Taller de didáctica de las ciencias para docentes de secundaria (2011)






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títuloTaller de didáctica de las ciencias para docentes de secundaria (2011)
fecha de publicación27.11.2015
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tipoTaller
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EJEMPLO 2

Aquí se mostrará una parte de un Taller que forma parte de un Proyecto de Formación Docente de varios meses de duración. Este Proyecto incluyó un ciclo de Talleres que se impartieron en 2010 en UCU y en 2011 en IPES. Estos talleres se dieron los sábados (en jornada completa) y se abordaron temas de didáctica mediada con TIC, de distintas áreas de conocimiento (lengua, lengua extranjera-inglés-, matemáticas, ciencias naturales y ciencias sociales).

Lo que aquí se muestra como ejemplo es una parte del Taller de Didáctica de las Ciencias Naturales.

Taller de DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS para DOCENTES DE SECUNDARIA (2011)

Objetivo del Taller

Tratar algunos temas de Ciencias, reflexionando acerca del aprendizaje con tecnologías y didácticas sobre enseñanza de las ciencias, analizando ejemplos de buenas prácticas, y aportando herramientas para el trabajo en el aula, con el uso de las XO o de PC.

Fundamentación de la propuesta

La presencia masiva de computadores en la educación, lejos de representar, en sí mismos, la panacea para todos los problemas educativos, es visualizada como una oportunidad para reflexionar crítica y colaborativamente, para lograr, efectivamente, mejorar los aprendizajes.

En este Taller repensaremos las teorías y las prácticas, buscando optimizar el uso de la tecnología para poder responder a algunos problemas que nos presenta hoy la enseñanza de las ciencias. Pondremos en común criterios para poder potenciar con la tecnología, didácticas actualizadas.

(En este taller se trabajaron temas de Física, Química, Biología y Astronomía; el ejemplo que aquí se brinda de ese Taller es de Química)

QUÍMICA:

SECUENCIA DIDÁCTICA PARA TRABAJAR LA MODELIZACIÓN DEL ESTADO GASEOSO. Mag. Rosina Pérez Aguirre

En esta parte del Taller se hará el modelaje de una secuencia didáctica para trabajar con los alumnos. La idea es que el participante del Taller siga el recorrido como si fuera un alumno de CBU para “vivenciar” mejor el proceso.

Se elige el tema “estados de la materia” por tratarse un tema relevante en ciencia, ya que abarca la necesidad de la modelización, el contraste entre lo macro y lo micro y la discontinuidad de la materia. También, porque existen preconceptos persistentes entre los alumnos.
En primer lugar, hay que reconocer que el tema del modelo corpuscular de la materia es complejo. Baste decir que la controversia iniciada por los griegos (Demócrito VS Aristóteles) AC, continuó hasta el SXIX. Reconociendo ese recorrido histórico nada fácil, es muy importante partir de los preconceptos o ideas previas de los alumnos para explicar situaciones de la vida diaria.


Dentro del tema “estados de la materia” se eligió, por razones de tiempo del Taller, tratar solamente el estado gaseoso.
De acuerdo con Dra. V. Kind (2004), en “Más allá de las apariencias: Ideas previas de los estudiantes sobre conceptos básicos de química” en: http://www.modelosymodelajecientifico.com/01-HEMEROTECA/archivos/masallaapariencias.pdf , los estudiantes tienden a pensar en los gases como un continuo, o que “entre las partículas de un gas…hay aire”. Sucesivas investigaciones muestran que los alumnos casi no tienen noción de vacío entre partículas, tienen más bien una imagen estática y que en general trasmiten propiedades y atributos del mundo macroscópico a las partículas, como que ellas mismas se encogen o se agrandan al dilatarse la sustancia.


Meheut et al (Enseñanza de las Ciencias, Vol. No.6, pp.231-238, 1988), proponen que se realicen experimentos sencillos, como podría ser el de aire dentro de una jeringa, que se comprime y se dilata; la difusión de dos gases entre sí, por ejemplo amoníaco y cloruro de hidrógeno en dos extremos de un tubo de vidrio abierto por ambos lados, a través del aire, que al llegar al medio del tubo forman un humo blanco de cloruro de amonio; y se les pide a los alumnos en primer lugar una descripción por escrito de lo ocurrido. Surgen entonces respuestas “macroscópicas”, creencias de los estudiantes sobre el tema que, para el experimento del aire en la jeringa señalan:

  • la invarianza de la cantidad de gas (36%),

  • la invarianza de la masa (12%),

  • la invarianza de la naturaleza del gas (10%).

Para explicar el cambio de una posición del pistón a otra, los alumnos hablan de: “apisonamiento” (60%), volumen (36%).

De acuerdo con Solís (Enseñanza de las Ciencias, Vol. No.2, pp.83-89, 1984), quien expone el modelo PSHG (Posner, Strike, Hewson y Gertzog (1982)), para lograr el cambio conceptual debe existir insatisfacción con las ideas previas, y la idea nueva tiene que ser inteligible, verosímil y útil.
Las estrategias que favorecen el aprendizaje son: detectar la existencia de ideas intuitivas, proporcionar número suficiente de anomalías, utilizar diversos modos de representación, desarrollar técnicas de evaluación que permitan seguir el proceso de cambio conceptual.
Los posibles resultados del proceso de enseñanza y de aprendizaje según el modelo son:
-Una idea nueva se rechaza
-Una idea nueva se memoriza
-Una idea nueva se incorpora (mal) al esquema previo.
-Una idea nueva sustituye a una idea intuitiva falsa.
Siguiendo la propuesta de Meheut et al (1985), el profesor propone entonces representar la muestra de gas como un conjunto de objetos elementales que se dice que son indivisibles, indeformables y de masa invariante. Para el experimento de la jeringa, se muestran dos cuadros, con el gas en la jeringa en dos posiciones distintas del pistón y se pide a los alumnos representar la muestra de gas en las dos situaciones.
Ellos observaron que el 84% utiliza símbolos idénticos para las dos situaciones, mostrando mayor acercamiento entre símbolos, en el caso de la compresión. Sólo un 23% conservó el mismo número de símbolos. Se discute en pequeños grupos la correspondencia de esa descripción microscópica con la macroscópica anterior. De esta manera, los estudiantes pronto llegan a la conclusión de que el modelo continuo de aire que ellos tenían, no explica el fenómeno. Se termina la discusión con los alumnos dibujando las partículas como pequeñas esferas en una jeringa.

De acuerdo a lo investigado por Tveita (1997), luego se les pide a los alumnos que “dramaticen” el modelo, es decir a través de la “teatralización” los estudiantes realizan una analogía del modelo cinético de partículas. Ellos tienen que pensar cómo teatralizar las partículas dentro de la jeringa y lo que pasa por ejemplo al presionar el pistón o al calentar aire encerrado en una jeringa con el pistón libre. El “sentirse como una partícula de gas” les permite “vivenciar” mejor el modelo.

Para profundizar aún más en la construcción del modelo de un gas, se trabaja con los alumnos con dos experimentos reales filmados en video:


http://www.youtube.com/watch?v=SFESmC2W-Eg&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=L_TE8BRQT0Y&feature=player_embedded

y con un simulador: http://phet.colorado.edu/en/simulation/gas-properties


Guía para trabajar con este simulador en Java:
1) Puede bajarse la simulación traducida, dirigiéndose, debajo de la imagen, a “TRANSLATED VERSIONS” y cliqueando -> Español -> Download.
2) Observe el modelo de gas a nivel submicrocópico. Mover el control de calor con el mouse y observar los cambios que se producen. Mirar la temperatura que marca el termómetro. Cuando se mueve ese control, si se mantiene apretado en la parte inferior, la temperatura sigue bajando y viceversa, si se mantiene apretado en la parte superior, la temperatura sigue subiendo.
3) En la barra derecha se pueden seleccionar diferentes sustancias: más pesadas o más livianas.
4) Es interesante que vaya modificando las cuatro variables (cantidad de gas, volumen, temperatura y tipo de partículas) y sacando conclusiones.
A manera de orientación, observando la simulación responda las siguientes preguntas:
a. Comienza con el gas a cierta temperatura, le sube la temperatura, ¿qué observa? ¿Concuerda lo que observa en la simulación interactiva (“applet”) con lo que ha leído sobre los estados de la materia?
b. Ahora le baja la temperatura hasta llegar al 0K, ¿qué le ocurre a las partículas del gas?
c. Vaya ahora disminuyendo el volumen del recipiente muy lentamente ¿qué observa?
d. Vaya ahora disminuyendo el volumen del recipiente muy rápidamente ¿qué observa?
Para finalizar esta parte de la elaboración del modelo de gas, a los estudiantes se les asignan cuatro tareas:

1) Realizar con el programa Scratch una animación del modelo del gas trabajado.
2) Para sintetizar lo aprendido acerca de los gases los estudiantes resumen las ideas dibujando un mapa conceptual (Novak & Gowin, 1984) con el programa Laberinto o CMapTools. Observando los mapas conceptuales el docente se dará cuenta si aún quedan malentendidos conceptuales.
3) Profundizando en la construcción del conocimiento, se les plantea a los alumnos una serie de preguntas vinculadas a fenómenos de la vida cotidiana, para que los expliquen con el modelo recientemente construido.

Articulación de medios de la secuencia didáctica para trabajar la modelización del estado gaseoso.


Objetivos

Actividades

Medios

Detectar ideas previas

Los estudiantes explican su modelo previo de un gas, haciendo un dibujo de una jeringa llena con aire, imaginan cómo sería cuando se comprime y posteriormente, cuando se calienta.

Lápiz y papel, jeringa, aire, vaso de Bohemia con agua caliente.

Promover un debate, en torno al estado gaseoso

Explorar experimentalmente el comportamiento de un gas encerrado en una jeringa cuando se comprime y cuando se calienta. Diseñar un experimento para arribar a alguna conclusión acerca del movimiento de las partículas de gas.

Jeringa, aire, vaso de Bohemia con agua caliente. Tubo de vidrio grueso abierto en ambos extremos, algodón, amoníaco y ácido clorhídrico fumante.




"Dramatizar” el modelo, es decir a través de la “teatralización” los estudiantes realizan una analogía del modelo cinético de partículas.

Pupitres, escritorio del profesor




Observar experimentos reales filmados sobre gases

Computadora con conexión a Internet

Reflexionar acerca del modelo corpuscular y la teoría cinético-molecular para el estado gaseoso. Supone reflexión acerca de magnitudes tales como la masa de un gas, su volumen, la presión y la temperatura.

Uso de un simulador y realización de una guía para que el alumno use eficazmente dicho simulador, modificando los valores de las distintas variables.

Computadora con conexión a Internet

Tarea de Química – Estados de la materia


a) Complete la planilla dada de “Articulación de medios relativa al estado gaseoso”,

planilla art medios modelo corpuscular-vacía.xls

Planilla Art Medios Modelo corpuscular-vacía.xls


con actividades propias y generando actividades que empleen una o más de las simulaciones siguientes :

http://www2.biglobe.ne.jp/~norimari/science/JavaApp/e-gas.html

http://intro.chem.okstate.edu/1314f00/laboratory/glp.htm

http://www.falstad.com/gas/

b) Destaque los aspectos de las simulaciones dadas que pudieran contribuir a generar cambios conceptuales con respecto a ideas previas de alumnos en el tema de gases o de los estados de la materia en general.

Trabajo Final del Taller

Piense en una aplicación de aula donde podría usar las herramientas tecnológicas vistas en este Taller.
Intente pensar en:
a) Una dificultad de aprendizaje a la que podría dar respuesta con la aplicación.
b) La combinación de medios digitales y no digitales a emplear y el aporte específico de ambos.
c) La didáctica de las Ciencias subyacente a su aplicación (sólo mencione una o dos características de la misma). Explicite cómo se tiene en cuenta en su aplicación

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