ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier Universidad Nacional de Mar del Plata, Colegio Dr. A. U. Illia y Facultad de Ingeniería. grupocienciasbasicas@gmail.com Introducción En este trabajo se presentan distintas propuestas didácticas en función del enfoque de enseñanza planteado para la Física en el nuevo diseño Curricular para la Educación Secundaria que propone, entre otras cuestiones, que los estudiantes puedan progresivamente: -Establecer relaciones de pertinencia entre los datos experimentales y los modelos teóricos. -Diseñar y realizar trabajos experimentales de física escolar utilizando instrumentos y dispositivos adecuados que permitan contrastar las hipótesis formuladas acerca de los fenómenos físicos vinculados a los contenidos específicos. En este contexto, se busca que exista una estrecha relación entre la teoría y las actividades de laboratorio utilizando referentes cotidianos. En la última década se ha acumulado evidencia que demuestra que actividades prácticas o de laboratorio de tipo investigativas han proporcionado mejores situaciones de aprendizaje de los contenidos curriculares de la Ciencia, (Hofstein y Lunetta 2003; Merino y Herrero 2007; Wolf y & Fraser 2008). Los materiales de uso cotidiano, juguetes y objetos varios pueden usarse en la realización de actividades (López García, V. 2004:18), ya que es frecuente que los alumnos no establezcan conexiones entre el pensamiento científico y el cotidiano. Estos dos dominios del conocimiento permanecen aislados de modo que las concepciones científicas no se usan para resolver los problemas con los que pueden encontrarse los alumnos en contextos diferentes al académico. Por otra parte, si el docente, con la colaboración de los alumnos construye algunos dispositivos sencillos con materiales de bajo costo (Falcón, N. 2005:100), le permitiría realizar unos cuantos experimentos o ilustraciones didácticas o demostraciones de aula, aun cuando la institución no cuente con un laboratorio bien dotado de instrumentos sofisticados. En este trabajo se han tomado distintos contenidos que han sido abordados en 1 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 clase, y mediante la experimentación: I. Se resolvió un problema mediante el diseño y la realización de una experiencia de laboratorio por parte de los alumnos, usando los principios de hidrostática. II. Se logró que los alumnos comprendan e interpreten el fenómeno de tensión superficial utilizando algunos alambres de cobre y agua. III. Se recreó un problema clásico para la enseñanza del movimiento en dos dimensiones, el tiro oblicuo, utilizando algunos juguetes. Metodología I. Una forma divertida para medir la densidad de líquidos de uso cotidiano. Contextualización y participantes En esta propuesta se abordan los conceptos básicos de la hidrostática mediante la resolución de un problema abierto a partir del diseño y realización de una experiencia de laboratorio, y fue llevada a cabo con alumnos de 3º año de ES (13 -14 años de edad) pertenecientes al Colegio Nacional “Dr. A. U. Illia” dependiente de la Universidad Nacional de Mar del Plata. Diseño: La experiencia didáctica de laboratorio se realizó a través de las siguientes fases: (1) formulación del problema, (por parte del profesor); (2) planificación de la experiencia, (3) desarrollo experimental, (4) procesamiento de datos, (5) análisis de resultados y (6) comunicación escrita de la experiencia (por parte de los alumnos). El trabajo comienza en el aula de clase, luego de abordar los conceptos previstos para la hidrostática. El profesor propone un problema ¿cómo se podría medir la densidad de diferentes líquidos de uso cotidiano con un tubo en U?. (δdescon) La intervención del docente consiste en moderar el debate entre los alumnos y contribuir, con el punto de vista científico. Materiales: Para realizar la experiencia se seleccionaron los siguientes materiales: tubo de goma transparente, papel milimetrado, una madera de 40 x 40 cm, pegamento universal, 2 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 regla, agua, aceite de girasol, nafta, aceite para auto. Procedimiento: A continuación se detalla el procedimiento y diseño experimental propuesto por uno de los grupos de alumnos que participaron de la experiencia. -Armado del dispositivo para medir la densidad 1. Cortar la hoja milimetrada del tamaño de la madera y pegarla sobre la madera. Disponer el tubo de goma transparente de 8 mm de circunferencia en forma de U, teniendo cuidado que las dos ramas queden a la misma altura, y fijarlo a la madera con cinta adhesiva transparente. -Procedimiento de la experiencia 1. Colocar un volumen determinado de agua en el tubo en U. 2. Verter un volumen determinado de la sustancia líquida de densidad desconocida por un extremo del tubo en U. 3. Tomar la medida de un sector vertical de tubo, que llamaremos (D) 4. Tomar la medida del sector vertical del tubo ocupado por la sustancia de densidad desconocida, al que llamaremos (h). 5. Sustituir estos datos obtenidos en la ecuación : P1 (presión en la rama 1) δagua . g . D = = P2 (presión en la rama 2) δagua . g . (D - h) + δdescon g h Despejando de aquí la incógnita δdescon Resultados: Con esta experiencia se logró promover la reconstrucción de los conocimientos de los estudiantes, de modo de confrontarlos a una pregunta o situación-problema que les permita tomar conciencia de sus ideas previas y reestructurarlas con los datos empíricos obtenidos. II. Medición de la tensión superficial utilizando materiales sencillos Contextualización y participantes: 3 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 Esta experiencia fue instrumentada en Colegio Dr. Arturo U. Illia, institución que depende de la Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina. Estuvo dirigida a alumnos de enseñanza secundaria (16 – 17 años de edad), en Figura 1: Aro: longitud l en contacto con el agua y x fuera del agua (l + x = L) la clase de Física durante el desarrollo del tema fluidos viscosos. Diseño: La propuesta didáctica se basa en una actividad experimental orientada a lograr que los alumnos comprendan e interpreten el fenómeno de tensión superficial. Tiene como objetivo principal de enseñanza, además de facilitar el aprendizaje de distintos aspectos que tienen que ver fundamentalmente con los fluidos viscosos y las fuerzas intermoleculares, el de combinar contenidos científico con cuestiones cercanas al estudiante, lo que le proporciona una motivación adicional a la reflexión de la investigación científica. Se realizó una guía de procedimientos y actividades previstas para llevar a cabo la experiencia. Materiales: Para la realización de la experiencia no se utilizará un alambre recto sino uno en forma de aro como el mostrado en la figura 1, que tendrá una parte de su longitud l en contacto con el agua y otra parte x fuera del agua. El alambre utilizado para la construcción del aro tiene una longitud total que llamaremos L. Procedimiento: Se debe colocar el alambre de menor longitud con cuidado sobre el agua (no se debe hundir). Luego se disminuye la longitud l del alambre hasta lograr que se hunda. Se deben repetir los pasos 1 y 2 con cada uno de los alambre de cobre. Se tomarán los datos sólo de aquellos que se hayan hundidos y se confecciona una tabla de valores. Se busca representar en un gráfico la longitud de contacto l en función de la longitud total L ya que existe una relación lineal entre ellas, es decir: l = m L donde 4 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 m = pendiente = δ π r 2g 2γ Resultados: Con esta propuesta el estudiante logró: -identificar las variables dependientes e independientes del problema; -construir una tabla de datos donde registró las mediciones realizadas de L y x, con su correspondiente unidad de medida y error; -graficar en un par de ejes cartesianos L en función de l -a partir de la pendiente obtenida (m), calcular la tensión superficial del agua con su error. III. Tiro al mono: una forma de aprender física Contextualización y participantes En esta propuesta se abordan los contenidos del movimiento en dos dimensiones a partir de un problema abierto, y fue llevada a cabo con alumnos de 1º año de Polimodal (15 -16 años de edad) pertenecientes al Colegio Nacional “Dr. A. U. Illia” dependiente de la Universidad Nacional de Mar del Plata. Diseño: Esta propuesta didáctica permite desarrollar conceptos teóricos de cinemática en el plano y responder el siguiente interrogante: “utilizando materiales de uso cotidiano ¿cómo se podría reproducir o recrear el problema del tiro al mono?” El docente actuará como guía en el proceso del desarrollo experimental. Materiales: Para realizar la experiencia se seleccionaron los siguientes materiales: soporte con ajuste de ángulo (que permite sostener el disparador y regular el ángulo de disparo), pistola de juguete para disparar bolas, dos pelotitas de telgopor para armar el objeto que se tira en caída libre, un transportador, hilo, alambre, cinta métrica, cartón, tiras de madera, arandelas o pitones, cinta adhesiva. 5 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 Procedimiento: En este trabajo se intenta recabar datos con el propósito de analizar el encuentro entre un objeto en caída libre y otro trasladándose mediante un tiro oblicuo (un disparo dirigido al objeto en caída libre) para ello se debieron realizar los siguientes pasos: 1º. Predecir el alcance del disparo en el eje x. 2º. Medir la posición del objeto de caída en el eje x, obteniendo x0, y la altura desde el eje x, siendo este valor y0, posición inicial del objeto en caída libre. 3º. Medir un ángulo conveniente para efectuar el disparo. 4º. Dejar caer el cuerpo y disparar simultáneamente, midiendo utilizando un cronómetro el tiempo de impacto, siendo este valor t e, el tiempo de encuentro. 5º. Los valores obtenidos en cada disparo se deben registrar en una tabla de datos. Resultados: Mediante esta propuesta de trabajo los alumnos pudieron acceder al estudio de un encuentro en el plano de dos proyectiles que dada la simultaneidad y las condiciones iniciales siempre se van a encontrar. En este trabajo se presentó una propuesta metodológica activa, basada en resolución de un problema teórico mediante la construcción experimental de una simulación del mismo. A través de esta forma de trabajo en el aula se pretende desarrollar en los alumnos las habilidades: creatividad, comunicación y pensamiento crítico. La innovación en está propuesta implica cambiar el papel del alumno y del docente, el primero se vuelve más activo y responsable de su propio aprendizaje, a través de la búsqueda de información, de la investigación, y de la elaboración de actividades que van contribuyendo a su conocimiento. 6 ACTIVIDADES DIDÁCTICAS PARA LA CLASE DE CIENCIA BASADAS EN TRABAJOS EXPERIMENTALES Gibbs, Horacio; Szigety, Esteban; Tintori, Alejandra; Viau, Javier VI Jornadas Nacionales sobre la Formación del Profesorado – Mar del Plata, 2011 Conclusiones Los profesores de Ciencia estamos plenamente conscientes de la necesidad de implementar nuevos recursos didácticos en el aula, que ofrezcan una visión de la Ciencia más próxima al entorno de nuestros alumnos, con el propósito de despertar en ellos el interés por estas disciplinas. Es necesario, si se quiere que la enseñanza de las ciencias sea más completa y cercana a los alumnos, que las situaciones planteadas en clase y la manera de abordar los contenidos, se presenten de forma contextualizada y problemática. La utilización de estas experiencias en el aula, han permitido no solo facilitar el aprendizaje de distintos aspectos que tienen que ver fundamentalmente con los conceptos físicos, sino también combinan contenidos científico-tecnológicos con cuestiones cercanas al estudiante, lo que le proporciona una motivación adicional a la reflexión de la investigación científica , mediante una enseñanza activa que pretende que los alumnos aprendan de una manera más enriquecedora, estimulante y más próxima al trabajo que realizan los científicos, fomentando así su espíritu crítico. Referencias bibliográficas Falcón, Nelson (2005). “Naturaleza de la luz: Recursos Experimentales didácticos y Recreativos”, en: Revista Educativa Candidus, 34 (6), 100-102. Hierrezuelo, J. y Montero, A. (1991). “La ciencia de los alumnos. Su utilización en la didáctica de la Física y Química”. Elzevir, Granada- España. Hofstein A. y V N. Lunetta (2003). “The Laboratory in Science Education: Foundations for the Twenty-First Century”. Inc. Science Education 88:28 – 54 Koshkin N. I., Shirkévich M. G. (1975). Manual de Física . Editorial Mir. López García, Vicente. (2004): “La física de los juguetes”, en: Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 1 (1), 17-30. Mak S.Y., Wong K. Y. (1990). “The measurement of the surface tension by the method of direct pull”. American Journal of Physics. 58 (8), pp. 791-792. Merino, J y Herrero, F (2007) “Resolución de problemas experimentales de química: una alternativa a las prácticas tradicionales”. Revista Enseñanza de las Ciencias, pp 630648 Wolf, S y Fraser, B (2008) “Learning Environment, Attitudes and Achievement among Middle – school Science Students Using Inquiry – based Laboratory Activities”. Research in Science Education 38:321–341. 7