar la electrólisis. El hidrógeno se genera en el polo negativo (cátodo) y se almacena en el tubo colocado encima de éste. El oxígeno se genera en el polo positivo (ánodo) y se almacena con una rapidez casi doble que el hidrógeno.

Soporte universal

Preparar una tabla de madera de 25 cm de largo por 12,5 cm de ancho y 2,5 cm de espesor. Practicar en ella perforaciones que la atraviesen completamente, localizadas en los puntos que se indican en la figura (cada intersección de líneas representa un punto en el que debe hacerse una perforación). Fijarse bien en que hay dos clases de orificios: 9 orificios de 1/4 de plg de diámetro -‐3 en la parte media y 3 cerca de cada extremo-‐, y 12 orificios de 1/8 de plg. Las perforaciones se hacen utilizando brocas de las medidas indicadas y es importante que sean perfectamente verticales. Empleando varilla de hierro de construcción de 1/4 plg de diámetro -‐de las que se emplean para las estructuras de hormigón armado, preparar 3 piezas bien rectas: 2 de 25 cm de largo y una de 40 cm. Desgastar un poco los bordes de sus extremos, para que queden algo redondeados, y luego limpiarlas bien, primero con lima y después con lija para metales. Estas varillas deben penetrar ajustadamente, pero con facilidad, en los orificios grandes del tablero de soporte universal.

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¿Cuál es nuestra percepción sobre el desarrollo tecnológico de los equipos y dispositivos para laboratorio en nuestro contexto con respecto a los materiales anteriormente descritos?

1. ¿Cómo aplicamos saberes y conocimientos respecto a los equipos y dispositivos en la

producción de ciencia y tecnología en nuestras clases de física-‐química?

2. ¿De qué manera apoyaría la construcción de equipos y dispositivos con materiales cotidianos para la realización de prácticas de laboratorio en el área de física – química al desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestra comunidad?

Conclusión:

Conclusión:

Conclusión:

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1. ¿Cuáles son los saberes y conocimientos necesarios de maestros y estudiantes para utilizar los materiales de laboratorio en el aprendizaje de la física-‐química?

Saberes y conocimientos necesarios de

maestras y maestros Saberes y conocimientos necesarios de estudiantes

Conclusión: Conclusión:

2. ¿Cuáles serían los materiales necesarios y el diseño apropiado para elaborar un material

educativo para el aprendizaje de la física-‐química con los contenidos de movimiento uniforme con velocidad constante?

Diseño

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Tema 3. Aplicación de técnicas experimentales con enfoque productivo para generar conocimientos prácticos ACTIVIDAD 1 Leemos en grupo y analizamos cada una de las siguientes prácticas propuestas:

Área de Ciencias Naturales Practica Nº

¿Qué es la flotación? En una cubeta de agua deposita los siguientes sólidos: -‐Una canica -‐Unas piedras -‐Un cubo de madera Con tu grupo de trabajo contesta, ¿qué observas?, ¿qué materiales flotan y cuáles no?, y ¿cómo explicas este fenómeno?, comparte tus ideas con los otros grupos. Identifica qué conceptos de ciencias naturales se relacionan con este fenómeno de la flotación. ¿Qué variables debemos considerar para explicar este fenómeno? ¿Cómo podemos verificar estas variables experimentalmente? ¿Qué forma presentan estos sólidos? Establece relaciones y formula una definición del fenómeno de la flotación. Actividad de profundización: consulta ¿qué otras variables o conceptos se relacionan con el fenómeno de la flotación? Y crea un mapa conceptual.

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Velocidad constante Objetivo • Determinar experimentalmente si el movimiento de una burbuja de aire en un tubo lleno de agua se

realiza a velocidad constante Guía para elaborar el marco teórico • Explicar el concepto de velocidad constante mediante un gráfico espacio – tiempo (pendiente de la recta) Guía para elaborar resultados • Tabla de datos distancia - tiempo • Gráfica distancia – tiempo promedio • Cálculo de la velocidad promedio del móvil a partir de la gráfica distancia – tiempo promedio,

determinando la pendiente de la recta obtenida mediante un análisis de regresión lineal Guía para elaborar las conclusiones • Indicar, de acuerdo a la gráfica distancia – tiempo promedio si la velocidad de la burbuja es constante y

explicar las causas de la variación en la velocidad Cuestionario • En la práctica anterior se estudió el movimiento de una esfera metálica sobre un riel y en esta práctica el

desplazamiento de una burbuja de aire en un líquido como el agua. Ambos son aproximadamente movimientos con velocidad constante. Proponer y explicar un ejemplo de movimiento con velocidad constante indicando qué variables deben medirse y cómo se determinaría la velocidad

• Un grupo de estudiantes obtuvo los siguientes resultados para un experimento de movimiento con velocidad constante para la burbuja de aire en agua:

Distancia (cm) 25 50 75 100

Tiempo(s) 2.13 2.10 2.09

5.16 5.10 5.11

7.50 7.45 7.56

10.09 10.11 10.05

Calcular el tiempo promedio, graficar la distancia contra este tiempo y determinar los parámetros A, B, r, comentando los resultados obtenidos.

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Mi rapidez promedio Objetivos

- Determinar mi rapidez promedio aplicando los principios de la cinemática del movimiento uniforme - Aplicar el análisis gráfico al estudio del movimiento

Material necesario

- Regla - Reloj o cronómetro - Cuaderno de apuntes y calculadora

Estrategia sugerida

1. Medir la longitud de mi paso al caminar, trotar o correr 2. Medir las distancias que recorro habitualmente para ir de mi casa al colegio o viceversa (contar los

pasos que doy y multiplicar por la longitud de mi paso) 3. Tomar el tiempo que tardo en recorrer las distancias indicadas en (2) 4. Anotar los datos en una tabla distancia-tiempo tomando datos para tres días por lo menos y calcular

mi rapidez promedio utilizando unidades de medida adecuadas 5. Compartir resultados entre los integrantes del grupo anotando las rapideces promedio de cada uno 6. Graficar las rapideces promedio de los integrantes del grupo en una sola gráfica distancia-tiempo

tipo x-y a partir de la ecuación de movimiento de cada uno. Asimismo graficar los mismos datos en una gráfica velocidad-tiempo tipo barras

Resultados

- Tablas de datos - Gráficas

Conclusiones

- ¿Mi rapidez promedio es realmente promedio? - ¿Cuál es la fuente principal de error en esta investigación? - Comparar las rapideces de los distintos compañeros (as) del grupo

Evaluación del desempeño (cuestionario) La tabla muestra la lista de tiempos de los ganadores de las carreras de los juegos olímpicos de 1988

- Calcula la rapidez media para cada carrera - Escribe la ecuación de movimiento para cada caso - Grafica las ecuaciones cinemáticas determinadas en una sola gráfica distancia-tiempo tipo x-y - Compara las diferentes rapideces o velocidades (en unidades km/h)

Longitud de la

competencia (m)

Tiempo (min:s)

Hombres Mujeres

100

200

400

800

1 500

3 000

5 000

10 000

0:09.86

0:19.72

0:43.29

1:41.73

3:28.86

7:28.96

12:58.39

27:08.23

0:10.49

0:21.34

0:47.66

1:53.28

3:52.47

8:22.62

14:37.73

30:13.74

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Método Científico Objetivo • Aplicar el método científico en la investigación del rebote de una esfera sobre el piso Guía para elaborar el marco teórico El marco teórico del informe debe contener los siguientes aspectos: • Reseña histórica del método científico • Explicación del método científico y sus pasos principales Guía para elaborar los resultados En los resultados se debe tener por lo menos lo siguiente (esto quiere decir que se pueden presentar más resultados) • Gráfico de altura de caída vs. Altura de rebote, explicando su significado Guía para elaborar las conclusiones • Contrastar los resultados con los objetivos • Explicar cuál es el fenómeno observado, qué hipótesis se podrían plantear y en concordancia con

los resultados el experimento, ¿cuál sería la ley que describe el fenómeno? Cuestionario

• ¿Qué altura alcanzará la esfera si es soltada de una altura mayor, por ejemplo, 3 m? • ¿De qué factores depende la altura del rebote? • Identifica por lo menos 3 fuentes de error que se cometen con el diseño experimental propuesto • ¿Cómo modificarías este diseño para corregir los errores experimentales detectados?

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Gráficas Objetivo • Realizar las gráficas de tres conjuntos de mediciones para obtener la densidad de un líquido, de

un una aleación metálica y el valor del número pi. Guía para elaborar el marco teórico • Concepto de gráficas y tablas de datos • Requisitos para realizar un gráfico • Concepto de pendiente de una recta y su significado • Concepto del número pi y su significado Guía para elaborar resultados • Elaborar tres gráficas manualmente en papel milimetrado con los tres conjuntos de datos • Elaborar tres gráficas en hoja electrónica (EXCEL) con los mismos datos • Determinar la densidad del agua, de la aleación y el valor del número pi midiendo las pendientes

de cada recta con transportador y aplicando las relaciones siguientes: Densidad = Tan –1(ángulo medido) y Número pi = Tan –1(ángulo medido)

• Obtener el error relativo para la determinación de la densidad del agua y del número pi tomando como valores exactos a 1.00 g/mL para el agua y 3.1416 para pi

Guía para elaborar las conclusiones • Diferencia entre la realización de gráficas a mano y en computadora respecto a :

Ø Elección de la escala Ø Rapidez de elaboración

• Explicar el error relativo en la determinación de la densidad del agua y del número pi Cuestionario (un punto) • ¿Cómo se elaboraría un gráfico a partir de datos que estén en un rango desde 1x10-6 hasta 1x106 • ¿Cuál es el valor verdadero del número pi?

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Introducción a los errores Objetivo • Calcular el error absoluto y relativo en la medición del período de un péndulo simple Guía para elaborar el marco teórico • Describir el sistema físico del péndulo simple y explicar qué es el período de una oscilación del mismo Guía para elaborar resultados • Tabla de datos de los tiempos de oscilación del péndulo • Cálculo del error absoluto y relativo de los datos obtenidos • Cálculo del período de una oscilación (dividir el promedio entre ) expresado como:

Valor promedio + error absoluto Guía para elaborar las conclusiones • Explicar las causas de la magnitud del error relativo obtenido experimentalmente, (si es alto explicar por

qué y si es bajo, por qué) • Si el error absoluto determinado es pequeño, ¿significa esto que nuestro resultado es exacto o preciso? Cuestionario • Calcular el valor promedio o exacto de una medida, sabiendo que su error absoluto es de 1 mm y su error

relativo aplicando la fórmula del error relativo: Error absoluto

Error relativo = -------------------- x 100 Valor promedio

• Un grupo de estudiantes obtuvo los siguientes datos en 10 mediciones del tiempo de 10 oscilaciones de

un péndulo simple:

N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tiempo(s) 20.15 20.10 20.40 20.00 20.05 20.35 20.25 20.20 20.15 20.10

Calcula el error absoluto, el error relativo y el período del péndulo expresándolo como valor promedio + error absoluto

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Densidad Objetivo • Determinar la densidad de sustancias sólidas y líquidas a partir de mediciones de masa y

volumen. Guía para elaborar el marco teórico El marco teórico del informe debe contener los siguientes aspectos: • Qué es la densidad y sus unidades tanto las más utilizadas como su unidad SI. • Tabla de densidades de algunos sólidos, líquidos y gases. • Diferencia entre densidad, densidad relativa y peso específico. • Otros métodos para determinar densidad (usando picnómetro, densímetro, etc.) Guía para elaborar los resultados En los resultados se debe tener por lo menos lo siguiente (esto quiere decir que se pueden presentar más resultados) • Tabla de datos y resultados de cada magnitud medida indicando el error relativo de cada

determinación si la densidad del agua es 1.00 g/mL, del alcohol es 0.79 g/mL, del aceite comestible es 0.916 g/mL, de la madera en promedio es 0.9 g/mL y del plastoform es 0.3 g/mL.

Guía para elaborar las conclusiones • ¿Se lograron los objetivos propuestos? • Explicar el error relativo en cada determinación (si es elevado porqué, y si es bajo porqué) • Discutir la medida de la masa de los líquidos estudiados (en cuanto a si la probeta debería estar

seca y cómo afecta esto a la determinación de la densidad) Cuestionario

• ¿Cuál es la diferencia entre densidad y peso específico? • ¿Cómo se podría medir la densidad de cuerpos porosos como el azúcar, la sal, la arena, etc.? • La densidad depende de la temperatura, entonces, ¿es más conveniente comprar gasolina en

horas del mediodía o en horas de la madrugada? Explica. • En un experimento, se obtuvieron los siguientes datos:

Peso pic. vacío Peso pic. lleno Vol. de picnometro ρ de la glicerina

20.9859 gr 52.4528 gr 25.163 cm3 1.2504 gr/cm3 Si se mezcla una cierta cantidad de un sólido en polvo con glicerina hasta enrasar el picnómetro, ¿cuál es la densidad del sólido si el peso del picnómetro+sólido+glicerina es 52.6525 g?

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Cifras Significativas Objetivo • Aplicar las reglas de operaciones aritméticas con cifras significativas en cálculos para determinar

áreas y volúmenes de figuras y cuerpos geométricos. Guía para elaborar el marco teórico • Concepto de cifras significativas • Reglas de redondeo de cifras significativas • Reglas de operaciones aritméticas con cifras significativas • Dibujos de las figuras y cuerpos estudiados en la práctica indicando las fórmulas para calcular

áreas de figuras y volúmenes de cuerpos Guía para elaborar los resultados • Tabla de resultados para las áreas de las figuras estudiadas indicando el área calculada a partir de

las medidas con ambas reglas (en cm y mm) con el número adecuado de cifras significativas • Tabla de resultados para las volúmenes de los cuerpos estudiados indicando el volumen

calculado a partir de las medidas con el vernier y la regla con el número adecuado de cifras significativas

Guía para elaborar las conclusiones • Explicar la diferencia entre los valores de las áreas calculados a partir de las medidas con ambas

reglas en cuanto a la precisión y al número de cifras significativas • Explicar la diferencia entre los valores de los volúmenes calculados a partir de las medidas con

el vernier y la regla en cuanto a la precisión y al número de cifras significativas Cuestionario • Observando los datos obtenidos con la regla graduada en cm, en mm y el vernier, ¿con cuál de

los instrumentos se tiene una mayor número de cifras significativas? • Calcula nuevamente el área del triángulo empleando para la base el dato medido con la regla

graduada en cm y el dato obtenido con la regla graduada en mm para la altura • Calcula nuevamente el volumen del paralelepípedo empleando para el largo el dato obtenido con

la regla graduada en mm y para los restantes los datos del vernier

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Movimiento Uniforme Acelerado Objetivo • Estudiar el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, determinando la aceleración de una

esfera que rueda sobre un plano inclinado Guía para elaborar el marco teórico El marco teórico del informe debe contener los siguientes aspectos: • Explicar qué es el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado • Enunciar las ecuaciones que permiten calcular tanto velocidad como posición de un móvil en

trayectoria rectilínea • Mostrar las gráficas distancia-tiempo, velocidad-tiempo y aceleración - tiempo Guía para elaborar los resultados En los resultados se debe tener por lo menos lo siguiente (esto quiere decir que se pueden presentar más resultados) • Gráfico de tiempo promedio-velocidad, explicando el significado de la pendiente de la recta

obtenida • Cálculo de la aceleración promedio de la esfera • Gráficos distancia-tiempo, distancia-tiempo (al cuadrado) y aceleración-tiempo, explicando el

significado de cada uno Guía para elaborar las conclusiones • Contrastar los resultados con los objetivos • Explicar cuál es el fenómeno observado, qué hipótesis se podrían plantear y en concordancia con

los resultados el experimento, ¿cuál sería la conclusión en cuanto a porqué los puntos calculados para la gráfica velocidad-tiempo no están sobre una recta exacta?

• De acuerdo a los resultados, ¿la aceleración se mantuvo constante? Cuestionario

• ¿Cuál será la velocidad de la esfera para d=2m? • ¿La esfera se acelera al rodar por la rampa? Menciona pruebas para explicar tu respuesta • ¿Qué pasa con la aceleración cuando aumenta el ángulo de la rampa?

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Velocidad terminal Objetivo • Determinar la velocidad terminal de objetos en caída libre a partir de la medición de tiempos de caída

desde alturas relativamente grandes Guía para elaborar el marco teórico El marco teórico del informe debe contener los siguientes aspectos: • Explicar qué es velocidad terminal o límite y su ecuación para calcularla. • Tabla de velocidades terminales de algunos objetos. • Gráfica de velocidad terminal – tiempo. Guía para elaborar los resultados En los resultados se debe tener por lo menos lo siguiente: • Tabla de datos con tiempos y altura de caída para diferentes objetos. • Cálculos de velocidad terminal y constantes de caída para diferentes objetos. Guía para elaborar las conclusiones

• Con base en los resultados indicar si la relación kAmgv = se cumple para diferentes objetos con

diferentes pesos y áreas. • Explicar las fuentes de error del procedimiento seguido. Cuestionario

• En las gráficas siguientes se representa la velocidad con que cae un paracaidista frente al tiempo, según

tenga o no abierto el paracaídas. Explica la diferencia entre ambas gráficas en cuanto al tiempo que tarda en alcanzarse la velocidad terminal.

• Grafica los siguientes datos y explica la gráfica resultante:

t[s] 0 2 4 6 8 10 12 ∞ v[m/s] 0.00 16.40 27.77 35.64 41.10 44.87 47.49 53.39

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Momento Equilibrio de fuerzas paralelas

Objetivo Determinar el peso de una regla homogénea aplicando la segunda condición de equilibrio de fuerzas Material • Regla con orificio en el centro geométrico • Hilo • Pesas • Balanza Procedimiento Estudiaremos el caso de fuerzas paralelas entre sí y perpendiculares a una regla graduada de madera; las fuerzas estarán representadas por pesos p1 p2 ,... suspendidos de la regla, sin olvidar el peso de la regla w que puede considerarse como una sola fuerza aplicada al centro de gravedad de la regla. Al equilibrio, la suma de las fuerzas aplicadas al cuerpo es cero y la suma de los momentos de las fuerzas con respecto a cualquier punto es cero. Averiguaremos especialmente esta última condición con los siguientes ejercicios: (a) La regla estará sostenida en su centro de gravedad que se puede determinar suspendiendo la regla por medio de un hilo. Cuando la regla esté en equilibrio (horizontal) es porque el hilo pasa por el centro de gravedad. Se colocarán varios pesos y en cada caso se realiza el equilibrio moviendo los pesos. Se anotan los valores de todas las fuerzas que actúan sobre la regla y sus distancias al punto de suspensión O. (b) Se hacen una serie de ensayos análogos a los anteriores pero colgando la regla de un punto que no sea el centro de gravedad. (c) Se repite el caso anterior, cambiando uno de los pesos por un objeto cuyo peso se desea conocer.

Informe 1. Verificar cada caso de (a) si la suma de los momentos de fuerza con respecto a O es cero. 2. Determinar el peso de la regla en (b) y comparar pesando la regla en una balanza. 3. Determinar el peso del objeto analizado en (c) y comprobar con una balanza. 4. Calcular el error absoluto sobre el peso del objeto.

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Determinación de g Nuestro objetivo Determinar experimentalmente el valor de g por el método de caída libre, del péndulo simple y del resorte Necesitamos Método de caída libre Método del péndulo simple Método del resorte Flexómetro Soporte universal Soporte universal Esfera metálica Cuerda Dinamómetro Cronómetro Lenteja 4 pesas diferentes Cronómetro Regla Paso a paso Método de caída libre • Dejar caer la esfera desde cuatro alturas diferentes (1, 1.5, 2, 2.5 metros), en cada caso repetir la

medida por lo menos tres veces • Completar la siguiente tabla:

N° Altura (m) Tiempo (s) T promedio (s) T2 (s2) 1 2 3 Etc.

• Graficar altura contra tiempo promedio y altura contra tiempo al cuadrado • De la pendiente del segundo gráfico deducir g Método del péndulo simple • Armar el péndulo simple con una extensión de 1 m • Medir exactamente la longitud del péndulo • Dejar oscilar el péndulo con una amplitud de menos de 60° • Medir el tiempo que tarda en realizar diez oscilaciones • Determinar g a partir de la ecuación del período del péndulo: Método del resorte • Colgar el dinamómetro verticalmente en el resorte • Colgar diferentes masas del gancho del dinamómetro (cuatro) anotando en una tabla de datos los

valores de las masas en kg y las lecturas respectivas del dinamómetro en N Comunicando nuestros resultados • Comparar los resultados de los tres métodos calculando los errores relativos respectivos, no

olvidemos que el error relativo es igual a:

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Constante de un resorte por análisis gráfico Objetivo Calcular la constante de un resorte mediante el análisis gráfico Introducción La presentación y análisis gráfico de los resultados experimentales debe considerarse como parte integral de los experimentos. Es realmente útil que los datos obtenidos se presenten en un gráfico, donde quede resumida la información para su apreciación y análisis. En la mayoría de los casos un gráfico es más útil que una tabla de datos, especialmente en los casos en que los experimentos se llevan a cabo midiendo una variable Y en función de otra X que se varía independientemente y se quiere interpretar la relación funcional entre ellas. Si la relación entre dos magnitudes es lineal, la gráfica de los datos dará una recta aproximadamente, la pendiente de esta recta proporciona la constante que relaciona ambas magnitudes. El cálculo de esta pendiente se realiza por diferentes métodos, en nuestro estudio emplearemos la función LR (linear regression) de la calculadora científica la cual nos proporciona la pendiente de la recta, la intersección de la misma con el eje vertical y la bondad del ajuste lineal. Material • Soporte universal y resorte • 5 arandelas • Regla • Balanza • Calculadora Procedimiento • Pesar las arandelas individualmente • Medir la longitud del resorte sin carga • Colgar una arandela del resorte y medir su elongación • Repetir la medida aumentando una arandela y continuar aumentando una cada vez Resultados • Anotar los valores de las masas y las elongaciones en una tabla de simple entrada • Graficar peso y elongación en papel milimetrado empleando unidades S.I. • Calcular la pendiente de la recta obtenida en el modo LR de la calculadora, este valor es la

constante del resorte Cuestionario Cuando aplicamos una fuerza F a un resorte, éste se alarga una distancia x según la tabla siguiente: X (cm) 2 4 6 8 10 12 F (g) 30.5 59.2 92.0 120.4 148.6 181.2 Se sabe que estas variables satisfacen la ecuación F = k x, deducir el valor de la constante k

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Laboratorio de Física Reflexión y refracción de la luz Optica

Ejercicio

1. Determina la relación entre los ángulos de reflexión y refracción de un haz láser que incide sobre un prisma semicircular

2. Verifica la ley de la refracción de Snell representando los senos de los ángulos de incidencia y refracción en un diagrama cartesiano y calcula el índice de refracción de la luz en el prisma

Material • Puntero láser • Prisma semicircular de plexiglás • Tablero rígido con lámina de corcho • Alfileres de cabeza grande • Papel blanco tamaño oficio o carta • Regla y transportador Montaje Arma el sistema según la figura siguiente: Realización

1. Trazar ejes cartesianos en el papel que se pega sobre el tablero, los ángulos se medirán con respecto al eje cartesiano perpendicular a la cara frontal del prisma

2. Usar cuatro alfileres para marcar las posiciones por donde pase la luz, un alfiler en el centro de la cara frontal del prisma, uno para el haz incidente, otro para el refractado y el cuarto para el reflejado

3. Repetir cada medida de modo que el ángulo de incidencia θ1 varíe desde 0º hasta 80º en pasos de aproximadamente 10º

Resultados Anotar los ángulos de incidencia θ1, de reflexión θ2, y de refracción θ3 en una tabla de datos, en otra calcular los senos de los ángulos de incidencia y refracción Evaluación

1. Representar en un gráfico θ3 y θ1, en otro θ2 y θ1. También graficar sen θ1 en función de sen θ3. Analizar las distintas dependencias y discutir sus conclusiones

2. ¿Qué se puede decir acerca de la validez de la ley de Snell para la refracción de la luz? A partir del gráfico determinar el índice de refracción de la luz en el material del prisma

tablero alfiler

laser prisma

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ACTIVIDAD 2 Considerando las guías indicadas en la anterior actividad, en el espacio de abajo elaboramos una guía de práctica para determinar la velocidad de lanzamiento de un móvil con trayectoria parabólica.

II. Actividades de formación comunitaria La propuesta es que estas actividades fortalezcan la elaboración del primer borrador del documento de sistematización de experiencias sobre la implementación del Modelo Educativo Sociocomunitario Productivo. En este sentido, en los equipos de sistematización verificamos si en nuestro documento hemos tomado en cuenta la articulación del desarrollo curricular con el Proyecto Socioproductivo; recordemos que esta articulación puede darse a través de la problemática de fondo o con las actividades del plan de acción de nuestro PSP.

III. Actividades de concreción educativa En estas actividades, es importante que en nuestra práctica educativa profundicemos la articulación del desarrollo de los elementos curriculares y la problemática y/o actividades del plan de acción de nuestro PSP. Esto nos permitirá –como se ha mencionado varias veces– relacionar el currículo con la realidad o vincular la escuela y la comunidad; para que de este modo, las y los estudiantes se formen de manera adecuada y no –como en el pasado– memorizando conocimientos que no comprenden ni aplican.

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Estas actividades deben desarrollarse en el marco del desarrollo de nuestro Plan de Desarrollo Curricular (plan de clase); no necesitamos empezar de cero o realizar otra planificación adicional. Estas experiencias tienen que permitirnos seguir reflexionando y enriquecer nuestro trabajo de sistematización.

Momento 3 Sesión presencial de socialización (4 horas) En esta sesión cada Equipo de Sistematización presenta el producto de la UF 13; compartiendo las dificultades atravesadas en la elaboración del Trabajo de Sistematización; las dificultades expresadas deben ser aclaradas con ejemplos por las y los facilitadores o por las y los propios participantes.

Producto de la Unidad de Formación Presentación de documento: 1er. Borrador del acápite “Relato y Análisis Colectivo e Individual de la experiencia de transformación de la práctica educativa”.

Lectura obligatoria de la Unidad de Formación

ü Talavera Simoni, María Luisa. Formaciones y transformaciones. Educación Pública y culturas magisteriles en Bolivia. 1899 -‐ 2010 (Tesis doctoral) La Paz: SIDES-‐UMSA; PIEB, 2011.

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Bibliografía – Sánchez, Ricardo y Schmidt, Hans, Manual de química experimental, 3ra edición, 1977,

Bolivia, Ed. Tupac Katari – Lockard, David, Construcción de material didáctico para la enseñanza de las ciencias – III

Física, 1977, Argentina, Editorial Guadalupe – Lockard, David, Construcción de material didáctico para la enseñanza de las ciencias – II

Química, 1977, Argentina, Editorial Guadalupe – Halpern, Federico, Experimentos con hilos y cinta adhesiva, 2002, USA, American Physical

Society – Levinas, Marcelo, Ciencia con creatividad, 6ta edición, 1995, Argentina, Editorial Aique

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