ACES. El agua. Material para docentes INTRODUCCION La elección de esta sustancia como partida de esta unidad, responde al criterio de su enorme significatividad. El agua es tan singular y conocida por los estudiantes que no necesitarán ningún esfuerzo para enunciar y reconocer sus propiedades. Mediante la identificación del agua (propiedades características, composición a partir de la electrolisis, etc.), el alumno puede llegar a entender la composición del agua (compuesto de hidrógeno y oxígeno), usando para ello el modelo atómico de Dalton. En la unidad "El Agua" se van a tratar toda una serie de contenidos que reflejan la importancia de esa sustancia tanto en el ámbito geológico y biológico, como en el entorno socio-cultural en que se desenvuelve la vida del alumno. En estos materiales para docentes hemos incluído: - Los materiales para estudiantes completos (hojas blancas) - Una temporalización propuesta para la unidad - Orientaciones para la realización de las actividades, que se incluyen cuando hemos considerado que resultan de utilidad. - Resultados de estudios e investigaciones sobre los problemas de aprendizaje en relación con las actividades de la unidad, tanto de nuestros estudios, como de los realizados en otros países, y bibliografía de ampliación. - Actividades de evaluación propuestas - Recursos para trabajar la unidad Puesto que cada clase es una situación única, cabe resaltar que puede haber casos en que la temporalización no se corresponda con la que proponemos. Por esta razón, y también teniendo en cuenta la diversidad en el alumnado, algunas actividades se proponen con carácter optativo y complementario, y cada docente puede decidir acerca de su inclusión. Del mismo modo, los recursos propuestos - especialmente los artículos de prensa y revistas - lo son a título de sugerencia, y en cada localidad o situación pueden ser sustituídos por otros más contextualizados. 1 ACES. El agua. Material para docentes TEMPORALIZACION PROPUESTA La unidad comprende unas 20 sesiones, es decir cinco semanas de trabajo. Suprimiendo algunas de las actividades opcionales puede reducirse a cuatro, pero realizarla en menos tiempo supondría eliminar las discusiones y puestas en común con el alumnado, discusiones que en nuestra opinión juegan un importante papel en la construcción de ideas y en la aplicación de las ideas nuevas. Sesión 1 2 3 4y5 6y7 8y9 actividades página mat. estudiantes lectura y activ.lab. op. 2-4 (iniciar act. pág 10-11) actividades densidad y c.e. 7-10 discusión act p.10-11 y Dalton digramas, electrolisis 5-7 10-13 14-17 10 11 12 13 14 15 y 16 Sistema Periódico (recoger muestras turbidez agua) actividades masa y vol. disoluciones apart. 4 , act. calidad agua act. turbidez, potabilización salida planta potabilizadora dep. agua, act. tablas V y VI 18-19 17 18 19 20 lectura p. 31 y recibo del agua 31-34 act. p. 35 , decálogo y carta del agua 35-37 actividades de refuerzo prueba evaluación 20-21 22 23-24 24-27 27 27-30 2 ACES. El agua. Material para docentes ¿DONDE ESTA EL AGUA? La primera actividad persigue que el alumnado se de cuenta que sólo una pequeña parte del agua del planeta puede ser utilizada para uso humano. Esto puede llevarle a tomar conciencia -a lo largo de la unidad- de la necesidad de una adecuada utilización del recurso. La actividad "¿La materia viva contiene agua?" la ponemos optativa, a criterio del profesor, porque puede que éste no la considere necesaria. En caso de hacerla, si las hojas verdes o la berenjena parecen demasiado obvias, pueden sustituirse por un trozo de madera, que no lo es tanto. ¿COMO ES EL AGUA? Se estudian las propiedades físicas del agua (Tf, Teb, densidad, calor específico , calores de fusión y evaporación, ...). Algunos valores se pueden obtener por sencillas experiencias, otros a través de tablas de datos, etc. La primera actividad es un torbellino de ideas sobre las propiedades del agua. Estado físico: Los estados físicos (temperaturas de fusión y ebullición) del agua y de otras sustancias conocidas se comparan a través de la tabla de puntos de fusión y ebullición. Como objetivo de esta actividad está también el que los estudiantes sepan utilizar los datos de las tablas para interpretar los intervalos de temperatura en los que una sustancia es sólida, líquida o gaseosa. Densidad: Se estudia la variación de la densidad con la temperatura y sobre todo interesa resaltar las anomalías que presenta la variación de la densidad con la temperatura (4 oC) y la relación que tiene con el binomio mar(agua)-vida. Los calores específicos y los calores de fusión y vaporización: Son los factores que influyen en el efecto del agua como regulador térmico. Los números del agua: Interesa destacar el aspecto del agua como valor referencial (0 oC-100 oC, cal, g). Históricamente se utilizaba el agua como sustancia para definir los valores de referencia de las unidades; esa es la razón de que esta sustancia tenga unos valores tan "redondos". Conviene comparar con otros valores del agua, por ejemplo el calor específico en Julios (4,18 J) para los cuales ya no se utilizó el agua como referencia. 3 ACES. El agua. Material para docentes Por último, en este capítulo, se pretende que con la actividad sobre la evaporación del agua, los estudiantes realicen la reflexión que los lleve a pensar sobre la discontinuidad de la materia (el agua formada por partículas pequeñísimas que no se ven cuando pasa al estado gaseoso...). El paso del agua desde el recipiente al aire debe sevir de intuición del modelo corpuscular (moléculas) del agua. Es la primera referencia en esta unidad al modelo de partículas que más adelante se completará con el modelo atómico de Dalton. Se puede también profundizar en el modelo de partículas, como actividad de ampliación, y discutir la presión de vapor de agua y su variación con la temperatura. En una actividad así se puede utilizar la tabla siguiente: Temperatura (oC) 10 20 30 40 50 Pv (mm Hg) 9,21 17,53 31,82 55,32 92,51 Temperatura (oC) 60 70 80 90 100 Pv (mm Hg) 149,4 233,7 355,1 525,8 760,0 Tabla de presiones de vapor del agua a diferentes temperaturas ¿CÓMO ESTÁ HECHA EL AGUA? Un modelo microscópico para la materia. Los estudiantes de este nivel se encuentran, según numerosas investigaciones realizadas hasta la fecha, en la transición entre las etapas de desarrollo cognitivo denominadas "nivel concreto avanzado" y "nivel formal inicial". En el Proyecto ACES se establece el modelo atómico de la materia para los dos primeros años de la ESO y un sencillo modelo de estructura atómica para los dos últimos cursos de la ESO. Los niveles de estos modelos están de acuerdo con las taxonomías para el análisis del curriculum que proponen Shayer y Adey (1984) donde, para estudiantes de estas etapas, indican que pueden usar la teoría atómica e incluso modelos simples de estructuras atómicas. La elección que se haga del nivel de modelo de estructura de la materia que se va a enseñar en un determinado nivel como la ESO, creemos que es una de las decisiones didácticas más importantes. La capacidad de explicar un determinado número de 4 ACES. El agua. Material para docentes propiedades va a estar condicionada por el modelo de estructura de la materia que se elija en la enseñanza (ciencia escolar). ¿Qué modelo? La primera de las opciones puede ser un "no modelo", opción por la que se inclinan algunos diseños curriculares de estos niveles, aduciendo problemas de abstracción de todo modelo para los estudiantes de estas edades. Estos diseños curriculares optan por tanto por el estudio de las "propiedades" de la materia sin entrar en su interpretación. Justifican esta opción en base a que las nociones de sustancia (sin átomos ni moléculas) se encuentra más cerca de las experiencias de los estudiantes: propiedades observables características (Vogelezang, 1987). La noción de sustancia no está clara para los estudiantes: pueden no ver como la misma sustancia un clavo de hierro y limaduras del mismo metal. Una vez aclarada bien la noción de sustancia es cuando se podría iniciar la estructura de la materia. Sin embargo, los resultados de la investigación en Didáctica de las Ciencias muestra lo que ocurre con las interpretaciones de alumnos y alumnas de tipo preatómico. Veamos algunos ejemplos: Niños de 11-12 años en relación a la combustión: - casi todos interpretan la combustión de la cera o el alcohol como procesos de fusión o evaporación (Meheut, Saltiel y Tiberghien, 1985) cuando en las transformaciones químicas se conservan muchas cosas pero no las sustancias. Explican la combustión del alcohol como un proceso parecido a la evaporación del agua: un líquido incoloro que desaparece sin dejar residuos. - la posibilidad de encontrar agua como resultado de la combustión de sustancias con hidrógeno: madera, alcohol,..., es interpretada en términos de una preexistencia del agua ya en esas sustancias. - muchos interpretan la combustión del alcohol como una destrucción irreversible del mismo (Pfundt, 1981). En relación al proceso de deshidratación del sulfato de cobre: - muchos lo ven como un proceso de "blanqueado": aparece un polvo blanco. - otros lo ven como un proceso de "secado". - otros como si apareciesen "cenizas". Como se puede deducir de estos resultados, sin el modelo de estructura de la materia las explicaciones que dan los estudiantes son de tipo alternativo (interpretaciones asociativas muchas veces) fenomenológico o simplemente descriptivo. cuando no de tipo totalmente 5 ACES. El agua. Material para docentes El modelo de partículas: Ya en temas de Ciencias que tocan propiedades físicas de las sustancias, como puede ser el caso de los estados sólido, líquido y gaseoso; la compresibilidad y dilataciones, etc., se suele introducir en la enseñanza el llamado modelo de partículas o teoría cinética molecular simplificada para estos niveles. ¿Tienen los estudiantes muchas dificultades en aceptar la discontinuidad de la materia? Parece ser que no tantas, aunque Nussbaum (1985) encuentra en pruebas del tipo de "dibuja lo que ocurre antes y después de quitar la mitad del aire que hay en un matraz", que se obtienen todo tipo de representaciones tanto continuas como discontinuas. No parece ser que la aceptación de la discontinuidad sea un problema demasiado difícil (Caamaño y col., 1983). El problema que tuvieron los continuistas en su lucha con los atomistas en el siglo pasado era fruto de la adoración por el cálculo infinitesimal (Saunders y Clark, 1944). Después de los fastuosos éxitos de Newton con el cálculo infinitesimal, en el que la formulación matemática de los problemas inducía a acudir a porciones infinitamente pequeñas de materia (fluidos, momentos de inercia,…), había resistencia a considerar la discontinuidad. Pero no creemos desde luego que este problema lo tengan estudiantes que difícilmente hayan realizado algún cálculo infinitesimal. Sin embargo, se detectan enormes lagunas en la aplicación del modelo de partículas. Se pueden tomar como referencia algunos resultados de la investigación sobre ideas de los estudiantes, para tenerlos en cuenta a la hora de introducir estas ideas en las clases: -Aplicación de ideas macroscópicas al comportamiento de las partículas: • las partículas se "dilatan" por ello se expanden las sustancias al ser calentadas (Torricelli pensaba también en un modelo como de trozos de lana) • las partículas "se funden" en el cambio de estado sólido a líquido • se "evaporan"… -En relación al movimiento de las partículas: • en principio pueden pensar en unas partículas que no se mueven (Boyle dudaba entre un modelo estático y un modelo dinámico) • se paran al enfriarse • se paran a 0 oC -Espacio que hay entre las partículas: • no está necesariamente vacío (aire, polvo, otras partículas…) (de hecho los antepasados que empezaron a pensar en un modelo cinético también lo 6 ACES. El agua. Material para docentes hacían como si las partículas se moviesen sumergidas en un fluido sutil) -Fuerzas entre las partículas: • pueden cambiar con la temperatura • se hacen más débiles al aumentar la temperatura (explicación de la fusión) • los cambios de estado como proceso "continuo". El modelo de Dalton: Las sustancias están formadas por unas partículas llamadas átomos que se diferencian unas de otras por tener diferente masa (H= 1; O= 16…). Esto ya supone una mayor profundización en el modelo de partículas que permite explicar conceptos tan importantes como: • sustancia pura • elemento • compuesto • conservación de la masa y demás aspectos relacionados con la estequiometría de las reacciones químicas ¿Es posible entender el concepto de sustancia química sin el modelo atómico? Es bastante dificil: por ejemplo los estudiantes ven un clavo de hierro y las limaduras en polvo de la misma sustancia como sustancias diferentes. ¿Es posible que se entiendan las nociones de elemento y compuesto y también la diferencia con sustancias no puras sin el modelo atómico? Es posible pero difícil, ya que hay que basar las diferencias en la posibilidad de separarse o no por diferentes tipos de métodos: estas definiciones encierran elaboraciones conceptuales acerca del proceso de experimentación para que no se conviertan en meras descripciones superficiales, que las hacen más difíciles que el propio modelo. Dificultades de estos conceptos desde la perspectiva atómica. A pesar de la relativa "sencillez" del modelo atómico de Dalton, la investigación muestra que no está exento de dificultades para los estudiantes de estas edades. Existe la posibilidad de asociación entre los conceptos de: átomo con elemento molécula con compuesto Los elementos pueden encontrarse en la naturaleza como sustancias atómicas, moleculares o redes de tipos diferentes y, por supuesto, los compuestos también pueden ser sustancias moleculares o redes. A nivel de diagramas de partículas, se confunden los que representan mezclas, con aquellos que representan compuestos; existe también dificultad en los diagramas que representan elementos moleculares, confundiéndolos frecuentemente con 7 ACES. El agua. Material para docentes compuestos,… Otros modelos donde se trata ya la estructura de los átomos tienen mucha mayor capacidad explicativa que el modelo de Dalton, pero según nuestra secuencia de contenidos, se estudiarán en los dos últimos cursos de la ESO. Sustancias puras: elementos, compuestos, diagramas. El Agua, supone el acercamiento a conceptos como sustancia pura o especie química, compuesto y elemento. La dificultad de la conceptualización de "elemento" y "compuesto" ha sido puesta de manifiesto en las investigaciones llevadas a cabo dentro del Proyecto CLIS (Children Learning in Science Project) de la Universidad de Leeds. Holding (1984) da cuenta de que los estudiantes de 14-15 años, tienen tendencia a no usar el criterio de constitución atómica para conceptualizar las ideas de elemento-compuesto, y por ello se pierden frecuentemente en señalar propiedades no características: "Esta sustancia es un elemento porque es un sólido" ó "Esta sustancia es un elemento porque es un cristal". En esta investigación, Holding detecta también una tendencia a confundir "compuesto" con "mezcla", incluso en relación a los diagramas utilizados frecuentemente para representar estas ideas: "compuesto" "mezcla" También Martinand (1985) señala la dificultad de los profesores para enseñar la noción de elemento químico a los estudiantes de 14-15 años, concluyendo que se necesita innovación en la enseñanza de este concepto. Una de las conclusiones del Proyecto CLIS, en relación a estos conceptos, es que se debe empezar, cuando ello sea posible, con sustancias e ideas familiares, para enlazar los nuevos conocimientos con los que ya existen en la mente de los y las 8 ACES. El agua. Material para docentes alumnas. Por ello nos parece adecuado hacerlo con la sustancia más significativa: el agua. Las actividades con diagramas microscópicos sirven para que los estudiantes visualicen el modelo y se acostumbren a utilizar estas ideas. Son actividades de aplicación fundamentalmente. El agua es un compuesto. La electrolisis del agua Con esta actividad se pretende desarrollar conocimientos sobre técnicas de laboratorio como: uso de electrodos, recogida de gases, identificación de gases,... El montaje para hacer la electrolisis debe ser propuesto por los estudiantes que pueden trabajar en pequeños grupos para su discusión. Si se quiere que la proporción de los gases desprendidos sea 2/1 se deberían utilizar verdaderos electrodos inertes, de platino. Los electrodos que vienen con los equipos didácticos, llamados de "platino", no lo son, son de otros metales más o menos inertes pero que nunca van a realizar la misma función. El hecho es que cuando se realiza la electrolisis con dichos electrodos nunca se consigue la relación de volúmenes 2/1 por que el oxígeno suele reaccionar con los electrodos desprendiéndose en mucha menos cantidad de lo esperado. Un montaje más sofisticado que podría ser propuesto por los profesores se muestra en la siguiente figura: 9 ACES. El agua. Material para docentes Se investiga con la corriente continua: primero el agua sola (no conduce), y luego añadiéndole un poco de sulfato sódico (conduce y se desprenden gases en los electrodos). Se recogen los gases y se identifican como hidrógeno y oxígeno en proporción en volumen 2/1: el agua es H2O. El agua se descompone en dos gases hidrógeno y oxígeno y además doble cantidad del primero que del segundo. Aunque esta es una actividad que se suele realizar con frecuencia en las clases, la investigación muestra que presenta dificultades para los estudiantes. Carbonell y Furió (1987) realizaron un estudio de las opiniones de los adolescentes (estudiantes desde 1318 años, 7º de EGB hasta COU) respecto del cambio sustancial en las reacciones químicas, en el que incluyen el estudio del proceso de descomposición del agua por electrolisis. Encuentran una clara incidencia curricular positiva, sobre todo en los cursos 3º de BUP y COU. En 7º y 8º de EGB hay una mayoría de estudiantes que creen que los gases desprendidos son (25%: aire y 55%: vapor de agua), mientras en 1º y 2º de BUP no hay diferencias demasiado significativas respecto a los anteriores resultados, siendo la respuesta "vapor de agua" la preferida. En 3º de BUP son ya un 45% de estudiantes los que dan la respuesta correcta y en COU un 65%. Sistema Periódico. Se introduce a los estudiantes en el mundo de los átomos más importantes estableciendo, de forma muy provisional todavía, la diferencia que existe entre los diferentes átomos. Se utiliza un Sistema Periódico simplificado donde aparecen solamente los átomos que se van a ver en las diferentes unidades del proyecto ACES. SISTEMA PERIODICO DEL PROYECTO ACES 10 ACES. El agua. Material para docentes En el aula conviene también tener a la vista de los estudiantes un S.P. completo aunque no se profundice en todos los átomos presentes en él. El campeonato de símbolos por eliminatorias tiene por objetivo ayudar a los estudiantes a conocer los símbolos de los átomos más utilizados. Los átomos que forman el mundo en el que vivimos. A través de un juego de transparencias, que proporcionamos dentro de los recursos de esta unidad, hacemos ver a los estudiantes dónde se encuentran los átomos que más abundan en: el cuerpo humano, la tierra, la atmósfera, el mar, el Universo, y los años de su descubrimiento y la fuente de obtención de dichos elementos. El volumen de los átomos. Los átomos diferentes tienen también volúmenes diferentes. Los átomos aumentan de volumen según tengan más niveles electrónicos; por ello los más pequeños son los del primer período y van aumentando de tamaño a medida que bajamos en los períodos del Sistema Periódico. Dentro de un mismo período son los átomos situados a la izquierda los que poseen un volumen mayor por que al tener menos electrones en el último nivel los tienen más sueltos y por tanto ocupan más espacio, mientras que los que están situados más a la derecha los tienen más sujetos (mayor atracción que ejercen los protones del 11 ACES. El agua. Material para docentes núcleo) y por ello su tamaño es menor, aunque esta variación en los periodos no es siempre muy clara. Se proponen dos actividades donde se aplican estas ideas. La masa de los átomos y moléculas. Se realiza una breve introducción al problema de la masa de los átomos. Sabemos que estos contenidos presentan enormes dificultades de comprensión por parte de los estudiantes que no se dan cuenta del orden de magnitud tan pequeño de dicha masa. La solubilidad de sustancias. Se investiga la solubilidad en agua de distintas sustancias: solubles (alcohol, sal, azúcar,...) y no solubles (gasolina, aceite,...). El aspecto disolvente del agua justifica la salinidad de los mares, la cristalización fraccionada, el relieve cárstico, etc. Para acabar este apartado proponemos dos actividades: una sobre la conservación de la masa en las disoluciones y otra sobre la no aditividad de los volúmenes de soluto y disolvente. Aspectos importantes desde un punto de vista macrocópico y que, al mismo tiempo, constituyen actividades de aplicación ya que ambos efectos pueden ser explicados utilizando las ideas atómicas de Dalton y el modelo de partículas. ¡CUIDEMOS Y AHORREMOS EL AGUA! Un elevado número de alumnos y alumnas de primer curso de BUP tienen concepciones alternativas sobre algunos aspectos del ciclo del agua potable y sobre la contaminación de los ríos (Membiela y col. 1993), cosa que habrá que tener en cuenta. La última pregunta de este apartado tiene como objetivo recordar el ciclo hidrológico, ya visto en otras unidades anteriores de nuestro proyecto, pero que no es objetivo principal de esta unidad. Estudio de la calidad del agua. En lo referente a la actividad de laboratorio de separación de mezclas lo que interesa es que los estudiantes conozcan las técnicas más sencillas y utilizadas: decantación, filtración y evaporación. Para ello utilizamos el recurso de los diagramas de flujo, por funcionar muy bien en este tipo de actividades. Algunas representaciones simbólicas del conocimiento, como los mapas y tramas conceptuales ("saber que"), van introduciéndose en nuestras actividades de enseñanza/aprendizaje porque se van revelando de gran utilidad para facilitar el aprendizaje significativo. Otras, en cambio, como los diagramas o cartas de flujo, que representan el conocimiento de procedimientos, entendidos éstos como acciones o pasos necesarios para alcanzar una meta ("saber como"), se utilizan escasamente en nuestro país, pero no así en los países de nuestro entorno donde son ampliamente aplicados en la escuela. 12 ACES. El agua. Material para docentes Agua Arena Sal Agua Arena Sal DISOLUCION DECANTACION Arena FILTRACION Agua Sal Agua Sal EVAPORACION Agua Arena Sal EVAPORACION Agua Sal En la figura anterior se representan dos diagramas de separación de mezclas posibles para esta actividad, elaborados por los propios estudiantes: La siguiente actividad de medida de la turbidez sólo se realizará en caso de que la temporalización lo permita o que el desarrollo del curso y los estudiantes así lo aconseje. Potabilización del agua En dicha actividad se trata de que, a partir del esquema, el alumnado sea capaz de explicar el proceso. Si fuese preciso, debido a la complicación del mismo, puede ser aconsejable la consulta bibliográfica como ayuda. En lo referente a la visita puede escogerse entre una planta potabilizadora o una depuradora, según disponibilidad. Depuración del agua Aunque esta actividad figura en la secuencia principal, en caso de que exista problema de tiempo, puede escogerse entre ésta o la anterior de potabilización, dependiendo de la zona en que se viva y según la impotancia real de uno u otro proceso en la comarca en que está ubicado el centro. También puede hacerse diversificación realizando una actividad en unos equipos y la otra en otros. ¡No contaminar para no tener que depurar! 13 ACES. El agua. Material para docentes En este apartado figuran una batería de actividades alguna de las cuales indicamos como opcional en el material para estudiantes, dada la imposibilidad temporal de realizarlas todas. El profesor debe decidir sobre las que considere más oportunas y sobre la manera de utilizarlas. Redistribuir el agua. Igual ocurre con las actividades de este apartado; tanto las primeras como las que van incluídas en el epígrafe ¡Ahorremos el agua! Será el profesor o profesora el encargado de seleccionar las actividades más adecuadas para su clase, así como sustituirlas por otras que considere más oportunas para su propio contexto, sobre todo las lecturas. 14 ACES. El agua. Material para docentes REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAAMAÑO, A., MAYOS, C., MAESTRE, G. y VENTURA, T., 1983. Consideraciones sobre algunos errores conceptuales en el aprendizaje de la Química en el Bachillerato, Enseñanza de las Ciencias, Vol. 1, Nº 3, pp. 198-201. CARBONELL, F. y FURIO, C.J., 1987. Opiniones de los adolescentes respecto del cambio sustancial en las reacciones químicas, Enseñanza de las Ciencias, Vol. 5, pp. 3-9. Carta europeia da água. Proclamada pelo Consello da Europa, 1987. Instituto Nacional do Ambiente. Secretaría de Estado do Ambiente e dos Recursos Naturais. Lisboa. HOLDING, B., 1984. Aspects of Secondary Students' Understanding of Elementary Ideas in Chemistry: Summary Report, Children's Learning in Science Project, Leeds. MARTINAND, J.L., 1985. Sur la Caracterisation des Objetifs de l'initiation aux Sciences Physiques, ASTER (recherches en didactique des sciences expérimentales), Nº 1, pp. 141-154. MEHEUT, M., SALTIEL, E. y TIBERGHIEN, A., 1985. Pupils' (11-12 year olds) conceptions of combustion, European Journal of Science Education, Vol. 7, pp. 83-93. MEMBIELA, P. et al., 1993. Concepciones previas de los estudiantes sobre algunos temas ambientales relacionados con el agua, Investigación en la Escuela, Nº 20, pp. 81-88. NUSSBAUM, J., 1989. La constitución de la materia como conjunto de partículas en la fase gaseosa, en Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, R.Driver, E.Guesne y A. Tiberghien (Eds.), MEC-Morata: Madrid, pp. 196-224. PFUNDT, H., 1981. Pre-instructional Conceptions about Substances and Transformations of Substances, Proccedings of the International Workshops on Problems Concerning Students' Representations of Physics and Chemistry Knowledge, pp. 320-341, Ludwigsburg. SAUNDERS, B.C. y CLARK, R.E.D., 1944. Orden y caos en el mundo de los átomos, Morata: Madrid. SHAYER, M. y ADEY, P., 1984. La Ciencia de Enseñar Ciencias, Narcea, Madrid. VOGEZELAND, M.J., 1987. Development of the concept "chemical susbstance" some thoughts and arguments, International Journal of Science Education, vol. 9, nº 5, pp. 519-528. 15 ACES. El agua. Material para docentes ACTIVIDADES DE EVALUACION Los objetivos de aprendizaje La graduación en la adquisición de los objetivos de aprendizaje, los mínimos a alcanzar y los instrumentos para evaluarlos pueden ser los siguientes: 1.Interpretar el comportamiento macroscópico del agua en función de sus propiedades más sobresalientes. A. Conoce las propiedades más sobresalientes del agua y es capaz de usarlas para interpretar su comportamiento. B. Es capaz de utilizar sus conocimientos sobre algunas propiedades del agua para interpretar su comportamiento. C. No conoce las propiedades más sobresalientes del agua. Minimo a alcanzar : B Instrumentos de evaluación: actividades de uso de las tablas de datos (Pf, Peb, d, c. e.); item 8 prueba escrita. 2.Identificar sustancias puras, mezclas, sustancias elementales y sustancias compuestas importantes por su utilización en la industria y la vida diaria. A. Es capaz de identificar las sustancias más importantes que nos rodean en la vida diaria a nivel macroscópico y microscópico. B. Es capaz de identificar las sustancias que se estudian en la unidad. C. No es capaz de identificar las sustancias. Mínimo a alcanzar: B Instrumentos de evaluación: Actividad sobre diagramas microscópicos; item 3 e item 5 de los ejemplos para la prueba escrita. 16 ACES. El agua. Material para docentes 3.Representar los átomos más frecuentes mediante sus símbolos y localizarlos dentro del Sistema Periódico. A. Conoce los símbolos de los átomos del S.P. completo y es capaz de localizar los más importantes. B. Conoce los símbolos de los átomos del S.P. propuesto en la unidad y es capaz de localizar la mayoría en él. C. Solamente conoce algunos símbolos y no es capaz de situarlos en el S.P. Minimo a alcanzar: B Instrumentos de evaluación: Actividad sobre el campeonato de símbolos; item 4 de la prueba escrita. 4.Utilizar procedimientos físicos basados en las propiedades características de las sustancias puras, para separar éstas de una mezcla. A. Conoce los procedimientos físicos para separar las sustancias de una mezcla y sabe diseñar procedimientos para hacerlo. B. Conoce algunos procedimientos y es capaz de diseñar parcialmente el proceso. C. Conoce algunos procedimientos pero no es capaz de utilizarlos para separar mezclas. D. No conoce los procedimientos físicos utilizados para separar mezclas. Minimo a alcanzar: B Instrumentos de evaluación: actividad sobre la separación de mezclas (diagramas de flujo); item 6 prueba escrita. 5. Interpretar gráficas y tablas como utensilios muy utilizados en el tratamiento científico de los datos. A. Interpreta y representa datos manejando adecuadamente la escala, situando correctamente y siendo capaz de hacer una lectura global. B. Representa e interpreta datos, haciendo sólo una lectura puntual. C. Comete errores con la escala, tiene dificultades para hacer lecturas y para situar los puntos. Mínimo a alcanzar: grado B Instrumentos de evaluación: Actividades pág. 3, 7, 34 y 35; item nº 14. 17 ACES. El agua. Material para docentes 6.Valorar la provisionalidad de las explicaciones como elemento diferenciador del conocimiento científico y como base del carácter no dogmático y cambiante de la ciencia. A. Es capaz de valorar las limitaciones de los modelos y teorías de la Ciencia Escolar y también de la Ciencia de los Científicos. B. Es capaz de valorar las limitaciones de los modelos utilizados en la unidad y darse cuenta de que hay otros modelos con mayor capacidad explicativa que se verán en cursos posteriores. C. No es capaz de darse cuenta de lo que significan los modelos y teorías en la Ciencia. Mínimo a alcanzar: grado B Instrumentos de evaluación: actividades de interpretación: ¿por qué el agua es H2O?; explicaciones sobre el volumen en las disoluciones,... 7. Argumentar la necesidad del ahorro de agua como recurso natural escaso y, por tanto, de su distribución equitativa. A. Es capaz de proponer medidas de ahorro de agua, identificando el carácter que tienen y señalando, junto con sus ventajas, los inconvenientes si los hay. B. Es capaz de discutir, de una lista de medidas propuestas, las ventajas que presentan. C. No es capaz de identificar las ventajas en una medida de ahorro. Mínimo a alcanzar: grado B Instrumentos de evaluación: Actividades pág. 33 y 34. 8. Poner algún ejemplo que indique cómo se puede ayudar a contaminar lo menos posible el agua corriente. A. Identifica actividades humanas que generan desequilibrios ambientales a nivel local y planetario y propone remedios. B. Identifica actividades humanas que contaminan el agua proponiendo ejemplos que se vieron en clase. C. Identifica sólo algunas de las actividades que contaminan el agua y a nivel local. D. No identifica actividades humanas generadoras de desequilibrio en el agua corriente. Mínimo a alcanzar: grado B Instrumentos de evaluación: activ. pág. 36 y 37; activ. opcional pág.2; item 15: emparejamiento. 18 ACES. El agua. Material para docentes Ejemplos de items para las pruebas escritas: 1.- De la cantidad total de agua que hay en la Tierra el porcentaje de agua dulce es: a) muy pequeño d) grande b) muy grande e) inexistente. c) del 50 % 2.- El proceso natural de reciclaje de toda el agua existente se denomina: a) embalse d) cuenca urbana b) evapotranspiración e) alcantarillado. c) ciclo hidrológico 3.-Construye un diagrama de Venn con los siguientes conjuntos: {sustancias puras} {sustancias elementales} {sustancias compuestas} A continuación pon un ejemplo de cada una de las regiones en las que queda dividido el diagrama con las sustancias vistas en esta unidad. 4.-Utilizando el Sistema Periódico, ordena de menor a mayor volumen los siguientes átomos: K, H, Br, Cl, Na. 5.-Dibuja un diagrama que represente la estructura microscópica del aire: una mezcla de nitrógeno (moléculas de N2), oxígeno (moléculas de O2), agua, dióxido de carbono (moléculas de CO2), etc. 6.-¿Cómo harías para separar una mezcla de agua y acetona (dos líquidos muy solubles entre si) sabiendo que tienen temperaturas de ebullición: agua, 100 oC y acetona, 56,5 oC? 7.-¿Cómo prepararías un litro de disolución acuosa con 200 g de etanol? 8.- Escribe una frase para el agua con la palabra "evaporación" y otra con la palabra "ebullición" que muestre las diferencias entre estos dos términos. 19 ACES. El agua. Material para docentes 9.- El proceso que utilizan los descomponedores para descomponer la materia orgánica se llama: a) eliminación de basuras d) contaminación b) biodegradación e) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). c) putrefacción 10.- Sustituye los puntos por una de las palabras de la relación: (...............) se considera como un método de mejora de la calidad del agua al mismo tiempo que sirve para reducir la demanda de agua. a) la biodegradación d) la floculación b) el reciclaje e) la cloración c) el carbón vegetal activado 11.- ¿Qué opinas de la afirmación "el agua se puede considerar contaminada cuando ya no puede ser utilizada por los seres humanos para beber, nadar o lavar o cuando se ven afectados los organismos que viven en la misma"? 12.- Explicar, por escrito, cómo se trata el agua antes de su distribución para uso doméstico. 13.- Verdadero-Falso: 1. "La mayor parte del agua que hay en la Tierra es agua dulce". 2. "Las aguas residuales de las ciudades deberían depurarse antes de ser vertidas de nuevo a los ríos y mares". 3. "El agua contaminada por materia orgánica puede beberse sin peligro". 4. "La mayor parte de los contaminantes pueden ser eliminados de las aguas residuales si se utiliza el tratamiento adecuado". 5. "Los descomponedores necesitan oxígeno disuelto en el agua para poder degradar los residuos orgánicos". 6. "En entornos naturales el agua se purifica ella misma". 20 ACES. El agua. Material para docentes 7. "Si se reciclase el agua de la ciudad se reduciría la demanda de agua adicional". 14.- Dibuja en un diagrama circular el reparto de los 250 l de agua diarios que consume una persona, tomando los datos de la gráfica siguiente. Propón una medida de ahorro y otra de no contaminación en cada punto. 15.- Emparejamiento: 1. biodegradación 2. contaminación tóxica 3. contaminación térmica 4. utilización del agua de consumo 5. 97 % del agua de la Tierra 6. ciclo hidrológico a. salino b. industrias de elaboración de alimentos c. proceso natural de reciclaje del agua d. plomo, mercurio, insecticidas e. emisión de agua caliente f. proceso por el que los descomponedores degradan la materia orgánica. 21 ACES. El agua. Material para docentes 22 ACES. El agua. Material para docentes RECURSOS Bibliografia de ampliación A.A.V.V., 1992. 50 cosas que los niños pueden hacer para salvar la Tierra. Emecé Editores. Barcelona. Beber agua en Europa. 1991. Proyecto "Science Across Europe". Association for Science Education. U.K. BENAYAS, J., 1989. El agua (Historias incompletas de un líquido muy especial). Guía para Educación Ambiental. Gobierno de Navarra. Dpto. de Ord. del Territorio, Vivienda y Medio Ambiente. 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