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Proyectos de investigación: El empirismo en la didáctica de las Ciencias Naturales
– Javier Cano Plasencia – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©
PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN: EL EMPIRISMO EN
LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS NATURALES
Javier Cano Plasencia
Profesor de Biología y Geología
Colegio Santa Teresa de Jesús (Badajoz)
javicanop@hotmail.com
1.- INTRODUCCIÓN
La dicotomía recurrente entre el predominio de metodologías y contenidos de
carácter práctico o teórico en los procesos de enseñanza aprendizaje es un asunto
muy teorizado en el campo de la educación. Si nos adentramos en ese mismo aspecto
abordándolo desde la particularidad de la didáctica de las ciencias naturales, la
cuestión adquiere, si cabe, aún más matices por debatir.
La ciencia, debido a su marcado carácter experimental, puede que sea una de esas
áreas didácticas donde los aspectos de cariz práctico adquieren un mayor
protagonismo que el mero discurso teórico. Por supuesto, todo el ejercicio práctico
docente, sea científico o no, debe abordarse apoyándose en el firme soporte que ha
de proporcionar una base teórica, pero, ¿a qué aspecto debemos concederle una
mayor cota de protagonismo a la hora de formar a nuestros futuros físicos, químicos o
biólogos?
Evidentemente, la respuesta a esta pregunta no es ni breve ni mucho menos sencilla
de contestar. Se podría caer en la tentación de coger el camino más corto y zanjar la
cuestión aludiendo a esa impronta evidentemente práctica que rodea al científico.
Pero, puestos a rizar el rizo, conviene recordar que al intentar enseñar las pautas de
un experimento, tendremos que recurrir a la teoría de forma inevitable.
Si echamos la vista atrás, y comparamos los años pasados de aprendizaje con el
actual período personal de práctica docente, salta a la vista que se han sucedido
numerosos cambios en los métodos didácticos aplicados a las ciencias naturales. Sin
embargo, siguen existiendo puntos comunes en cuanto a la predominancia de algunos
pilares básicos que sostienen la enseñanza de estas materias. Uno de ellos, y tal vez
el más importante, es el denominado método científico. Este método, que no
solamente alude a la forma de enseñar y comprender la ciencia, sino también de
abordarla y trabajarla, nos habla en esencia de la aparición de un problema de partida,
del planteamiento de una hipótesis adecuada y de la obtención de conclusiones a
partir del contraste de dicha hipótesis. Expresado de otra forma, el método científico
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nos habla de experimentación, es decir, de la realización de un procedimiento que
podemos repetir, cuyas variables podemos controlar, y que nos confirma o niega la
hipótesis que deseamos investigar. El objetivo de todo experimento es aproximarse en
la mayor manera posible a la realidad que se pretende estudiar. Y ese objetivo ha de
alcanzarse desde una perspectiva preferentemente práctica.
Experimentación, experimento y experiencia. La relación entre estos conceptos y la
didáctica de las ciencias parece obvia y es en este punto donde, de manera inevitable,
aparece la palabra empirismo. El diccionario de la Real Academia Española de la
Lengua define este término como un “sistema que toma la experiencia como única
base de los conocimientos humanos”.Ante la
pregunta: ¿saldrá el sol mañana por la
mañana?, la mayoría de escolares, con o sin
inquietudes científicas, responderían sin
dudarlo con un rotundo sí, sin sospechar
siquiera que están haciendo uso de uno de
los más básicos principios del aprendizaje de
la ciencia, la propia experiencia. Si el sol sale
todos los días, ¿por qué no habría de hacerlo
mañana? .En el empirismo, y por lo tanto en
el trabajo experimental para alcanzar la
experiencia, está la respuesta.
Desde aquí no se pretende zanjar años de discusiones epistemológicas en torno a la
didáctica científica, pero sí aportar un pequeño granito de arena en forma de caso
práctico. Y es que el pasado mes de febrero, con motivo de la convocatoria del
concurso ―investigar en ciencias‖, organizado por la Universidad de Extremadura y
orientado a alumnos de secundaria y de bachillerato, un grupo de estudiantes del
centro donde trabajo, logró hacerse con el segundo premio en la categoría de biología
y geología gracias a la realización de un fantástico proyecto de investigación científica.
A continuación se detallará la realización del citado proyecto, así como los aspectos
didácticos destacables y aplicables al proceso de enseñanza aprendizaje en las
ciencias naturales.
2.- EL PROYECTO
A) Ficha técnica
NOMBRE
AUTORES
Influencia de las variables ambientales en Carassius auratus


Mario T. Matsuki Martín de Prado (2º de bachillerato)
Cristina Vagace Rico (2º de bachillerato)
CENTRO
Colegio Santa Teresa de Jesús, Badajoz
COORDINADOR
Javier Cano Plasencia
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CATEGORÍA
Biología y geología
RESUMEN
El proyecto se basó en la observación del comportamiento de
la especie de peces Carassius auratus bajo la variación de
una serie de condiciones ambientales. En concreto, se trabajó
con variaciones de luz, alimentación y pH, dándole además
importancia como variable a la propia presencia humana.
B) Razonamiento de la elección del proyecto
En este punto, conviene aclarar que la realización del proyecto de investigación fue
de manera voluntaria y sin repercusión alguna académicamente hablando. Los dos
autores se movieron en todo momento por su inquietud por las asignaturas de ciencias
en general y por la de biología en particular. A la hora de elaborar el proyecto también
influyó decisivamente el atractivo que suponía la participación en un concurso de
investigación, además de la oportunidad de profundizar en el manejo de herramientas
relacionadas con el desempeño de las ciencias a nivel profesional.
Una vez que se decidió la categoría sobre la cual concursar, había que concretar el
área de trabajo. Enseguida se optó por la zoología, en concreto por la vía de
investigación sobre seres vivos. El por qué de que la elección final fueran peces se
debe a dos razones fundamentales: la primera, porque son relativamente fáciles de
conseguir y de mantener. La segunda razón se basa en la rapidez de respuesta ante
las variaciones ambientales que presentarían respecto a otro tipo de animales.
Carassius auratus es la especie de peces más común en acuarios y tiendas de
animales, así que se optó por trabajar con ella.
En cuanto a la elección de las variables ambientales a estudiar, también se optó por
criterios relacionados con la sencillez del proyecto: luz incidente, cantidad de alimento
y pH del agua de las peceras son parámetros no solamente fáciles de controlar, sino
claramente cuantificables.
C) Procedimiento
Los peces fueron adquiridos en una tienda común de animales (Hobby zoo, situada en
el interior de Carrefour) donde se compró el resto del material necesario y se obtuvo
información acerca de los cuidados y el mantenimiento de estos.
El encendido y apagado de las luces se realizó de la siguiente manera: la luz del
acuario debe estar encendida entre 10-12 horas, y en lo posible encendiendo y
apagando la luz en el mismo horario todos los días. Para facilitar esta tarea es
recomendable usar un timmer o temporizador.
Revisar la temperatura: actualmente con los termocalefactores que existen en el
mercado, mantener la temperatura en el rango ideal es muy fácil. La labor sería revisar
la temperatura una vez al día para verificar si no se ha echado a perder el
termocalefactor.
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Revisar que los filtros o la bomba de aire funcionan bien. Un mal funcionamiento del
filtro o de la bomba de aire puede traer problemas tanto a los peces como para las
bacterias nitrificantes (estas últimas necesitan oxigenación constante para no morir).
Alimentar a los peces 2-3 veces por día: esto se debe hacer en una pequeña cantidad
cada vez y con repetición para que los peces sean capaces de comer la comida en un
breve período de tiempo y no caiga al fondo.
Cambio de agua: para mantener la calidad del
agua de tu acuario el ideal es realizar cambios
parciales semanales correspondientes al 20%.
Al llenar nuevamente el acuario es sumamente
importante que utilices los productos que
eliminan el cloro del agua y que ayuden a
proteger la mucosa de los peces. El agua que
agregues debe estar a la misma temperatura que
la que tiene el acuario, para así evitar problemas
a tus peces y plantas.
Se adquirieron 12 peces, de los cuales el 50% eran hembras y el 50% machos.
ACUARIOS
Los peces fueron repartidos en dos acuarios para realizar los cambios de las dos
variables. Ambos acuarios de 70 litros de capacidad dotados con:

Sistema de iluminación.

Filtros mecánicos que extraen el agua del mismo, haciéndola pasar por un
material filtrante que retiene las partículas alojadas en el agua.

Calentadores, consta de una resistencia enrollada que al paso de la corriente
se calienta. Lógicamente esta resistencia debe de estar protegida del agua
para evitar cortocircuitos. Normalmente esta protección se realiza
recubriéndola de vidrio, provisto de un termostato (dispositivo que sobrepasada
una cierta temperatura desconecta el calentador, sirve por tanto para mantener
el agua del acuario a una determinada temperatura), ya que si no
calentaríamos el agua indefinidamente y tendríamos sopa de pescado en lugar
de un hábitat para los peces. Es importante que el calentador no lo situemos
debajo de la tierra y cerca de una corriente de agua (salida de filtros,
difusores…) Es mejor colocarlo en horizontal y cerca del fondo, así el calor se
distribuye mejor y resulta más fácil de ocultar.

Sistema de aireación: se realiza a través de un compresor que conectado
mediante tubos de plástico a uno o varios difusores introducen el aire en el
agua. Al contrario de lo que muchos piensan, no es un artefacto imprescindible
en el acuario, ya que la función es facilitar el intercambio de anhídrido de
carbono (CO2) y oxígeno (O2) entre el agua y el exterior (desprendimiento de
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CO2 e introducción de O2), este intercambio se realiza, no por las pequeñas
burbujas que produce, sino, por un movimiento del agua de la superficie, la
función es facilitar este movimiento que en realidad es el responsable de la
oxigenación del agua, aunque normalmente es suficiente con el filtro y el
movimiento de los peces.

Grava y arena en el fondo y plantas no naturales.
Los acuarios fueron preparados según los pasos recomendados para su aclimatación:

Vaciado y limpiado del acuario con poca lejía para desinfectar bien,
procurando eliminar cualquier resto orgánico y polvo acumulado.
Una vez limpio, aclarar abundantemente para eliminar los restos de
lejía.

Limpiado de la grava a fondo, que podría enturbiar el agua.

Ciclado del agua, una vez lleno el acuario se mantuvo encendido
durante cerca de veinte días el filtro, para que se fueran formando
bacterias nitrificantes y resto de vida bacteriana necesaria para la
vida de un pez. Este proceso fue acelerado con un activador
biológico ―Stress Zyme+‖. También se le añadió un acondicionador
para agua y peces ―Stress Coat+‖ para la eliminación del cloro del
agua, ambos productos de ―API Aquarium Pharmaceuticals‖
Durante el proceso de ciclado, los niveles de amoníaco subirán y después caen
repentinamente al hacerse cargo las bacterias nitrificantes. Dado que las bacterias
nitrificantes ni siquiera empiezan a aparecer hasta que los nitritos están presentes en
una cantidad significativa, los niveles de nitritos se disparan (a medida que el
amoníaco es convertido), continuando a subir mientras el amoníaco producido
continuamente es convertido en nitritos. Una vez que las bacterias formadoras de
nitrato se hacen cargo, los niveles de nitritos caen, los niveles de nitratos aumentan, el
tanque está completamente ciclado.
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VARIABLES
Durante la investigación se mantuvo controlada la actividad de los peces ante los
cambios que le fueron proporcionados en los susodichos acuarios tales como el pH,
variación de temperatura, luminosidad y actividad humana.

Primer acuario: se experimentaron cambios de pH. Se introdujeron distintas
cantidades de zumo de limón para aumentar la acidez del agua en el filtro para
un mejor reparto de la sustancia. Se mantuvo la temperatura constante a 22ºC.

Segundo acuario: se experimentaron cambios de temperatura. Se fue bajando
día a día un grado de temperatura desde 25ºC hasta 19ºC. Se mantuvo el pH
constante a 6,8 aprox.
Con respecto a la luz y la actividad humana, se debe mencionar los cambios de luz
proporcionados y la visión de los peces de la presencia de la actividad humana. Al ser
alimentados y controlados los peces estuvieron expuestos a la presencia humana de
sus cuidadores viéndose afectados por ello.
D) Conclusiones

Los peces reaccionan a los cambios de temperatura de una forma muy rápida.
Al ser el metabolismo de los peces más activo a temperaturas elevadas, estos
se mueven de forma más continuada y a mayor velocidad, pero a la vez
también necesitan más alimento por lo que lo buscan con más frecuencia.
 A medida que la temperatura baja su actividad también se reducirá, y
con ello el metabolismo hasta entrar en una especie de ―letargo
biológico‖ donde el movimiento y la actividad son casi nulas. Algunos
peces tardan incluso varios minutos en ir hacia la comida y no llegan a
comerse toda como harían a temperaturas superiores.
 La subida del pH en el medio provoca un aumento de actividad en el
animal. Este aumento de actividad viene acompañado de un
consiguiente aumento de la demanda de comida. A muy altos niveles de
pH la actividad decrece.
 Los individuos presentan, en las primeras fases del experimento, una
distribución espacial aleatoria. Con el paso del tiempo, esta distribución
cambia, agrupándose la mayoría de individuos en las zonas de la pecera
donde se les proporciona el alimento. Además, los peces no sólo se
habitúan a la presencia diaria del individuo que les da de comer, sino
que responden positivamente ante el propio individuo. Esto se relaciona
con los estudios de Pávlov, interpretando al ser humano como estímulo
y al movimiento del pez hacía él como el reflejo condicionado. Estas
conductas presentan una excepción, ya que como se nombra
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anteriormente a pH más elevados, los animales presentaban cierta
indiferencia hacia el estímulo visual.
3.- EMPIRISMO EN LA CIENCIA: APLICACIÓN A LA DIDÁCTICA
Como ya se ha apuntado en la introducción, la didáctica de las ciencias es un
campo profundamente estudiado y teorizado. Uno de los conceptos que podemos
encontrar ampliamente definido dentro del material bibliográfico es el de modelo de
enseñanza.
Tal y como cita Marín (2007), se denomina modelo de enseñanza a una propuesta
genérica para enseñar diferentes contenidos de ciencias. Contiene sugerencias para
estructurar, organizar y secuenciar las clases de ciencias. En concreto, especifica el
tipo de interacción entre profesor y alumnado, entre los alumnos y entre éstos y las
situaciones didácticas de clase asociadas al contenido a enseñar. Cada modelo tiene
una relación de subordinación con algún cuerpo teórico que sirve de apoyo o
fundamento.
Así pues, entre todos los modelos de enseñanza definidos encontramos algunos que
se adaptan de un modo satisfactorio a la aplicación de la realización de proyectos de
investigación científica en los centros escolares. Marín (2007) define de la siguiente
manera el llamado ―modelo de enseñanza por investigación‖:
El modelo de enseñanza por investigación (MEPI) sugiere el desarrollo de la clase
de ciencias estableciendo algunas simulaciones de la actividad científica pero
adecuándolas a los objetivos específicos de la educación científica escolar (por
ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1993; Martínez Torregrosa, Domenech y Verdú,
1993). Aunque existe diversidad de planteamientos, todos perciben necesario aligerar
el peso que dan otros modelos (por ejemplo, el tradicional y el del cambio conceptual)
a los contenidos conceptuales y aumentarlo en las actividades procedimentales
realizadas por el alumno.
Del citado modelo de enseñanza se obtienen determinadas pautas de actuación a
seguir por el docente, pero en este tipo de actuaciones didácticas, además del la
actuación del profesor, se hace vital la actitud del alumno hacia el proceso de
aprendizaje. El alumno, como rezan los principios básicos del constructivismo, ha de
ser una figura alejada de la pasividad, con una postura de interés hacia la materia. Ha
de actuar y no simplemente estar.
A la necesidad de un alumno activo y con participación en una enseñanza científica
de carácter práctico apunta Enrique José Varona, al que se cita a continuación:
"Enseñar a trabajar es la tarea del maestro, a trabajar con las manos, con los
oídos, con los ojos y después, y sobre todo, con la inteligencia"
Buceando en la bibliografía podemos observar la tendencia de diversos autores de
renombre hacia un modelo de enseñanza de las ciencias naturales marcado por un
evidente matiz práctico. En este aspecto, el empirismo y con ello la búsqueda de la
experiencia como motor del aprendizaje cobran un especial protagonismo. La
realización de proyectos de investigación por parte del alumnado puede ser un factor
muy importante en la integración de estos conceptos y en su correcta asimilación
dentro del proceso de enseñanza.
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4.- CONCLUSIONES
En esencia, se puede afirmar que la realización de un proyecto de investigación
científica por parte del alumnado, y por lo tanto la utilización de la práctica y aplicación
del empirismo al estudio de la ciencia, ha contribuido notablemente al proceso de
enseñanza aprendizaje de la asignatura. Se puede hacer esta afirmación desde los
siguientes puntos de vista:

Los alumnos han trabajado a diario con material habitual en un laboratorio de
ciencias.

Los alumnos han tenido la oportunidad de experimentar en primera persona las
sensaciones del científico profesional. Han sentido la satisfacción del trabajo
bien hecho o de poder extraer una conclusión a partir de datos que ellos
mismos han trabajado. También, como no, han comprobado las frustraciones
del trabajo de laboratorio, como la lentitud propia de las investigaciones o las
posibles dificultades técnicas o falta de medios que puedan encontrarse en el
futuro.

Los alumnos han comprobado y valorado la constancia, entrega, meticulosidad
y capacidad de observación que ha de desarrollar todo investigador científico.

Los alumnos han trabajado la exposición oral, tan importante en las ponencias
científicas.

Durante la exposición oral, los alumnos recibieron recomendaciones e
indicaciones muy acertadas por parte de profesores e investigadores de la
Universidad de Extremadura. Con ello no sólo se obtienen nuevos y valiosos
conocimientos, sino que se corrigen posibles errores.
BIBLIOGRAFÍA
Turner, L. y J. Chávez (1989).Se aprende a aprender. Pueblo y Educación. La
Habana.
Adúriz-Bravo, A. e Izquierdo, M. (2001). La didáctica de las ciencias
experimentales como disciplina tecnocientífica autónoma. F.J. Perales et al. (Eds.)
Gómez, J.A. y Insausti, M.J. (2004). El ciclo reflexivo-cooperativo: Un modelo
didáctico para la enseñanza de las ciencias. Revista Electrónica de Enseñanza de
las Ciencias, 3, 2.
http://www.quadernsdigitals.net/datos_web/biblioteca/l_759/enLinea/
http://www.queciencia.com/2007/09/22/modelos-para-la-ensenanza-de-lasciencias/
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