El trabajo experimental de las Ciencias en la Educación Básica
http://prezi.com/kpw6v3dlz7ik/el-trabajo-experimental/
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"Me lo contaron y lo olvidé, lo ví y lo entendí, lo hice y lo comprendí"
Confusio.
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| Partes por millón |
La Ciencia es una actividad eminentemente práctica, además de teórica; lo cual hace que en su enseñanza, el laboratorio sea un elemento indispensable. Sin embargo, a pesar de su papel relevnante para el estudio de las ciencias, en la realidad son escasas prácticas las que se realizan en nuestras escuelas:
a) Causas:
Escasez de recursos y facilidades:
* Humanos: falta de competencias científicas básicas del profesor.
* Materiales: escasez de reactivos y material de laboratorio.
* Excesiva extensión de los contenidos de los programas de estudio.
* Consideración tradicional de la enseñanza de las Ciencias, basada en la transmisión de conocimientos ya elaborados.
* Dependencia de los profesores respecto de los libros de texto, centrándose casi exclusivamente en los contenidos.
c) Consecuencias:
Una grán cantidad de nuestros estudiantes pasan por el sistema educativo sin haber pisado jamás un aula-laboratorio.
El trabajo experimental en el área de Ciencias
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| Oxidación de metales |
La realización de trabajos prácticos permite poner en crisis el pensamiento espontáneo del alumno, al aumentar la motivación y la comprensión respecto de los conceptos y procedimientos científicos.
Para que esto fucnione adecuadamente, es aconsejable conocer bien el planteamiento, y mediante el uso de la imaginación y de este conocimiento, intentar sacar partido de la, en la mayoría de los casos, deficiente dotación de material de laboratorio con la que contamos.
Evolución de los trabajos experimentales
A lo largo de la historia, los trabajos experimentales han evolucionado en su concepción:
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| Ciencia divertida |
1) Paradigma de la enseñanza por transmisión: Las primeras prácticas de laboratorio en educación se realizaron en 1865 y tenían la finalidad de facilitar el aprendizaje de la química. Los trabajos prácticos se utilizaban como:
* Medio para adquirir habilidades prácticas para el uso y manipulación de aparatos.
* Medio para el aprendizaje de técnicas experimentales.
* Forma de ilustrar o comprobar experimentalmente hechos y leyes científicas presentadas
previamente por el profesor.
2) Paradigma del descubrimiento guiado y del descubrimiento autónomo: En los años setentas, se propone que los trabajos prácticos consistan en actividades de descubrimiento de hechos, conceptos y leyes mediante el uso de los procesos de la Ciencia en situaciones guiadas por el profesor.
3) Paradigma de la Ciencia de los Procesos: Concepción de las prácticas como actividades encaminadas a aprender los procesos de la Ciencia (observación, clasificación, emisión de hipótesis, realización, etc.) independientemente de los contenidos conceptuales sobre los que se trabaja.
4) Paradigma de investigación unido a la resolución de problemas prácticos: Los trabajos prácticos deben reservarse sólo para la adquisisción de habilidades prácticas y para poner a los estudiantes en situación de resolver problemas prácticos.
IMPORTANCIA, DISEÑO Y ELABORACIÓN
Material necesario para el laboratorio
Antes de empezar a realizar cualquier práctica es de grán importancia que nuestros alumnos conozcan el material, para qué sirven y cómo se usan correctamente. Ésta debería ser la primera práctica a realizar.
El material más habitual en cualquier laboratorio es el siguiente:
Material específico:
Microscopios:
Microscopio compuesto: Material básico. Importante su mantenimiento, limpieza y uso correcto.
Material específico para microscopía: Pinceles, Cureobjetos y portaobjetos, Estuches de disección, alfileres.
Lupas:
Instrumentos de medida: Balanza granataria. Imprescindible.
Material metálico: Soporte universal, gradillas para tubos de ensayo, tela metálica con asbesto, tijeras, pinzas para tubos de ensayo.
Material de vidrio pyrex y plástico: El material de vidrio y pyrex es el más común, aunque el plástico los ha sustituido en numerosos casos ( probetas graduadas, matraces, pipetas).
Algunos útiles son: buretas, cajas Petri, embudos, embudos de decantación, matraces, pipetas, tubos de ensayo, vasos de precipitados.
Material de madera: Gradilla para tubos de ensayo.
Otros materiales: Frascos lavadores, material de porcelana, cápsulas y crisoles, mecheros de gas o de alcohol, centrífuga.
Reactivos: Son imprescindibles para la realización de la mayoría de las prácticas de laboratorio. El inconveniente de muchos es su caducidad pero la mayoría mantienen sus propiedades durante años.
Antes de su utilización es determinante que los alumnos conozcan sus características y peligros de cada uno de ellos.
Los reactivos se disponen en grupos:
Acidos: ácido acético, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico.
Disolventes orgánicos: acetona, formol, etanol.
Colorantes: azúl de metileno, eosina, hematoxilina, etc.
Indicadores de pH: Indicador universal y Fenolftaleína.
Otros reactivos: Inorgánicos (Yodo, reactivo Fehling), orgánicos ( agar, glucosa, almidón).
Material específico para microscopía: Pinceles, Cureobjetos y portaobjetos, Estuches de disección, alfileres.
Lupas:
Instrumentos de medida: Balanza granataria. Imprescindible.
Material metálico: Soporte universal, gradillas para tubos de ensayo, tela metálica con asbesto, tijeras, pinzas para tubos de ensayo.
Material de vidrio pyrex y plástico: El material de vidrio y pyrex es el más común, aunque el plástico los ha sustituido en numerosos casos ( probetas graduadas, matraces, pipetas).
Algunos útiles son: buretas, cajas Petri, embudos, embudos de decantación, matraces, pipetas, tubos de ensayo, vasos de precipitados.
Material de madera: Gradilla para tubos de ensayo.
Otros materiales: Frascos lavadores, material de porcelana, cápsulas y crisoles, mecheros de gas o de alcohol, centrífuga.
Reactivos: Son imprescindibles para la realización de la mayoría de las prácticas de laboratorio. El inconveniente de muchos es su caducidad pero la mayoría mantienen sus propiedades durante años.
Antes de su utilización es determinante que los alumnos conozcan sus características y peligros de cada uno de ellos.
Los reactivos se disponen en grupos:
Acidos: ácido acético, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico.
Disolventes orgánicos: acetona, formol, etanol.
Colorantes: azúl de metileno, eosina, hematoxilina, etc.
Indicadores de pH: Indicador universal y Fenolftaleína.
Otros reactivos: Inorgánicos (Yodo, reactivo Fehling), orgánicos ( agar, glucosa, almidón).
Organización del laboratorio
Previamente a la realización de las prácticas hay que enseñar a nuestros alumnos los riesgos inherentes a estas actividades, para que sean capaces de disfrutar de los beneficios de las mismas, garantizando su integridad y su salud.
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| Precauciones en el uso de materiales y sustancias |
Este es uno de los aspectos más importantes del trabajo en el laboratorio, y nos debemos asegurar que nuestros alumnos conozcan a la perfección y eviten todos los peligros que entraña un laboratorio. Es muy importante recordarles siempre las normas básicas a seguir.
Las consideraciones más importantes relacionadas con la seguridad en el laboratorio son:
§ En un laboratorio se debería trabajar con bata e incluso con guantes en casos necesarios.
§ Es muy importante el aprendizaje del correcto manejo de los instrumentos del laboratorio para evitar un gran número de accidentes.
§ La limpieza y el orden en el laboratorio son esenciales.
§ Todos los recipientes con reactivos deben estar etiquetados indicando su contenido.
§ Nuestros alumnos deben familiarizarse con la simbología utilizada para indicar la peligrosidad de los reactivos químicos.
§ El profesor debe supervisar todos los experimentos que entrañen cierto riesgo.
§ El uso de reactivos peligrosos debería estar restringido únicamente al profesor.
§ Nunca calentar productos inflamables directamente a la llama, debiendo trabajar lejos de cualquier llama o chispa.
§ Al calentar sustancias en tubos de ensayo: no mantenerlos parados encima de la llama; situarse a cierta distancia; evitar orientar la boca del tubo hacia el resto de compañeros; y no llenarlos más de un tercio o la mitad de su capacidad.
§ Tener en cuenta que los objetos mantienen el calor durante un tiempo. Manipularlos con el material adecuado.
§ El material que se someta a calentamiento debe estar preparado para resistirlo (ejemplo: emplear material de pyrex).
§ Al preparar disoluciones de ácidos en agua, añadir el ácido al agua, vertiéndolo poco a poco y agitando, en recipiente de pyrex de pared delgada.
§ Para preparar disoluciones de bases fuertes, si trabajamos con lentejas, agitar para evitar que se acumulen al disolverlas.
No manejar los equipos eléctricos con las manos mojadas o húmedas. Si se vierte un líquido sobre él, desconectarlo inmediatamente antes de recoger el líquido.
§ Evitar olfatear los reactivos directamente. El modo correcto es: abanicar el gas hacia la nariz, olfateando con cuidado.
§ No probar sustancias, a menos que sean absolutamente inofensivas.
§ Pipeteo: no pipetear con poca cantidad de líquido; nunca deben pipetear directamente reactivos peligrosos (emplear "auxiliares de pipeteado" o dispensadores graduados).
§ Evitar el contacto de productos químicos con la piel; si esto ocurre, lavar rápidamente con abundante agua y jabón.
§ Manipular el material de vidrio con especial atención, para evitar lesiones por cristalería rota.
§ Verter los residuos líquidos en el fregadero, previamente neutralizados, y dejando correr abundante agua para diluirlos.
§ Cuando se trabaje con microorganismos: usar guantes, evitar el contacto directo con ellos y no pipetearlos directamente.
Conclusión: los mayores peligros del laboratorio no son el fuego, los productos tóxicos o las descargas eléctricas, sino el descuido y la falta de responsabilidad.
Tipos de Trabajos Prácticos
Podemos realizar distintos tipos de trabajos prácticos, algunos de los cuales no requieren necesariamente el uso del laboratorio:
1. Experiencias:
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| Reproducción de plantas |
Son actividades prácticas destinadas a obtener una familiarización perceptiva con los fenómenos. Ejemplo: ver el cambio de color en una reacción química; observación de cambios de estado.
2. Experimentos ilustrativos:
Son actividades para ejemplificar principios, comprobar leyes o mejorar la comprensión de determinados conceptos operativos. Ejemplo: comprobar el diferente comportamiento de materiales elásticos, plásticos y rígidos ante un esfuerzo.
3. Ejercicios prácticos:
Actividades diseñadas para desarrollar específicamente:
- Habilidades prácticas (medición, manipulación de aparatos, etc.).
- Estrategias de investigación (repetición de medidas, tratamiento de datos, diseño de experimentos, control de variables, realización de un experimento, etc.).
- Procesos cognitivos en un contexto científico (observación, clasificación, inferencia, emisión de hipótesis, interpretación en el marco de modelos teóricos, aplicación de conceptos).
Algunos ejercicios prácticos son: uso del microscopio óptico; uso de la balanza; clasificación de los minerales o fósiles; redacción de un informe sobre los resultados de una investigación.
4. Experimentos para contrastar hipótesis:
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| Constrastar hipótesis |
Experimentos para contrastar hipótesis establecidas por los alumnos o por el profesor para la interpretación de fenómenos.
Ejemplo: diseñar un experimento para confirmar el heliotropismo y geotropismo en plantas.
5. Investigaciones:
Actividades diseñadas para dar a los estudiantes la oportunidad de trabajar como los científicos o los tecnólogos en la resolución de problemas. Pueden ser:
- Investigaciones teóricas, dirigidas a la resolución de un problema teórico.
- Investigaciones prácticas, dirigidas a resolver un problema práctico.
Ejemplo: cómo se podría reducir la contaminación de las aguas.
Utilización del laboratorio escolar
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| Trabajos prácticos |
1) En los laboratorios escolares se pueden realizar dos tipos de actividades:
- Experiencias de comprobación: el alumno sigue un guión previamente elaborado.
Objetivo: desarrollar destrezas y fomentar el trabajo en equipo.
- Experiencias de investigación: más interesantes. Al alumno se le plantea un problema y él desarrolla el protocolo y realiza el experimento.
2) Cantidad de alumnos: el número total de una clase media (de 25 a 30) es una cantidad excesiva; por ello se aconseja desdoblarla en dos secciones, cada una de unos 15 alumnos.
Es decir, se necesita lo que se conoce como profesor de desdoble, que se encargue de mantener el resto del grupo en el aula. En este sentido, es muy importante recordar que debemos de prever actividades alternativas para los alumnos que se quedarán en el aula, estas actividades pueden ser, no obstante, de carácter práctico.
3) Una vez en el laboratorio, hay que hacer agrupamientos para favorecer el trabajo en grupo y la discusión de los resultados. El número de alumnos por grupo va depender de la práctica, siendo cómo máximo de cuatro personas.
Conviene nombrar un responsable de equipo, asumido rotatoriamente por cada uno de los miembros del grupo, que organice el instrumental y se asegure que el material quede limpio y ordenado tras finalizar la práctica.
4) Previamente a la práctica, el profesor debe comentar el fundamento teórico, qué se pretende conseguir, o el material con el que se cuenta. Además, realizará la experiencia o explicará el proceso a seguir.
Para fomentar el rigor científico, nos debemos asegurar que el alumno utilice correctamente las diversas unidades, y que sea preciso en las mediciones.
5) Por lo general, nuestro presupuesto va a ser escaso, y tanto el material de laboratorio como los reactivos suelen ser muy caros; por ello, los alumnos tienen que asumir traer material de ensayo de fácil adquisición.
6) Tras finalizar la práctica, el laboratorio debe quedar limpio y ordenado.
7) Con los resultados obtenidos en la práctica, cada alumno realizará un informe detallado de la práctica, que incluya:
- título de la práctica.
- materiales y productos utilizados.
- fundamentos teóricos en los que nos basamos.
- descripción del proceso (incluyendo dibujos si corresponde).
- resultados obtenidos y observaciones pertinentes.
- conclusiones a las que se llega.
Es aconsejable que cada alumno tenga un cuaderno de prácticas donde se encuentren recogidos los informes de todas las prácticas del curso.
Elaboración de prácticas de laboratorio
a) Al planificar una práctica de laboratorio podemos seguir dos caminos:
1. Utilizar una de las múltiples prácticas de laboratorio de los libros de texto. Suelen estar muy bien estructuradas y traen actividades adicionales.
2. Elaborarla nosotros mismos, adaptándola a nuestro grupo, escuela (disponibilidad de recursos), entorno sociocultural de los alumnos, etc. Requiere conocimientos acerca de cómo elaborar prácticas de laboratorio, así como un considerable esfuerzo.
b) Al diseñar una práctica de laboratorio, hay que tener en cuenta:
- Ser realistas: analizar los materiales de que disponemos en el centro y qué podemos hacer con ellos.
- Nivel educativo de los alumnos.
- Que estén en relación con los contenidos y actividades propuestos en clase en ese momento.
- También son fundamentales los objetivos que pretendemos conseguir (conceptos que deben consolidar, actitudes, procedimientos).
- La práctica debe haber sido probada o realizada previamente por el profesor, evitaremos de este modo encontrarnos con sorpresas al realizarla con los alumnos.
- Ante dos protocolos posibles para realizar una práctica, debemos elegir el de menor dificultad de ejecución, menor peligrosidad, etc.
c) Los pasos a seguir para la elaboración de cualquier práctica son:
1. Planteamiento de cuestiones.
2. Formular hipótesis.
3. Objetivos que se pretenden conseguir.
4. Diseño del experimento.
5. Montaje de aparatos.
6. Obtención de datos.
7. Puesta en común: análisis de datos y discusión.
d) Diseño de un protocolo de prácticas.
Una vez hemos diseñado la práctica, hay que facilitarles a nuestros alumnos un protocolo de prácticas. Este debe estar adaptado a cada práctica concreta, y va a depender del tipo de alumnos al que va dirigida la práctica.
Debe contener los siguientes elementos:
1. Fundamento.
2. Objetivos.
3. Temporalización.
4. Material.
5. Reactivos.
6. Procedimiento.
7. Actividades/Preguntas.
