Jornada formativa Educación / Química/ Sociedad Málaga 3 de noviembre de 2011 Retos actuales de la educación científica y la enseñanza de la química. Una.

Presentación del tema: "Jornada formativa Educación / Química/ Sociedad Málaga 3 de noviembre de 2011 Retos actuales de la educación científica y la enseñanza de la química. Una."— Transcripción de la presentación:

1 Jornada formativa Educación / Química/ Sociedad Málaga 3 de noviembre de 2011 Retos actuales de la educación científica y la enseñanza de la química. Una propuesta basada en la modelización, la indagación y la contextualización Aureli Caamaño Ros Universitat de Barcelona, Barcelona, España aurelicaamano@gmail.com Jornada formativa Educación/Química/Sociedad. Centro de Profesores de Málaga. 2011

2 Durante mucho tiempo la enseñanza de la quimica en secundaria se ha basado en una enseñanza de los contenidos propios de la estructura disciplinar de la química. Este enfoque no es útil en la actualidad a la mayoría de los estudiantes y provoca en muchos de ellos poco interés por la química. Es preciso pues un replanteamiento curricular de esta materia, para convertirla en una asignatura más funcional y relevante para la formación de los estudiantes. Jornada formativa Educación/Química/Sociedad. Centro de Profesores de Málaga. 2011 La Química en el currículum actual

3 1.La construcción del conocimiento (la modelización de los fenómenos). 2.La indagación como método didáctico y como contenido para comprender la naturaleza de la química. 3.La contextualización de los contenidos. Proponemos un enfoque de la química que priorice tres aspectos

4 Caamaño, A. (2011) Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización Alambique, 69, pp.21-34. 69 Alambique, n.69, Julio 2011 Enseñar química hoy

5 La OCDE, a través del programa PISA, ha impulsado la introducción de la perspectiva competencial en los planes de estudio El programa PISA y la competencia científica

6  Utilizar el conocimiento científico y aplicar los procesos de la ciencia en contextos cotidianos.  Ser consciente del papel de la ciencia y la tecnología en la sociedad, en la solución y el origen de problemas.  Mostrar interés, reflexionar y comprometerse con las cuestiones científicas y tecnológicas, desde una perspectiva personal y social. Lo que se aprende ha de reorganizarse e integrarse de manera que pueda ser transferido a nuevas situaciones y contextos La competencia científica según PISA implica:

7 CONTEXTO (dimensi ó n contextual) Situaciones de la vida que implican la aplicaci ó n de ciencia y tecnolog í a, con relevancia personal, social o global. DESTREZAS CIENT Í FICAS (dimensi ó n procedimental) 1. Identificaci ó n de cuestiones cient í ficas 2. Explicaci ó n cient í fica de fen ó menos 3. Interpretaci ó n y utilizaci ó n de pruebas cient í ficas CONTENIDOS (dimensi ó n cognitiva) - Del mundo natural - De la propia ciencia ACTITUDES (dimensi ó n actitudinal) - Inter é s hacia la ciencia -Inter é s hacia la investigaci ó n cient í fica -Responsabilidad sobre la salud y los recursos y el desarrollo sostenible Las 4 dimensiones de la competencia científica según PISA

8 En la definición PISA de la competencia científica se hace más énfasis en el uso y evaluación de los modelos que en su proceso de elaboración. Por el contrario, en muchos ámbitos de la didáctica de las ciencias se aboga por un modelo de enseñanza indagativo que implique la elaboración de los modelos de ciencia escolares con la participación activa de los estudiantes. El papel de los modelos en PISA

9 1. Modelos y modelización

10 La investigación científica se caracteriza por el desarrollo de modelos El desarrollo del conocimiento científico relativo a cualquier fenómeno se relaciona normalmente con la producción de una serie de modelos con diferentes alcances y poder de predicción. Podemos decir que la investigación científica se caracteriza por el desarrollo, evaluación y revisión de modelos, explicaciones y teorías a través de criterios y estrategias propios de la ciencia. Tal proceso mental se denomina modelaje o modelización. Considerando las etapas involucradas en este proceso, parece obvio que aprender a pensar científicamente sería aprender a desarrollar, evaluar y revisar modelos, explicaciones y teorías – proceso que también tendría lugar en el aprendizaje de conceptos científicos. Justi,R. (2011). Contribucions de la investigació didàctica a l’ensenyament de la química basat en la modelització. Educació Química EduQ, 8, pp. 11-22..

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

12 ¿Qué es un modelo? Modelo es una representación parcial de un objeto, proceso, sistema o idea que se origina por una actividad mental y se elabora con un objetivo específico ( explicar y predecir fenómenos). (Gilbert, Boulter & Elmer, 2000)

13 ¿Teorías y modelos, son lo mismo? Las teorías son conjuntos de ideas sobre el mundo basadas en pruebas. Son internamente consistentes, y usualmente están de acuerdo con otras teorías aceptadas. Los modelos científicos son representaciones parciales de la realidad. Son un mediador entre la realidad que se modeliza y las teorías sobre esa realidad.

14 El contexto de descubrimientoEl contexto de la justificación Procesos asociados con la generación de hipótesis. Estos procesos tienen que ver con el origen y evolución de las ideas (teorías y modelos). Tiene que ver con la comprobación de las hipótesis. El contexto de justificación se refiere a cómo se reúnen pruebas y cómo se establece su validez y fiabilidad. El proceso de elaboración de una teoría o de un modelo transcurre a través de dos procesos o contextos igualmente importantes: (Duschl, 1997, Renovar la enseñanza de las ciencias. Importancia de las teorías y su desarrollo. Madrid: Narcea. )

15 ¿Cómo se construye el conocimiento científico? Construcción del conocimiento científico: elaborar, revisar y evaluar modelos científicos; generar nuevas ideas en respuesta a problemas. Evaluación del conocimiento: contrastar hipótesis y enunciados con las pruebas disponibles. Comunicación del conocimiento: comprender y elaborar mensajes científicos, persuadir a una audiencia, leer y escribir ciencia. 10 ideas clave Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Graó. M.P.Jiménez Aleixandre (2010).10 ideas clave Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Graó.

16 La evaluación de los modelos La evaluación de los modelos mediante pruebas implica: Habilidades investigativas para obtener estas pruebas experimentalmente. Habilidades de búsqueda de información para obtenerlas a partir de datos ya conocidos. Habilidades argumentativas para justificar los enunciados del modelo a partir de las pruebas obtenidas.

17 . Varios proyectos se han ocupado de este objetivo, tales como el proyecto IDEAS (Osborne et al, 2004) y el proyecto RODA (Jiménez Aleixandre 2010). El papel de la argumentación en la elaboración de modelos La argumentación puede definirse como la evaluación del conocimiento a la luz de las pruebas disponibles De ahí la importancia que ha adquirido en los últimos tiempos su enseñanza como un elemento esencial para la comprensión de la naturaleza de la ciencia.

18 Recursos para la argumentación: El proyecto IDEAS

19 Recursos desarrollados en RODA (RazoamentO, Discurso y Argumentación) Universidad de Santiago de Compostela Ediciones en gallego, castellano e inglés Pdf descargable de la página de RODA: www.rodausc.eu Recursos y actividades para aprender a argumentar Uso de pruebas y argumentación (proyecto RODA)

20 Educació Química EduQ, n.8 Any Internacional de la Química Ensenyar química avui, febrero de 2011 Reflexiones en torno de algunas explicaciones químicas de los estudiantes en las pruebas de acceso a la universidad Aureli Caamaño, Fina Guitart Centre de Documentació i Experimentació en Ciències, Barcelona Justificar, razonar y predecir Tipos de explicaciones científicas: una propuesta de clasificación Tipos de explicaciones de los estudiantes Un análisis de las respuestas a las preguntas Conclusiones http://www.iec.cat/

21 Constituyentes de un modelo mental y su ejecución Entidades Propiedades de las entidades Reglas de funcionamiento Ejecución (simulación del modelo mental) Gutiérrez, R. (2004). La modelización y los procesos de enseñanza /aprendizaje. Alambique, 42, p.8-16.

22 Ejemplo de modelo: el modelo corpuscular Entidades: moléculas Propiedades de las entidades: muy pequeñas, tienen masa, se mueven de forma caótica Reglas de funcionamiento: chocan de forma elástica entre si y con las paredes del recipiente que las contiene; su velocidad aumenta con la temperatura. Ejecución (simulación del modelo mental): ¿Cómo se explica la presión de un gas? /¿Cómo se explica la dilatación térmica de un gas?

23 Etapas de la elaboración de un modelo escolar (Justi, 2006, 2011) 1. Elaboración del modelo mental definir los objetivos del modelo o entender los objetivos propuestos para el modelo obtener información sobre la entidad a modelar definir una analogía o modelo matemático para fundamentar el modelo integrar esas informaciones en la propuesta de un modelo. 2. Expresión del modelo mental A partir de la utilización de cualquiera de los modos de representación (dibujos, esquemas, virtual, verbal, gestual, matemático). 3. El test o puesta a prueba del modelo (evaluación en base a pruebas) Puede ser de dos tipos – empírica y mental – dependiendo de la entidad que se modela y de las condiciones disponibles para la realización de las pruebas. 4. La evaluación del modelo (alcance y limitaciones) Significa la identificación del alcance y de las limitaciones del mismo. Esa evaluación tiene lugar a partir de la contraposición del modelo con su(s) objetivo(s) y del intento de utilización del modelo en diferentes contextos.

24 En relación a la etapa de elaboración del modelo mental, tres elementos son destacables: La consideración de las ideas previas de los alumnos como fuente de información. La presentación de nuevas informaciones a partir de evidencias experimentales. La utilización, por los alumnos, de un razonamiento analógico en el proceso de relacionar informaciones. Las ideas previas son esenciales no solo en la etapa de elaboración del modelo mental inicial, sino también en la de test y reformulación de modelos. Elaboración del modelo mental Justi, R. 2011. Contribuciones de la investigación didáctica a la enseñanza de la química. Educació Química EduQ, n.8.

25 2. Enfoque investigativo

26 El Enfoque indagativo de la enseñanza de las ciencias En 2007 la Comisión Europea publicó el documento Science Education now. A renewed pedagogy for the future of Europe (Rocard y otros, 2007) en el que propone enseñar ciencias a través de la indagación con la finalidad de combatir la desmotivación actual de los estudiantes hacia la ciencia.

27 Tres formas de introducir el enfoque indagativo en las clases de ciencias Trabajos prácticos experimentales Secuencias didácticas con enfoque investigativo Investigaciones individuales Caamaño, A. (2011). Los trabajos prácticos en física y química: interpretar e investigar, cap. 7, en A. Caamaño (coord.). Didáctica de la física y química, cap. 6. Barcelona: Gráo. Caamaño, A. (2012). ¿Cómo introducir la indagación en el aula?: los trabajos prácticos investigativos, Alambique, 70 (enero 2012).

28 Trabajos prácticos (experimentales) Para resolver problemas teóricos Para resolver problemas prácticos Investigaciones Ilustrativas Interpretativas (POE) Experiencias Comprobación de la teoría Aprendizaje de técnicas Ejercicios prácticos

29 Las investigaciones son actividades diseñadas para: familiarizarse con el trabajo científico dar a los estudiantes la oportunidad de trabajar de un modo que tiene similitudes con el utilizado por los científicos en la resolución de problemas y adquirir una comprensión procedimental de la ciencia, al utilizar las destrezas y procedimientos propios de la indagación científica en un marco escolar. Investigaciones

30 Dos tipos de investigaciones Investigaciones para resolver problemas teóricos Investigaciones para resolver problemas prácticos. Son investigaciones que plantean problemas de interés en el marco de una teoría (proceso de modelización). El problema a resolver puede provenir de una hipótesis o de una predicción realizada en el proceso de desarrollo de un modelo científico escolar. Son investigaciones que plantean problemas de interés generalmente en el contexto de la vida cotidiana. Estas investigaciones no van dirigidas especialmente a la obtención de conocimiento teórico y pueden relacionarse más fácilmente con aspectos CTS del currículum. CAAMAÑO, A., COROMINAS, J. (2004). ¿Cómo abordar con los estudiantes la planificación y realización de trabajos prácticos investigativos? Alambique, 39, pp.52-63.

31 PreguntaVariable implicada ¿Qué tejido abriga más? ¿Qué detergente es el más eficaz? ¿Qué disolvente es mejor? Capacidad de aislar térmicamente Capacidad limpiadora Solubilidad, tensión superficial… Ejemplos de investigaciones para resolver problemas prácticos

32 ¿Qué tejido abriga más? Una investigación para resolver un problema práctico

33 Una investigación para resolver un problema práctico: ¿Qué tejido abriga más? Guión secuencia de cuestiones Fases de la investigación Planteamiento del problema Disponemos de tres muestras de tejidos (algodón, lana, acrílico) de diferente grosor y queremos saber cuál de ellas es más adecuada para confeccionar un abrigo. El profesor plantea y contextualiza el problema a resolver. Planificación: fundamento del método Piensa y discute con tus compañeros cómo puedes modelizar la situación y qué medidas debes llevar a cabo para decidir qué muestra de tejido es la mejor para abrigarse un día frío. Los estudiantes conceptualizan el problema y lo reformulan para decidir cuáles son las variables significativas que deberán ser medidas.

34 ¿Qué muestra de tejido abriga más? Cómo puedes modelizar la situación y qué medidas debes realizar

35 Una investigación para resolver un problema práctico: ¿Qué tejido abriga más? GuiónFases de la investigación Planificación: diseño del método ¿Qué método experimental seguirás para decidir qué muestra de tejido tiene mayor capacidad de aislamiento térmico? ¿Cómo medimos (comparamos) la capacidad aislante de cada muestra de tejido? (variable dependiente) ¿Cuál es la variable independiente? ¿Cuáles son las variables que se deben controlar, es decir, mantener constantes? - ¿Hay que utilizar el mismo volumen de agua en cada prueba? - ¿Hay que calentar el agua a la misma temperatura? - ¿Es necesario que la temperatura exterior sea la misma? - La superficie del tejido que sirve de abrigo a la lata, ¿debe ser la misma?

36 Una investigación para resolver un problema práctico: ¿Qué tejido abriga más? Guión Fases de la investigación Realización del proceso experimental Realiza las medidas para cada muestra de tejido Mide con la máxima exactitud y precisión que puedas. Toma nota en tu libreta de todas las medidas realizadas y lleva a cabo el tratamiento de los datos que sea preciso La fase de realización implica el montaje experimental, las medidas y el tratamiento numérico, gráfico o informático de los datos obtenidos. Evaluación del resultado / Comunicación Escribe un informe de tu investigación en tu cuaderno siguiendo el siguiente esquema de apartados: objetivo de la investigación, fundamento del método, procedimiento experimental, resultados obtenidos, conclusión. La fase de comunicación implica la redacción de un informe y, siempre, que sea posible, la comunicación oral de la investigación realizada.

37 ¿Qué aprenden los estudiantes realizando estas investigaciones? La comprensión procedimental de la indagación científica: Identificar las variables significativas Variar y medir la variable independiente Medir la variable dependiente Controlar otras variables Registrar las medidas Evaluar los resultados Comunicar la investigación realizada

38 PreguntaModelo ¿Cómo varía la presión al reducir el volumen de un gas? ¿Cuál es la masa atómica relativa de un elemento? ¿Cuál es el volumen de una molécula de ácido oleico? ¿Cuál es la masa molecular relativa de una sustancia? ¿Cuál es la carga eléctrica de un determinado ión? Modelo cinético-corpuscular de los gases Modelo atómico-molecular de la materia Modelo iónico de las soluciones de los electrólitos Ejemplos de investigaciones para resolver problemas teóricos

39 ¿Cuál es el tamaño de una molécula de ácido oleico? Planteamiento del problema En grupos de dos o tres alumnos, pensad y discutid cuál podría ser el método que podría servir para estimar el tamaño de una molécula de ácido oleico. Tened en cuenta que el ácido oleico es una sustancia líquida que si se vierte sobre el agua puede formar una película monomolecular en su superficie. Planificación: fundamento del método Si conseguimos formar una película monomolecular sobre el agua, y medimos el volumen vertido, V, y la superficie del película, S, podemos estimar el espesor de la película o altura de las moléculas, h, a través de la relación: h = V / S. Suponiendo que las moléculas son cúbicas, el volumen de una molécula sería igual a V molécula = h 3.

40 Planificación: diseño experimental El diseño experimental de esta investigación requiere hacerse una serie de preguntas. Plantéatelas e intenta encontrarles respuesta. - ¿ Cómo se puede verter una cantidad tan pequeña del ácido oleico que asegure que se forma una película monomolecular? - ¿Cómo podemos estar seguros que la capa es monomolecular? - ¿Cómo podemos medir el volumen de la gota vertida? -- ¿Cómo podemos visualizar mejor la película formada? - ¿Cómo podemos determinar con precisión la superficie de la película?

41 Realización - Realiza la experiencia y mide el volumen de la gota vertida y la superficie de la película formada. Resultado y cálculos -Calcula a partir de las medidas realizadas el volumen de una molécula de ácido oleico Evaluación del resultado - Compara tu resultado con las dimensiones de la molécula de ácido oleico que puedas encontrar en la bibliografía o en internet. Comunicación de la investigación - Escribe un informe de tu investigación siguiendo el siguiente esquema: objetivo de la investigación, fundamento del método, procedimiento experimental, resultados obtenidos, conclusión.

42 3. Secuencias didácticas con enfoque investigativo

43

44 1. Enquadramento Curricular 2. Enquadramento Conceptual 3. Actividades A. Explorando... Factores que influenciam o tempo de dissolução de um material B. Explorando... Comportamento de materiais em contacto com água C. Explorando... Limites de solubilidade de um material noutro D: Explorando... Reversibilidade da dissolução E. Explorando... Conservação da massa na dissolução 4. Recursos 5. Aprendizagens esperadas 6. Sugestões para avaliação de aprendizagens Anexo: Caderno de Registos para Crianças Sumario

45 De que depende o tempo de dissolução? Isabel Martins, Rui Vieira i Celina Terneira (2011). La química nos primeiros anos de escolaridade em Portugal: a dissolução em líquidos e o trabalho investigativo. Educació Química EduQ, n.8. Tomando como exemplo a dissolução de solutos comuns (açúcar e sal das cozinhas) em água, o professor poderá colocar a questão: “De que depende o tempo de dissolução?” São as variáveis que poderão afectar o tempo de dissolução: são as variáveis independentes. a massa do soluto tipo de soluto o estado de divisão do soluto a temperatura do solvente a agitação do sistema o tipo de solvente.

46

47 Carta de planificación Carta de Planificação proposto compreende a explicitação da decisão tomada, relativamente à questão-problema em estudo, sobre cada um dos seguintes aspectos envolvidos na experiência a executar posteriormente: O que vamos mudar (variável independente em estudo) O que vamos medir (variável dependente escolhida) O que vamos manter (variáveis independentes a manter controladas) O que pensamos que vai acontecer e porquê (elaboração de previsões e sua justificação) Como vamos registar os dados (construção de tabelas, quadros, gráficos) Qual o equipamento de que precisamos (materiais, dispositivos, etc.)

48

49

50 ¿Se disuelven todas las sustancias en agua? FaseActividad Inicio¿Qué sabemos de las sustancias solubles? Desarrollo¿Se disuelven todas las sustancias en agua? ¿Todas las sustancias que se disuelven son igual de solubles? ¿Podemos recuperar las sustancias una vez disueltas? ¿Influye la temperatura en la solubilidad de las sustancias? Síntesis y revisión ¿Qué hemos aprendido sobre las sustancias solubles? Gaspar Sánchez, Mª Victoria Valcárcel (2011). Sustancias solubles y no solubles en agua. Propuesta didáctica. Aula de innovación educativa, 203-294, pp. 79-86. Secuencia didáctica para alumnos de tercer ciclo de Educación Primaria, con una duración aproximada de 9 sesiones.

51 ¿Cómo distinguir una sustancia compuesta de una sustancia elemental? FaseActividad InicioExplorando las ideas sobre la composición de las sustancias Desarrollo¿Es la malaquita un compuesto ? ¿Es el cobre una sustancia elemental? ¿Es el agua un compuesto? ¿Se conservan los elementos químicos en las reacciones? Un modelo para la materia Síntesis y revisión Modificando el modelo de Dalton: el concepto de molécula de átomos iguales y las estructura gigantes. Caamaño, A. (2011). Sustancias químicas elementales y compuestos químicos. Una propuesta didáctica con un enfoque investigativo y de modelización en los niveles macroscópico y submicroscópico. Investigación en la escuela, 74, pp. 45-58 (2011). Esta propuesta didáctica se sitúa en el tercer curso de la ESO (alumnos de 15 años) y 4º de ESO (alumnos de 16 años).

52 Investigación: ¿La malaquita es un compuesto? La malaquita es una sustancia sólida de color verdoso. Queremos averiguar si se trata de una sustancia elemental o de un compuesto. Planificación 1.¿Qué prueba experimental harías para saber si se trata de un compuesto? 2.Piensa y describe el montaje experimental y el material que necesitas. Realización ¿Qué sucede cuando calientas fuertemente la malaquita? ¿Cómo lo interpretas? El sólido negro que se forma es óxido de cobre. En la descomposición de una sustancia se pueden obtener sustancias gaseosas que pasan inadvertidas. Para comprobar si se está desprendiendo o no alguna sustancias gaseosa, puedes montar el dispositivo que se indica en la figura.

53 Así pues podemos interpretar el proceso que ha tenido lugar del siguiente modo: malaquita(s)  sólido negro + dióxido de carbono(g) Puede comprobarse que este sólido negro obtenido tiene el mismo aspecto y propiedades que el sólido negro que se produce al calentar el cobre (como veremos en la investigación siguiente), de donde se puede concluir que se trata de óxido de cobre. malaquita(s)  óxido de cobre(s) + dióxido de carbono(g) Se trata de una reacción característica de descomposición de los carbonatos. De esta interpretación se puede inferir que la malaquita es un compuesto, probablemente, carbonato de cobre. Interpretación

54 Investiga si al calentar la malaquita se desprende un gas Teniendo en cuenta que el nombre químico de la malaquita es carbonato de cobre, ¿cuál podría ser el gas que se desprende? ¿Cómo podrías comprobar que el gas que se desprende es dióxido de carbono? Recuerda que una reacción característica del dióxido de carbono es su reacción con el agua de cal (disolución acuosa de hidróxido de calcio), que produce carbonato de calcio, una sal blanca insoluble, que precipita enturbiando la solución. Conclusiones ¿Qué conclusión sacas de la investigación realizada? Justifica tu respuesta. Comunicación Escribe un informe describiendo la investigación realizada, que responda a las siguientes preguntas: ¿Qué queríamos saber?, ¿Qué método hemos utilizado?, ¿Cuales han sido los resultados obtenidos?, ¿Qué conclusión hemos sacado?

55 Investigación. ¿Es el cobre una sustancia elemental? Exploración de ideas previas ¿Crees que el cobre es una sustancia elemental? Justifica tu respuesta. Búsqueda de evidencias ¿Qué prueba o pruebas experimentales podrías realizar para comprobarlo? Observación e interpretación/Contrastación experimental de hipótesis Toma una lámina de cobre con unas pinzas y colócala sobre la llama de un mechero Bunsen. ¿Qué observas? ¿Cómo interpretas el ennegrecimiento que se produce? ¿Qué pruebas experimentales podrías realizar para confirmar tu hipótesis?

56 Investigación: ¿Es el agua un compuesto? Exploración de ideas previas ¿Crees que el agua es un compuesto? Justifica tu respuesta. Búsqueda de evidencias/ Planificación del procedimiento experimental ¿Cómo podríamos comprobar que el agua es un compuesto? Un método que se puede utilizar es intentar realizar su descomposición por el paso de la corriente eléctrica (electrólisis). Para ello es preciso aplicar una diferencia de potencial eléctrico sobre el agua. Diseña un procedimiento experimental que te permita comprobar tu hipótesis.

57 Ayúdate de los comentarios y preguntas que siguen. - ¿Cómo podemos aplicar una diferencia de potencial eléctrico al agua? - ¿Qué diferencia de potencial puede ser suficiente? - El agua es muy poco conductora de la electricidad. ¿Cómo podríamos aumentar su conductividad? - Si conectamos los bornes de una pila a cables de cobre e introducimos los extremos libres de los cables en el agua, observaríamos que uno de ellos reacciona con el agua, porque la solución toma un color azulado (y si estuviéramos mucho tiempo observaríamos que el cable de cobre se va consumiendo). ¿Qué tipo de conductor metálico podríamos utilizar para evitar que esto ocurra? Consulta el procedimiento que has ideado con tu profesor o profesora, antes de llevarlo a la práctica. Investigación: ¿Es el agua un compuesto?

58 Modelizar la estructura de las sustancias elementales y las sustancias compuestas El modelo atómico más simple para interpretar la estructura interna de una sustancia simple y de un compuesto es el modelo daltoniano. Esta es la razón por lo que se suele utilizar como modelo escolar inicial. De acuerdo con este modelo: La materia está formada por partículas muy pequeñas, indivisibles, que se pueden llamar átomos. Una sustancia elemental es una sustancia formada por átomos iguales. Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo tamaño y la misma masa. Los átomos de cada elemento son diferentes en tamaño y masa. Un compuesto es una sustancia constituida por moléculas, formadas por la combinación de dos o más tipos de átomos diferentes

59 La propuesta didáctica para construir los conceptos de sustancia elemental, compuesto y elemento químico Parte de una modelización a nivel macroscópico, mediante una serie de investigaciones experimentales sobre el comportamiento de diferentes sustancias frente al calentamiento y el paso de la corriente eléctrica E inmediatamente prosigue con una modelización submicroscópica que parte del modelo atómico-molecular daltoniano, pero lo modifica rápidamente en dos aspectos esenciales: el carácter molecular de muchas sustancias elementales y el carácter de estructura gigante de muchos compuestos y sustancias elementales.

60 ¿Cómo construir el modelo de ácido y de base? Caamaño, A. (2011). Ácidos y bases en la vida cotidiana. Propuesta didáctica. Aula de innovación educativa, 205, pp.83-90. FaseActividad (cuestión clave) Exploratoria1. ¿Qué sabemos de los ácidos y de las bases? Desarrollo2. Reacciones características de los ácidos y las bases Modelización Macroscópica 3. ¿Qué sustancias son ácidas y cuáles son básicas? 4. ¿Todos los ácidos o disoluciones ácidas tienen el mismo grado de acidez? 5. ¿Cuál es el carácter, ácido o básico, de los óxidos de los metales y de los óxidos de no metales? 6. ¿Cómo saber cuándo se ha conseguido la neutralización?

61 ¿Cómo construir el modelo de ácido y de base? FaseActividad (cuestión clave) Indagación7. ¿Qué sustancias se obtienen al neutralizar un ácido con una base? 8. ¿Qué sustancias se obtienen al hacer reaccionar un ácido y un metal? Predicción9. Predecir la sal que se formará Modelización atómico- molecular 10. ¿Por qué las sustancias son ácidas o básicas? Aplicación del modelo 11. Interpretar la neutralización

62

63

64

65 Ángel Blanco López, Luis F. Garrido Jiménez, Educació Química EduQ, 9 (2011) Resumen Las actividades prácticas constituyen una de las características distintivas de la enseñanza de la química. La introducción de las competencias básicas como referente curricular obliga a analizar y repensar la finalidad de las mismas. En este artículo se describen diversos tipos de actividades prácticas diseñadas en el contexto de las bebidas, en concreto sobre elaboración de vino, y se analiza su contribución al desarrollo de la competencia científica en la Educación Secundaria Obligatoria. Actividades prácticas en el contexto de las bebidas y competencia científica [1 [1

66 Actividades prácticas en el contexto de las bebidas y competencia científica [1 [1 ConceptosTécnicas y destrezas Bebidas destiladas Bebidas fermentadas Densidad Concentración Densímetro Destilación Fermentación aerobia Fermentación anaerobia Fotosíntesis Glucosa Grado alcohólico Hollejo Levadura Mosto Punto de ebullición Sacarosa Vinagre Medida de masas y volúmenes Uso del densímetro Medida de densidades Filtración Triturar y machacar uva Uso de la pipeta Montaje de aparatos para destilar Destilación

67 4. Contextualización

68 Adaptación del proyecto de Química Salters a partir del proyecto original “Advanced Chemistry Salters” Science Education Group Universidad de York, 1994 Adaptación y experimentación en Cataluña, Madrid y Valencia. 2000-2005

69 Enfoque química en contexto Química Salters Lectura o narración CTS: Plantea una situación-problema Conceptos Actividades conceptos Aplicaciones de la química- Química y sociedad conceptos actividades actividades actividades

70 Química Salters Primer curso Bachillerato (17 años)  Elementos de la vida  Desarrollo de los combustibles  De los minerales a los elementos  La revolución de los polímeros Visita a una industria química Material publicado (versión experimental):  8 unidades  2 unidades complementarias  Guía didáctica  Visita industria química  Trabajo de investigación Segundo curso de bachillerato (18 años)  La atmósfera  Aspectos de agricultura  La química de el acero  Los océanos Trabajo de investigación individual Publicación definitiva (Dep.Ensenyament, 2000) 2 unidades complementarias (Dep. Ensenyament, 2002)  Química de los medicamentos  Color por diseño

71 ACTIVIDADESQUÍMICA Y SOCIEDAD CONCEPTOS A1 Cual será el combustible del futuro? 1. La gasolina es popular C1 Igualación de ecuaciones C2 Cálculos con ecuaciones A2 Medida de la variación de la entalpía de combustión de diversos combustibles 2. Obtención de la energía a partir de combustibles C3 Entalpía de reacción C4 Entalpías de enllace A4 Cómo cambia las propiedades físicas de la série de los alcanos? A5 Nomenclatura y modelos de alcanos 3. Centrándose en la gasolina Qué es la gasolina? Gasolina de invierno y de verano El problema de picar de biela C7 Alcanos C8 Alquenos y alquinos C9 Arenos UNIDAD DIDÁCTICA 2: DESARROLLO DE COMBUSTIBLES

72 ACTIVIDADESQUÍMICA Y SOCIEDAD CONCEPTOS A6 Una visión detallada de los alcoholes A7 Índices de octano de diversos alcanos Fabricación de la gasolina Gasolina sin plomo Refinamiento Tres maneras de mejorar el índice d’octano C10 Isomería C11 Alcoholes i éteres A8 Gasolinas: un resumen 5. La polémica de les emisiones C12 Catálisis 6. Será el metanol el combustible del futuro? A1 ¿Cual será el combustible del futuro? 7. Hay otras soluciones?

73 Una crítica a algunas secuencias didácticas CTS Las secuencias didácticas en contexto, de carácter CTS, en general se centran en problemas de química aplicada o de química y sociedad, pero, generalmente proporcionan los conceptos y modelos ya elaborados, sin contemplar su construcción en la secuencia de actividades.

74 Una constatación sobre las secuencias didácticas CTS Por lo general, existen más ejemplos de secuencias didácticas basadas en la indagación para la construcción de modelos que basadas en la resolución de problemas prácticos, tecnológicos o sociocientíficos.

75 Una recomendación La enseñanza de la química debería conseguir integrar contextualización, indagación y modelización como procesos imprescindibles en el aprendizaje de la competencia científica, en secuencias didácticas y proyectos que contemplen los tres enfoques.

76 En resumen 6 aspectos fundamentales en la enseñanza de la química Contextualizar la química a través de las aplicaciones y las relaciones química-sociedad- medio ambiente. Hacer partícipes a los estudiantes de la construcción del conocimiento científico escolar (proceso de construcción del conocimiento, modelización). Planificar y realizar investigaciones para resolver problemas teóricos y prácticos en la construcción de los modelos.

77 En resumen Utilizar un proceso interactivo y dialógico en los procesos de modelización y la planificación de investigaciones. Enseñar a interpretar, explicar, predecir y argumentar en el marco de los modelos. Usar de forma apropiada y reflexiva el lenguaje científico (los términos, las definiciones, las ilustraciones gráficas, las simulaciones, etc.). 6 aspectos fundamentales en la enseñanza de la química

78 En definitiva Una enseñanza de la Química Más contextualizada y relevante para la vida de los estudiantes. Más centrada en la elaboración de los modelos básicos Atenta a las dificultades conceptuales de los estudiantes. Donde la indagación, la experimentación y la argumentación jueguen un papel importante. Que haga uso de las nuevas tecnologías (TIC) Que se proponga hacer comprender la naturaleza de la química como ciencia. Y donde haya más tiempo para aprender química significativamente y con mayor motivación.

79 Recapitulando: Se ha argumentado la necesidad de integración de tres enfoques en la enseñanza de las ciencias, que se han desarrollado, en parte, de forma separada hasta el momento: la enseñanza basada en la contextualización, la basada en la modelización y la basada en la indagación. Se ha descrito brevemente los supuestos en los que se fundamentan los tres enfoques y hemos destacado las deficiencias que, a nuestro parecer, presentan las secuencias didácticas de química elaborados en relación a estos tres modelos de enseñanza. Parece necesario continuar investigando y explorando formas de mayor integración de estos tres enfoques para conseguir alcanzar una enseñanza de la química más significativa, auténtica y relevante.

80 Para finalizar, dos referencias bibliográficas recientes Tres libros sobre Didáctica de la Física i Química, para el máster de formación del profesorado, útiles también para el profesorado en activo

81 Libros para el nuevo máster de educación secundaria en física y química, Barcelona: Graó. Junio 2011. º

82 Bibliografia reciente Tres números monográficos con motivo del Año Internacional de la Química

83 Alambique, n.69, Julio 2011 Enseñar química hoy Enseñanza de la química en contexto en el año internacional de la química: retos para promover el interés de los estudiantes y la comprensión de la química Ilka Parschman, Universidad de Kiele, Alemania El papel de las ideas previas en el aprendizaje de la química Vicente Talanquer, Universidad de Arizona, EEUU Enseñar química a través de la modelización, la indagación y la contextualización Aureli Caamaño, CDEC, Barcelona, España Enseñanza de la química en secundaria con un enfoque indagativo Vincent Mas, Lycée Français Charlemagne, Pointe Noire, Congo Diseño de ambientes virtuales de aprendizaje de la química bajo una perspectiva sociocultural Marcelo Giordan, Universidad de São Paulo, Brasil Química y arte: la armonía escondida António Cachapuz, Universidad de Aveiro, CIDTFF, P ortugal 69

84 Educació Química EduQ, n.8 Any Internacional de la Química Ensenyar química avui, febrero de 2011 Marie Sklodowska-Curie. Una combinació excepcional de capacitat intel·lectual i qualitat humana Pilar González, Universitat Autònoma de Barcelona Contribucions de la investigació didàctica a l’ensenyament de la química basat en la modelització Rosária Justi (Universitat de Belo Horizonte, Brasil) Experiencias curiosas para enseñar química en el aula Manuel Fernández i Carlos Durán (Centro de Ciencia Principia, Málaga) La química nos primeiros anos de escolaridade em Portugal: a dissolução em líquidos e o trabalho investigativo Isabel Martins, Rui Vieira i Celina Terneira (Universitat d’Aveiro, Portugal). El problema del lenguaje en la enseñanza de los conceptos químicos: compuesto, elemento y mezcla Plinio Sosa, Nadia Méndez, UNAM, México n.8

85 ENSEÑAR QUÍMICA Y COMPETENCIAS BÁSICAS Aula de Innovación Educativa, Diciembre 2011 El desarrollo de las competencias básicas desde la química M.S. Gutiérrez-Julián, María Jesús Martín-Díaz, Miguel Ángel Gómez Contextualización, indagación y modelización: tres enfoques básicos para el aprendizaje de la competencia científica en las clases de química Aureli Caamaño El ciclo del agua a través del cuento. Un ejemplo de desarrollo de competencias en 4º curso de educación primaria. Alicia Benarroch Realizando experimentos para aprender química en educación primaria Antonio de Pro y Javier Rodríguez Moreno ¿Es necesario consumir agua embotellada? Ángel Blanco López, Francisco Rodríguez Mora, José Antonio Rueda Serón El mundo de las dispersiones a través de la cosmética Marta Segura y Josep M. Valls

86 Bibliografía Sobre la competencia científica Cañas,A., Martín-Díaz,M.J., Nieda, J. (2007). Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Alianza Editorial. Caamaño,A.(coord.) (2008). La evaluación PISA en ciencias. Alambique, 57. AAVV (2009). Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico, Aula de Innovación Educativa, 186. Pedrinaci, E. (coord.), Caamaño, A., Cañal, P., de Pro, A. (en prensa, 2012). 11 ideas clave para desarrollar la competencia científica. Barcelona: Graó.

87 Bibliografía Sobre concepciones Barke,H-D., Sileshi,Y, Al Hazari (2008). Misconceptions in Chemistry. Adressing Perceptions in Chemical Education. Springer. Taber, K. (2002). Chemical misconceptions- prevention, diagnosis and cure. Vol. I: Theoretical background. Vol. I: Classroom resources. Royal Society of Chemistry. Taber, K. (2009). Challenging Misconceptions in the Chemistry Classroom: Resources tu Support Teachers. Educació Química EduQ, 4. p.13-20.

88 Bibliografía Sobre modelización Duschl,R.A. (1997). Renovar la enseñanza de las ciencias. Importancia de las teorías y su desarrollo. Madrid: Narcea. Gilbert,J.K., Boutler,C.J. (2000). Developing models in Science Education. Kluwer Academic Publishers. Gilbert, J.K. Et al. (2002). Chemical Education: Towards Research- based Practice. Kluwer Academic Publishers. Izquierdo, M., Caamaño, A., Quintanilla, M.(eds.) (2007). Investigar en la enseñanza de la química. Nuevos horizontes: contextualizar y modelizar. UAB. Barcelona.

89 Bibliografía Sobre argumentación Caamaño, A. (coord.) (2010). Argumentar en ciencias. Un elemento esencial para la educación científica y ciudadana. Alambique, 63. AAVV (2009). Argumentación en el salón de clase. Educación Química, 20,2. 10 ideas clave Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Graó. Jiménez Aleixandre, M.P. (2010). 10 ideas clave Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Graó. Jiménez Aleixandre, M.P., Gallástegui, J.R. (2011), Argumentación y uso de pruebas: construcción, evaluación y comunicación de explicaciones en física y química, en A. Caamaño (coord.). Didáctica de la física y química, cap. 6. Barcelona: Gráo.

90 Bibliografía Sobre experiencias interpretativas e investigaciones Gott, R., Duggan,S. (1994). Investigative work in the science curriculum. Open University Press. Caamaño, A. (2003). Trabajos prácticos en ciencias, en Jiménez, M.P. (coord). Enseñar Ciencias. Barcelona: Graó. Caamaño, A. (coord.) (2004). Los trabajos prácticos en Física y Química, Alambique. 39.

91 Bibliografía Sobre experiencias interpretativas e investigaciones 1. Caamaño, A. (2011). Los trabajos prácticos en física y química: interpretar e investigar, cap. 7, en A. Caamaño (coord.). Didáctica de la física y química, cap. 6. Barcelona: Gráo. Caamaño, A. (2011). Sustancias químicas elementales y compuestos químicos. Una propuesta didáctica con un enfoque investigativo y de modelización en los niveles macroscópico y submicroscópico. Investigación en la Escuela. Caamaño, A. (2012). ¿Cómo introducir la indagación en el aula?: los trabajos prácticos investigativos, Alambique, 70 (enero 2012).

92 Bibliografía Y sobre la Química Salters Grupo Salters (1999). Proyecto Química Salters. Cuadernos de Pedagogía, n.281, p.68. Caamaño, A., M.A. Gómez-Crespo, Mª S. Gutiérrez-Julián, R. Llopis, Mª J. Martín-Díaz (2001) Proyecto Salters: un enfoque CTS para la química del bachillerato, en P. Membiela (ed.) Enseñanza de las ciencias desde la perspectiva de la ciencia-tecnología-sociedad, p.179. Madrid: Narcea.

93 Muchas gracias por su atención