Ciencias III

Ciencias III (énfasis en Química)

Guía de Trabajo

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Ciencias III (énfasis en Química). Guía de trabajo. Tercer Taller de Actualización sobre los Programas de Estudio 2006. Reforma de la Educación Secundaria fue elaborada por el personal académico de la Dirección General de Desarrollo Curricular y docentes de educación secundaria.

Coordinación Ricardo Valdez González Susana Villeda Reyes Autores Hilda María Fuentes López Susana Villeda Reyes Ricardo Valdez González José Antonio López Tercero Caamaño Revisores Alberto Monnier Treviño Minerva Guevara Soriano

Lectores Jorge Manuel Andrade García Elena Guadalupe Cauich Aragón Elida Chargoy del Valle Lorenzo Cruz Briseño Mario Cuevas Melo Rafael Domínguez Ovalle Lía Luz Escalante Jiménez David González Domínguez María Isabel Lara Banda María Isabel Mendoza Domínguez Jerónimo Ontiveros Pérez Flor de María Portillo García Josefina Guadalupe Yam Camacho

Coordinación editorial Esteban Manteca Aguirre Cuidado de la edición Felipe G. Sierra Beamonte Revisión y corrección de estilo Blanca Hortensia Rodríguez Rodríguez Formación y diseño electrónico Rubén Darío Morales Flores Primera edición, 2008 D.R. © Secretaría de Educación Pública, 2008 Argentina 28, Centro, C.P. 06020 México, D. F. ISBN 978-968-9076-95-7 Impreso en México

MATERIAL GRATUITO. PROHIBIDA SU VENTA

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Índice

Presentación ................................................................................................................   5 Introducción ................................................................................................................   7 Propósitos .....................................................................................................................   9 Primera sesión ¿Cómo contribuyen los cursos de Ciencias al perfil de egreso de la educación básica?...............................................................................................   13 Segunda sesión ¿Cómo se fortalece el enfoque de Ciencias con el aprendizaje colaborativo y el trabajo por proyectos?...................................................................   21 Tercera sesión ¿Qué caracteriza al curso de Ciencias de tercer grado?.........................................   35 Cuarta sesión Bloque I. Las características de los materiales. ¿Cómo enseñar las características del conocimiento científico en la escuela secundaria?...........   43 Quinta sesión Bloque II. La diversidad de propiedades de los materiales y su clasificación química. ¿Cómo enseñar la estructura de los materiales en la escuela secundaria?...........................................................................................   49 Sexta sesión Bloque III. La transformación de los materiales: la reacción química. ¿Cómo enseñar el cambio químico en la escuela secundaria?.............................   55 Séptima sesión Bloque IV. La formación de nuevos materiales. ¿Cómo enseñar los diferentes tipos de transformación química de los materiales en la escuela secundaria?...........................................................................................   61 Octava sesión Bloque V. Química y tecnología. ¿Cómo desarrollar los proyectos integradores del curso de tercer grado?...................................................................   67

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Anexo 1 . ......................................................................................................................   73 Anexo 2 . ......................................................................................................................   79 Anexo 3 . ......................................................................................................................   83 Anexo 4 . ......................................................................................................................   87 Anexo 5 . ......................................................................................................................   91 Anexo 6 . ....................................................................................................................   107 Anexo 7 . ....................................................................................................................   109 Anexo 8 . ....................................................................................................................   129 Anexo 9 . ....................................................................................................................    149 Anexo 10 ....................................................................................................................    167 Anexo 11 ....................................................................................................................   185

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Presentación

Los maestros son elemento fundamental en el proceso educativo. La sociedad deposita en ellos la confianza y les asigna la responsabilidad de favorecer los aprendizajes y de promover el logro de los rasgos deseables del perfil de egreso en los alumnos al término de un ciclo o de un nivel educativo. Los maestros, por su parte, están conscientes de que no basta poner en juego los conocimientos logrados en su formación inicial para realizar este encargo social sino que requieren, además de aplicar toda la experiencia adquirida durante su desempeño profesional, mantenerse en permanente actualización sobre las aportaciones de la investigación acerca del proceso de desarrollo de los niños y los jóvenes, sobre alternativas que mejoran el trabajo didáctico y los nuevos conocimientos que aportan las disciplinas científicas acerca de la realidad natural y social. En consecuencia, los maestros asumen el compromiso de fortalecer su actividad profesional para renovar sus prácticas pedagógicas con un mejor dominio de los contenidos curriculares y una mayor sensibilidad ante los alumnos, sus problemas y la realidad donde se desenvuelven. Con ello, los maestros contribuyen a elevar la calidad de los servicios que ofrece la escuela a los alumnos, en el acceso, la permanencia y el logro de sus aprendizajes. A partir del ciclo escolar 2006-2007 las escuelas secundarias de todo el país, independientemente de la modalidad en que ofrecen sus servicios, iniciaron la aplicación de nuevos programas, que forman parte del Plan de Estudios establecido en el Acuerdo Secretarial 384. Esto significa que los profesores trabajan con asignaturas actualizadas y con renovadas orientaciones para la enseñanza y el aprendizaje, adecuadas a las características de los adolescentes, a la naturaleza de los contenidos y a las modalidades de trabajo que ofrecen las escuelas. Para apoyar el fortalecimiento profesional de los maestros y garantizar que la reforma curricular de este nivel logre los resultados esperados, la Secretaría de Educación Pública elaboró una serie de materiales de apoyo para el trabajo docente y los distribuye a todos los maestros y directivos. Estos materiales son: a) documentos curriculares básicos (plan de estudios y programas de cada asignatura); b) guías para orientar el conocimiento del plan de estudios y el trabajo con los programas de tercer grado; c) antologías de textos, que amplían el conocimiento de los contenidos programáticos y ofrecen opciones para seleccionar otras fuentes de información, y d) materiales digitales con textos, imágenes y sonido que se anexarán a algunas guías y antologías.

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Asimismo, con el propósito de que cada entidad brinde a los maestros más apoyos para su actualización se han fortalecido los equipos técnicos estatales con docentes que conocen tanto el plan como los programas de estudio. Ellos habrán de atender dudas y ofrecer las orientaciones que requieran los colectivos escolares, o bien atenderán las jornadas de trabajo en que participen grupos de maestros, por localidad o región, según lo decida la autoridad educativa local. Además, la Secretaría de Educación Pública iniciará un programa de actividades de apoyo a la actualización sobre la Reforma de la Educación Secundaria, a través de la Red Edusat, y preparará los recursos necesarios para trabajar los programas con apoyo de internet. La Secretaría de Educación Pública tiene plena seguridad en que estos materiales conformarán un recurso primordial de apoyo a la invaluable labor que realizan los maestros y directivos, y de que servirán para que cada escuela diseñe una estrategia de formación docente orientada a fortalecer el desarrollo profesional de sus integrantes. Asimismo, agradece a los directivos y docentes las sugerencias que permitan mejorar los contenidos y la presentación de estos materiales. Secretaría de Educación Pública

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Introducción

Esta guía fue diseñada para apoyar el desarrollo del Taller para el conocimiento inicial del curso de Ciencias III (énfasis en Química), en el marco de la Reforma de la Educación Secundaria (RS). Las sesiones que la constituyen permiten conocer los aspectos centrales que caracterizan la línea curricular de formación científica básica, proporcionan un primer acercamiento a los contenidos del curso de Ciencias de tercer grado para educación secundaria y ofrecen algunas estrategias didácticas para su planeación y desarrollo. En el Taller se busca promover el trabajo colaborativo entre colegas de distintas escuelas e iniciar una reflexión colectiva acerca de la importancia de contar con espacios para la planeación conjunta del curso.

Descripción de las sesiones Las ocho sesiones de trabajo del presente volumen ofrecen diversos aspectos para reflexionar, analizar y actuar en busca de nuevas formas de enseñar y evaluar, con el objetivo de fortalecer el enfoque formativo de las ciencias y el desarrollo de las competencias para la vida. En la primera sesión se dedica un espacio de trabajo para identificar las características generales del Programa de Estudio de Ciencias y se analizan los criterios con los cuales se construyó. También se analizan los propósitos de la formación científica básica y su contribución al logro del perfil de egreso de educación básica. En la segunda sesión se revisan las características del aprendizaje basado en proyectos colaborativos y se brindan opciones para aplicar sus principios básicos, aspectos que fortalecen el carácter formativo de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, en la escuela secundaria. También se propone una reflexión sobre la metodología de la enseñanza, planteada desde 1993 pero recuperada en el programa de estudio vigente. La tercera sesión se dedica al conocimiento de los rasgos que dan identidad al tercer curso de Ciencias para educación secundaria: sus propósitos, criterios de organización y secuenciación de los contenidos, y el papel trascendental de los aprendizajes esperados en cuanto a su relación con la evaluación. Asimismo, las características del apartado “Tú decides” –innovación incluida en el curso para tercer grado– pone énfasis en el desarrollo de las habilidades del pensamiento crítico y de la toma de decisiones informada, ante situaciones problemáticas relacionadas con temas de la química y de la vida cotidiana.

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En las cinco sesiones restantes se ofrecen propuestas didácticas para el tratamiento de los contenidos que conforman los cinco bloques en los que está organizado el curso de Ciencias III: las características del conocimiento científico y las propiedades de las sustancias, la clasificación química de las sustancias y el enlace químico, el cambio químico y el leguaje de la química, así como su forma de medir, la formación de nuevos materiales y la química y la tecnología, respectivamente. En estas sesiones se ponen en práctica actividades de las secuencias didácticas sugeridas para el desarrollo de algunos subtemas del curso. También se proporcionan pautas generales para el desarrollo del proyecto obligatorio del “Bloque V. ¿Cómo se sintetiza un material elástico?,” que promueven la integración y aplicación de lo aprendido a lo largo del curso y demuestran, al mismo tiempo, lo aprendido por los alumnos. En la mayor parte de las sesiones, las actividades promueven la búsqueda de formas de planear y evaluar congruentes con el enfoque formativo; en algunos casos, se resalta la trascendencia de la enseñanza mediante modelos y la importancia de conocer y poner en conflicto las ideas científicas previas que poseen los alumnos sobre los diversos temas relacionados con los contenidos del curso de tercer grado.

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Propósitos La ciencia en la escuela básica no es la misma del científico profesional, resumida y simplificada… Los conocimientos se manejan en otro contexto, mucho más vinculado con la vida personal y social de los estudiantes. No ha de predominar en su enseñanza la lógica de cada disciplina sino la lógica del generalista culto que se quiere formar. Aurora Lacueva

Propósito general Que el colectivo docente: •

Conozca las características generales del Programa de Ciencias 2006 para tercer grado de educación secundaria, analizando algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos, con la finalidad de identificar su contribución al logro de los rasgos del perfil de egreso y al desarrollo de las competencias para la vida.

Propósitos de las sesiones Que el colectivo docente: • • • • • • • •

Analice las características generales del Programa de Ciencias y sus criterios de construcción. Reflexione acerca de las implicaciones de la formación científica básica, en el trabajo con los adolescentes. Reconozca cómo contribuyen los cursos de Ciencias a los rasgos del perfil de egreso y al desarrollo de las competencias para la vida. Reconozca la importancia del aprendizaje colaborativo y del trabajo por proyectos, en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, en la escuela secundaria. Reconozca el aprendizaje colaborativo como antecedente obligado en la planeación y desarrollo del trabajo por proyectos, para promover la formación científica básica en las y los estudiantes. Identifique criterios para evaluar los proyectos, mediante el análisis de una propuesta de trabajo. Conozca las características de la estructura general del curso de Ciencias III (énfasis en Química), por medio del acercamiento a los criterios de organización y secuenciación de contenidos. Valore la importancia de la curiosidad, la imaginación y la toma de decisiones informadas, en relación con el estudio de la ciencia y el desarrollo de habilidades del pensamiento, expresado mediante lenguajes, simbologías y modelos característicos, como aspectos fundamentales del Programa de Estudio de Ciencias III.

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• •

• • • • •

Reconozca la estructura general, propósitos, contenidos y aprendizajes esperados de los bloque I, II, III, IV y V del curso de Ciencias III. Identifique algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque I, a partir del análisis de una secuencia didáctica propuesta para el desarrollo de las características del conocimiento científico: el caso de la química. Identifique algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque II, a partir del análisis de una secuencia didáctica planteada para el desarrollo de la estructura de los materiales. Identifique algunas propuestas didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque III, a partir del análisis de una secuencia didáctica sugerida para el desarrollo del cambio químico. Identifiquen algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque IV, a partir del análisis de una secuencia didáctica propuesta para el desarrollo de los diferentes tipos de transformación química. Analice algunas sugerencias para desarrollar los proyectos estudiantiles del “Bloque V. Química y tecnología”, a través del tema ¿cómo se sintetiza un material elástico? Reconozca la importancia de fortalecer las competencias para la vida, planteadas en el perfil de egreso de educación básica, mediante la integración de los conocimientos construidos a lo largo del curso y aplicados a situaciones problemáticas de interés personal.

Distribución de contenidos por sesiones de trabajo Sesión

Contenido

Tiempo

Primera

• Características de la línea curricular de formación científica básica. • Características de los cursos de ciencias para la educación secundaria. • Contribución de los cursos de ciencias al logro del perfil de egreso de la educación básica.

5 horas

Segunda

• Principios del aprendizaje basado en proyectos colaborativos. • Características y tipos de proyectos en ciencias.

5 horas

Tercera

• Características del curso de ciencias de tercer grado. • Características del apartado “Tú decides”. • Aspectos básicos de la planeación de la enseñanza.

5 horas

Cuarta

• Características de los contenidos del “Bloque I. Las características de los materiales. ¿Cómo enseñar las características del conocimiento científico en la escuela secundaria?”

5 horas

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Quinta

• Características de los contenidos del “Bloque II. “La diversidad de propiedades de los materiales y su clasificación química. ¿Cómo enseñar la estructura de los materiales en la escuela secundaria?”

5 horas

Sexta

• Características de los contenidos del “Bloque III. “La transformación de los materiales: la reacción química. ¿Cómo enseñar el cambio químico en la escuela secundaria?”

5 horas

Séptima

• Características de los contenidos del “Bloque IV. La formación de nuevos materiales. ¿Cómo enseñar los diferentes tipos de transformación química de los materiales, en la escuela secundaria?”

5 horas

Octava

• Características de los contenidos del “Bloque V. Química y tecnología. ¿Cómo desarrollar los proyectos integradores del curso de tercer grado?”

5 horas

La estructura y los contenidos de las sesiones 1 y 2 son similares a las de primero y segundo grados, así que, si los profesores ya conocen estos antecedentes, sería posible trabajar esas dos primeras sesiones en 5 horas y el tiempo restante distribuirlo, una hora en la sesión 3 y una hora y media en la sesión 8.

Simbología individual

parejas

equipos

plenaria

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Primera sesión ¿Cómo contribuyen los cursos de Ciencias al perfil de egreso de la educación básica?

Frente a la idea, compartida posiblemente por muchos profesores, de que la educación científica debe estar dirigida a unas metas fijas, inmutables, consistentes en la transmisión del saber científico establecido, y por tanto ajenas a los avatares sociales, cualquier análisis de la evolución de los currículos de ciencias muestra que éstos evolucionan en sus fines y, en consecuencia, en sus contenidos y en sus métodos, con la sociedad de la que forman parte y a la que se dirigen. Ignacio Pozo M.

Tiempo estimado de la sesión: cinco horas

Propósitos Que el colectivo docente: • • •

Analice las características generales del Programa de Ciencias y sus criterios de construcción. Reflexione acerca de las implicaciones de la formación científica básica, en el trabajo con los adolescentes. Reconozca cómo contribuyen los cursos de Ciencias al logro del perfil de egreso y al desarrollo de las competencias para la vida.

Materiales • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Cuaderno de notas, hojas de rotafolio, tarjetas, plumones y cinta adhesiva. Plan de Estudios 2006.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 15 minutos

Organizados en equipos, lean en voz alta los propósitos de las sesiones de esta Guía de Trabajo. Comenten sus expectativas respecto al Taller y anótenlas en su cuaderno. Se sugiere regresar a ellas en cada sesión, con la finalidad de revisar cuáles se van cubriendo con el desarrollo de las actividades.

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2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

Lean el texto “La Reforma de la Educación Secundaria”, –incluido en el Anexo 1 de esta guía– e identifiquen los problemas que actualmente enfrenta la educación secundaria en nuestro país. Asimismo, reconozcan las estrategias y las acciones que propone la Reforma de Secundaria. Argumenten acerca de los siguientes aspectos: • • •

Los problemas de la secundaria en nuestro país y los que se presentan en su escuela. Las estrategias que impulsa la Reforma y su relación con las características deseables de la escuela secundaria. Los rasgos del perfil de egreso y las competencias para la vida a cuyo fortalecimiento contribuirán todas las asignaturas.

3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 25 minutos

Reflexionen y elaboren un autodiagnóstico acerca de las fortalezas y debilidades de su práctica docente, en las clases de Ciencias, particularmente en las asignaturas de Química I y II. Consideren aspectos como: el papel que juegan sus alumnos en el aprendizaje; las habilidades y conocimientos que logran desarrollar en ellos; las demostraciones de aprendizajes alcanzados, la cobertura de programas de estudio, la realización de actividades experimentales y la modificación de ideas científicamente erróneas, entre otros.

4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 1 hora

4.1. Lean el “Anexo 2. Problemas detectados”, fragmento del capítulo 1 “Currículo de educación básica: contenidos y prácticas pedagógicas” del libro Retos y perspectivas de las ciencias naturales en la escuela secundaria (México, 2003). Contrasten esta lectura con las conclusiones obtenidas en la actividad anterior. 4.2. Con base en el texto leído, reflexionen acerca de las siguientes características del programa de estudio de Ciencias para educación secundaria y señalen cómo se pretende atender los problemas previamente identificados: • • • • • • •

Agrupación de la carga horaria de las asignaturas por grado, con énfasis diferenciados. Vinculación de la ciencia y la tecnología: análisis de sus relaciones e impactos en la sociedad. Selección de contenidos básicos. Descripción de aprendizajes esperados. Articulación de los contenidos estudiados en educación primaria. Vinculación con otras asignaturas. Trabajo por proyectos.

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• •

Fortalecimiento de las dimensiones transversales (educación ambiental y formación de valores, por ejemplo). Inclusión de comentarios y sugerencias didácticas.

5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 40 minutos

En equipo, seleccionen y revisen uno de los siguientes apartados del documento (pp. 7-28). Elaboren comentarios al respecto.

Equipo

Apartados

1

Introducción y antecedentes (pp. 7-9).

2

Principales cambios respecto a los programas de 1993 (omitir la parte de trabajo por proyectos) (pp. 9-12 y 15-19).

3

Trabajo por proyectos (pp. 12-15).

4

Propósitos y enfoque pedagógico (pp. 21-23).

5

El carácter formativo del enfoque (hasta la sección “El alumno como centro de enseñanza y aprendizaje”) (pp. 23-25).

6

El papel del profesor en la enseñanza de las ciencias (pp. 26-28).

7

Visión de la naturaleza de la ciencia (p. 28).

Finalmente, elijan un representante del equipo, quien comentará ante el grupo el apartado que revisaron.

6. Sexta actividad

Tiempo estimado: 25 minutos

6.1. En relación con la formación científica básica, analicen de manera individual, el siguiente texto (adaptado de Gil y Macedo, 2005): El concepto de formación científica básica ha sido amplia y repetidamente utilizado por los investigadores, diseñadores curriculares y profesores de ciencias, durante la última década. Ello debe observarse como expresión de un amplio movimiento educativo que lo reconoce y moviliza, pero implica, al mismo tiempo, el peligro de una ambigüedad que permite atribuirle distintos significados. Por lo común suele interpretarse, de manera errónea y simplista, que la formación científica se restringe al manejo adecuado del vocabulario científico. Sin embargo, la idea de formación científica sugiere unos propósitos educativos básicos para todos los estudiantes, que la convierten en parte de una educación general. El desarrollo de cualquier programa en ciencias debiera comenzar con propósitos correspondientes a una educación general y contener:

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• • • • • • •



Conocimientos de la ciencia –ciertos hechos, conceptos y teorías. Aplicaciones del conocimiento científico –uso de dicho conocimiento en situaciones reales y simuladas. Habilidades y métodos de la ciencia –familiarización con los procedimientos de la ciencia y el uso de aparatos e instrumentos. Resolución de problemas –aplicación de habilidades, actitudes y conocimientos en investigaciones reales. Interacciones de la ciencia y la tecnología con la sociedad –resolución de problemas considerando las perspectivas científica, estética, económica y social; así como aspectos utilitarios de las posibles soluciones. Cuestiones socioeconómico-políticas y ético-morales en la ciencia y la tecnología. Historia y desarrollo de la ciencia y la tecnología.

6.2. (30 minutos) Con base en las fortalezas y debilidades de su práctica docente, en relación con el logro del propósito general de la línea curricular para educación básica, respondan, en plenaria, las siguientes cuestiones: • •

¿Qué aspectos de la formación científica básica se recuperan de la propuesta de 1993?, ¿cuáles son necesario reorientar? ¿Qué retos implica para su práctica docente (planeación, evaluación, formación, entre otros)?

Contrasten el siguiente texto, correspondiente al enfoque de Química, con los propósitos del tercer curso, incluido en el documento Ciencias. Programas de Estudio 2006 (pp. 119-120). Posteriormente, con base en esta actividad, elaboren las conclusiones correspondientes. Enfoque Los antecedentes de la asignatura de Química son los contenidos de los programas de Ciencias Naturales de la enseñanza primaria y los del curso de Introducción a la Física y a la Química del primer grado de secundaria. El eje temático de los contenidos generales de los programas de Química de segundo y tercero de secundaria es el de “Materia, energía y cambio”. En este sentido, los programas de Química comparten parcialmente su universo de estudio con los de Física y Biología, y esto debe ser evidente para el alumno en la medida que la unidad de la ciencia constituye una premisa fundamental de los cursos de la educación secundaria. Aunque existan por separado cursos de física, química y biología, y sean profesores diferentes quienes los impartan, los programas de cada una de las disciplinas deben poner el acento en una visión global de la ciencia y frecuentemente hacer mención de temas que, por lo común, se consideran de frontera entre cada una de las ciencias naturales. Así, se prefiere que aparezcan repeticiones aparentes en los distintos cursos, a presentar una visión fragmentada de la ciencia. Por lo mismo, algunos de los temas que se discuten en el curso introductorio de primer año se desarrollan con mayor profundidad posteriormente.

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Los contenidos de los cursos de Química no deben presentarse con un énfasis teórico y abstracto, pues ello provoca la animadversión de los estudiantes e influye negativamente en su formación. La presentación de la química sin sustento experimental ocasiona que el alumno se forme una idea incompleta, distorsionada y pobre de esta disciplina. Deben estimularse las actividades de laboratorio en las que el estudiante desarrolle su creatividad y se enfrente con experimentos cercanos a su persona y a su ambiente. Asimismo, es recomendable aprovechar acontecimientos que se dan en el entorno, como materiales de estudio en clase. Es necesario realizar uno o más experimentos relacionados con los puntos del programa, empleando sustancias y utensilios disponibles en cualquier farmacia, tlapalería, ferretería, tienda de abarrotes o mercado. Por supuesto, pueden incorporarse experimentos adicionales que utilicen sustancias puras y equipo del laboratorio químico, como experimentos alternativos. Se requiere un esfuerzo especial para proponer experimentos que se puedan realizar con recursos y materiales sencillos y que a la vez permitan que el alumno entienda el propósito del experimento y la naturaleza del problema que éste plantea. Ésta debe ser una actividad constante y sostenida a lo largo de los cursos. El estudio de la química debe mostrar al alumno que está rodeado de fenómenos químicos y de aplicaciones técnicas derivadas del conocimiento de esta disciplina […]. Debe insistirse en la importancia del papel de la química y de la ciencia en la prevención y eliminación de procesos contaminantes, como una forma de fortalecer la educación ambiental. La lluvia ácida, el ozono como contaminante en la baja atmósfera y como protector en la atmósfera, el efecto de los motores de combustión interna, el uso correcto del agua y su limpieza, entre otros fenómenos y actitudes, son temas que conviene analizar en clase. Los contenidos básicos de la asignatura están diseñados para estimular la curiosidad y la capacidad de análisis de los estudiantes, sobre procesos químicos cotidianos que rara vez son motivo de reflexión. De esta manera, el estudio de la química coadyuva a erradicar prejuicios y actitudes negativas hacia la tecnología y la ciencia en general, permitiendo un acercamiento paulatino de los estudiantes a procesos químicos más complejos que se desarrollan en el mundo moderno, así como una mejor comprensión del papel que desempeña la química en la eliminación de la contaminación. La formulación de preguntas debe ser una estrategia utilizada por el maestro, como elemento iniciador de los temas. Al final de la sección o el capítulo, mediante el desarrollo de experiencias y la formulación de explicaciones, las preguntas deben responderse satisfactoriamente. Con ello se busca estimular el desarrollo de actividades complementarias que impliquen observaciones, nuevos experimentos e investigaciones monográficas. Algunas actividades deben promover el trabajo de los estudiantes en grupo. En cuanto éstos entablan discusiones en pequeños grupos, se ponen de manifiesto las diferencias y las semejanzas en los procedimientos y las observaciones que han realizado. La formación del estudiante requiere de oportunidades para hablar en público. Por lo tanto, el maestro debe propiciar la generación de actividades con este fin, mediante el establecimiento de actividades tipo seminario.

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La enseñanza de la química puede ayudar a la expresión escrita de los estudiantes, si se promueve el registro cuidadoso de sus actividades experimentales, lo cual también fomenta la observación cuidadosa. El maestro puede orientar al alumno para construir su “bitácora experimental” y proponerle el tipo de información que ha de incorporar en ella y en qué circunstancias, su revisión es esencial para resolver un problema. Adicionalmente, para ayudar a analizar el trabajo realizado, se puede proponer el trazado de histogramas u otras gráficas, dando los elementos para construirlos mediante uno o más ejemplos. En el mismo sentido se debe ofrecer la posibilidad de desarrollar y fomentar en los alumnos el hábito de elaboración de informes escritos, sea de su trabajo experimental o de investigaciones bibliográficas abiertas. El informe escrito ayuda al estudiante a ordenar, concretar, analizar, sistematizar y a comunicar sus resultados y conclusiones. Química. Enfoque, México, SEP, 1993.



7. Séptima actividad

Tiempo estimado: 1 hora

7.1. Lean el apartado “Perfil de egreso de la educación básica” –incluido en el documento Educación básica. Secundaria. Plan de Estudios 2006 (pp. 9-12)– e identifiquen la relación que hay entre los rasgos planteados en éste y los aspectos formativos de los Programas de Ciencias enlistados a continuación: •

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En Ciencias se estudian aspectos relacionados con el desarrollo de habilidades del pensamiento científico y los niveles de representación e interpretación de los alumnos respecto de los fenómenos que ocurren en su entorno. Parte de los contenidos se refieren al estudio de las características, propiedades y transformaciones de los materiales a partir de su estructura interna, así como al análisis de situaciones cotidianas en las que los estudiantes deben tomar decisiones informadas respecto a problemas actuales. Mediante el desarrollo de proyectos de integración, el estudiante tiene la posibilidad de identificar la influencia del conocimiento científico y tecnológico en el mundo actual, como procesos que brindan una alternativa de solución en la satisfacción de necesidades humanas. En Ciencias, los estudiantes ponen en juego habilidades para recabar información, mediante entrevistas, encuestas, consultas bibliográficas o con el uso de tecnologías de la información y la comunicación (tic). Además, seleccionan, organizan la información y aprovechan diversos recursos para compartir sus hallazgos con el grupo. Frecuentemente emplean modelos gráficos, físicos y mentales para representar y explicar los fenómenos o procesos estudiados. Con el tratamiento de algunos contenidos desde la perspectiva intercultural, se pretende que los estudiantes valoren tanto las aportaciones de las distintas culturas, en relación a las explicaciones de fenómenos, como los instrumentos empleados para caracterizar propiedades de las sustancias, como la masa, la temperatura y la densidad.

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Los alumnos fortalecen la idea de que la ciencia y la tecnología son procesos en los que se promueven y aplican habilidades, actitudes y valores. A su vez, estudian cómo estos procesos y su metodología repercuten en aspectos sociales, culturales y políticos relacionados con la participación democrática. Las dimensiones transversales de salud y ambiente favorecen el análisis de situaciones relacionadas con el aprovechamiento de los recursos y el uso de la tecnología en la satisfacción de necesidades humanas. Observar, interpretar y explicar los fenómenos y procesos científicos y tecnológicos, implica la manifestación de curiosidad, creatividad e imaginación. Los alumnos aprovechan sus conocimientos para comunicar ideas por medio de escritos, imágenes o modelos, que integran tanto conceptos científicos como formas de expresión artística que pueden tener una trascendencia de valor y afectiva en los demás. Asimismo, es posible que los alumnos reconozcan que este tipo de expresiones son utilizadas comúnmente, por algunas personas que se dedican de manera profesional a la ciencia. En Ciencias se promueve constantemente el uso del lenguaje. Los estudiantes fortalecen sus habilidades para comunicarse de manera individual y colectiva, al leer, escribir, interpretar, representar y comunicar ideas acerca de los fenómenos naturales. Los espacios de integración del curso con el desarrollo de proyectos ofrecen la oportunidad de poner en juego esas habilidades y procedimientos. El estudio de las Ciencias, con énfasis en Química, se centra en el estudio de los materiales, sus características, propiedades y transformaciones, a partir de su composición interna. También se considera la clasificación de las sustancias químicas, con la finalidad de brindar una interpretación, descripción y explicación de los conocimientos científicos aplicados a contextos cotidianos. Se profundiza en el análisis de aspectos macroscópicos y microscópicos de los materiales, que permiten analizar las transformaciones de algunos los fenómenos que ocurren en su entorno. Por ello, para lograr aprendizajes significativos se emplean modelos, analogías, el trabajo práctico. Y posibles alternativas para solucionar problemas planteados. El estudio de las ciencias contribuye a la interpretación del mundo natural, social y tecnológico, desde diferentes ámbitos. Los alumnos revisan fenómenos naturales, por ejemplo ¿cómo evitar la corrosión? Por otra parte, analizan los aspectos macroscópicos y microscópicos que permiten interpretar las transformaciones de los materiales, como satisfactor de necesidades humanas; así como las implicaciones de la ciencia y la tecnología en el ambiente. De esta manera se promueve que los alumnos desarrollen habilidades y actitudes necesarias para tomar decisiones informadas en beneficio de su vida personal y social. Los alumnos argumentan, experimentan y buscan alternativas de solución en temas relativos a la ciencia y la tecnología; comparten y discuten información mediante el diálogo respetuoso y fundamentado. Cuestionan afirmaciones, ponen a prueba sus ideas y proponen explicaciones a situaciones cotidianas. Los alumnos desarrollan proyectos, toman decisiones y expre-

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san juicios en forma crítica, con la finalidad de responder preguntas o resolver problemas. Los cursos de Ciencias deben contribuir a desarrollar una actitud responsable y participativa del adolescente hacia su entorno natural y social; deben fomentar la curiosidad científica que le ayude a plantear preguntas, a aplicar conocimientos y modelos cercanos a los científicos, y a adoptar una postura crítica para interpretar los fenómenos de su entorno.

7.2. En plenaria, elaboren un cuadro como el siguiente, en el que presenten aquellos aspectos del Programa que favorecen el logro del perfil de egreso y el desarrollo de competencias en la escuela secundaria. Aspectos formativos del Programa de Ciencias

Rasgos del perfil de egreso

Competencias para la vida

1) En Ciencias se estudian aspectos relacionados con el desarrollo de habilidades del pensamiento científico y sus niveles de representación e interpretación. 2)

Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –mismo que podrá consultar en la dirección electrónica http://www.reformasecundaria.sep.gob.mx–, tiene la posibilidad de revisar otros documentos en relación con la importancia de favorecer la formación científica, así como algunos los retos para el docente y algunas sugerencias didácticas para enfrentarlos con éxito.

Productos de la sesión • •

Autodiagnóstico acerca de las fortalezas y debilidades de la práctica docente. Rasgos característicos de la escuela secundaria. Cuadro de relación entre aspectos del Programa de Ciencias, rasgos del perfil de egreso y el desarrollo de competencias para la vida.

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Segunda sesión ¿Cómo se fortalece el enfoque de Ciencias con el aprendizaje colaborativo y el trabajo por proyectos?

Son las actividades que conducen a los aprendices a poner sobre la mesa lo que de verdad piensan sobre los diversos temas. Son efectivamente, las actividades que con mayor fuerza hacen entrar en juego las ideas y la inventiva de los estudiantes, llevándolos a movilizar sus “miniteorías” y a confrontarlas con las de otros y con la experiencia, y contribuyendo de ese modo al mayor desarrollo de las concepciones. Aurora Lacueva

Tiempo estimado de la sesión: cinco horas

Propósitos Que el colectivo docente: • • •

Reconozca la importancia del aprendizaje colaborativo y del trabajo por proyectos, en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias en la escuela secundaria. Reconozca el aprendizaje colaborativo como antecedente obligado en la planeación y desarrollo del trabajo por proyectos para promover la formación científica básica en las y los estudiantes. Identifique criterios para evaluar los proyectos mediante el análisis de una propuesta de trabajo.

Materiales • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Rotafolio y hojas para rotafolio, plumones, tijeras y cinta adhesiva.

Los aspectos analizados acerca de los Programas de Estudio de Ciencias les han proporcionado argumentos para explicar los cambios principales respecto a los programas de 1993. Entre las modificaciones destaca el trabajo por proyectos, estrategia que constituye espacios de flexibilidad e integración del programa, orientada a recuperar intereses y necesidades educativas de los adolescentes. Por lo mismo, para su desarrollo es necesario tomar en cuenta los principios del aprendizaje colaborativo.

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En esta sesión se revisan características de los proyectos mediante algunas estrategias de trabajo colaborativo, para lo cual se organiza el trabajo en cuatro apartados: I. Rasgos distintivos del aprendizaje colaborativo. II. Relación del trabajo de los proyectos con los propósitos y aprendizajes esperados del Programa de Ciencias III. Aplicación de la estrategia “Análisis creativo de documentos”. III. Características del trabajo por proyectos en Ciencias. Aplicación de las estrategias “Responsabilidad compartida” e “Información complementaria”. IV. Evaluación del proyecto.

Actividades I. Rasgos distintivos del aprendizaje colaborativo

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 35 minutos

1.1. Formen equipos de cuatro integrantes para leer el artículo “Aprendizaje basado en proyectos colaborativos, en la educación superior”, incluido en la Antología. En los equipos, distribuyan las secciones del texto de la siguiente forma:

Integrante

Sección

Contenido

1

Inicia: “El mundo moderno…” Finaliza: “…como internacional”.2

Introducción

2

Inicia: “Para trabajar los proyectos colaborativos…” Finaliza: “…abordaje a ciertos temas”.

Estrategias para trabajar proyectos colaborativos

3

Inicia: “El aprendizaje basado en proyectos…” Finaliza: “…la autoestima y la autoconfianza”.

Habilidades que se promueven con el aprendizaje basado en proyectos.

4

Inicia: “A continuación se enuncian algunos…” Finaliza: “…de conceptos y no a la memorización de los mismos”.

Consejos para el aprendizaje basado en proyectos colaborativos.

Consideren cinco minutos para la lectura individual y 15 para compartir la información de cada integrante, recapitular los contenidos aplicables a la escuela secundaria y comentar la estrategia utilizada. Al final, asignen 15 minutos para la plenaria.

1.2. En plenaria, comenten y obtengan conclusiones respecto a:

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• • •

Habilidades y actitudes relacionadas con la ciencia que se favorecen con los proyectos colaborativos. El papel del aprendizaje colaborativo en el trabajo por proyectos. Rasgos distintivos del aprendizaje colaborativo. Anoten la lista de rasgos en hojas de rotafolio y colóquenlas en un lugar visible, para su consulta posterior.

II. Relación del trabajo por proyectos, los propósitos y los aprendizajes esperados incluidos en el Programa de Ciencias Los proyectos representan estrategias flexibles para la integración de contenidos; sin embargo, es importante orientar estos contenidos de acuerdo con los propósitos y los aprendizajes esperados, que se plantean en los Programas de Estudio de Ciencias, en estrecha vinculación con los intereses y las perspectivas de los alumnos.

2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

Revisen los propósitos que hacen referencia al trabajo por proyectos en cada uno de los bloques de los cursos de Ciencias I, II y III, de Ciencias. Programas de Estudio 2006. Distingan semejanzas y diferencias para identificar el acercamiento planteado en cada curso respecto a los proyectos.

Revisen los aprendizajes esperados de los temas sugeridos para los proyectos en los bloques I, II, III y IV del curso de Ciencias III y comenten su función en la orientación del trabajo de proyectos y en la evaluación de los mismos. Comentario Recuerden que los alumnos llegarán al curso de Ciencias III con antecedentes y aprendizajes adquiridos en los años escolares anteriores, en los cursos de Ciencias I y II, relacionados con el trabajo colaborativo y el trabajo con proyectos.

III. Características del trabajo por proyectos en Ciencias. Aplicación de las estrategias “Responsabilidad compartida” e “Información complementaria” Lograr la máxima integración entre la teoría y la práctica, el conocimiento y la aplicación, representa un reto y al mismo tiempo un fin de la formación científica básica para conseguir que los aprendizajes de los alumnos resulten más significativos. En este desafío, el trabajo por proyectos implica una estrategia con amplio potencial, cuyo antecedente obligado para su planeación y desarrollo es el aprendizaje colaborativo.

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3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

Formen equipos de cuatro integrantes para leer “Trabajo por proyectos”, en Ciencias. Programas de estudio 2006, pp. 12-15. Consideren los siguientes aspectos para la revisión: • • •

Los propósitos y funciones del trabajo por proyectos. Los tipos de proyectos: científicos, tecnológicos y ciudadanos. Las etapas para su desarrollo.

Comentar en el equipo y seleccionar a un compañero para que exponga dos aspectos importantes de cada apartado. Las aportaciones deben ser diferentes a las que van comentando los demás compañeros.

4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 1 hora

En equipo, analicen la lectura “La enseñanza por proyectos: ¿mito o reto?”, en la Antología, mediante las estrategias “Información complementaria” y “Responsabilidad compartida”. Para ello, en cada equipo distribuyan y revisen las secciones del texto como se plantea a continuación (es importante que el número total de equipos sea par): • • • • •

“Proyectos y actividades acompañantes”. “Falsos proyectos”. “¿Por qué los proyectos?” “¿De dónde surgen las ideas para los proyectos?” “El papel del docente” y “La prisa como enemiga”.

Asignen en cada equipo las siguientes funciones: • •

Dinamizador: Verifica que en el equipo, se asuman las responsabilidades individuales y de grupo; propicia que se mantenga el interés por la actividad y cuestiona de manera permanente para propiciar el aprendizaje. Cronometrador: Es responsable de la distribución del tiempo en el equipo, de modo que los miembros desarrollen las actividades programadas en el tiempo asignado.

Posteriormente, elaboren tres preguntas –y sus respuestas– que sinteticen lo fundamental de la sección asignada de la lectura. Compartan con su equipo las preguntas y expliquen las respuestas planteadas, sin recurrir a la lectura. Acomódense frente a frente dos equipos; los demás hacen lo mismo. Mediante un sorteo, determinen qué equipo realizará la primera ronda de preguntas. El equipo que comience elegirá a un miembro de otro equipo para que responda a la pregunta planteada. El compañero seleccionado contesta y argumenta con base en la información analizada de la lectura, hasta que el equipo que pregunta acepte

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que se le ha respondido de manera pertinente. Los otros miembros del equipo deben mantenerse al margen. En caso de obtener una respuesta incorrecta, el equipo que pregunta debe justificar su decisión y resolver la cuestión. No deben repetir las preguntas; en caso de que dos equipos tengan preguntas similares, se elimina una y se da tiempo para que elaboren otra. Continúen con la mecánica hasta que se contesten las preguntas. Es conveniente que participen todos los miembros de los equipos. Organicen nuevos equipos en los que se encuentre al menos un integrante de cada equipo inicial. Reconstruyan el sentido general del texto al comentar las preguntas y respuestas elaboradas para cada sección.

IV. Evaluación de un proyecto Recuerden que... “Lo importante es… no separar más evaluación y enseñanza, considerar cada situación de aprendizaje como fuente de información o de hipótesis valiosas, para delimitar mejor los conocimientos y los funcionamientos de los alumnos.” Philippe Perrenoud



5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 25 minutos

En equipo, revisen y comenten las sugerencias para favorecer el trabajo por proyectos que se plantean a continuación.

Algunas sugerencias para favorecer el trabajo por proyectos1 Consejos para una buena lluvia de ideas • • • • • • •

Evitar críticas a las ideas hasta concluir la actividad. Escribir las ideas con las palabras exactas del estudiante que las sugirió. Animar la creatividad. Recordar al grupo que todas las propuestas son bien recibidas. Todas las ideas pertenecen al grupo. Recopilar la mayor cantidad posible de ideas. Recordar que muchas ideas “locas” pueden convertirse en grandes ideas. Recoger todas las ideas. Animar al grupo a que use las ideas de otras personas como base para crear una nueva. Al final, buscar temas o tópicos recurrentes. Agrupar las ideas similares y buscar el consenso.

Adaptado de Ventana al mundo salvaje. Fundamentos de biodiversidad. Una guía para explorar la red de la vida, Programa de conservación de wwf, 1999. 1

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“Mapea” tu proyecto de acción ¿En qué aspecto se enfocará tu proyecto? ¿Cuál es la situación actual del problema? a) Describe brevemente la meta de tu proyecto y la estrategia para alcanzarla. ¿Qué esperas obtener como resultado de tu proyecto? b) ¿Cuáles son los objetivos específicos que te ayudarán a alcanzar la meta final? c) ¿Cuáles son las fechas aproximadas de inicio y finalización de tu proyecto? d) Enumera las tareas que necesitas realizar para alcanzar cada objetivo. Incluye la fecha estimada de terminación de cada tarea, los nombres de las personas responsables de cada una de ellas, el material y recursos necesarios, así como los fondos económicos que se requieren y las ideas sobre cómo se podrán obtener estos recursos. e) Escribe los nombres de las personas y organizaciones que puedan ofrecerte información, apoyarte con ciertas habilidades, conocimientos específicos, o algún otro tipo de ayuda. f) Enumera ideas para publicitar y conseguir apoyo para tu proyecto. g) Describe los criterios para medir el éxito de tu proyecto.

Ideas para medir el éxito Dedicar tiempo para evaluar un proyecto, ayudar a los estudiantes a reconocer lo que han conseguido y cómo su proyecto ha contribuido a su crecimiento personal. A continuación se presentan algunos métodos para medir los conocimientos del estudiante y el éxito del proyecto.

Evaluación del conocimiento del estudiante • • • • •

Lleve un registro en video o fotos de lo más destacado del proyecto. Cuando el proyecto haya finalizado, utilice los videos o las fotos para un debate entre los estudiantes. Diseñe un álbum de recortes en el que los estudiantes puedan escribir comentarios personales y colocar recuerdos. Pregunte a los estudiantes si el proyecto cambió sus ideas o comportamientos. Pida que escriban estos cambios y las posibles razones de éstos. Pídales que lleven un diario o registro de sus sentimientos hacia el proyecto, su progreso y contratiempos, así como de los retos y recompensas de trabajar con otras personas. Pida a los estudiantes que evalúen a otros miembros del grupo (coevaluación) y a sí mismos (autoevaluación). Antes de escribir esto, déles directrices sobre comentarios constructivos y positivos que se enfoquen en puntos específicos, como las contribuciones y esfuerzos.

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•

Pida a miembros de la comunidad que estuvieron involucrados en el proyecto, que evalúen el rendimiento de los estudiantes.

Evaluación del éxito del proyecto • • • •

Pida a los estudiantes que describan en qué nivel consideran que se ajustaron sus proyectos, a los objetivos que definieron al principio. Pídales que realicen encuestas o entrevistas para evaluar el éxito de su proyecto. ¿Cuáles fueron los alcances?, ¿cuáles las limitaciones?, ¿por qué? Evalúe cómo los estudiantes planearon la viabilidad y el mantenimiento futuro del proyecto. Pida a los miembros de la comunidad y a los demás que estuvieron relacionados con el proyecto, que valoren el resultado final.

Autonomía La autonomía es un punto clave que deberá tomarse en cuenta para el buen desarrollo del aprendizaje y la efectividad del proyecto. A continuación se muestra el avance de la transición gradual que se puede dar a la autonomía de los alumnos. Autonomía limitada

Autonomía compartida

– El profesor determina actividades y productos.

– El profesor sugiere y orienta; el alumno valora actividades y producto.

– El profesor controla el tiempo y avance del proyecto.



6. Sexta actividad

– El profesor y el alumno negocian el tiempo y avance del proyecto.

Máxima autonomía – Los alumnos determinan actividades y productos. – Los alumnos controlan el tiempo y avance del proyecto.

Tiempo estimado: 1 hora, 30 minutos

En equipo, revisen de manera crítica el proyecto que se propone en esta actividad. Recuperen los rasgos distintivos del aprendizaje colaborativo y las características de los proyectos que identificaron en esta sesión y, con base en ellos, realicen las siguientes acciones: • • • • •

Expliquen si cumple con los rasgos distintivos del aprendizaje colaborativo. Comenten qué tipo de proyecto se plantea. Describan las ventajas y dificultades de revisar y ajustar los propósitos, las actividades y la evaluación del proyecto en diversos momentos. Identifiquen los medios para comunicar los productos del proyecto. Argumenten qué adecuaciones le harían al proyecto para fortalecer el desarrollo de habilidades, actitudes y conocimientos de sus alumnos.

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•

Justifiquen cómo se pueden aprovechar los propósitos y los aprendizajes esperados del bloque para evaluar el proyecto.

Etapa

Descripción de las actividades

Qué y cómo evaluar

Planeación

Ante la necesidad de diversificar las actividades mediante las cuales los estudiantes tienen acceso al conocimiento, desarrollan habilidades y clarificaran sus valores en relación con el ambiente y su protección, el profesor Jorge solicitó a sus alumnos que propusieran, desarrollaran y evaluaran un proyecto relacionado con el bloque I, “Las características de los materiales”. Para facilitar el inicio del proyecto, el profesor realizó las siguientes acciones:

Los aspectos que se consideraron fueron:

• Propuso como experiencia desencadenante, la lectura de una serie de noticias de periódicos, previamente seleccionadas, relacionadas con los problemas de escasez de agua, el uso y abuso al que se somete este líquido y las dificultades para purificarla. Pidió a los alumnos que, por equipos, comentaran y redactaran un breve texto acerca de las noticias y de otros problemas relacionados con el tema que conocieran. Esta información fue leída en clase y motivó el intercambio de ideas para empezar a bosquejar el proyecto. De los diferentes temas de interés de los alumnos, se decidió priorizar el que les apreció de mayor impacto en la comunidad donde se ubica la escuela secundaria: ¿Qué hacer para reutilizar el agua? • Desde el primer momento realizó el seguimiento de las actividades de los estudiantes, para identificar los mecanismos con que recolectaron la información y la procesaron, así como para guiarlos en la reflexión sobre el procedimiento y los logros que iban obteniendo.

• Participación de los alumnos en la identificación de propósitos y la delimitación del proyecto. • Conocimientos que los alumnos manejaban como punto de partida para el proyecto. • Formas de organización de los alumnos, para formar sus equipos y empezar el reparto de las acciones a seguir. • Selección de preguntas que se tomaron como base para definir la orientación, los objetivos y los alcances del proyecto. • Identificación de aspectos que obstaculizan el desarrollo del proyecto y búsqueda de opciones para solucionarlos. • Relación de los propósitos del proyecto con los aprendizajes esperados para el bloque I. • Autoevaluación y heteroevaluación de cada uno de los pasos que se fueron dando.

El profesor aprovechó las habilidades desarrolladas en Ciencias I y II, para el trabajo por proyectos, reforzando el planteamiento de preguntas, la observación de fenómenos, el manejo y sistematización de la información, la responsabilidad y el respeto ante el trabajo en equipo. Asimismo, delimitó la contribución del proyecto al fortalecimiento de las competencias propuestas para la educación básica.

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Desarrollo

Los alumnos, organizados en equipos: • Investigaron en fuentes diversas (libros de texto, enciclopedias, revistas, periódicos e Internet, entre otros) y entrevistaron a un químico especialista para responder la pregunta “¿cómo se puede tratar el agua ya utilizada para reintegrarla limpia a su entorno natural o para volver a emplearla?” • Con base en la información, identificaron diferentes métodos de separación viables para tratar el agua con contaminantes diversos como aceites, sólidos, materia orgánica en suspensión y en disolución. • Con la ayuda del maestro, construyeron un modelo a escala para demostrar cómo se lleva a cabo la separación. Cada equipo trabajó con distintos métodos; se utilizaron, por ejemplo, los tratamientos biológicos, el manejo de filtro s de arena, el uso de filtros de carbón activado, entre otros. • Seleccionaron la información de mayor relevancia social con relación al cuidado del agua, para elaborar un folleto informativo. • Llevaron un registro de la información investigada, de las acciones y procedimientos seguidos, así como de las actitudes asumidas por los diferentes miembros del equipo. El profesor fungió como guía para orientar el trabajo de los alumnos en los tres tipos de contenidos: • Conceptuales (estados de la materia, mezclas y métodos de separación). • Procedimentales (selección de información, planteamiento de preguntas para la entrevista, uso de dibujos y diagramas para esquematizar los procesos, manejo de materiales para construcción de modelos a escala). • Actitudinales (cultura del cuidado, el ahorro y la recuperación del agua).

Para favorecer al aprendizaje significativo, orientar las actividades y motivar a los alumnos, se analizaron los siguientes aspectos: • Análisis de los procedimientos para la búsqueda y manejo de la información, criterios de selección de fuentes y contenidos relevantes, comparación y análisis crítico de los datos. • Seguimiento de dudas e inquietudes de los adolescentes en relación con el proyecto. • Tipo de participación de cada uno en el proyecto: quién se asume como líder y quién se limita a seguir indicaciones; capacidad de comprensión, abstracción, expresión y colaboración. • Cumplimiento de responsabilidades asumidas en el equipo y participación respetuosa y comprometida. • Desarrollo de otras habilidades y actitudes relacionadas con la investigación científica: observación, comparación, valoración de evidencias, análisis crítico de datos, veracidad de la información. • Interés personal observado en el desarrollo del proyecto y en que la información resultara de utilidad social. • Heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación reflexiva acerca de las actividades realizadas.

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Comunicación

Con la ayuda del profesor, los alumnos: • Organizaron diferentes medios para presentar la información: periódicos murales, carteles, videos grabados sobre el desarrollo del proyecto y la información recabada. • Presentaron los modelos elaborados para mostrar cómo puede tratarse el agua. • Diversificaron los modos de participación para que todos los miembros del equipo tuvieran acción. El profesor, por su parte: • Organizó las sesiones sorteando el orden de presentación de los diferentes equipos, ante el grupo, como un primer nivel de comunicación. • Promovió la comunicación de los resultados en otros niveles: a) En la comunidad escolar, mediante un periódico mural con los carteles más relevantes y atractivos (seleccionados en el grupo), con la presentación y demostración de los modelos fabricados en una “feria del agua” que el mismo grupo propuso. b) En la comunidad, mediante el reparto de folletos informativos entre los vecinos. • Mediante notas y grabación de videos, continuó con el registro de elementos para valorar el avance en el nivel de logros y de integración de conocimientos, habilidades y actitudes, así como la vinculación con otras actividades.

Para valorar la comprensión de los conocimientos, la forma de organización y presentación de la información, se consideraron los siguientes aspectos: • Comparación de los conocimientos actuales con las ideas previas que los alumnos expresaron antes de iniciar el proyecto, respecto al manejo y limpieza del agua. • Destreza y explicaciones presentadas al mostrar el funcionamiento de los modelos desarrollados. • Creatividad empleada para el desarrollo de carteles y folletos. • Participación de los integrantes del equipo durante el proceso. • Comparación de los logros con los propósitos iniciales. • Análisis del registro de información y logros, que se realizaron durante las presentaciones. • Heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación reflexiva acerca de las actividades realizadas.

Finalmente se organizó una sesión en la cual los alumnos valoraron el interés mostrado por la comunidad ante su proyecto; también comentaron sobre la influencia de la información procesada en sus propias actitudes y formas de manejo ante los problemas relacionados con el agua.

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Evaluación

Aunque la evaluación se realizó como un proceso continuo durante el desarrollo del proyecto, al terminar las presentaciones, el profesor sintetizó la información utilizando los instrumentos denominados “Indicadores de actitudes y habilidades” y “Rúbrica para la evaluación de un proyecto”. Posteriormente, reunió a todo el grupo y pidió que se intercambiaran puntos de vista y reflexiones en relación con la conducción de las diferentes etapas realizadas. El profesor favoreció también la identificación de logros, dificultades y errores, como una forma de mejorar el desempeño en futuras actividades similares. Los alumnos reflexionaron en relación a la importancia del tema tratado y a la valoración del propio trabajo y el de los otros compañeros, tanto en esta experiencia como en la vida cotidiana.

Heteroevaluación, coevaluación y autoevaluación reflexivas acerca de: • El trabajo realizado con responsabilidad y cuidado. • Identificación del grado de autonomía de los alumnos, en la toma de decisiones fundamentadas durante todo el desarrollo del proyecto. • Reconocimiento de retos y dificultades en la realización, y las propuestas para superarlos. • Valoración de la participación como individuos, como equipo y como grupo, a lo largo del proceso. • Fortalecimiento de las competencias que se promueven en la educación básica.

Expresa sus dudas al equipo

Escucha con atención a sus compañeros

Aporta ideas para la comprensión del tema

Facilita la organización del equipo

Trabaja con agrado en el equipo

Colabora en el trabajo de equipo

Debate con argumentos, sus puntos de vista

Muestra interés en el trabajo

Nombre del alumno

Indicadores de actitudes

1 2 3 4

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Comunica en forma clara sus resultados

Fundamenta sus conclusiones

Analiza y sistematiza los resultados de su investigación

Investiga un tema utilizando diversas fuentes

Plantea hipótesis en forma adecuada

Diseña un plan de trabajo para la resolución de un problema

Plantea preguntas en forma adecuada

Comunica en forma clara las ideas de un texto

Identifica las ideas principales de un texto

Nombre del alumno

Reconoce lo que es fundamental en un tema de estudio

Indicadores de habilidades



1 2 3 4 5 6 7 8



Rúbrica para la evaluación de un proyecto Categoría

4

3

2

1

Empatía

Casi siempre escucha, comparte y apoya el esfuerzo de las demás personas. Trata de mantener la unión del equipo.

Usualmente escucha, comparte y apoya el esfuerzo de las demás personas. No causa problemas en el equipo.

A veces escucha, comparte y apoya el esfuerzo de las demás personas, pero a veces no es buen miembro del equipo.

Raramente escucha, comparte y apoya el esfuerzo de las demás personas. Frecuentemente no es buen miembro del equipo.

Actitud

Siempre tiene una actitud positiva ante el trabajo. Sus críticas son constructivas y propositivas.

En general mantiene una actitud positiva ante el trabajo. Casi siempre sus críticas son constructivas y propositivas.

Ocasionalmente critica de manera negativa. Pocas veces sus críticas son constructivas y propositivas.

Con frecuencia critica de manera negativa. Sus críticas no son constructivas ni propositivas.

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Participación



Mantiene la atención de manera permanente, trabaja con autonomía, iniciativa y perseverancia.

La mayor parte del tiempo mantiene la atención, trabaja con cierta autonomía, iniciativa y perseverancia.

7. Séptima actividad

Algunas veces mantiene la atención, trabaja con relativa autonomía, iniciativa y perseverancia.

Raramente mantiene la atención, trabaja con escasa autonomía, iniciativa y perseverancia.

Tiempo estimado: 30 minutos

En equipos, argumenten cuáles son las potencialidades del trabajo por proyectos que fortalecen la metodología de enseñanza y aprendizaje en la línea curricular de Ciencias y qué obstáculos pueden surgir durante su planeación y aplicación. Justifiquen cómo el aprendizaje colaborativo y el trabajo por proyectos contribuyen en el desarrollo de las competencias para la vida de los adolescentes. Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –que se puede consultar en la dirección electrónica http://www.reformasecundaria.sep.gob.mx– tiene la posibilidad de revisar algunas sugerencias didácticas, para el desarrollo del proyecto obligatorio del bloque V, así como otras referencias para favorecer la enseñanza de la ciencia mediante proyectos estudiantiles. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

Productos de la sesión • •

Rasgos distintivos o principios del aprendizaje colaborativo. Evaluación de un proyecto.

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Tercera sesión ¿Qué caracteriza al curso de Ciencias de tercer grado?

Si no me equivoco, es en este último paso –en la elección propiamente dicha– donde reside el motor de la acción humana. Porque actuar requiere sin duda, conocimiento e imaginación, pero consiste principalmente en decisión acerca de lo que va a hacerse, eligiendo entre los proyectos del menú de cuanto parece que puede ser hecho. Actuar es en esencia elegir, y elegir consiste en conjugar adecuadamente conocimiento, imaginación y decisión en el campo de lo posible. Fernando Savater

Duración de la sesión: cinco horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Conozca las características de la estructura general del curso de Ciencias III (énfasis en Química), por medio del acercamiento a los criterios de selección y secuenciación de contenidos. Valore la importancia de la curiosidad, la imaginación y la toma de decisiones informadas, en relación con el estudio de la ciencia y el desarrollo de habilidades del pensamiento, expresado mediante lenguajes, simbologías y modelos característicos, como aspectos fundamentales del Programa de Estudio de Ciencias III.

Materiales • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Cuaderno de notas, hojas para rotafolio y plumones.

El tercer curso de Ciencias hace énfasis en el estudio del ámbito de los materiales, con la intención de favorecer tanto el desarrollo de las habilidades del pensamiento científico, básico de los alumnos, como los elementos para la expresión mediante lenguajes, simbologías y modelos científicos característicos en niveles macroscópico y mi-

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croscópico. Ciencias III se apoya, por una parte, en los logros alcanzados en el primer curso, en relación con la motivación por el estudio de la ciencia y el uso de la información que proviene de la visión y del método de la comparación, para generar conclusiones lógicas sobre el mundo vivo; por otra, en los logros del segundo curso, en relación con el desarrollo del razonamiento lógico y los elementos para la representación de los fenómenos físicos. Considera, además del contenido conceptual, el fortalecimiento del contenido procedimental y de las actitudes y valores encaminados a desarrollar en los alumnos una formación científica básica.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 15 minutos

1.1. Reflexionen, de manera individual, acerca de las siguientes preguntas y anoten las respuestas en su cuaderno: • •

¿Por qué a los alumnos de secundaria se les dificulta aprender química? ¿En qué características de su práctica docente ha podido corroborar que los alumnos aprendieron lo que se les enseña?

1.2. Consulten la lectura “¿Por qué resulta difícil aprender química?”, incluida en la Antología, y utilicen la información para organizar las respuestas del grupo a estas preguntas. Dividan el grupo en equipos, uno por temática, y coméntenlas. Para ello coloquen al frente del grupo 3 hojas de rotafolio con los siguientes títulos: • • •



Aspectos relacionados con la lógica de pensamiento de los alumnos. Aspectos relacionados con el conjunto de objetos a partir de los cuales los alumnos construyen sus explicaciones. Aspectos relacionados con los conceptos que comprenden y utilizan los alumnos.

2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

2.1. Lean los “Propósitos de la formación científica en la secundaria”, en Ciencias. Programas de estudio 2006 (pp. 21-22), y los específicos para Ciencias III (pp. 119-120). Aprovechen las reflexiones derivadas del análisis del texto de Gil y Macedo a propósito de la formación científica básica revisado en la primera sesión de esta Guía de Trabajo. Organicen después un debate considerando los siguientes puntos de discusión: • •

¿Existe congruencia entre los propósitos de ambos?, ¿por qué? ¿Cómo puede el cumplimiento de estos propósitos favorecer el desarrollo integral de los estudiantes de secundaria?

2.2. Elaboren un texto con los aspectos principales y conclusiones del debate.

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Recuerden que… Los contenidos conceptuales conforman el entramado científico que trata de explicar la realidad natural. En ellos se incluyen hechos, datos, conceptos, leyes, teorías… El aprendizaje de los diversos contenidos conceptuales varía mucho entre las categorías citadas, ya que, mientras los hechos y datos se aprenden fundamentalmente por repetición, los conceptos, las leyes y las teorías requieren la comprensión de significados y su anclaje con los conocimientos previos de los alumnos. Los contenidos procedimentales son los que conforman el saber hacer. Entran en esta categoría de contenidos la búsqueda de información, la aplicación de estrategias al abordar un problema, el manejo de aparatos, el diseño de experiencias buscando un objetivo y la aplicación de algoritmos. Los valores, actitudes y normas son el tercer tipo de contenidos con los cuales los alumnos pueden aprender a saber valorar. Son ejemplos de dichos contenidos la solidaridad, la tolerancia, la autonomía personal y colectiva o la responsabilidad. Estos valores pueden concretarse en actitudes como mostrar curiosidad ante nuevas ideas, sensibilidad por la salud personal y colectiva, y por la defensa del medio; aceptarse a sí mismo y a los demás valorando sus virtudes y reconociendo sus limitaciones; realizar el trabajo diario de forma sistemática, etcétera.



Citado en Nieda y Cañas, 2004.

3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 1 hora

Lean el apartado de descripción general de la lectura “Criterios de selección y organización de los contenidos del curso de Ciencias III”, de la Antología. Organicen después cinco equipos, cada uno seleccionará y analizará un bloque distinto con miras a elaborar un cuadro con las principales características de cada bloque (véase el cuadro 1). Para ello, consulten también la descripción general de los contenidos del Programa de Ciencias III (pp. 121-124). Cuadro 1 Programa de Ciencias III (énfasis en Química) Aspecto

Bloque I

Bloque II

Bloque III

Bloque IV

Bloque V

Nombre de cada bloque Propósitos de estudio Expresión por medio de lenguajes, simbologías y modelos en fenómenos químicos

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Toma de decisiones informadas Historia de la química Contenidos procedimentales Contenidos conceptuales Contenidos actitudinales y valorales

Cada equipo completará la columna del cuadro que corresponda al bloque que revisó y elegirá un representante para que presente su cartel al grupo.

4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

Como actividad de integración de esta primera revisión de la estructura y propósitos del curso de Ciencias III, reflexionen en grupo acerca de las formas que el programa de estudio propone para resolver las dificultades de aprendizaje de la química en secundaria, exploradas en la actividad uno de esta sesión, así como las problemáticas detectadas en relación con la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias en este nivel educativo, incluidas en el Anexo 2 y analizadas en la primera sesión. Consideren para su análisis los siguientes aspectos: • • • • • • •

El desarrollo de habilidades del pensamiento y la expresión por medio del lenguaje, simbología y modelos científicos. Gradualidad y niveles de profundidad en el tratamiento de contenidos y en el desarrollo de las habilidades. Contenidos (temas y subtemas) que lo integran. Los propósitos de estudio del curso. Similitudes y diferencias ente los otros bloques. La importancia de los aprendizajes esperados en la delimitación de la profundidad de los contenidos y como referentes para la evaluación. El sentido integrador de los proyectos de cierre parcial de bloques I a IV y del bloque V, así como la importancia de promover la autonomía de los alumnos en el desarrollo de los proyectos a lo largo del curso. Comentario

¿Por qué se eliminó la asignatura de Introducción a la Física y a la Química? La propuesta de eliminar Introducción a la Física y a la Química obedece a tres razones: 1. Con la renovación de los libros de texto gratuitos de Ciencias Naturales de educación primaria, de 1996 a 1999, las dos primeras unidades del programa quedaron cubiertas. En especial en las lecciones del bloque 4 (25 a 32) del libro de sexto grado, se revisan con igual grado de profundidad que el que se pide para la primera uni-

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dad, las actividades de observación y formulación de preguntas para fenómenos físicos y químicos. En particular, la lección 31 desarrolla las habilidades científicas básicas, con lo cual se cubre la unidad dos “Algunas particularidades de la investigación científica”. 2. Se considera que es mejor plantear la unidad tres, “Condiciones para el trabajo en el aula-laboratorio”, en el contexto del trabajo experimental de cada curso de ciencias. Esto, sobre todo, ante las diferencias en las condiciones de infraestructura de cada escuela; además, resulta más conveniente revisar el tema con la realización de experimentos y no en abstracto. 3. Las unidades cuatro y cinco, sobre la naturaleza de la materia y la energía, corresponden a dos de los temas fundamentales de las asignaturas de Ciencias II y Ciencias III, por lo que suelen repetirse en el tratamiento de los mismos en segundo y tercer grados.



5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 1 hora 30 minutos

5.1. Analicen, en equipo, en el “Anexo 4”, el cuadro sobre la estructura de una secuencia didáctica para el apartado “Tú decides” del bloque I. Reflexionen sobre las características deseables de la planeación didáctica. Comenten los diferentes niveles de comprensión y de profundidad con que se plantean dichos contenidos, es decir, orientados hacia: • • • •

5.2. Continúen en equipo. Analicen el “Anexo 5” la secuencia didáctica “Tú decides. ¿Cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?” del bloque I. Distribúyanse los momentos de inicio, desarrollo y cierre. Cada equipo revisará los papeles que desempeñan el maestro y el estudiante, de acuerdo con el momento revisado. Organicen después un intercambio de reflexiones considerando los siguientes puntos: • •



El tratamiento lúdico y fenomenológico de un contenido (momentos de trabajo explorativo, cualitativo y macroscópico). La introducción de contenidos conceptuales (momentos de trabajo microscópico). La explicación de fenómenos químicos (momentos de trabajo explicativo). La aplicación de los conocimientos a otros contextos con base en argumentos científicos (momentos de trabajo argumentativo).

¿Qué actividades favorecen el desarrollo de habilidades, actitudes y conocimientos para la toma de decisiones informadas?, ¿por qué? ¿Qué importancia tiene la toma de decisiones informadas en el contexto del estudiante?

5.3. Presenten a los demás equipos, sus reflexiones en hojas de rotafolio; en forma grupal resalten las principales aportaciones que deben tomar en cuenta para el desarrollo del apartado “Tú decides”, a lo largo de todo el curso.

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Recuerden que… Las características deseables de la planeación didáctica son: • • • •

Flexibilidad. El plan de actividades no se debe convertir en imposición inflexible, sino en una guía de acción que requiere de un desarrollo abierto. Contextualización. Diagnóstico inicial para retomar ideas y experiencias. Intencionalidad. Partir de la definición de un propósito. Variedad y gradualidad. Incluir actividades de distinto nivel de dificultad, para hacer efectiva la atención a la diversidad y el trato diferenciado, sin olvidar la dimensión social del aprendizaje.

Asimismo, los aspectos que se deben considerar en toda planeación son: tiempo, propósitos, recursos y materiales, actividades, evaluación (cuándo, cómo, qué y con qué).



6. Sexta actividad Tiempo estimado: 1 hora 30 minutos

En equipos, distribúyanse los bloques I a IV del Programa de Ciencias III (pp. 127150). Cada equipo revisará en general, un bloque (los propósitos, temas, subtemas y aprendizajes esperados) con el fin de reconocer en la secuencia de los temas y subtemas, los diferentes niveles de desarrollo de los contenidos. Para ello consultarán la revisión del Anexo 4 del trabajo realizado y el Anexo 6, que contiene la propuesta de distribución de tiempo anual para cada bloque del programa. Asimismo, se sugiere revisar la lectura “Planeación de la enseñanza”, de la Antología. Seleccionen a un representante por bloque para que presente al resto del grupo, el análisis de cada bloque. Comentario Sobre la planeación por secuencias didácticas El cuadro incluido en el Anexo 4 presupone una planeación didáctica que toma, como unidad de organización, los subtemas y los aprendizajes esperados en cada uno de ellos. Es importante clarificar la importancia de este hecho y evitar la planeación de las actividades de clase por aspectos del subtema o por aprendizaje esperado. Lo anterior tiene como fundamento la imposibilidad de desarrollar habilidades del pensamiento o expresiones por medio del lenguaje, simbología y modelos, desvinculados de los fenómenos y conceptos químicos. Asimismo, se reconoce la importancia de involucrar diferentes tipos de contenidos con la finalidad de atender los diferentes perfiles de aprendizaje de los alumnos y por lo tanto, de diversificar las posibilidades que tienen de acceder al mismo y lograr los aprendizajes esperados mediante actividades múltiples y de momentos de profundización sobre un contenido determinado. También lleva a la necesidad de planear por medio de secuencias didác-

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ticas que se desarrollen en varias sesiones de trabajo e involucren el trabajo con varios aprendizajes esperados. Se recomienda limitar la extensión de la secuencia didáctica a no más de dos semanas de duración, pues los alumnos encuentran dificultades para mantener por más tiempo el propósito central de la misma. El cuadro de la estructura de la secuencia didáctica debe terminar de concretarse con la descripción completa de cada actividad y con indicaciones específicas del trabajo que realizarán los alumnos en cada una de ellas. Corresponde a cada maestro y maestra realizar esta fase final, tomando en cuenta las características, intereses, conocimientos y perfiles de sus alumnos, así como el contexto escolar. Asimismo, es muy importante incluir una sección de reflexiones sobre la implementación de la misma con los alumnos, aspecto que ayudará a evitar que las planeaciones didácticas se conviertan en “documentos muertos”, mediante el registro de aquellas actividades que resulten más fructíferas para los alumnos de cada ciclo escolar.

Productos de la sesión • • •

Argumentación personal sobre las causas de la dificultad de aprender química en la escuela secundaria. Cuadro sobre las principales características de cada bloque. Reflexiones de las principales aportaciones que deben tomar en cuenta para el desarrollo del apartado “Tú decides”, a lo largo de todo el curso. Comentario

En el currículo en línea de Ciencias III –disponible en la dirección electrónica http:// www.reformasecundaria.sep.gob.mx– podrá consultar algunos otros documentos en relación a las características del curso de Ciencias III.

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Cuarta sesión Bloque I. Las características de los materiales. ¿Cómo enseñar las características del conocimiento científico en la escuela secundaria?

En el contexto de las actividades científicas, la reflexión crítica significa revisar deliberadamente lo realizado, con el fin de examinar si podríamos haber mejorado los procedimientos o aplicado mejor las ideas; se orienta a la realización de esfuerzos más conscientes para considerar las alternativas a lo efectuado. El desarrollo de esta actitud tiene el valor de incrementar el aprendizaje potencial de los procesos e ideas de las ciencias, a partir de cada actividad. Wynne Harlen

Tiempo estimado de la sesión: 5 horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Reconozca la estructura general, propósitos, contenidos y aprendizajes esperados del bloque I del curso de Ciencias de tercer grado. Identifique algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque I, a partir del análisis de una secuencia didáctica propuesta para el desarrollo de las características del conocimiento científico: el caso de la química.

Materiales • • • • • • • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Hojas de rotafolio. Rotafolio. Plumones. Hojas blancas (tamaño carta). Bolsa de basura. Tijeras. Regla.

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En la sesión anterior reconocieron la estructura general y propósitos del curso de Ciencias III, así como las características generales de los bloques que lo integran. En esta sesión realizarán un primer acercamiento a las características, contenidos y aprendizajes esperados del bloque I. Asimismo, reconocerán la aplicación del enfoque de enseñanza y el tratamiento de las herramientas y para identificar las características de la ciencia en un ejemplo de secuencia didáctica correspondiente al subtema “1.2. Características del conocimiento científico: el caso de la química”.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 1 hora

1.1. (30 minutos) Organizados en equipos, realicen una lectura comentada de los propósitos del bloque I. Seleccionen y distribuyan un subtema que esté presente en el bloque para revisarlo; consideren los siguientes aspectos: • • •

La relación entre los contenidos temáticos y los aprendizajes esperados, para el logro de los propósitos del bloque I. La importancia de los aprendizajes esperados en la delimitación de la profundidad de los contenidos y como referentes para la evaluación. Los conceptos, las habilidades y las actitudes que se expresan en los aprendizajes esperados.

Para sistematizar la información, elaboren en hojas de rotafolio un cuadro como el siguiente. Propósitos



Contenidos temáticos

Aprendizajes esperados

1.2. (30 minutos) Cada equipo nombrará dos representantes para integrar el cuadro de acuerdo con el subtema elegido y para que expliquen al grupo, la descripción general en cuanto a la continuidad y profundidad en que se propone desarrollar los contenidos. Coloquen los cuadros a la vista de todos para tener un panorama de la estructura del bloque I. Recuerden que… El Programa de Estudios de Ciencias III (énfasis en Química) inicia con el análisis de las características del conocimiento científico, como una forma de complementar y aclarar lo que los estudiantes ya han estudiado en los cursos anteriores de Ciencias I y II. Con este recorrido pueden reconocer varias herramientas y metodologías de la ciencia, así como diferenciar la forma de abordar el conocimiento de otras manifestaciones de la cultura.

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Se sugiere tratar el contenido de este subtema en un nivel básico e introductorio, con el propósito de que los alumnos conozcan la metodología y los procesos científicos que se llevarán a cabo a lo largo de todo el curso. Así, el tema se aprovechará como antecedente para abordar la historia de la química, en el apartado “Las revoluciones de la química”; de esta manera se evidencia la importancia del proceso científico vinculado con la tecnología y la sociedad. Se espera consolidar en los estudiantes, el reconocimiento del carácter provisional de la ciencia y sus procesos históricos de construcción, mediante “las revoluciones de la química” que se estudian durante el curso. Asimismo, se inicia el estudio con la primera gran revolución de la química a finales del siglo XVIII, al llevarse a cabo el principio de conservación de la masa, que se ejemplifica mediante el análisis del trabajo de Antonio L. Lavoisier.



2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

En equipo, recuperen los cuadros anteriores para que identifiquen el desarrollo de las habilidades de los alumnos para describir los procesos científicos y las propiedades de las sustancias, temas referidos en el bloque I. Comenten las implicaciones didácticas de la organización y secuencia de los contenidos planteados en el bloque. Elijan un representante por equipo, quien explicará su trabajo al grupo, señalando: • • •

Aspectos del enfoque que estarían vinculados directamente con el tratamiento del subtema. Estrategias didácticas en función de la continuidad y profundidad del subtema, en cuanto al nivel tanto descriptivo y macroscópico como interpretativo y microscópico. Estrategias de evaluación y logro de los aprendizajes esperados.

Elaboren conclusiones al respecto. Recuerde que… Los alumnos que están por cursar Ciencias III cuentan con antecedentes en la formación de actitudes, habilidades y conocimientos, que se reflejan en maneras específicas de trabajo colaborativo y representan un primer avance en el logro de las competencias señaladas en el perfil de egreso. El papel del docente consiste en orientar a los alumnos y encontrar nuevas oportunidades para continuar con su formación científica básica.

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3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 1 hora

Conserven el equipo de trabajo de la actividad anterior y lean el texto “Guía de apoyo para la interpretación del bloque I”, incluida en la Antología, de acuerdo con la siguiente distribución: Subtema revisado 1.1. ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? 1.2. Características del conocimiento científico: el caso de la química.

“Guía de apoyo para la interpretación del bloque I” – El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad. – Integración de los aprendizajes esperados del curso con otras asignaturas.

1.3. Tú decides. ¿Cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?

La toma de decisiones informadas.

2.1. ¿Qué percibimos de los materiales?

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos.

2.2. ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales?

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, método (de análisis y de síntesis) y medición.

2.3. ¿Qué se conserva durante el cambio?

La historia de la química.

2.4. La diversidad de las sustancias.

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, métodos (de análisis y de síntesis) y medición.

Completen la descripción de cada subtema con la información de la lectura “Guía de apoyo para la interpretación del bloque I” y del cuadro –elaborado en la actividad tres de la tercera sesión de esta Guía– de las principales características del bloque. Identifiquen la orientación de los contenidos del bloque, con base en los criterios de selección y organización de los contenidos del curso de Ciencias III: • • • • •

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos. La toma de decisiones informadas en los apartados “Tú decides”. La historia de la química en “Las revoluciones de la química”, el cambio o transformación de modelos científicos en momentos específicos. Integración de los aprendizajes de este curso con los de otras asignaturas. El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad.

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4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

Nuevamente en equipos, finalicen este primer acercamiento al bloque I con una reflexión acerca de las que, a su juicio, son las principales diferencias entre el programa actual y los de Química I y II de 1993. Para realizar la actividad consulten el apartado “Cuadro comparativo de contenidos respecto al programa de 1993”, en Ciencias. Programas de Estudio 2006 (p. 125). Es de especial interés que consideren el tipo de prácticas pedagógicas que deben evitarse en el presente programa, por ejemplo: dictar en clase, incluir contenidos que no están planteados en los programas vigentes, desarrollos exhaustivos de algún contenido respecto a la disciplina, entre otros. Elaboren conclusiones al respecto.

5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 2 horas

5.1. (1 hora 30 minutos) Organizados en equipos, lean el “Anexo 7. Secuencia didáctica correspondiente al subtema 1.2. Características del conocimiento científico: el caso de la química”. Realicen las acciones: a) Identifiquen los apartados de la estructura de la secuencia: el referente programático, los antecedentes e ideas previas y las actividades sugeridas. b) Respondan las siguientes preguntas a partir del desarrollo de las actividades que se mencionan: - Actividad 2. ¿Es conocimiento científico o no lo es? - Actividad 3. La bolsa ideal, partes 1 y 2. • • • • • •

¿Cómo se relacionan estas actividades con los propósitos y contenidos del bloque I? ¿Qué conocimientos, habilidades y actitudes se desarrollan con las actividades? ¿Qué oportunidades se presentan para que los alumnos trabajen de manera colaborativa? ¿Qué papel juega el docente en las actividades prácticas? y ¿cuál es el papel de los estudiantes? ¿Qué actividades favorecen el desarrollo de las representaciones de los fenómenos, por medio del uso de conceptos, modelos y lenguajes abstractos en los alumnos? ¿Las estrategias didácticas que se presentan en el desarrollo de la secuencia permiten alcanzar los aprendizajes esperados? ¿De qué manera?

5.2. (30 minutos) Al finalizar, en plenaria, un miembro de cada equipo expondrá las respuestas a las preguntas planteadas. Los equipos escucharán los argumentos de sus compañeros y obtendrán conclusiones.

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Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –ubicado en la dirección electrónica http://www. reformasecundaria.sep.gob.mx– puede consultar la secuencia didáctica revisada en esta sesión, así como la del subtema “2.2. ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales?”, ambas forman parte del bloque y se encuentran en el apartado “Orientaciones didácticas”. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

Productos de la sesión • •

Cuadro de la estructura general del bloque I. Respuestas a las preguntas planteadas acerca de la secuencia del subtema “1.2. Características del conocimiento científico: el caso de la química”.

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Quinta sesión Bloque II. La diversidad de propiedades de los materiales y su clasificación química. ¿Cómo enseñar la estructura de los materiales en la escuela secundaria?

La elaboración de teorías e hipótesis es también un acto creativo, incluso más que la síntesis. Se precisa de imaginación para evocar un modelo que se adecue a las observaciones, con frecuencia irregulares. Se tienen indicios de lo que hay que hacer; puede verse lo que se hizo en el caso de problemas similares. Pero lo que se busca es una explicación que aún no existe, una conexión entre dos mundos. Roald Hoffman

Tiempo estimado de la sesión: 5 horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Reconozca los propósitos, los contenidos, los aprendizajes esperados y los criterios que orientan la estructura del bloque II del curso de Ciencias de tercer grado. Identifique algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque II, a partir del análisis de una secuencia didáctica planteada para el desarrollo de la estructura de los materiales.

Materiales • • • • • • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Cuadro de las principales características del bloque II, elaborado en la actividad tres de la tercera sesión de esta Guía de Trabajo. Cuaderno de notas. Hojas para rotafolio. Plumones de colores. Tabla periódica de los elementos químicos. Tarjetas.

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En esta sesión: •

•

• •

Revisarán el planteamiento del bloque II respecto al análisis y explicación de la diversidad de propiedades de las sustancias, con base en su estructura interna; para ello, partirán del desarrollo de sus ideas respecto de cómo están constituidos los materiales. Identificarán la forma en que se promueve el desarrollo de habilidades como la clasificación, la generación de explicaciones a partir del análisis de resultados, la interpretación, el análisis y la construcción de modelos, para aproximarse a la constitución interna de las sustancias. Reconocerán la relación entre los bloques I y II. Mediante el análisis de una secuencia didáctica, reflexionarán en torno al tratamiento de las ideas de cómo están constituidas las sustancias.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

Revisen, en equipos, el bloque II de Ciencias, Educación básica. Secundaria. Programas de estudio 2006 (pp. 135-139). Realicen una lectura comentada de los propósitos del bloque; distribuyan los subtemas para su revisión, uno por equipo, con la finalidad de identificar la relación de los contenidos del subtema, los aprendizajes esperados y los propósitos del bloque. Elaboren en su cuaderno de notas un cuadro como el siguiente. Propósitos



Contenidos temáticos

2. Segunda actividad •

Aprendizajes esperados

Tiempo estimado: 30 minutos

Comenten, en plenaria, los aspectos revisados y elaboren conclusiones respecto a: - El acercamiento a las ideas en relación con la estructura interna de las sustancias que se propone en el bloque II. - La relación de los bloques I y II. Recuerden que…

El bloque II se propone que los estudiantes recuerden lo estudiado en Ciencias II acerca del modelo cinético molecular y empleen estas ideas, para dar un paso más en el conocimiento de la constitución interna de las sustancias. Para ello, resulta indispensable recuperar el trabajo mediante modelos que, si bien se basan en la observación y el análisis de fenómenos y experimentos, son representaciones susceptibles de modificación, en función de sus alcances y limitaciones.

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Se pretende exponer que las propiedades de las sustancias pueden ser explícitas a partir de la descripción de su estructura interna, tanto con la interpretación del modelo atómico como en un primer acercamiento a los modelos de enlace químico. Con las reflexiones derivadas de estos temas, los alumnos tienen la posibilidad de comprender mejor qué causas y consecuencias tuvo la segunda revolución de la química y el siguiente subtema se centra en el trabajo de Cannizzaro, con base en la experimentación y la sistematización de datos, y en el de Mendeleiev respecto a la predicción de las propiedades de elementos que aún no habían sido descubiertos. Ambas contribuciones se relacionan con la clasificación de las sustancias de acuerdo con sus propiedades.



3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 2 horas

3.1. (1 hora) Conserven el equipo de trabajo y lean el texto “Guía de apoyo para la interpretación del bloque II”, incluido en la Antología, de acuerdo con la distribución que se propone a continuación. Subtema revisado

“Guía de apoyo para la interpretación del bloque II”

1.1. La clasificación de las sustancias.

Aspectos fenomenológicos, como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos.

1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales?

Integración de los aprendizajes de este curso con otras asignaturas.

1.3. Clasificación científica del conocimiento de los materiales.

La historia de la química.

1.4. Tú decides. ¿Qué materiales utilizar para conducir la corriente eléctrica?

La toma de decisiones informadas.

2.1. Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica.

El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad.

2.2. ¿Cómo se unen los átomos?

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, métodos (de análisis y de síntesis) y medición.

Completen la descripción de cada subtema con la información de la lectura realizada, de la “Guía de apoyo para la interpretación del bloque II”, y del cuadro de las principales características del bloque, elaborado en la actividad tres de la tercera sesión de esta Guía de Trabajo. Identifiquen la orientación de los contenidos del bloque, con base en los siguientes incisos:

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a) Los criterios de selección y organización de los contenidos del curso de Ciencias III: • • • • •

Aspectos fenomenológicos, como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos. La toma de decisiones informadas. La historia de la química. La integración de los aprendizajes de este curso con otras asignaturas. El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad.

b) La construcción de representaciones de modelos atómicos y de enlace, mediante los cuales se puede dar explicación a la gran diversidad de las propiedades de las sustancias. Recuerden que… Para la construcción de las representaciones que se propone con el desarrollo de los contenidos del bloque II, se requiere partir de la observación de los fenómenos y la experimentación, de modo que se aproveche la capacidad de abstracción de los alumnos. En este proceso es necesario guiarlos en forma paulatina, con la finalidad de que comprendan las principales características de fenómenos químicos que pueden representarse y explicarse mediante modelos. Se sugiere explicar a los alumnos, el nivel del tratamiento de un tema; si se trata del nivel macroscópico, microscópico o simbólico, pues con frecuencia se pasa de un nivel a otro sin el menor preámbulo. El estudiante requiere que se precise y aclare, de manera constante, con el propósito de lograr una mejor comprensión de los contenidos.



3.2. (1 hora) Compartan con el grupo sus productos; comenten el sentido y contenidos del bloque. Asimismo, discutan las siguientes cuestiones: • • • •



¿Qué se plantea en el programa respecto a la idea de la constitución interna de las sustancias? ¿Cómo se propone en el Programa de Estudios, la construcción de interpretaciones, análisis y explicaciones relacionadas con la representación de la estructura interna de las sustancias? ¿Cuáles son las principales diferencias del sentido de los contenidos del bloque II, respecto al programa de 1993? ¿Qué tipo de prácticas pedagógicas habría que impulsar, para lograr los propósitos educativos y los aprendizajes esperados, señalados en el Programa de Estudios?

4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

En equipos, revisen de manera general el “Anexo 8. Secuencia didáctica. Subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales?” Con base en las actividades de la secuencia, identifiquen los siguientes aspectos:

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• • • •

La relación de la secuencia con los propósitos del bloque. La congruencia entre las actividades sugeridas y los aprendizajes esperados. Los niveles de comprensión y profundidad incluidos en la secuencia, en relación con las actividades sugeridas. El papel del docente y el del alumno.

5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 1 hora

5.1. (30 minutos) Realicen la “Actividad 2. Lewis, ¿cómo representas a los átomos y explicas la formación de moléculas?”, de acuerdo con el subtema de la secuencia didáctica revisada. Coméntenla e identifiquen de qué manera se atienden: • • • •

Los aprendizajes esperados. Las ideas previas de los alumnos en relación con la constitución interna de las sustancias. El desarrollo de la capacidad de abstracción y de representación, para explicar la estructura interna de las sustancias por medio de modelos como el atómico y de enlace. La promoción de habilidades y actitudes.

5.2. (30 minutos) Comenten, en plenaria, sus opiniones acerca de la secuencia y la actividad. En caso de considerarlo necesario, propongan cambios. Elaboren una propuesta de aspectos a considerar en la planeación de las secuencias didácticas y en la evaluación de los contenidos para el bloque II. Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –ubicado en la dirección electrónica http://www. reformasecundaria.sep.gob.mx– puede consultar la secuencia didáctica revisada en esta sesión, así como otra para el subtema “1.3. Clasificación científica del conocimiento de los materiales” de este bloque. Ambas están incluidas en la sección “Orientaciones didácticas”. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

Productos de la sesión • •

Cuadro con una relación de propósitos, contenidos y aprendizajes esperados. Propuestas de aspectos para la planeación de secuencias didácticas y de evaluación del bloque II.

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Sexta sesión Bloque III. La transformación de los materiales: la reacción química. ¿Cómo enseñar el cambio químico en la escuela secundaria?

Más que un grupo de conocimientos, la ciencia es un modo de pensar. Su meta es descubrir el funcionamiento del mundo, investigar las regularidades que pueda tener, penetrar las conexiones que hay entre las cosas: de las partículas subnucleares, que acaso son los elementos de toda materia, a los organismos vivos, a las comunidades humanas y de ahí al cosmos… Carl Sagan

Tiempo estimado de la sesión: 5 horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Reconozca los propósitos, los contenidos, los aprendizajes esperados y criterios que orientan la estructura del bloque III del curso de Ciencias de tercer grado. Identifique algunas propuestas didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque III, a partir del análisis de una secuencia didáctica sugerida para el desarrollo del tema el cambio químico.

Materiales • • • • • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Cuaderno de notas. Hojas para rotafolio. Plumones. Tarjetas de cartón. Plastilina y palillos.

En las dos sesiones anteriores se analizaron algunas estrategias para que los estudiantes identifiquen con más facilidad los principios, herramientas y procesos de la ciencia, y para que desarrollen su capacidad de abstracción por medio de la utilización de modelos científicos, sin dejar de lado la perspectiva macroscópica que

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se plantea en la observación, descripción y explicación de fenómenos que se perciben a simple vista y son los más cercanos a los alumnos. En esta sesión se lleva a cabo un acercamiento a la propuesta en el bloque III, en el cual se retoman las ideas de la estructura de la materia pero centradas en su transformación, por medio de los cambios o reacciones químicas. Ahora, además, se reflexionará en torno a la importancia de uno de los principios fundamentales de la química: la conservación de la masa, que deberá ser valorada en su perspectiva histórica, científica, de aplicación técnica y en su representación por medio de ecuaciones químicas.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

En el artículo “Los modelos en la enseñanza de la química: algunas dificultadas asociadas a su enseñanza y a su aprendizaje”, incluido en la Antología, un miembro de la pareja leerá los apartados “Características generales de los modelos” y “Clasificación de los modelos”, y el otro integrante revisará “Dificultades asociadas a la enseñanza y al aprendizaje de los modelos”. Con base en su lectura, comenten el epígrafe de esta sesión y la importancia de los modelos en la ciencia. Redacten un breve texto del trabajo realizado. Comentario En el texto “Modelos”, incluido en la Antología, pueden encontrar información respecto a ejemplos de modelos.



2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

Revisen, en equipo, el bloque III, en Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006 (pp. 141-145). Realicen una lectura comentada de los propósitos del bloque; distribuyan los subtemas para su revisión, uno por equipo. Identifiquen la relación de los contenidos del subtema, los aprendizajes esperados y los propósitos del bloque. Elaboren en hojas de rotafolio un cuadro como el siguiente. Propósitos

Contenidos temáticos

Aprendizajes esperados

Recuerden que... Los temas relacionados con la estructura, las propiedades y la clasificación de las sustancias se tratan a lo largo del programa en diferentes momentos; se busca en cada uno de ellos, un acercamiento mayor al conocimiento científico, sin olvidar el uso y la aplicación de modelos, así como la vinculación con la vida cotidiana de los alumnos.

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En cada uno de los bloques se abordó una etapa histórica en la cual se presentaron descubrimientos y acontecimientos que se consideran verdaderas revoluciones para el conocimiento y en particular para la química. En este tercer bloque nos centraremos en el trabajo de Lewis y Pauling, cuyas aportaciones a la comprensión de los modelos de enlace químico resultaron fundamentales para el conocimiento de las propiedades de las sustancias.



3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 1 hora 45 minutos

3.1. (1 hora) Conserven el equipo de trabajo y lean el texto “Guía de apoyo para la interpretación del bloque III”, incluida en la Antología, de acuerdo con la siguiente distribución: Subtema revisado

“Guía de apoyo para la interpretación del bloque III”

1.1. El cambio químico.

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos.

1.2. El lenguaje de la química.

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, métodos (de análisis y de síntesis) y medición.

1.3. Tras la pista de la estructura de los materiales.

Historia de la química.

1.4. Tú decides. ¿Cómo evitar que los alimentos se descompongan rápidamente?

La toma de decisiones informadas.

2.1. ¿Cómo contar lo muy pequeño?

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, métodos (de análisis y síntesis) y medición.

Completen la descripción de cada subtema con la información de la lectura “Guía de apoyo para la interpretación del bloque III” y del cuadro de las principales características del bloque, elaborado en la actividad tres de la tercera sesión de esta Guía de Trabajo. Identifiquen la orientación de los contenidos del bloque tomando como base los siguientes incisos: a) Los criterios de selección y organización de los contenidos del curso de Ciencias III: • Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos. • La toma de decisiones informadas. • Historia de la química. • La integración de los aprendizajes de este curso con otras asignaturas.

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• El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad. b) La comprensión del principio de conservación de la masa y de la representación de reacciones por medio de la ecuación química.

3.2. (45 minutos) Presenten su trabajo en el grupo. Con base en la experiencia de los asistentes que hayan trabajado con los programas de Química de 1993, comenten semejanzas y diferencias entre los contenidos de estos programas y el planteamiento del bloque III. Elaboren conclusiones respecto a los cambios del Programa de Ciencias III y las implicaciones de ello en el tratamiento de los contenidos del bloque III. Recuerden que... El trabajo experimental debe: • Propiciar la interacción permanente de los estudiantes con fenómenos de su entorno y con situaciones químicas controladas. • Posibilitar el planteamiento de preguntas, la exploración libre, así como el control de variables para buscar relaciones entre ellas. • Fomentar actitudes de búsqueda y curiosidad. • Promover el trabajo colaborativo. • Llevarse a cabo mediante actividades sencillas que puedan realizarse en el laboratorio escolar, aula o patio; utilizar equipo y material de costo bajo y, en caso de contar con mayores recursos, combinar éstos con los de costo mediano y alto.



4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 2 horas 15 minutos

4.1. (45 minutos) Consulten el “Anexo 9. Secuencia didáctica correspondiente al subtema 1.2. El lenguaje de la química”. Distribuyan las actividades de la secuencia, una por equipo. Comenten los aspectos relacionados a continuación: • • • • •

La función de la actividad en el momento correspondiente (inicio, desarrollo o cierre) de la secuencia. La relación con los aprendizajes esperados. El tratamiento de las ideas previas. El papel de la experimentación. Las habilidades y actitudes que se promueven.

Identifiquen la referencia a las moléculas y el enlace químico, al principio de conservación de la masa y al cambio químico, así como su representación en la ecuación química.

4.2. (45 minutos) Compartan con el grupo sus respuestas y compleméntelas con las de sus colegas. Comenten sus opiniones acerca de la actividad y, en caso de considerarlo necesario, sugieran y justifiquen cambios.

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Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –ubicado en la dirección electrónica http://www. reformasecundaria.sep.gob.mx– puede consultar la secuencia didáctica revisada en esta sesión, así como otra para el subtema “2.1. ¿Cómo contar lo muy pequeño?”, en el apartado de “Orientaciones didácticas”, en las que se sugieren actividades para el desarrollo de estos contenidos. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

4.3. (45 minutos) Comenten los conceptos centrales del bloque III y el tratamiento propuesto. Analicen las ventajas del uso de los modelos en la comprensión de los fenómenos químicos, así como las dificultades que se pueden presentar en el desarrollo de los contenidos. Elaboren una propuesta de aspectos básicos a considerar en la planeación de las secuencias didácticas para el bloque III.

Productos de la sesión • • •

Cuadro de relación de temas, propósitos y criterios. Breve texto acerca de la importancia de los modelos en la ciencia. Propuesta de aspectos básicos para la planeación de secuencias didácticas del bloque III.

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Séptima sesión Bloque IV. La formación de nuevos materiales. ¿Cómo enseñar los diferentes tipos de transformación química de los materiales en la escuela secundaria?

El objeto de la química es extenso. Cubre virtualmente todos los aspectos del comportamiento de átomos y de moléculas, de la creación de los elementos en las estrellas a las moléculas complejas de la vida. La química, sin embargo, es mucho más que investigar el universo en el nivel molecular; su mandato central (que es absolutamente diferente de los de otras disciplinas) es sintetizar nuevas formas de materia. N. Hall

Tiempo estimado de la sesión: 5 horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Reconozca la estructura general, propósitos, contenidos y aprendizajes esperados del bloque IV del curso de Ciencias de tercer grado. Identifique algunas sugerencias didácticas para el tratamiento de los contenidos del bloque IV, a partir del análisis de una secuencia didáctica propuesta para el desarrollo de un tipo de transformación química: las reacciones óxido-reducción.

Materiales • • • • • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Hojas de rotafolio. Plumones. Rotafolio. Hojas blancas (tamaño carta). Tabla periódica de los elementos químicos.

En sesiones anteriores se analizó la estructura de cada uno de los bloques I, II y III, así como ejemplos de secuencias didácticas que permiten un primer acercamiento a la aplicación del enfoque de enseñanza, propuesto para el tratamiento de los conte-

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nidos del programa de estudio para un subtema específico. En particular, en la sesión anterior se revisó la forma como se plantea la aproximación al lenguaje químico, en función del análisis del enlace y los cambios químicos en general. En esta sesión se realizará un primer acercamiento a las características, contenidos y aprendizajes esperados del bloque IV y trabajarán con un ejemplo de secuencia didáctica para la enseñanza del subtema “2.2. Las reacciones redox”. Se pondrá especial énfasis en la comprensión de las principales características de las reacciones de óxido-reducción, con la finalidad de analizar fenómenos cotidianos como la corrosión, la fotosíntesis y la respiración, así como diversas aplicaciones tecnológicas cuyo fundamento está en los cambios químicos de este tipo.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 1 hora

1.1. (30 minutos) Organizados en equipos, realicen una lectura comentada de los propósitos del bloque IV, en Ciencias. Programas de Estudio 2006 (pp. 147-150). Seleccionen un subtema del bloque para revisarlo; consideren los siguientes aspectos: • • •

La relación entre el logro de los propósitos, los contenidos temáticos y los aprendizajes esperados. La importancia de los aprendizajes esperados, en la delimitación de la profundidad de los contenidos y como referentes para la evaluación. Los conceptos, las habilidades y las actitudes que se expresan en los aprendizajes esperados.

Sistematicen la información obtenida, en hojas para rotafolio, y elaboren un cuadro como el siguiente. Propósitos



Contenidos temáticos

Aprendizajes esperados

1.2. (30 minutos) Cada equipo elegirá a un representante, quien integrará el cuadro de acuerdo con el subtema que corresponda y presentará al grupo la descripción general, así como la comprensión y profundidad en el que se propone desarrollar los contenidos y escuchar los argumentos de otros docentes. Con la participación de todo el grupo, integren los cuadros de los bloques anteriores a la vista de todos para tener un panorama general. Elabora conclusiones generales.

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Recuerden que… Este bloque propone un nuevo acercamiento a los cambios químicos; a diferencia del bloque anterior, ahora será particularizado en fenómenos cotidianos con los que tenemos contacto, como las diversas reacciones ácido-base y de óxido-reducción o redox. El tratamiento se plantea desde diferentes perspectivas, pues se pretende que los alumnos aprovechen lo que han analizado acerca de los modelos científicos, la representación de reacciones y el lenguaje de la química, y lo apliquen en la comprensión de fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas de gran importancia en su entorno. Como en el resto del curso, se retomarán los modelos científicos haciendo énfasis en sus alcances y limitaciones para explicar la importancia de la formación de nuevas sustancias. Sin embargo, el propósito central es que todos estos conocimientos, propios de la química, se apliquen en el contexto de los estudiantes. Cabe señalar la contribución del conocimiento químico para la satisfacción de necesidades en el marco del desarrollo sustentable.



2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 1 hora 30 minutos

2.1. (30 minutos) Conserven el equipo de trabajo y lean el texto “Guía de apoyo para la interpretación del bloque IV”, incluido en la Antología, de acuerdo con la siguiente distribución: Subtema revisado

“Guía de apoyo para la interpretación del bloque IV”

1.1. Ácidos y bases importantes en nuestra vida cotidiana.

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos.

1.2. Modelo de ácidos y bases.

Componentes de la cultura química: lenguaje específico, método (de análisis y de síntesis) y medición.

1.3. Tú decides. ¿Cómo controlar los efectos del consumo frecuente de los “alimentos ácidos”?

La toma de decisiones informadas.

2.1. La oxidación: un tipo de cambio químico.

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos.

2.2. Las reacciones redox.

– El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad. – Integración de los aprendizajes del curso con otras asignaturas.

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2.2. (1 hora) Completen la descripción de cada subtema con la información de la lectura “Guía de apoyo para la interpretación del bloque IV” y del cuadro de las principales características del bloque, elaborado en la actividad tres de la tercera sesión de esta Guía de Trabajo. Identifiquen la orientación de los contenidos del bloque, con base en los incisos que siguen: a) Los criterios de selección y organización de los contenidos del curso de Ciencias III: • • • • •

Aspectos fenomenológicos como detonadores para motivar el estudio de los fenómenos químicos y conocer las ideas previas de los alumnos. La toma de decisiones informadas. Historia de la química. La integración de los aprendizajes de este curso con otras asignaturas. El conocimiento científico y sus relaciones con la tecnología y la sociedad.

b) El análisis de alcances y limitaciones de los modelos mediante los cuales se explican las reacciones ácido-base y redox, así como su aplicación en fenómenos de la vida cotidiana. Recuerden que… Este primer acercamiento a las reacciones ácido-base y redox tiene como propósitos la posibilidad de comprender las principales características de estos tipos de cambios químicos, además de que los alumnos identifiquen fenómenos de su entorno y apliquen sus conocimientos en la vida diaria. Es importante no pretender ir más allá de lo que marca el programa. Temas como el cálculo de pH o el balanceo por el método redox serán abarcados en niveles superiores, por ello ahora se encuentran fuera de la comprensión de los estudiantes. En consecuencia, si se trataran estos temas, habría rechazo y pérdida de interés por parte de los alumnos.



3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 1 hora

3.1. (40 minutos) En plenaria, finalicen este acercamiento al bloque IV identificando las diferencias que, a su juicio, sean las principales, entre el programa actual y el de Química I y II de 1993. Es de interés particular que reflexionen en relación con la comprensión y profundidad en el tratamiento actual, con el análisis de los tipos de reacciones químicas presentadas, tanto de ácido-base como de óxido-reducción. Asimismo, resulta fundamental promover que los estudiantes apliquen sus conocimientos en fenómenos químicos de su entorno. Concluyan con una lluvia de ideas en relación a los siguientes aspectos:

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•

•

El tipo de prácticas pedagógicas que favorecerán, en los alumnos, la interpretación, análisis y propuesta de modelos, con la finalidad de comprender algunos procesos químicos y los avances científicos en la producción de nuevos materiales. El logro de los propósitos educativos que se requiere alcanzar y de los aprendizajes esperados incluidos en el Programa de Estudios.



3.2. (20 minutos) Elaboren, de manera individual, un escrito con sus conclusiones al respecto.



4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 1 hora 30 minutos

4.1. Lean, en equipo, el “Anexo 10. Secuencia didáctica correspondiente al subtema 2.2. Las reacciones redox”, y realicen las acciones de los siguientes incisos: a) Identifiquen los apartados de la estructura de la secuencia: el referente programático, los antecedentes e ideas previas, y las actividades sugeridas. b) Consideren la importancia de los aprendizajes esperados, en la delimitación de la profundidad de los contenidos y como referentes para la evaluación. c) Respondan las preguntas a partir del desarrollo de las actividades mencionadas a continuación:

Actividad 2. Número de oxidación. Actividad 3. Reacciones óxido-reducción. Actividad 4. ¿Respiración y fotosíntesis?

•

¿Cómo se relacionan estas actividades con los propósitos y contenidos del bloque IV? ¿Qué conocimientos, habilidades y actitudes se desarrollan con las actividades que se plantean? ¿Qué oportunidades se presentan para que los alumnos trabajen de manera colaborativa? ¿Cuál es el papel del docente en las actividades prácticas?, y ¿cuál es el papel de los estudiantes? ¿De qué manera favorecen a los alumnos, la interpretación y el análisis del modelo de representación de las reacciones óxido-reducción, y la comprensión de fenómenos cotidianos al respecto?

• • • •



4.2. Al finalizar, un integrante del equipo expondrá las respuestas a las preguntas planteadas, los equipos escucharán los argumentos de sus compañeros y comentarán si las actividades sugeridas en la secuencia permiten el logro de los aprendizajes esperados.

Elaboren conclusiones generales.

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Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –ubicado en la dirección electrónica http://www. reformasecundaria.sep.gob.mx– puede consultar la secuencia didáctica revisada en esta sesión, y otra para el subtema “1.2. Modelo de Arrhenius”, en el apartado de “Orientaciones didácticas” en las cuales se sugieren actividades para el desarrollo de estos contenidos. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

Productos de la sesión • • •

Cuadro de estructura del bloque IV. Conclusiones sobre las características del bloque IV y las estrategias didácticas congruentes con los propósitos y aprendizajes esperados. Respuestas a las preguntas planteadas acerca de la secuencia del subtema 2.2. “Las reacciones redox”.

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Octava sesión Bloque V. Química y tecnología. ¿Cómo desarrollar los proyectos integradores del curso de tercer grado?

Defendemos el protagonismo de los niños en los proyectos, pero ello implica a la vez, un papel muy activo del docente. El maestro tiene mucho que hacer en la clase de investigación, a pesar de que no lleva el proceso directamente. Aurora Lacueva

Tiempo estimado de la sesión: 5 horas

Propósitos Que el colectivo docente: • •

Analice algunas sugerencias para desarrollar los proyectos estudiantiles del bloque V. Reconozca la importancia de fortalecer las competencias para la vida, planteadas en el perfil de egreso de educación básica, mediante la integración de los conocimientos construidos a lo largo del curso y aplicados a situaciones problemáticas de interés personal.

Materiales • • • • • • • • • • •

Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006, México, SEP. Ciencias III. Antología, México, SEP, 2008. Cuadro de las principales características del bloque V. Hojas para rotafolio. Plumones. Cuaderno de notas. Clips. Vasos de unicel. Borato de sodio o bórax. Acetona. Pegamento blanco.

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La puesta en práctica de proyectos estudiantiles posibilita que los alumnos manifiesten sus competencias al enfrentarse a situaciones reales y de su interés. Esto demanda la participación activa del docente para preparar, motivar y guiar a sus alumnos, en estas actividades. Para ofrecer un panorama de los proyectos integradores del bloque V, se ha organizado la sesión en dos partes: en la primera se revisan los propósitos y el sentido de los proyectos; en la segunda se analizan algunas orientaciones y sugerencias para cada etapa de los proyectos: planeación, desarrollo, comunicación y evaluación. Asimismo, en la segunda parte también se propone la revisión de un ejemplo de planeación para el tema obligatorio del bloque. Al final se plantea la reflexión de los aspectos abordados en el taller.

Actividades

1. Primera actividad

Tiempo estimado: 15 minutos

En plenaria, realicen una lectura comentada del bloque V, del apartado “Descripción general de los contenidos”, en Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006 (pp. 121-124).

Intercambien ideas acerca de la importancia de considerar los intereses y necesidades de los alumnos al desarrollar los contenidos programáticos. Tomen en cuenta en esta reflexión los puntos siguientes: • •

Las estrategias que para tal fin resultaron de utilidad en el desarrollo de los programas de Química de 1993. El papel del trabajo por proyectos que se plantea en los programas de Ciencias para la educación secundaria.

2. Segunda actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

2.1. (30 minutos) Revisen los temas que se proponen en el bloque V, en Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006 (pp. 151-156). Asignen un tema por equipo; consideren los aprendizajes esperados y la información del texto “Guía de apoyo para la interpretación del bloque V”, incluido en la Antología, e identifiquen la relación del tema con: • • • •

Los propósitos del bloque. Los contenidos de los bloques anteriores. Los contenidos de otras asignaturas. La posibilidad de fortalecer las competencias para la vida.

2.2. (15 minutos) En plenaria, intercambien ideas acerca de los aspectos del programa que promueven la integración de lo aprendido en el curso. Obtengan una conclusión respecto a la perspectiva integradora del bloque.

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Recuerden que… Los programas de Ciencias proponen espacios de trabajo específicos para el desarrollo de proyectos, como una estrategia didáctica en la cual los alumnos, a partir de su curiosidad, interés y cultura, integran sus conocimientos, habilidades y actitudes; avanzan en el desarrollo de su autonomía y dan sentido social y personal al conocimiento científico. Ciencias. Educación básica. Secundaria. Programas de Estudio 2006.



3. Tercera actividad

Tiempo estimado: 1 hora 30 minutos

3.1. (1 hora) Organícense para asignar, por equipo, una de las siguientes etapas referidas al desarrollo de los proyectos: planeación, desarrollo y comunicación.

Revisen las orientaciones y sugerencias de la etapa que les correspondió. Para esta actividad consideren el cuadro “Sugerencias para el desarrollo del proyecto obligatorio”, del “Anexo 11. ¿Cómo sintetizar un material elástico?”, así como el artículo “La enseñanza por proyectos: ¿mito o reto?”, de la Antología. Tomando como base estos textos y su experiencia como docentes, lleven a cabo las siguientes acciones: a) Determinen las actividades básicas para realizar cada una de las etapas de los proyectos, así como el tipo de intervención que se requiere por parte del docente y el tipo de participación del alumno. b) Reflexionen en torno a la evaluación de los proyectos, en la etapa asignada. Consulten la sugerencia 6 del anexo 11, “Proyecto obligatorio”, e identifiquen los aspectos presentados a continuación: • ¿Qué se evalúa? y ¿con qué fin? • ¿Quién evalúa?, ¿cuál es la participación de los alumnos en la evaluación? • ¿Cuándo se evalúa? y ¿cuál es el propósito de evaluar en los momentos señalados? • ¿Cómo se evalúa?, ¿qué aspectos y medios pueden ser útiles? Elaboren un cartel con la información correspondiente y con este material conformen un periódico mural, en relación con las etapas para desarrollar los proyectos. Revisen la información de cada una.

3.2. (30 minutos) Comenten, en plenaria, las implicaciones de lo anterior, en la organización y realización de los proyectos del bloque V y planteen propuestas prácticas para evitar dificultades al respecto. Recuperen y valoren las señaladas en la segunda sesión: “Consejos para una buena lluvia de ideas”, “Mapea tu proyecto de acción”, “Evaluación del conocimiento del estudiante” y “Evaluación del éxito del proyecto”.

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Recuerden que… El trabajo colaborativo es esencial para el desarrollo de proyectos. Es necesario que los alumnos estén dispuestos para el trabajo grupal y el docente sepa orientarlos, por ejemplo, para escuchar y reflexionar sobre lo que se ha dicho, lograr que todos participen y compartan información, trabajar ideas juntos y tomar decisiones grupales, así como tomar conciencia acerca de la responsabilidad individual y grupal.



4. Cuarta actividad

Tiempo estimado: 45 minutos

En el “Anexo 11. Proyecto obligatorio”, se presentan sugerencias relacionadas con la etapa de planeación, en las que se consideran cinco aspectos: a) b) c) d) e)

La experiencia desencadenante. La elección del asunto o situación. El aspecto central y sus posibilidades. Los propósitos educativos. Elaboración del planteamiento y enunciado del problema.

Asignen un inciso para cada integrante del equipo y lean la información correspondiente en las sugerencias 1 y 2 del “Anexo 11. Proyecto obligatorio”. Destinen 10 minutos para la lectura individual. Cada participante compartirá la información con el resto del equipo. Comenten los ejemplos que se presentan para desarrollar el proyecto obligatorio. Analicen la importancia de la planeación del planteamiento del problema. Propongan aspectos por considerar en el plan de trabajo de los alumnos, así como sugerencias de productos y criterios o aspectos para su evaluación. Compárenlos con los que se mencionan en la sugerencia 6 del “Anexo 11. Proyecto obligatorio”.

5. Quinta actividad

Tiempo estimado: 15 minutos

Presenten las propuestas al grupo. Intercambien ideas y sugerencias para mejorar las propuestas. Comenten y obtengan conclusiones acerca de los siguientes puntos: • • •

Las implicaciones de la preparación del planteamiento de la situación problemática, en el caso del proyecto obligatorio. Cómo evitar el desarrollo de un falso proyecto, por ejemplo, la elaboración de un trabajo escrito a partir del “recorte” y “pegado” de información y su exposición oral. El papel de los proyectos en la evaluación de los aprendizajes del curso.

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Recuerden que… Se puede conformar un banco de ideas para proyectos de diversas fuentes, entre ellas los textos didácticos, materiales de ciencias para adolescentes y las experiencias de otros docentes. La idea no es imponer un proyecto, sino conformar un conjunto de invitaciones que puedan sugerirse a los alumnos. Las temáticas y preguntas planteadas en los proyectos de los bloques I, II, III y IV que no se hayan considerado durante el curso, también constituyen opciones para el desarrollo de los proyectos del bloque V.

Para obtener información respecto a experiencias en la orientación y el seguimiento de respuestas y soluciones en los proyectos, pueden consultar el texto “¿Cómo implementar el aprendizaje basado en problemas?”, en la Antología (actividad optativa).

6. Sexta actividad

Tiempo estimado: 30 minutos

6.1. (15 minutos) Con base en los contenidos abordados en esta Guía de Trabajo, realicen una reflexión escrita en torno a: • • • •



Los principales aspectos que se trabajaron y la ruta que se siguió. Los procesos que identificaron para promover en los alumnos el desarrollo de conocimientos, habilidades, actitudes y valores, así como su integración en competencias. Aspectos en los que perciben fortalezas, inseguridades o debilidades, y los procesos de actualización y capacitación docentes que requieran para el desarrollo del programa de Ciencias III. Aspectos que repercuten en la relación escuela-directivos-padres de familiacomunidad que consideren importante atender, de manera individual o colectiva.

6.2. (15 minutos) En grupo, identifiquen aspectos comunes y registren las propuestas que les parezcan adecuadas para atender las principales necesidades detectadas. Comenten la relevancia de dichas propuestas para promover, desde la comunidad escolar, el fortalecimiento académico de los profesores de Ciencias III. Asimismo, entreguen sus propuestas a las autoridades correspondientes para que los consideren como un insumo en los procesos de operación, seguimiento y evaluación de la Reforma de Educación Secundaria. Comentario En el currículo en línea de Ciencias III –ubicado en la dirección electrónica http://www. reformasecundaria.sep.gob.mxpuede consultar algunas sugerencias didácticas, para el desarrollo del proyecto obligatorio del bloque V, así como otras referencias para favorecer la enseñanza de la ciencia mediante proyectos estudiantiles. ¡Lo invitamos a conocerlas y aplicarlas con sus alumnos!

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Productos de la sesión • • •

Periódico mural de las etapas para el desarrollo de los proyectos. Propuestas de plan de trabajo y criterios de evaluación de productos de proyectos. Registro de propuestas para atender necesidades en el desarrollo del programa de Ciencias III.

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Anexo 1 La Reforma de la Educación Secundaria Hacia una nueva escuela

1. ¿Por qué es necesario reformar la educación secundaria? 2. ¿Qué tipo de reforma se intenta impulsar? 3. ¿Qué propone la Reforma de la Educación Secundaria? 4. Plan de Estudios 2006. Educación secundaria.

1. ¿Por qué es necesario reformar la educación secundaria? Punto de partida: cumplimiento de la obligatoriedad del nivel Desde 1993, el artículo tercero constitucional establece que “la educación secundaria es obligatoria”. Es necesario, entonces, garantizar las condiciones para que todos los egresados de primaria: • •

Tengan acceso oportunamente a la secundaria y permanezcan en la escuela hasta concluir el nivel (idealmente a los 15 años de edad). Logren aprender durante su paso por la escuela, independientemente del grupo social de pertenencia.

Incremento de las oportunidades para cursar la secundaria Modalidad

Matrícula 1993-1994

¿Cuántos jóvenes más?

% Crecimiento

2004-2005

General y PT

2 575 187

3 019 156

443 969

17.2

Técnica

1 210 666

1 659 711

449 045

37.1

559 596

1 214 835

655 239

117.1

4 345 449

5 893 702

1 548 253

35.6

Telesecundaria Total

Fuente: http://www.reformasecundaria.sep.gob.mx/doc/docbase.pdf

No obstante, todavía estamos lejos de asegurar que todos los niños y jóvenes mexicanos concluyen su educación básica.

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Las necesidades actuales de los estudiantes De los 12 a los 15 años de edad en la escuela secundaria los jóvenes han experimentado profundas transformaciones sociológicas, económicas y culturales: • • • • • • •

Gozan de más oportunidades que las generaciones anteriores inmediatas a ellos. Son más urbanos. Su nivel de escolaridad es superior a los de sus progenitores. Están más familiarizados con las nuevas tecnologías. Disponen de mayor información. Enfrentan nuevos problemas asociados con la complejidad de los procesos de modernización. Hay una desigualdad creciente que se traduce en mayor marginación y violencia.

Los adolescentes pertenecen al mismo grupo de edad, pero constituyen un grupo poblacional heterogéneo: enfrentan muy distintas condiciones y oportunidades de desarrollo.

La evaluación de Pisa en estudiantes de 15 años • •

Pisa evalúa la capacidad de los estudiantes de 15 años para emplear sus conocimientos y competencias, al enfrentar los retos que presenta la vida real (no el grado de dominio de un plan de estudios específico). Se concentra en los temas que los jóvenes necesitarán en el futuro y busca evaluar lo que pueden hacer con lo que han aprendido, es decir, aplicar sus conocimientos y experiencias a situaciones del mundo real.

En el año 2003, de un total de 29 981 jóvenes de 15 años, poco menos de la cuarta parte cursaba secundaria, en alguna de sus cuatro modalidades escolarizadas.

Problemas relativos al funcionamiento del sistema y de las escuelas • • • • •

Sobrecarga de temas en programas de estudio y de asignaturas por grado. Pocas posibilidades de profundización para el desarrollo de competencias intelectuales superiores. Excesivas actividades extracurriculares (celebraciones, concursos, campañas, torneos…) no siempre ligadas a propósitos educativos. Limitadas posibilidades de interacción del maestro con sus alumnos, por el gran número de grupos que atiende. Los alumnos a menudo son anónimos, se pierden en la masa. Poco tiempo de los maestros para profundizar en la tarea docente y para realizar trabajo colegiado. Desarticulación al interior de la escuela. El trabajo colegiado ocurre muy rara vez. Prevalece fragmentación y aislamiento. A menudo, los maestros

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•

que atienden un mismo grupo no se conocen ni intercambian puntos de vista sobre sus alumnos. Falta de articulación entre niveles, modalidades e instancias que conforman el servicio de educación básica.

2. ¿Qué tipo de reforma se intenta impulsar? Lecciones aprendidas de otras reformas educativas, en México y en el mundo Participativa e incluyente. Los cambios profundos en educación ocurren como resultado de la construcción compartida de un grupo amplio de interlocutores con perspectivas diversas. El papel estratégico de la información se reconoce como sustento en la toma de decisiones. El acuerdo respecto a qué ha de cambiar y cómo ha de producirse tal cambio debe partir de un conocimiento preciso y compartido de los problemas que aquejan al sistema educativo. Se reconoce como una tarea de largo aliento. El reto de mejorar las oportunidades de aprendizaje de todos los jóvenes implica acciones en distintos ámbitos (desarrollo profesional de maestros, directivos y personal de apoyo, normatividad, financiamiento y mejor aprovechamiento de recursos disponibles, gestión del sistema, currículo, entre otros). Se concibe como un proceso de mejora continua que articula los esfuerzos de diversas instancias para generar efectos sistémicos, que reconoce y recupera los logros alcanzados, a la vez que aprende de los errores cometidos. Reformar no significa “borrón y cuenta nueva”. Es gradual: reconoce que el cambio de la cultura del sistema y de la escuela no se decreta y requiere de procesos largos y sistemáticos de aprendizaje colectivo.

3. ¿Qué propone la Reforma de la Educación Secundaria? Cumplir con el carácter obligatorio de la educación secundaria. Cobertura: ampliarla de manera sustancial, hasta conseguir su universalización, en el menor tiempo posible. Permanencia: reducir sensiblemente los niveles de deserción y reprobación.  Calidad: incrementar los logros en materia de aprendizaje. Equidad: diseñar modelos adecuados para atender las distintas demandas y necesidades, buscando resultados equivalentes para todos los alumnos. Pertinencia: transformar el ambiente y las condiciones de la escuela para lograr un genuino interés y gusto de maestros y alumnos por la tarea que realizan.

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Propósito central de la Reforma de Secundaria Fortalecer la capacidad de las escuelas para constituirse en espacios de aprendizaje efectivo para todos los jóvenes. Asegurar que toda escuela: • • • •

Posibilite el trabajo colegiado entre profesores y el establecimiento de acuerdos, para apoyar y fortalecer el aprendizaje de todos sus alumnos. Articule su quehacer con la educación primaria y facilite la transición pedagógica entre niveles. Favorezca que docentes y directivos se comprometan con su mejoramiento continuo. Centre su quehacer en el logro de los propósitos educativos, al aprovechar con eficacia el tiempo destinado a la enseñanza.

4. Plan de Estudios 2006. Educación secundaria Criterios generales • • • • • • •

• • •

Planteamiento del currículo como dispositivo de cambio en la organización de la vida escolar. Perfil de egreso de la educación básica como marco general. Énfasis en el desarrollo de competencias intelectuales superiores. Profundización en conceptos fundamentales como eje del trabajo de aula. Aseguramiento de la relevancia y pertinencia de los contenidos. Reconocimiento de la realidad de los adolescentes, su diversidad sociocultural y de estilos de aprendizaje. Construcción articulada de la educación básica. - Los tres niveles educativos. - Todas las modalidades. - Todas las disciplinas. Incorporación de las TIC al trabajo en el aula en forma transversal. Actualización de los enfoques para la enseñanza a la luz de los resultados de la investigación educativa. Recuperación del conocimiento acumulado en 10 años de aplicar el currículo.

¿Qué mejoras busca impulsar el currículo 2006? Mejores condiciones para que los alumnos estudien y los profesores enseñen: •

Mayores oportunidades para profundizar en la comprensión de los conceptos y para articular contenidos de distintas asignaturas.

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• • • •

Trabajo docente centrado en la comprensión, que favorece el uso de otras estrategias de enseñanza, como la realización de proyectos e investigaciones. Trabajo de orientación y tutoría para dar seguimiento a la formación de los alumnos y para apoyarlos a remontar los obstáculos que enfrenten en sus estudios. Una jornada escolar menos fragmentada que permita concentrar la atención de los alumnos en menos temas y con mayor profundidad. Trabajo de los alumnos con un menor número de maestros y de algunos maestros con un menor número de alumnos.

Mejores condiciones para que los profesores compartan sus experiencias: • •

Impulso a la concentración de las horas docentes en una sola escuela. Impulso a la organización de colectivos docentes por grado y por grupo, y no sólo por asignatura y para el Consejo Técnico.

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Anexo 2 Problemas detectados (fragmentos, SEP, 2003)

Problemas generales de ubicación y sentido de la escuela secundaria y de su relación con la sociedad Valoración negativa de los estudiantes respecto a su paso por la escuela secundaria Estrechamente relacionado con lo anterior, los estudiantes de secundaria denotan un sentido de pérdida de tiempo, de incomprensión y de poca utilidad, en lo que expresan respecto a su paso por la escuela secundaria. Estas expresiones muestran no sólo el valor que los estudiantes asignan a la secundaria, sino que esto se transfiere al resto de la sociedad, incluyendo a los estudiantes próximos a ingresar y a sectores relacionados con las fuentes de trabajo; queda, así, la sensación de que la secundaria es un ciclo educativo perdido.

Equidad y diversidad La escuela secundaria es un sistema complejo, tanto en términos administrativos, económicos y sociales, como de control de calidad. En general, los estudiantes de zonas económicamente deprimidas y de zonas rurales enfrentan deficiencias en recursos y en calidad de la enseñanza, en su entorno. Las escuelas presentan condiciones materiales deficientes y los profesores no siempre están bien preparados. Esto conlleva desigualdades importantes en la formación de los adolescentes, quienes quedan en clara desventaja en relación con los estudiantes de las zonas más favorecidas; desventaja que se manifiesta cuando egresan e intentan incorporarse al mundo laboral o bien cuando pretenden continuar con estudios superiores. Por otro lado, usualmente la normatividad y control ejercidos por las entidades gubernamentales encargadas de la educación, no favorecen la atención a la diversidad de las distintas regiones y zonas del país. Esto trae como consecuencia que, lejos de aprovechar la riqueza de las diferencias culturales, éstas se traducen en la falta de ubicación de los alumnos en su entorno.

La secundaria no ha sido efectiva en formar ciudadanos informados y críticos Uno de los mayores reclamos a la escuela secundaria, concebida como ciclo terminal, es su fracaso para formar ciudadanos informados y críticos capaces de interpretar su realidad y actuar de manera responsable e informada frente a ella. Este

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reclamo, legítimo sin duda, debe precisarse y acotarse en función de la definición del ciclo en cuanto a propósitos, posibilidades y organización.

Problemas relacionados con la concepción de ciencia, desarrollo de la ciencia y la tecnología Concepción de ciencia y del quehacer científico, alejada de la realidad A pesar de reconocer desde hace tiempo la necesidad de cambiar la imagen que de la ciencia y del quehacer científico tiene la sociedad, en especial los estudiantes de educación básica y media, ésta no ha cambiado. En buena medida, esto se debe a que la enseñanza de la ciencia en la secundaria, centrada en la información, no ha contribuido a cambiar dicha percepción. En los currículos no se deja un espacio para promover la reflexión en torno al papel que ha desempeñado la ciencia en la humanidad y cómo ha influido en los cambios que en ella han ocurrido. Tampoco se muestra el proceder de la ciencia ni se fomenta el contacto con la comunidad científica.

Desvinculación entre ciencia y tecnología La preparación de los profesores, los contenidos de los programas y la organización escolar no promueven que los conceptos de ciencia se relacionen con la tecnología. La exposición centrada en conceptos y ejercicios rutinarios obstaculiza tanto la solución de problemas de corte experimental o aplicado, como el análisis y la discusión de problemas tecnológicos del entorno del estudiante. Tampoco se promueve la discusión sobre el papel de la tecnología en la sociedad actual ni en su desarrollo histórico.

Inadecuada o nula incorporación de la historia de la ciencia Pese a los esfuerzos por incorporar una visión del desarrollo histórico de la ciencia vinculado con el desarrollo de la humanidad, no se han obtenido los efectos esperados. El fracaso se debe, en buena medida, a que en estos esfuerzos –plasmados en programas de estudio, libros de textos y otros apoyos educativos– predomina una visión anecdótica y cronológica de la historia, que desvincula el desarrollo de los distintos conceptos y no promueve el análisis de los cambios conceptuales ni de la evolución del conocimiento, en cada una de las ciencias.

Problemas relacionados con la operación de los programas y las formas de enseñanza Programas enciclopédicos Los programas centrados en una visión disciplinaria, que exige una articulación progresiva de los conceptos, continúa siendo la tendencia dominante para la es-

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tructuración de los contenidos. Así, a pesar de las intenciones de cambio plasmadas en las reformas educativas, continúa presente una gran cantidad de los contenidos que responden a la lógica de la disciplina misma y no a la lógica de su enseñanza. Adicionalmente, la evaluación y la supervisión de las clases permanecen centradas en la revisión exhaustiva de los contenidos.

Currículo único sin flexibilidad Ésta no es regla de todos los países, pero resalta en el diagnóstico efectuado para México. Los programas de educación básica son universales, obligatorios y totalmente determinados; por ello, el profesor tiene pocas posibilidades de ajustarlos, adecuarlos o modificarlos, con base en los requerimientos de sus alumnos.

Organización por asignaturas y falta de integración El tema de la organización de los contenidos por asignatura, si bien ha sido discutido ampliamente, todavía no ha alcanzado un consenso. Por un lado, es clara la conveniencia de que los alumnos conciban la ciencia como un cuerpo de conocimientos interrelacionados, que se integran para dar solución a problemas científicos y tecnológicos; pero, por otro lado, no son menores las dificultades para lograr la integración de los conceptos básicos de las disciplinas científicas. También debe tomarse en cuenta las experiencias internacionales de buscar esa integración, en donde hay ejemplos de éxitos y fracasos en las dos direcciones. Finalmente se puede apuntar que la organización de los contenidos es uno de los temas de debate e investigación, en los que es necesario profundizar para redefinir la escuela secundaria.

Instrumentos de evaluación inadecuados El problema de la evaluación del aprendizaje presenta cierta confusión debido a su doble propósito. Por una parte, la evaluación responde a las necesidades de certificación de un curso, de un grado o de un ciclo escolar dentro del sistema educativo; esto requiere una evaluación objetiva, susceptible de aplicarse masivamente en condiciones institucionales controladas. Este género de evaluación, en general, propicia una visión tradicional de la educación, que promueve la memorización y el enciclopedismo; a este tipo pertenecen los exámenes a los que se someten los alumnos que pretenden ingresar a estudios del nivel inmediato superior. Por otra parte, la evaluación llamada formativa tiene el propósito de proporcionar información, tanto al profesor como al alumno, sobre los avances en el aprendizaje y en el desarrollo conceptual individual y colectivo, sobre las dificultades en las actividades propuestas y sobre problemas conceptuales o de estructuración. Este tipo de evaluación requiere de una apreciación subjetiva del profesor, basada en la observación continua del desempeño individual y del grupo, que le permita tomar decisiones a lo largo de una sesión o de un periodo escolar.

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Tradicionalmente se ha intentado resolver los dos requerimientos mediante una misma evaluación, lo cual ha reforzado la tendencia hacia la enseñanza enciclopédica y memorística.

Los contenidos por encima de cualquier otro tipo de desarrollo Se encuentra, asimismo, el énfasis casi exclusivo que se tiene en la educación secundaria por atender el desarrollo conceptual. Esto provoca que otro tipo de desarrollos cognoscitivos –como la habilidad para establecer representaciones fenomenológicas, la de relacionar los conceptos científicos con explicaciones de fenómenos cotidianos, la reflexión sobre sus propias concepciones, por mencionar algunos– sean completamente desatendidos.

No se prepara para la continuidad del aprendizaje Tal vez uno de los problemas más complejos que debe resolver la escuela secundaria sea el de desarrollar en los alumnos, actitudes, hábitos y procesos que les permitan llevar a cabo un aprendizaje continuo. La escuela debe mostrar y proveer las herramientas más eficientes para que una persona se involucre en la construcción de su propio conocimiento, las cuales le permitan enfrentar nuevas situaciones, escolares o no, que demanden una respuesta racional e informada.

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Anexo 3 Productos de trabajo del proyecto “¿Qué hacer para reutilizar el agua?”1

La ejecución del proyecto permite que los alumnos desarrollen diversas habilidades.

Los temas de los proyectos pueden ser interesantes para la comunidad; por ello se recomienda que la exposición de los mismos se lleve a cabo más allá del salón de clases.

Estudiantes de tercer grado de escuelas secundarias que participaron en la Primera Etapa de Implementación (PEI), en Fresnillo, Zacatecas, y México, Distrito Federal. 1

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La manera de exponer la información sólo tiene como límite la imaginación.

Durante la demostración del resultado de los proyectos se ejercitan diversos principios de la ciencia.

Las alumnas explican los fundamentos de su desarrollo experimental. Los productos obtenidos generan satisfacción en los alumnos, y con ello se logra mayor motivación.

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En la etapa de comunicación con carteles, dípticos, trípticos y demás documentos escritos, se desarrolla la creatividad y se ejercita la expresión escrita.

Las diversas opciones para exponer la información de los proyectos fortalecen las habilidades de comunicación.

El único límite para demostrar los principios científicos está marcado por la imaginación.

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Procure que los productos resultantes del proyecto se obtengan con material fácil de conseguir y que no resulte caropara los estudiantes

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Inicio

Momentos

– Valorar que en diferentes culturas hay distintas formas tradicionales de identificar sustancias tóxicas.

– Identificar las ideas previas de los alumnos sobre contaminación y toxicidad.

Propósitos Explorativo

Nivel de acercamiento Tipo/Productos

Actividad 1: Presentación de imágenes para conocer las ideas de los alumnos en torno a la contaminación y la toxicidad.

Criterios Expresión de ideas tanto en forma oral como por escrito, al describir las formas cotidianas de identificar sustancias venenosas.

Evaluación

– Breve introducDiagnóstica: ción del docente – Registro de ideas respecto del proprevias. pósito de las actividades para la to- – Resumen de las ma de decisiones conclusiones de fundamentadas. la sesión.

Actividades

Anexo 4

Estructura de la secuencia didáctica del subtema 1.3. Tú decides. ¿Cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?

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Desarrollo

– Analizar en función de su concentración, cómo las sustancias producen diferentes efectos y propician la toma de medidas de prevención adecuadas.

– Identificar propiedades de las mezclas que pueden hacer evidentes variaciones de concentración.

– Desarrollar en forma Explicativo gradual la idea de concentración porcentual y en ppm.

Actividad 4: Lectura de comprensión: ¿cómo está el aire que respiras? Cuestionario.

Actividad 3: Experimento con disoluciones; realizar el procedimiento para determinar la concentración en ppm.

Actividad 2: Experimento para preparar disoluciones de colorantes y seguir el procedimiento para determinar la concentración porcentual en una muestra.

Comprensión de los principios de proporcionalidad y análisis de unidades dimensionales.

Razonamiento proporcional.

Comparación de muestras y análisis de resultados.

Identificación de las Comprensión lectora. ideas relevantes en un Propuestas de solución texto. al cuestionario planteado. Interpretación y análisis de datos.

Manejo de información en tablas.

Reporte de actividad experimental. Esquema Expresión correcta de del proceso. concentración en % Conclusiones en masa y ppm.

– Conclusiones.

– Interpretación y análisis de datos.

Formativa: – Desarrollo y reporte de actividad experimental.

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Cierre

– Aplicar lo aprendido en la búsqueda de opciones para solucionar situaciones planteadas.

– Analizar en relación con la contaminación en diferentes muestras, con base en ella tomar decisiones fundamentadas.

Argumentativo

– Conclusiones.

Sumativa: Actividad 5: Actividad experimental – Identificación de habilidades en la “Tú decides. ¿Qué práctica. muestra de agua está más contaminada?” – Reporte de actividad experimental con Actividad 6: argumentos sobre toma Planteamiento de decisiones. de soluciones a situaciones diversas – Actividad práctica. y conclusiones generales. – Autoevaluación y coevaluación de actividades.

Contraste de ideas iniciales y finales.

Ingenio para buscar otras propiedades características en una mezcla determinada.

Comparación y análisis para la toma de decisiones fundamentadas.

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Anexo 5 Tú decides

Bloque I. Las características de los materiales Tema 1 Subtema



La química, la tecnología y tú ¿Cómo saber que una muestra está más contaminada que otra? • Toxicidad Aprendizajes esperados

• • • •

Reconoce que una sustancia puede estar contaminada, aunque no se distinga a simple vista. Valora algunas formas empíricas utilizadas por otras culturas para identificar si una sustancia es peligrosa, así como su funcionalidad en ciertos contextos. Compara sustancias a partir del concepto de toxicidad y diferencia los efectos sobre los seres vivos, en función de su concentración. Realiza conversiones de las unidades de porcentaje (%) a partes por millón (ppm) e identifica las ventajas de cada una.

Antecedentes / Ideas previas Para el tema “Contaminación” Ciencias Naturales de quinto grado, en las siguientes lecciones: 5. Consecuencias de la transformación inadecuada de los ecosistemas, 6. Los problemas ambientales nos afectan, 13. La contaminación y otros problemas ambientales y 15. Los problemas ambientales requieren de la participación de todos. Ciencias I, bloque III, tema 2, subtema 2.4. Análisis de las causas y algunas consecuencias de la contaminación de la atmósfera: incremento del efecto invernadero y del calentamiento global.

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Para el tema “Toxicidad” Ciencias Naturales de quinto grado, lección 23. El tabaco y el alcohol dañan la salud, y Ciencias Naturales de sexto grado, lecciones 13. La contaminación y otros problemas ambientales y 15. Los problemas ambientales requieren de la participación de todos. Ciencias I, bloque III, tema 1, subtema 1.3. Análisis de los riesgos personales y sociales del tabaquismo.

Cálculos de concentración en porcentajes y en ppm Matemáticas de quinto grado de primaria, tema Números fraccionarios, subtema Cálculo de porcentajes mediante diversos procedimientos, y Matemáticas de sexto grado de primaria, tema Números decimales, subtema Expresión de porcentajes de números decimales. En Matemáticas de primero de secundaria, en los bloques 1, 2, 3 y 5, así como en los bloque I y II de segundo de secundaria, se trabaja el eje: Manejo de información, con el tema Análisis de información, subtema Relaciones de proporcionalidad. También en ese tema del bloque III de primer grado se ubica el subtema “Porcentajes”. Las ideas previas de los alumnos1 Para muchos alumnos de 12 a 13 años, aún no está claro lo que ocurre durante los procesos de disolución. Los más pequeños todavía asocian la idea de que el soluto “desaparece”. Otros, los de 14 a 15 años, asocian la solubilidad con la desintegración, ruptura o descomposición necesaria del soluto. La conservación de la masa en disoluciones puede no resultar suficientemente clara para más de la mitad de los estudiantes. Si creen que el soluto desaparece, no piensan que su masa se agregue a la del disolvente al realizar la mezcla. Indican que “si el soluto se hizo líquido o se dividió al disolverse, pesará menos”. La confusión de ideas respecto de la masa y el volumen es generalizada entre mucha gente, en particular durante la secundaria. La idea de que el volumen no es aditivo o no se conserva al mezclar diversos solutos con líquidos, genera muchas confusiones y debe aclarase mediante la observación y el análisis. Los alumnos confunden las ideas de cantidad y concentración y les cuesta trabajo identificar que en cantidades diferentes de mezclas iguales puede haber las mismas concentraciones. Rosalind Driver, “Más allá de las apariencias: la conservación de la materia en las transformaciones físicas y químicas”, en Ideas científicas en la infancia y en la adolescencia, Madrid, Morata, 1989. 1

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La clasificación de sustancias como venenos difícilmente se asocia a la cantidad ingerida, ignorando que la dosis es indispensable para conseguir el efecto. Para determinados tipos de sustancias, como los ácidos, los alumnos asocian que son necesariamente peligrosos, lo que hace que se acerquen a ellos con miedo, sin contemplar que muchas de estas sustancias no sólo no son venenos, sino que son indispensables para la vida.

Actividades sugeridas

Tiempo estimado: 6 horas

Actividades de inicio Orientación didáctica

Breve introducción a los contenidos y a los aprendizajes esperados de los subtema “Tú decides. ¿Cómo saber que una muestra está más contaminada que otra?” y “Toxicidad”. Establecer con los alumnos, los criterios de evaluación en cada una de las actividades a desarrollar. Indicación de que todos los productos que se elaboren, individualmente, en equipo o en grupo, formarán parte del portafolio para que estén disponibles en caso de necesitarse para su evaluación o consulta.



1. ¿Qué sabemos de la contaminación y las sustancias tóxicas?

Tiempo estimado: 60 minutos

Presentar a los alumnos una serie de imágenes relacionadas con contaminación y productos tóxicos, acompañadas por preguntas como las que se sugieren a continuación, para que expresen libremente sus ideas previas acerca de estos temas. Indicarles que, al concluir el análisis de las imágenes, escribirán en su cuaderno un breve texto cuyo título será: Tradicionalmente ¿cómo se identifican las sustancias y materiales tóxicos?



Se sugieren imágenes y preguntas similares a las siguientes:

¿Beberías agua de este desagüe? ¿Por qué?

¿Sería sano respirar el aire que rodea a estas chimeneas? ¿Por qué?

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¿Cómo identificamos que un ambiente está contaminado?

¿Comerías hongos del bosque? ¿Por qué? ¿Sabes cómo identificar hongos venenosos?

¿Sabías que el veneno de los alacranes se utiliza para hacer vacunas y medicamentos? ¿Cómo puede ser esto? ¿Por qué tememos a las víboras?

Cuando se anuncia “marea roja”, se prohíbe ingerir pescado y mariscos. ¿Cómo se identifica?

¿Sabías que durante la Edad Media y el Renacimiento el envenenamiento era un recurso para deshacerse de los enemigos?

¿Te tomarías una medicina sin estar enfermo? ¿O triplicarías la dosis indicada por el doctor?





¿Sabías que no todos los productos comerciales están libres de sustancias tóxicas?

¿Nos envenenamos por gusto?

¿Para qué se utilizan estos símbolos? ¿Por qué?

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¿Podrías asegurar que este paisaje, aparentemente sin basura, está libre de contaminación? ¿Por qué?

Durante la presentación de estas frases e imágenes, el profesor planteará algunas preguntas con otras que surgirán sobre la marcha y propiciará que los alumnos cuenten anécdotas relacionadas con la contaminación y sustancias tóxicas. Se sugiere complementar con breves intervenciones para destacar formas tradicionales de detectar sustancias tóxicas, como las que se enuncian a continuación: • • • • •

•

El sabor de las sustancias puede ser un factor biológico de protección. Muchas sustancias tóxicas son amargas o de gusto desagradable. Por tradición oral, en cada cultura se transmiten aprendizajes empíricos como la forma de identificar hongos y plantas venenosas. De la misma manera, la experiencia indica que la presencia de marea roja envenena a muchas especies marinas. Por instinto, huimos de especies como alacranes, arañas y víboras. Tenemos registros ancestrales de su peligrosidad. En la Antigüedad y en diversas etapas de la historia, incluso actuales, el envenenamiento ha sido una forma de eliminar a los enemigos. Los señores poderosos hacían que esclavos o sirvientes probaran los platillos antes que ellos, como medida de seguridad. Hoy en día tenemos muchos códigos por medio de instrucciones escritas y esquemas, que nos permiten identificar sustancias peligrosas, pero en muchos otros casos es difícil identificarlas.

Estas ideas permitirán a los estudiantes redactar el texto, en su cuaderno, con las conclusiones de la sesión.

Evaluación diagnóstica Evaluación de las ideas previas de los alumnos: escucharlas, registrarlas y relacionarlas con la temática y su posible desarrollo. Tomar decisiones oportunas para valorar si la actuación docente está en correspondencia con las demandas de los estudiantes. Revisar escritos de los estudiantes para identificar otras ideas y posibles errores a corregir.

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Actividades de desarrollo

2. ¿Podemos hacer una escala de colores?

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: antes de la clase, solicite el siguiente material por equipo, 6 vasos transparentes, una balanza, una probeta, una espátula y un sobre de polvo para hacer agua de jamaica. Orientación didáctica La intención de esta actividad es que los alumnos identifiquen que al reunir proporciones diferentes de un soluto y un disolvente se obtienen mezclas con características diferenciables. Se analizará también cómo al mantener la misma proporción para diferentes cantidades, las mezclas tienen las mismas propiedades pues se mantiene la concentración. Es necesario resaltar la interpretación y el análisis de datos.



Formar equipos de 4 o 5 integrantes para realizar las siguientes actividades. Orientación didáctica El profesor puede ayudar con el primer cálculo, pero intentando que sean los alumnos quienes deduzcan qué deben hacer. En color aparecen ejemplos de los resultados numéricos que los alumnos deben encontrar. Si es necesario, el profesor dará una orientación respecto a que se puede medir el agua en mililitros, con la probeta, aprovechando que para esta sustancia cada mililitro tiene una masa de un gramo; es decir, tiene una densidad de 1 g/ml. Propicie también que los estudiantes midan la masa total de las mezclas para que comprueben que no “desapareció” ninguno de los componentes. El porcentaje que representa a la concentración se obtiene relacionando la masa del polvo, en este caso el soluto, con el total de mezcla. Como se ve en el ejemplo resuelto de la tabla, 20 g de polvo representan el 10% del total de masa de esa disolución, 200 g. Se solicitará a cada equipo que prepare las mezclas indicadas en la siguiente tabla, midiendo con todo cuidado las cantidades y haciendo las observaciones y los procedimientos necesarios para completar la tabla.

Tabla de observaciones de características de las mezclas de polvo de bebida y agua. Vaso #

Masa de polvo

Masa de agua

1



20 g

180 g

2



10 g

190 g

Total de masa

% masa de polvo

200 g

10%

Descripción de características (comparativamente)

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3

5g

195 g

4

2g

198 g

5



0.5 g

199.5 g

6



2.5 g

97.5 g

Pida que los alumnos comparen la masa, el volumen, el color e incluso el sabor de las diferentes mezclas y que anoten todas sus observaciones. Finalmente, plantee las siguientes preguntas para que reflexionen sobre la necesidad de diferenciar las ideas de cantidad y de concentración, y para que distingan las diferencias entre las características que pueden analizar en una disolución: 1. ¿Cómo varía el color en las disoluciones? ¿De qué depende esta variación? 2. La mayoría de las disoluciones contienen la misma masa total, ¿son también iguales en volumen, color y otras propiedades? ¿Por qué? 3. Una de las disoluciones tiene menos masa que las otras. ¿A cuál de ellas consideras que se parezca más en sabor? ¿Por qué? 4. ¿Qué tendrías que hacer para elaborar una jarra con una masa total de mezcla de 1000 g o 1 kg, para que tuviera el mismo sabor que la mezcla del vaso 2? ¿En qué se parecerían estas mezclas respecto al porcentaje de masa de polvo? 5. Una vez que se selecciona una de las mezclas como la ideal de sabor, ¿qué dato sería conveniente indicar para poderla repetir en otra ocasión, en cualquier cantidad? 6. El porcentaje de masa de polvo en el total de la mezcla se conoce como concentración porcentual en masa o % en masa. Siguiendo la lógica de los cálculos de esta experiencia, calcula qué porcentaje (%) en masa hay que asignarle a una mezcla que se hizo con 35 g de sal y 400 ml (o 400 g) de agua. 7. El suero fisiológico que puede usarse para evitar la deshidratación es una disolución de sal (cloruro de sodio, NaCl) en agua al 0.9% en masa. Si quisieras preparar 200 g de este suero, ¿cuánta sal y cuánta agua usarías? 8. La concentración porcentual también puede aplicarse a medidas de volumen. Por ejemplo, el alcohol que se compra en la farmacia, útil para desinfectar, es una mezcla de alcohol en agua al 70% en volumen. Si compras una botella de 2 litros, ¿qué volumen de alcohol puro se empleó para hacerla? 9. Cuando los médicos recetan alguna medicina, no recetan la misma dosis para un adulto que para un niño. ¿Por qué crees que ocurra esto? ¿Cómo podrías relacionar este hecho con la idea de “concentración”?

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Orientación didáctica Se sugiere que los estudiantes analicen sus resultados y respuestas por equipo, den los argumentos necesarios y elaboren en consenso sus reflexiones y comentarios. Tanto los argumentos como las reflexiones y comentarios se tomarán en cuenta al considerar la evaluación de la actividad.



3. Vamos a hacer diluciones

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: antes de la clase, solicite material para esta nueva experiencia: pequeños vasos o recipientes transparentes, goteros y tinta negra o azul.

Para iniciar la clase, ponga en común el trabajo realizado, haciendo énfasis en las diferencias entre las ideas de masa, volumen y concentración, para que los alumnos y alumnas vayan asimilando estos conceptos en forma adecuada. Orientación didáctica Esta segunda actividad y las reflexiones que se derivan de ella tienen como propósito que los alumnos distingan que las unidades de concentración como el porcentaje (%) en masa, pueden no ser útiles cuando se emplean proporciones muy bajas de soluto. La unidad partes por millón (ppm) suele generar muchas confusiones y no siempre se logra comprender a qué se refiere. Se intentará seguir un razonamiento igual al del porcentaje, pues conceptualmente representan procedimientos similares, que pueden complicarse cuando se combinan unidades diferentes para un mismo proceso. Ésta será también una oportunidad para practicar conversión de unidades.



Pida a los alumnos que se organicen por equipos de cinco o seis personas. • •

• •

A cada equipo se le asignarán siete recipientes, dos goteros, tinta azul o negra y agua. Se pedirá que numeren los recipientes del uno al siete y que los marquen para identificarlos. Se pedirá que agreguen 10 gotas de tinta en uno de los recipientes y que, tomando una gota de ahí, la coloquen en otro recipiente y la combinen con 9 gotas más de agua agitando para homogeneizar. Se repetirá la operación haciendo las diluciones como se indica en el esquema Una vez que los alumnos hayan realizado la experiencia, se pedirá que describan, por escrito, qué ocurre con las características visibles de las diferentes mezclas. En sesión grupal, el profesor planteará las siguientes preguntas para que se comenten y tener una aproximación a la expresión de la concentración en ppm. 1. ¿Cómo varían las características visibles en las diferentes mezclas? 2. Posiblemente en el último vaso no se aprecie la presencia de la tinta, que fue el soluto de la disolución inicial. ¿Consideras que quede algo de ella ahí?

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10 gotas de tinta

9 gotas de agua

1 gota

1

9 gotas de agua

1 gota

1/10

1 gota

1/100

9 gotas de agua

9 gotas de agua

1 gota

1/1000

9 gotas de agua

1 gota

1/10 000

9 gotas de agua

1 gota

1/100 000

1/1 000 000

3. Cuando se pasa una gota de tinta al segundo vaso y se añaden nueve gotas más de agua, la mezcla se diluye a la décima parte. Al hacerlo nuevamente en el tercer vaso, la mezcla resultante está diez veces más diluida que la segunda y cien veces más que la primera; es decir, su concentración equivale a la que tendría una gota de tinta mezclada con 99 gotas de agua. Siguiendo este razonamiento, deduce ¿en qué vaso hay una mezcla equivalente a poner una gota de agua en 999 999 gotas de agua, para que quede 1 gota en 1 millón? 4. Si la tinta representara una sustancia ligeramente venenosa, ¿crees que una persona se podría envenenar ingiriendo cualquiera de las diluciones? ¿Por qué? 5. Cuando una mezcla contiene 1 parte de soluto en 1 millón de partes del total, se puede expresar su concentración en partes por millón (ppm). ¿Cuál de las mezclas elaboradas tiene una concentración que pudiera expresarse como 100 ppm? ¿Por qué? 6. Si una mezcla de tierra y diferentes minerales contiene 5 g de sal en cada 1000 kg de mezcla, ¿cómo expresarías la concentración en % en masa?, ¿y en ppm? Te sugerimos que, para hacer los cálculos, expreses todas las cantidades de masa en unidades iguales, pues de lo contrario resultará matemáticamente incorrecto compararlas. •



Por medio de las respuestas de los cuestionamientos que se incluyen, intente que los alumnos comprendan que, como su nombre lo dice, ppm representa la millonésima parte de un todo; por ejemplo, 1 g de un material en 1 000 000 g de mezcla total o 1 ml de un gas en 1 000 000 de mL de una mezcla gaseosa. Para no emplear números tan grandes, se suelen emplear sus equivalentes, como se puede apreciar en los siguientes ejemplos de combinaciones, que representan 1 ppm.

1 g de soluto 1000 kg de mezcla

1 mg de soluto 1 kg de mezcla

1 ml de soluto 1 000 l de mezcla

1 ml de soluto 1 m3 de mezcla

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•

Para terminar la sesión, pida a sus alumnos que cada uno escriba su propia definición de “parte por millón” y las conclusiones grupales en el reporte de la actividad. Revise estos materiales como una forma de evaluación de la sesión.

4. ¿Cómo se expresa la concentración de los contaminantes de la atmósfera?

Tiempo estimado: 60 minutos

Orientación didáctica Un tema que se presta para vincular las ideas de concentración con las de toxicidad, es precisamente la contaminación ambiental. En particular, la contaminación del aire es un ejemplo de aplicación de las expresiones de concentración en ppm. Por medio de la lectura en clase de un pequeño texto respecto de este tema, se introducirá a los estudiantes a una serie de términos y símbolos que aún no reconocen, pero de los que seguramente tienen referencias, pues los asuntos relacionados con la contaminación, desafortunadamente ya son parte de la cultura y vida cotidiana.



Para iniciar la sesión, recapitule lo realizado hasta ahora; pregunte si hay dudas al respecto y reparta a cada estudiante la siguiente lectura, que incluye dos tablas relacionadas con la contaminación atmosférica y los referentes de concentración que empleamos en México. Con esto se busca practicar la comprensión de lectura, uno de los aspectos más preocupantes en la formación de nuestros adolescentes. ¿Cómo está el aire que respiras? Las actividades que el ser humano desarrolla para hacerse la vida más fácil y cómoda, en muchas ocasiones resultan perjudiciales para el ambiente. Como ya sabes, al quemar combustibles para la industria, para los transportes, para calentar el agua o para cocinar, se emiten al aire muchos compuestos como dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2) o dióxido de nitrógeno (NO2), que a su vez favorecen la formación de otras sustancias como el ozono (O3), una forma de oxígeno muy irritante para las vías respiratorias y para los ojos. El humo, los restos de materia fecal y el polvo que se levanta con el viento o por otras actividades domésticas e industriales, producen partículas que contaminan el aire y dificultan la visibilidad. Todos estos materiales que contaminan el aire tienen consecuencias indeseables: en cuanto exceden ciertas concentraciones, se vuelven una amenaza para la salud de la gente, de los animales y hasta de las plantas, pues son tóxicos. Nuestro planeta tiene múltiples mecanismos físicos, químicos y biológicos, como los vientos, las lluvias o la fotosíntesis, mediante los cuales puede disminuir sus concentraciones y reestablecer las condiciones adecuadas; pero cuando las emisiones son muy abundantes, estos mecanismos son sobrepasados y entramos en situaciones riesgosas. En los medios urbanos e industriales se deben tomar ciertas medidas cuando se llega a condiciones de contaminación amenazantes. En México, para tener una referencia que indique cuándo iniciar acciones, como evitar el ejercicio al aire libre, detener ciertas industrias o impedir la circulación de determinados vehículos, se maneja

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el Índice Metropolitano de Calidad del Aire (Imeca). Este dato, que se aplica a cada una de las sustancias contaminantes, indica que estamos en condiciones de riesgo cuando se pasan los valores de 100. Pero, debido a que esas sustancias no son igualmente tóxicas, el valor 100 de cada una representa una medida de contaminación diferente para cada material. En las tablas que aparecen a continuación puedes observar a qué concentración en ppm equivalen los datos del Imeca para cada contaminante; se indica también el tiempo en el que debe mantenerse esta concentración para tomar acciones y algunos efectos que se aprecian sobre la salud. Analízalos con detenimiento para que, cuando escuches en un noticiero o leas en un periódico que se han tomado ciertas acciones o que algunos problemas de contaminación se están saliendo de control, entiendas a qué se refieren y realices también las acciones adecuadas para ayudar a solucionar el problema, pues recuerda que todos somos un poco responsables y en manos de todos están las alternativas de solución.

Índice Metropolitano de Calidad del Aire (Imeca) Nivel aproximado de contaminantes Nivel aproximado de contaminantes (ppm) Partí- SO2 culas

CO

O3

NO2

Imeca 24 h

24 h 8 h 1 h

1h

100

275

0.18

0.2

200

420

0.35 21

300

600

0.56

400

790

0.78 41

500

950

1

13

31

50

0.1

Efecto en la salud

Medidas a tomar por niveles desfavorables de dispersión

Insalubre Irritación en Vigilancia de personas sanas niveles de contaminación las 24 horas 0.21 0.7 Muy Disminución del día. Insalubre de la toleran- Implementar el cia al ejercicio primer nivel de reducción de emifísico. siones de fuentes 0.35 P Aumento pre- industriales (prome1.15 E maturo dio 30%). L de varias Implementar el I enfermesegundo nivel de 0.45 G dades. reducción de emi1.6 R siones de fuentes O Muerte industriales (prome0.6 2 prematura dio 50%). de enfermos y Implantar el tercer ancianos. nivel de reducción de emisiones de fuentes industriales (promedio 70%).

Fuente: Libro para el maestro. Educación secundaria. Química, México, SEP, 1994, p. 112.

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Interpretación del Imeca Imeca

Condición

Efectos en la salud

0 - 50

Buena

Adecuada para llevar a cabo actividades al aire libre.

51 - 100

Regular

Posibles molestias en niños, adultos mayores y personas con enfermedades.

101 - 150

Mala

Causante de efectos adversos a la salud en la población, en particular los niños y los adultos mayores con enfermedades cardiovasculares o respiratorias, como el asma.

151 - 200

Muy mala

Causante de mayores efectos adversos a la salud, en la población en general, en particular los niños y los adultos mayores con enfermedades cardiovasculares o respiratorias, como el asma.

>200

Extremadamente mala

Causante de efectos adversos a la salud de la población en general. Se pueden presentar complicaciones graves en niños y adultos mayores con enfermedades cardiovasculares o respiratorias, como el asma.

Fuente: http://www.sma.df.gob.mx/simat/pnimeca.htm#imeca

Cuando los alumnos terminen la lectura, solicite que la comenten y, si hay términos que no comprendan, que los busquen en un diccionario para que se aclaren en ese momento.

Posteriormente, pida que se reúnan por parejas o en grupos de tres, que respondan las siguientes preguntas y las comenten en clase, como una forma de mostrar que están comprendiendo la información que reciben. 1. ¿Qué acciones se toman cuando el reporte Imeca indica valores inferiores a 100? 2. Si se reportan 100 Imecas de dióxido de azufre y 100 Imecas de monóxido de carbono, ¿se está indicando la misma concentración de los dos? 3. Comparen los valores de concentración de los diferentes contaminantes y concluyan: ¿cuál podría considerarse el más tóxico? ¿Por qué? 4. Para llegar a 500 Imecas de monóxido de carbono se requeriría mantener una concentración de 50 ppm de este gas durante 8 horas. ¿Cómo podrías expresar esta concentración en % en volumen? 5. Si al analizar el aire se detectan 0.25 ml de ozono en 1 m3 de aire, ¿a cuántos Imecas equivale esta concentración? Observe las discusiones de los estudiantes y, si lo considera necesario, resuelva en grupo alguno de los problemas (4 o 5 u otro similar), para que les ayude a comprender los razonamientos aplicados. Se sugiere retomar los puntos relevantes de esta sesión en la última actividad.

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Para terminar la clase, solicite a los estudiantes que, así como analizaron brevemente la contaminación del aire, hagan una investigación sobre los principales contaminantes que pueden afectar el agua y que impiden su uso para beber o para actividades domésticas. Indique a los alumnos que, en la medida en que obtengan más información, tendrán más facilidades para realizar la actividad de la siguiente sesión. Orientación didáctica Se sugiere al maestro que, de ser posible, los alumnos investiguen tres aspectos en relación con los niveles de contaminación: • • •

La legislación que existe y las ausencias que hay en dado caso. Los hábitos de consumo respecto a los procesos energéticos. Concepción de bienestar y modelo de desarrollo.

5. Tú decides. ¿Cómo identificar si una muestra de agua está más contaminada?

Tiempo estimado: 60 minutos

Antes de la clase, prepare el material para la actividad experimental: 10 muestras de agua de diferentes fuentes (de la llave, charcos, tinacos, agua de lluvia, ríos o lagos, agua con restos de jabón, aceite u otros desechos de cocina o de industria). Procure que al menos tres o cuatro de las muestras tengan contaminantes que no den muchas muestras visibles, por ejemplo sal, alcohol o jabón. Los alumnos podrán solicitar diferentes implementos para diseñar un análisis para su agua y decidir cuál está más contaminada. Orientación didáctica Los conjuntos de actividades denominadas “Tú decides…” tienen como propósito que sean los propios alumnos quienes, con base en la información que ya se trabajó, su intuición y creatividad, tomen decisiones correctas o incorrectas, pero fundamentadas. En este caso, el tema se presenta antes de trabajar otros, como las características de los estados de la materia o las mezclas, que podrían ayudar a tomar decisiones; por ello, esta actividad debe tomarse como una oportunidad para analizar las ideas y conocimientos de los alumnos, además de saber cómo aplican lo que han revisado. Con esto se podrán tomar decisiones mejor fundamentadas para planear cómo abordar el resto del bloque I.



• Los alumnos se organizarán en equipos de 4 o 5 integrantes para realizar la actividad experimental. • Cada equipo recibirá 10 muestras de agua de diferentes fuentes. Algunas de ellas estarán evidentemente contaminadas y otras parecerán limpias. Entréguelas etiquetadas y numeradas para que, en el reporte, sepa usted a qué muestra se refieren en sus descripciones.

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•

Como instrucción y orientación, a cada equipo se le entregarán por escrito las siguientes frases:

-

¿Cuál de las siguientes muestras de agua está más contaminada? ¿Cuál o cuáles de ellas emplearías para beber?

En esta ocasión, junto con tu equipo debes responder a estas preguntas, tras analizar diferentes muestras de agua que provienen de diversas fuentes. Para sacar conclusiones puedes hacer todas las observaciones que consideres necesarias y todos los mecanismos de tratamiento que se te ocurran para tratar de evidenciar la presencia de contaminantes. No olvides que muchos microbios no se pueden detectar a simple vista y que algunas sustancias disueltas no son fáciles de detectar, pero modifican algunas propiedades del disolvente, lo que permite diferenciar a estas mezclas del agua pura. ¡Es momento de agudizar el ingenio y la creatividad del equipo para tomar decisiones que, en otras circunstancias, podrían ser “de vida o muerte”!

Probablemente los alumnos pedirán microscopios para ver si detectan microbios. Si dispone de alguno en la escuela, permita que lo empleen. También pueden intentar evaporar una parte de la muestra para ver si tiene solutos, o tratarán de colarla. Tenga a la mano coladores, papeles filtro para café y sistemas para calentar. Pida a los equipos que, cuando le soliciten algún material, fundamenten para qué van a emplearlo; cuestione y oriente sus peticiones para que tomen conciencia de sus razonamientos. Indique que, de forma individual, deberán entregar un reporte detallado de las actividades que realicen y de sus conclusiones sobre las muestras más y menos contaminadas, fundamentando cada una de sus decisiones. Para terminar, como preparación para la siguiente clase, solicite a los alumnos que revisen todo lo realizado en estas sesiones, con la finalidad de evaluar las actividades y los conocimientos en la siguiente sesión.

Cierre 6. Revisión y evaluación de lo aprendido Orientación didáctica Aunque en cada sesión ha habido diversos mecanismos de evaluación, en esta última clase dedicada al tema se realizará un ejercicio escrito personal y uno plenario para hacer una evaluación global. Será una oportunidad más de valorar lo aprendido, de resolver dudas y de saber lo que deberá reforzar en temas tratados a futuro. Estas actividades no tienen como propósito establecer una calificación, la cual deberá integrarse considerando todo lo realizado a lo largo de la secuencia.

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La sesión se dividirá en dos partes. En la primera los alumnos realizarán, máximo en 45 minutos, la actividad “¡Resolviendo situaciones!”. Los docentes revisarán al terminar la sesión y lo devolverán en la siguiente clase con la intención de detectar logros de los alumnos e identificar a aquellos que necesitan reforzar algunos contenidos.

6.1. (60 minutos) ¡Resolviendo situaciones! Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1. ¿Qué tipo de propiedades se pueden analizar para saber que una muestra está contaminada? 2. ¿La contaminación en un material siempre puede detectarse a simple vista? Explica tu respuesta. 3. ¿El veneno de una araña o un alacrán resulta dañino para la gente en cualquier dosis y condición en que se aplique? 4. La sal es una sustancia indispensable para los seres humanos, ¿si se consume en una dosis muy elevada resulta tóxica? 5. Explica qué son los Imecas. 6. Si una mezcla de gases contiene 450 ppm de ozono, ¿se puede expresar también esta concentración como 0.045% en volumen?, explica tu respuesta.

6.2 Ejemplifica algunos fenómenos en los que, de manera tradicional, se detecten sustancias o materiales tóxicos y se evite su contacto o consumo.



6.3. Realiza una historieta en la cual integres los conocimientos adquiridos en la secuencia y realices el planteamiento de una situación en la que se requiera la toma de decisiones informadas.



6.4 Resuelve el problema: cuando hay exceso de sudoración o deshidratación por falta de ingestión de líquidos, se recomienda la hidratación con suero glucosado, el cual aporta, además, glucosa como fuente de energía. Este suero tiene una concentración de glucosa al 5% en masa. ¿Qué cantidad de esta mezcla haría falta que recibiera una persona para obtener 20 g de esta sustancia? •

•

Una vez que los alumnos entreguen los resultados, proceda a una plenaria que durará el tiempo restante, en la cual los estudiantes comentarán las actividades realizadas y las conclusiones generadas en las diferentes sesiones. Como una forma de iniciar el intercambio de ideas, se puede tomar como pretexto la revisión de los resultados de la actividad. Propicie que los alumnos comenten en relación a los aciertos y las dificultades que tuvieron para realizar cada actividad y si les parecieron interesantes. Pida también que sugieran cómo mejorarlas, aclararlas o hacerlas más atractivas.

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• •

Como retroalimentación, señale también a los estudiantes todo lo que usted notó en su desempeño, los alcances y las limitaciones, relacionados con sus actitudes, sus habilidades y sus conocimientos. Una forma de aplicar lo estudiado: puede propiciar otra actividad pidiendo a los alumnos que realicen los ejercicios que se encuentran en la dirección electrónica de ECAMM que se cita en el apartado siguiente. De esta página se pueden descargar actividades en Word o en Excel. En particular, el ejemplo de Word de la sección “Química”, llamado “Contaminación”, tiene dos actividades que podrían servir para aplicar y ampliar los temas revisados.

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Anexo 6 Propuesta de distribución anual de tiempo para el desarrollo de cada bloque del programa. Ciencias III

Bloques Bloque I. Las características de los materiales.

Tiempo estimado Agosto, septiembre, primera semana de octubre. Propuesta para el desarrollo del proyecto: dos semanas.

Bloque II. La diversidad de propiedades de Segunda semana de octubre, noviembre, los materiales y su clasificación química. diciembre, primera semana de enero. Propuesta para el desarrollo del proyecto: dos semanas. Bloque III. La transformación de los materiales: la reacción química.

Segunda semana de enero, febrero, tercera semana de marzo. Propuesta para el desarrollo del proyecto: dos semanas.

Bloque IV. La formación de nuevos materiales.

Cuarta semana de marzo, abril, tercera semana de mayo. Propuesta para el desarrollo del proyecto: dos semanas.

Bloque V. Química y tecnología.

Cuarta semana de mayo y junio. Propuesta para el desarrollo del proyecto: dos semanas.

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Anexo 7 Secuencia didáctica

Bloque I. Las características de los materiales Tema1.

La química, la tecnología y tú

Subtema

1.2. Características del conocimiento científico: el caso de la Química • Experimentación e interpretación • Abstracción y generalización • Representación a través de símbolos, diagramas, esquemas y modelos tridimensionales • Características de la química: lenguaje, método y medición Aprendizajes esperados • • • • •

Identifica la clasificación, la medición, la argumentación, la experimentación, la interpretación, la comunicación, la abstracción y la generalización como habilidades comunes a la ciencia. Valora la importancia y los mecanismos de la comunicación de ideas y producciones de la ciencia. Identifica los modelos como una parte fundamental del conocimiento científico. Interpreta y analiza la información que contienen distintas formas de representación de fenómenos y procesos. Compara la visión de la química respecto a la naturaleza con otras formas de conocimiento.

Antecedentes / Ideas previas Ciencias Naturales. Primaria, sexto grado, bloque 4. ¿Adónde vamos?, lecciones 25. Ciencia, tecnología y calidad de vida, y 31. Las habilidades científicas; en esta lección se presentan, de manera general, los propósitos esenciales de la ciencia y una breve descripción de habilidades científicas como la observación, la comparación, la medición, la experimentación, la explicación y la difusión de resultados, así como la importancia de los procesos científicos.

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Ciencias I. Secundaria, bloque I, tema 1, subtema 1.2. Importancia de la clasificación, y tema 3, subtema 3.1. Relación entre ciencia y la tecnología. Se toma como antecedente la importancia de la clasificación, ya que es fundamental para los alumnos reconocer que los sistemas de clasificación han cambiado de acuerdo con las necesidades y el contexto histórico social. Además, es necesario promover la reflexión de los alumnos en torno a la naturaleza de la ciencia y la tecnología, destacando su validez y su carácter provisional. Ciencias II. Secundaria, bloque III, tema 1, subtema 1.2. ¿Para qué sirven los modelos?, y del bloque V, proyecto 2. La tecnología y la ciencia. Tanto el concepto de modelo como el modelo de partículas son antecedentes para favorecer la comprensión de diversos temas de Ciencias III. En el análisis de la información de modelos, conviene valorar si éstos son de tipo científico, en tanto que consideran las reglas de funcionamiento; es decir, las leyes que permiten la explicación y predicción. En el análisis de las aplicaciones tecnológicas relacionadas con la salud y la comunicación, existe el uso de nuevos materiales, como las sustancias radiactivas y la fibra óptica.

Ideas previas Respecto del conocimiento científico,1 en los alumnos de esta edad se presentan las siguientes las ideas previas: • •

Desdeñan la ciencia, por considerarla aburrida, difícil de aprender y de comprender. Consideran la ciencia como una actividad académica, no como una forma de comprender el mundo donde viven.

Actividades sugeridas

Tiempo estimado: 6 horas

Actividades de inicio Orientación para el profesor Mediante una breve charla, el profesor comentará a los alumnos los contenidos y aprendizajes esperados del subtema “Características del conocimiento científico: el caso de la Química”. El profesor dará a conocer los criterios de evaluación para cada una de las actividades a desarrollar.

American Association for the Advancement of Science (AAAS), “Actitudes hacia el aprendizaje de la ciencia, las matemáticas y la tecnología” y “Hábitos de la mente”, en Ciencia: conocimiento para todos, Proyecto 2061, México, AAAS/SEP (Biblioteca del Normalista), 1999, p. 192. 1

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Es importante mencionar a los alumnos que los productos elaborados tanto de manera individual o como en equipo, formarán parte del portafolio y deberán estar disponibles para consultarlos.

1. ¿Cuáles son las características del conocimiento científico?

Tiempo estimado: 45 minutos

Se realizarán preguntas a los alumnos mediante lluvia de ideas, acerca de lo que consideran como ventajas y desventajas del conocimiento científico.

El profesor anotará en una hoja de rotafolio las ideas más comunes que tienen los alumnos acerca del conocimiento científico, recuperando algunas ideas previas ya identificadas para comentarlas posteriormente.

Los alumnos, reunidos en equipos de 4 o 5 personas, elaborarán un collage con recortes de revistas científicas, para expresar sus ideas acerca del conocimiento científico. Al terminar, cada equipo deberá explicar su collage. Se sugiere pegarlos en el salón o tenerlos a la vista para identificar con las imágenes trabajadas cómo los alumnos van enriqueciendo sus ideas acerca del conocimiento científico. También se propone utilizar el video El mundo de la química, volumen I, de Roald Hoffmann. En éste se presentan ejemplos de sucesos, fenómenos y productos químicos. La sugerencia es que los alumnos observen el primer programa de la serie, cuya duración aproximada es de 30 minutos y presenta una introducción al mundo de la Química; los alumnos deben tomar nota de lo que hacen los científicos y, posteriormente, enriquecer su collage con las nuevas ideas y los procesos observados.

Actividades de desarrollo Orientación didáctica Motivar a los alumnos para que se involucren y participen de las actividades similares a las de los químicos, al hacer ciencia escolar. Se busca que los alumnos comparen y clasifiquen, puedan tomar decisiones al elegir la bolsa ideal.



2. ¿Es conocimiento científico o no lo es?

Tiempo estimado: 45 minutos

Orientación didáctica El profesor planteará la siguiente actividad, con el propósito de que los alumnos comparen los conocimientos científicos con otras formas de conocimiento.

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Los alumnos se autoevaluarán de acuerdo con las siguientes habilidades:

Compara, clasifica y escribe a qué tipo de conocimiento pertenece cada una de las siguientes figuras, así como las razones al clasificarlas, ya sea como conocimiento científico o conocimiento empírico. Debe recordar los aspectos revisados en los collages y lo que se observó en el video acerca de qué caracteriza al conocimiento científico, por ejemplo, su metodología, lenguaje propio, modelos, desarrollo de habilidades y actitudes, así como su relación con la tecnología y la sociedad.



Cuando los alumnos hayan terminado de clasificar las imágenes, se llevará a cabo una discusión grupal sobre sus análisis. Es importante que expliquen por qué consideran que las actividades y objetos ilustrados se relacionan con actividades científicas o empíricas, para así volver a resaltar las características de la ciencia en cuanto a su metodología y desarrollo. Será importante que las conclusiones obtenidas se retomen en las actividades siguientes, en las que se realizarán ejercicios prácticos con la idea de que los alumnos los desarrollen con metodología y criterios científicos.

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Actividad 3

Tiempo estimado: 90 minutos

Los alumnos realizarán, organizados en equipos, la actividad experimental “La bolsa ideal”, del paquete didáctico “Los plásticos en tu vida”.2 A continuación se presentan las hojas de la actividad experimental para que los alumnos puedan trabajar con ellas. Rosa María Catalá Rodes, “Los plásticos en tu vida”, en Paquete didáctico de apoyo a la enseñanza experimental de la química y la educación ambiental a nivel secundaria, México, SEP/ANIQ/PRONAP, 2000, pp. 24-27. 2

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Orientación didáctica Se recomienda que el profesor oriente las actividades para que los alumnos identifiquen las habilidades científicas que ponen en práctica.

Actividad: “La bolsa ideal” Primera parte: ¿Bolsa de plástico o de papel?

Se planteará a los alumnos la pregunta: ¿qué es mejor, utilizar una bolsa de papel o una de plástico? Ellos deberán anotar en su cuadro las ventajas y las desventajas de la utilización de cada tipo de bolsa, después de comentarlas, que enlisten las cinco más importantes. Papel Ventajas

Plástico Desventajas

Ventajas

Desventajas

Después de discutir en equipo las propiedades de una bolsa ideal, los alumnos enlistarán las cinco que consideren más importantes y explicarán por qué. 1. 2. 3. 4. 5. Orientación didáctica Es importante que el profesor, a partir de esta segunda parte de la actividad experimental “¿Bolsa de plástico o de papel?”, comience a orientar a los alumnos para que identifiquen el desarrollo de sus habilidades mediante el planteamiento de preguntas, predicciones, experimentación, la medición y la toma de decisiones, pues forman parte del conocimiento científico.

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Segunda parte: El gran estirón Orientación didáctica Observar la capacidad de estiramiento (elasticidad) de una muestra de bolsa de plástico y relacionarla con el desarrollo de las habilidades científicas, como la medición, la experimentación y la predicción, para tomar decisiones fundamentadas. Orientar a los alumnos a lo largo del proceso para que apliquen estos principios de la ciencia a sus acciones y análisis.

Materiales para cada equipo • • •

Dos cuadrados de plástico de 12 x 12 cm de bolsa de basura. Tijeras. Regla.

Procedimiento 1. Consigue una bolsa de plástico para depositar basura. Obsérvala a trasluz. Hay líneas que se observan en una dirección determinada. 2. Corta un segmento en cuatro tiras de 3 x 12 cm. Realiza el corte de las tiras paralelas a las líneas que se aprecian en el plástico. Observa el diagrama inferior. Da una tira a cada miembro de tu equipo.

3 cm

3 cm

3 cm

3 cm



12 cm

3. Toma una tira con ambas manos y sostenla con tus dedos pulgar e índice. A medida que la jalas (despacio al principio), observa la tira. ¿Cuánto se puede estirar antes de que se rompa? Mide con la regla cuánto se estiró la tira y anota los cambios que tuvo en tu tabla de resultados. 4. Corta otro extremo en cuatro tiras de 3 cm, pero ahora en forma perpendicular a las líneas del material plástico (observa la figura). Realiza lo mismo que en el paso 3 y anota los resultados en la tabla.

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3 cm

3 cm

3 cm

3 cm



12 cm

Tabla de resultados del estiramiento Estiramiento

Largo de la tira en cm

Largo de la tira al final en cm

Corte paralelo Corte perpendicular

5. En el caso de tu equipo, ¿cuál tipo de tiras se estiraron más? ¿Las cortadas en paralelo o las cortadas en perpendicular a las líneas del plástico? ¿Los otros equipos están de acuerdo?

6. ¿Piensas que hay alguna ventaja en utilizar una bolsa para basura que se estire más en una dirección que en otra? Explica tu respuesta.

7. Menciona algunas propiedades de las bolsas que las hacen adecuadas para la gente que las utiliza.

8. ¿Qué propiedades de las bolsas son inadecuadas?

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9. ¿Cuál es el principal riesgo por el uso excesivo de bolsas de plástico?

10. ¿Es conveniente o inconveniente usar bolsas de plástico?

11. ¿Es más conveniente usar bolsas de papel? ¿Por qué?

12. ¿Cuántas bolsas de plástico reciben en tu casa en un día? ¿En una semana? ¿En un mes?

Nota: Estas respuestas se pueden estimar de tu experiencia diaria; si no tienes idea, es buen momento para iniciar una investigación que te permita responder a estas preguntas; informa a tu maestra o maestro sobre lo que vas a hacer.

Una vez que termines la investigación, anota tu estimado de acuerdo con el periodo estipulado. En un día En una semana En un mes De manera opcional, los alumnos realizarán una lectura comentada de la “Regla de las 3R”: La regla de las tres erres (3R): Reducir, Reciclar y Reutilizar. La denominada “Ley de las 3R”, propuesta que popularizó la organización ecologista Greenpeace, promueve la reducción, la reutilización y el reciclaje de los productos que consumimos. 1. Reducir Hay que procurar disminuir el volumen de productos que consumimos. Muchas veces adquirimos cosas que no son necesarias, sólo por el afán de comprar. No pensamos que para su fabricación se precisan materias primas que no debemos derrochar, como el petróleo y el agua. También es preciso tomar en cuenta la enorme cantidad de basura que se genera por el exceso de envolturas en muchos productos que compramos. Así pues, reduce:

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• • • • •

El utilizar productos desechables, como papel de cocina, servilletas y pañuelos de papel. El uso del papel de aluminio. La utilización de bolsas de plástico para la compra; recupera el gusto por los cestos y las canastas. El consumo de energía: procura utilizar el transporte público y apagar las luces y aparatos electrodomésticos, cuando no los necesites. El consumo de agua: dúchate, en lugar de bañarte y vigila que los grifos estén cerrados y sin fugas.

2. Reutilizar Se trata de volver a usar el mayor número posible de objetos, con el fin de producir menos basura y gastar la menor cantidad posible de recursos en fabricar otros nuevos. Puedes reutilizar: • • •

El papel: las hojas escritas sólo por una cara pueden servir para notas o para dibujar. El papel de regalo puede ser utilizado una segunda vez. Los juguetes: los que ya no utilices, no los tires, hazlos llegar a asociaciones benéficas para que los entreguen a otros niños que los necesiten. El vidrio: procura comprar líquidos en botellas de vidrio, retornables.

3. Reciclar Consiste en fabricar nuevos productos utilizando materiales obtenidos de otros viejos. Si no es posible reducir el consumo de algo ni reutilizarlo, intenta que al menos sea reciclable. Se puede reciclar: • • •

El papel: en casa, separa los periódicos y revistas, cajas de cartón… y deposítalos en los contenedores para su reciclaje. El vidrio: haz lo mismo que con el papel, con cualquier envase de vidrio. Los frascos de alimentos infantiles y los tarros de mermelada también son reciclables. Los envases de plástico, latas y envases tipo brick: de leche, latas de refrescos, botellas de agua… también pueden reciclarse, depositándolos en los contenedores para tal efecto. Orientación didáctica

Después de la lectura comentada, el profesor dará indicaciones a los alumnos para que propongan las propiedades de una bolsa ideal, considerando el experimento anterior y la lectura que acaban de realizar.

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Escribe en equipo cuáles son las propiedades de la bolsa ideal. Propiedades de la bolsa ideal

Posteriormente, los alumnos realizarán una investigación bibliográfica acerca de los materiales de las bolsas –papel y plástico–, con la finalidad de propiciar y desarrollar las habilidades que caracterizan el conocimiento científico, como la argumentación. En este momento los alumnos, reunidos en equipos, pondrán en común sus conocimientos en un cartel, al sistematizar y comunicar sus resultados, comentarios y conclusiones respecto a cómo el conocimiento científico propicia una mejor calidad de vida. El profesor puede sugerir que el cartel sea coevaluado entre los equipos.

Los criterios sugeridos para que los equipos coevalúen el cartel son: • • •

Si el equipo comunicó en forma escrita los resultados. Si se apoyan en el cartel para comunicar en forma oral sus conclusiones. Si manifiestan los contenidos conceptuales, procedimentales (comunican sus resultados y conclusiones acerca de las ventajas y desventajas del uso de las bolsas de papel y de plástico) y actitudinales (valoran la importancia del conocimiento científico y el desarrollo de sus habilidades).

Actividad 4

Tiempo estimado: 90 minutos

Por medio de las siguientes actividades, los alumnos distinguirán algunas “características de la Química, por ejemplo, el lenguaje, el método y la medición”; en especial, mediante la actividad experimental “el mejor pañal”. Asimismo, en un debate los alumnos desarrollarán las habilidades de la “interpretación y el análisis de la información, que contienen distintas formas de representación de fenómenos y procesos”. Orientación didáctica Los alumnos leerán el siguiente texto, de manera individual, y lo comentarán en equipos.

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Se sugiere que realicen las predicciones de lo que va a suceder, cuando se le agregue agua al pañal. Además, es necesario que consideren las propiedades de los pañales para elegir el mejor y que tomen conciencia del desarrollo de sus habilidades, para que interpreten lo mejor posible otros procesos y fenómenos de la vida cotidiana, en relación con los conocimientos químicos.

El mejor pañal ¿Cómo funciona un pañal?3 Los pañales modernos pueden retener la orina y seguir pareciendo perfectamente secos. ¿Cómo puede explicarse esto? La respuesta se encuentra en dos aspectos: primero, el tipo de sustancias químicas, casi todas sintéticas, presentes en él; segundo, la forma como se disponen estas sustancias al fabricar el pañal. La capa interna está hecha de un plástico de tacto suave, que se mantiene seco. La parte central está hecha de un polvo “súper absorbente”, además de una capa de fibra que evita que el fluido se concentre en un punto y lo obliga a distribuirse en toda la superficie. La capa externa está elaborada con una sustancia que retiene el fluido y deja pasar el vapor. El conjunto se une con puños de un material que repele el agua, con una banda elástica en torno a los muslos para impedir la salida del fluido. El pañal se sujeta al bebé mediante bandas adhesivas o “velcro” . El polvo “súper absorbente” puede retener agua destilada hasta unas 800 veces su propia masa. Si además de agua destilada se encuentran presentes otras sustancias, como la orina, la capacidad de absorción se reduce mucho.4

Actividad experimental Orientación didáctica Reunidos en equipo, los alumnos realizarán la siguiente actividad para aplicar lo aprendido, mediante la elección de “El mejor pañal” de acuerdo con el poder de absorción; además, empezarán a identificar características de la Química, como son el lenguaje, el método y la medición.

P. Rodríguez Marqués, http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-39/RC-39.htm, fecha de consulta: marzo de 2008. 4 M. A. Gómez, El rincón de la ciencia, núm. 15, febrero de 2002. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/ Rincon-C/rincon.htm, fecha de consulta: marzo de 2008. 3

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Poder absorbente de un pañal ¿Cuánta agua consideras que es capaz de absorber un pañal? Los pañales de un solo uso se llenan con un polímero, éste se caracteriza por su gran capacidad de absorción del agua. En algunas experiencias se ha llegado a conseguir que el polímero absorba 75 gramos de agua por cada gramo de polímero.

Materiales • • •

Uno o más pañales (es preferible utilizar pañales pequeños porque se manejan más fácilmente). Una lupa. Una balanza granataria o de otro tipo (de uso en la cocina).

¿Qué vamos a hacer? Queremos calcular cuánta agua es capaz de absorber un pañal en relación con su propio peso, esto nos dará idea de cuál es “el mejor pañal”. Los alumnos necesitarán diferentes tipos de pañales, de distintas marcas, para hacer las comparaciones precisas. Es posible que en su equipo prueben con dos marcas de pañales o bien, que cada equipo experimente con una sola marca y al final se hagan las comparaciones. ¿Cómo se va a hacer?

En primer lugar, mide la masa del pañal seco y limpio, en una balanza granataria o de cocina (si es que tu escuela no cuenta con una). Anota la masa. A continuación añade agua, lentamente y con cuidado, de manera que el pañal la absorba y aumente su volumen. Llegará un momento en que la superficie del pañal esté muy tensa y será difícil que absorba más agua. Justo en ese momento vuelve a medir la masa del pañal, con la balanza. Anota el resultado.



Responde las siguientes cuestiones ¿Cuánta agua ha retenido el pañal? ¿Cuántos gramos de agua ha absorbido por cada gramo de pañal? ¿Todos los equipos obtuvieron el mismo resultado? ¿Cuál pañal absorbió mayor cantidad de agua?

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Registra los resultados de los equipos en la siguiente tabla.5 Marca

Masa del pañal seco (g)

Masa del pañal mojado (g)

Gramos agua/ gramos pañal

Volumen de agua retenido

¿Cuál es el mejor pañal? Argumenta tu respuesta, con base en esta actividad experimental y los resultados obtenidos. ¿A qué conclusiones llegó tu equipo respecto a la capacidad absorbente del pañal? Elaboración de gráficas Una vez registrados los datos respecto a la cantidad de agua absorbida por cada pañal, los alumnos procederán a realizar sus gráficas. Conviene que ellos elijan el tipo de gráfica a utilizar, por ejemplo, de barras o de columnas. Después, algunos equipos comentarán el análisis y la interpretación de su gráfica. La finalidad es que los alumnos se percaten de que por medio de gráficas es posible representar algún suceso, hecho o fenómeno. De igual forma, comienzan a desarrollar la abstracción y la generalización. Orientación didáctica El profesor evaluará a los equipos mediante la puesta en común ante el grupo, respecto a la elaboración, análisis e interpretación de gráficas. Es importante recordar que se evalúa el proceso de la actividad práctica, con la finalidad de que se realice una evaluación formativa y no sólo sumativa.

Ejemplo: Capacidad de absorción de los pañales

absorbida

Masa de agua

100 80 60

Pañal 1 Pañal 2

40 20

Pañal 3

0 Pañal 1

5

Pañal

Pañal

2 3 Marcas de pañales

Silvia Jara Reyes, Prácticas. Química 2, México, Larousse.

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Criterios de evaluación del profesor para aplicar a los equipos, después de realizar la actividad experimental. • • •

Sistematizan los datos en tablas. Elaboran algún tipo de gráfica (barras, puntos, pastel). Interpretan y explican la gráfica en forma oral; comentan, por ejemplo, la capacidad absorbente de los pañales y comparan marcas.

Gráficas (modelos)

Sistematizan los datos en tablas

Elabora algún tipo de gráfica

Interpretan y explican gráficas

Equipo 1 Equipo 2 Equipo 3 Equipo 4 Equipo 5

Continúa la actividad experimental Ahora, observa cómo cambia la consistencia del polímero absorbente cuando retiene el agua. Para ello, corta la tela del centro del pañal y extrae el polvo (sustancia absorbente) que se encuentra en el algodón. • • •

Coloca la sustancia absorbente en un platito o una taza. Observa con una lupa el polvo (sustancia absorbente). Añade agua y observa cómo cambia la apariencia de la sustancia absorbente.

¿Cuál es el aspecto de la sustancia absorbente antes de añadir agua? ¿Cuál es su aspecto después de agregar agua? Orientación didáctica El avance en el aprendizaje, generalmente, va de lo concreto a lo abstracto.* Los alumnos pueden aprender con mayor facilidad acerca de cosas tangibles y directamente accesibles a sus sentidos (visual, auditivo, táctil y cinestésico). Con la experiencia, incrementan su capacidad para comprender conceptos abstractos, manipular símbolos, razonar lógicamente y generalizar. Sin embargo, estas destrezas se desarrollan con lentitud, mientras que la dependencia de la mayoría de las personas a los ejemplos concretos –para ilustrar nuevas ideas– persiste durante toda la vida. Como resultado, los profesores sobreestiman algunas capacidades de los alumnos para interpretar las abstracciones y toman el “uso apropiado” de las palabras por parte de los estudiantes, como evidencia de comprensión. * AAAS, “Actitudes hacia el aprendizaje de la ciencia, las matemáticas y la tecnología” y “Hábitos de la mente”, en Ciencia: conocimiento para todos, Proyecto 2061, México, AAAS/SEP (Biblioteca del Normalista), 1999, p. 205.

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Elaboración de modelos por los alumnos • •

Imagina que tienes unos lentes potentes y puedes observar en un nivel microscópico, el material absorbente del pañal: ¿cómo te imaginas la estructura del material absorbente antes y después de añadir agua? Representa por medio de un dibujo o un modelo tridimensional, el material absorbente antes y después de añadir agua. Orientación didáctica

El profesor puede solicitar a los alumnos, que realicen un dibujo o un modelo tridimensional con el material que consideren pertinente; este dibujo o modelo mostrará cómo se imaginan la estructura de la sustancia absorbente del pañal, primero en su estado seco y después, con la presencia del agua. Posteriormente, lo contrastarán con un modelo científico. Será necesario orientar a los alumnos en el empleo y elaboración de modelos, cuyo antecedente se encuentra en Ciencias II, para la explicación de ciertos fenómenos.



Contraste de modelos elaborados por los alumnos con un modelo científico. •

En equipo, los alumnos contrastarán sus modelos con el modelo científico que se muestra a continuación, y cotejarán qué tan cercanos o lejanos estuvieron del modelo científico.6

Representación de la estructura del polímero La primera figura representa la cadena del polímero seca y la segunda figura, la cadena del polímero con agua.

6

Imagen tomada de la revista Investigación y Ciencia.

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Responde las preguntas • • • • • •

¿Se parece el modelo que elaboraste al científico? ¿En qué son similares? ¿En qué son diferentes? ¿Por qué consideras que es necesario desarrollar un modelo de explicación en este caso? Si el modelo resulta adecuado para explicar y justificar lo que le sucede al pañal, ¿quiere decir esto que es la explicación verdadera e infalible? ¿Por qué? ¿Por qué en la ciencia se utiliza la elaboración de modelos como herramienta para lograr explicaciones en fenómenos o sucesos?

Otras aplicaciones de los polímeros “súper absorbentes” Como el polímero es súper absorbente, no sólo se utiliza para la elaboración de pañales, también tiene otros usos. •

¿Qué otros usos pueden tener los polímeros súper absorbentes, además de utilizarlos en los pañales?

Aparte de su aplicación en la higiene personal de los bebés y los adultos, los polímeros súper absorbentes también se utilizan para: • • • • •

Limpiar residuos médicos en hospitales. Proteger de las filtraciones de agua a centrales eléctricas y cables ópticos. Eliminar el agua de los combustibles de aviación. Acondicionar la tierra de los jardines, propiciando que retenga agua. Para cerrar la sesión, pida a los alumnos que expongan en voz alta, de forma ordenada, sus conclusiones acerca de la metodología de la ciencia, en función de las actividades particulares que se han desarrollado con los materiales de los pañales; todo esto como una preparación para el cierre del tema, en la siguiente actividad.

Actividades de cierre 5. Socializar lo aprendido

Tiempo estimado: 60 minutos

Orientación didáctica La idea de esta sesión es que se recuperen las actividades de las sesiones anteriores, para reafirmar las características del conocimiento científico. La participación activa de los alumnos, tanto en equipo como en grupo, permitirá apreciar si las ideas han sido asimiladas y si conviene, por tanto, seguir adelante o se requiere reforzar con otras actividades.

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De cualquier forma, las características del conocimiento científico deberán retomarse y reafirmarse a lo largo de todo el curso.



Los alumnos, reunidos en equipo, confrontarán sus ideas acerca de: • • • •



Las razones por las cuales eligieron al plástico o al papel, como el mejor producto para elaborar la bolsa ideal. Las ventajas y desventajas de usar una bolsa de plástico o de papel. Los hechos que les permitieron elegir tal o cual marca de pañal, como la más adecuada. Cómo la ciencia y la tecnología han ayudado a mejorar ciertos productos para tener una mejor calidad de vida.

En plenaria, los alumnos comentarán y explicarán qué habilidades pusieron en práctica durante las actividades de esta secuencia didáctica.

Los criterios para evaluar esta actividad son los siguientes: •

•

•

Identificar: 1. Metodología aplicada: experimentación, medición, graficación y su interpretación; contrastación de modelos, asi como la toma de decisiones fundamentadas. Análisis de la información, en equipos: 1. Adquirieron los criterios (convenientes e inconvenientes de las bolsas y capacidad de absorción de los polímeros) para identificar y valorar “la bolsa ideal” y “el mejor pañal”. 2. Identificaron la presencia de sustancias químicas (polímeros) que tienen propiedades específicas. En el debate se espera que los propios alumnos identifiquen y comenten las habilidades de la ciencia que han empezado a desarrollar. 1. Durante el debate, el profesor tomará nota de los logros alcanzados por los alumnos, en una lista de cotejo.

En sus equipos, los alumnos comentarán y acordarán: • •

¿Qué habilidades científicas han desarrollado en esta secuencia, que a su vez, son las que caracterizan a la Química? Después lo comentarán con el resto del grupo. Los alumnos compararán sus ideas iniciales y cómo las fueron enriqueciendo a lo largo de esta secuencia (para ello pueden elaborar un cuadro como el siguiente). También identifican las habilidades que pusieron en práctica y las conclusiones que obtuvieron en relación con las características del conocimiento científico: la experimentación, la interpretación, la abstracción, la generalización, los modelos, el lenguaje, el método y la medición.

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Lo que pensábamos antes acerca de la ciencia, los científicos y los químicos.

Argumentos a los que llegamos después de realizar esta secuencia didáctica acerca de las características del conocimiento científico, de la ciencia, los científicos y los químicos.

El profesor recabará las ideas de cada equipo acerca de las habilidades científicas identificadas en los alumnos, en una lista de cotejo o en una tabla por equipo, como la que se muestra a continuación. Asimismo, promoverá una coevaluación entre los equipos. Habilidad

Nula o escasa identificación a lo largo de la secuencia

Identifica las habilidades pero no las explica o las explica limitadamente

Preguntas Clasificación

Identifica las habilidades y las explica

√ √

Análisis

√

Medición

√

Argumentación Experimentación

√ √

Interpretación

√

Comunicación

√

Modelación

√

√ = se identifica la habilidad en ese criterio.

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Anexo 8 Secuencia didáctica

Bloque II. La diversidad de propiedades de los materiales y su clasificación química Tema

1. Mezclas, compuestos y elementos

Subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales? El modelo atómico • Organización de los electrones en el átomo • Electrones internos y externos • Modelo de Lewis y electrones de valencia • Representación química de elementos, moléculas, átomos, iones e isótopos Aprendizajes esperados • • • • •

Identifica la función que tienen los electrones externos en el átomo. Explica cómo se enlazan los átomos, aplicando el modelo de Lewis. Explica la diferencia entre átomos y moléculas, a partir del modelo de Lewis. Explica la diversidad de materiales y propiedades utilizando el modelo atómico. Representa elementos, moléculas, átomos, iones, en una expresión química aplicando la simbología química.

Antecedentes / Ideas previas Los antecedentes al estudio del modelo atómico se pueden encontrar en el programa de Ciencias II, en el bloque III, tema 1, subtema 1.2. ¿Para qué sirven los modelos?, y en el tema 2, subtemas 2.1. ¿Un modelo para describir la materia? y 2.2. La construcción de un modelo para explicar la materia. Tanto el concepto de modelo como el modelo de partículas son antecedentes para favorecer la comprensión de diversos temas de Ciencias III. En el análisis de la información de modelos conviene valorar si éstos son de tipo científico, en tanto que consideran las reglas de funcionamiento; es decir, las leyes que permiten la explicación y predicción.

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Los antecedentes del estudio de la estructura básica del átomo y el concepto de electrón podemos encontrarlos en el programa de Ciencias II, en el bloque IV, tema 2, subtema 2.1. Orígenes de la teoría atómica, y en el tema 3, subtema 3.1. La corriente eléctrica de los fenómenos cotidianos. Retomar las principales características del átomo: un núcleo pesado con carga eléctrica positiva y electrones ligeros con carga negativa, que se mueven alrededor del núcleo.

Ideas previas de los alumnos1 Acerca del átomo los alumnos suelen tener las siguientes ideas: •

•

• • •

•

Los alumnos consideran que los átomos de un sólido tienen todas o la mayoría de las propiedades macroscópicas que ellos asocian con el sólido. En consecuencia, a menudo atribuyen a los átomos propiedades como dureza, calidez/frialdad, color y estado físico. La concepción inicial que los alumnos tienen del átomo es “un trozo pequeño de material” o “como el pedazo último de material que se obtiene cuando se subdivide progresivamente una porción de material”. Piensan que tales “pedazos” varían en tamaño y forma, no tienen espacio entre ellos y poseen propiedades similares a las de los materiales de origen. Los alumnos tienden a considerar que un átomo de un metal tiene las mismas características que un trozo pequeño de metal. Su visión contrasta con la de la ciencia escolar, en la que los átomos son “los componentes básicos preformados” de la sustancia material. Muchos alumnos, finalmente, construyen la idea de que un átomo o molécula es la unidad estructural más pequeña de una sustancia, pero a menudo tienen dificultades para apreciar lo diminuto que son los átomos y las moléculas. Cuando empieza a surgir alguna apreciación de la suma pequeñez de los átomos y las moléculas, los alumnos razonan que, puesto que los átomos y las moléculas son tan pequeños, tienen masa cero o despreciable.

Actividades sugeridas

Tiempo estimado: 7 horas

Orientaciones didácticas Breve introducción de los contenidos y aprendizajes esperados del subtema ¿Cómo es la estructura de los materiales? Establecer con los alumnos los criterios de evaluación en cada una de las actividades a desarrollar.

Rosalind Driver et al., Dando sentido a la ciencia en secundaria, México, Visor/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2000, pp. 103-109. 1

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Todos los productos que se elaboren individualmente, en equipo y en grupo, formarán parte del portafolio para que estén disponibles en caso de ser necesaria su consulta.

Actividad de inicio ¿Cómo es la estructura de los materiales?

Tiempo estimado: 60 minutos

Cuenta la leyenda que una vez, Demócrito, sentado en una piedra a la orilla del mar, con una manzana en la mano, estaba meditando: “Si parto ahora esta manzana por la mitad, tomo una mitad y la vuelvo a partir, me quedará un cuarto; si continúo dividiendo, tendré un octavo, luego un dieciseisavo. ¿En qué momento, la siguiente división me llevará a que la parte restante ya no posea propiedades de manzana?” El filósofo llegó a la conclusión de que existe un límite de división y denominó “átomo” a la última partícula obtenida por este hipotético medio. En griego, el término átomo significa “indivisible”. Bueno, ahora sabemos que los átomos si pueden dividirse.

Diseñar y hacer un modelo atómico Formar equipos de 4 o 5 integrantes para que cada equipo construya su modelo atómico. Orientación didáctica Se pide a los alumnos que utilicen los materiales disponibles (materiales baratos y de uso cotidiano) para elaborar un modelo atómico. Permitir que la creatividad y los conocimientos de los alumnos se expresen.

Una vez que elaboren su modelo, mostrarlo al grupo, considerando los siguientes puntos: • • • •

Explicar las características esenciales del modelo y la necesidad del mismo. En equipo, comentar e identificar las semejanzas y diferencias, así como las modificaciones que con base en argumentos pudieran hacer a su modelo, después de haber observado todos los modelos presentados. Expresar los cambios, si los hay, al grupo. Para concluir la actividad, escribir cinco frases que incluyan las características y la necesidad del modelo atómico.

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Evaluación diagnóstica • • •

Evaluación de las ideas previas de los alumnos. Escucharlas, registrarlas y relacionarlas con la temática y su posible desarrollo. Tomar decisiones oportunas para valorar si la actuación docente está en correspondencia con las demandas de los estudiantes. Identificar los obstáculos comunes que plantea la construcción del modelo atómico, que servirán como referencia para que el docente diseñe sus propuestas en función de lo que evaluará.

Actividades de desarrollo

1. ¡Una cara, muchas máscaras!

Tiempo estimado: 90 minutos

Orientación didáctica Para facilitar el estudio de la organización de los electrones en el átomo se sugiere la hoja de trabajo “Modelo atómico y electrones de valencia”,* en la cual se muestra que los electrones se sitúan en diferentes órbitas. * SEP, Enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticos.

Química, México, SEP, 2000, pp. 74-76.

Presentar a los alumnos, un modelo de átomo en el cual los electrones estén organizados (internos y externos) y realizar la actividad propuesta. Se sugiere al profesor elaborar, con anticipación, modelos en papel de los elementos más representativos (Ne, Na, Mg, Al, F, O, N, Li, Be, He), de acuerdo con el modelo propuesto en la hoja de trabajo “Modelo atómico y electrones de valencia”. Asimismo, se recomienda al docente solicitar a los alumnos que realicen las actividades de la hoja de trabajo que viene a continuación; el docente debe poner énfasis en la importancia del proceso y guiarlos con preguntas; para acompañarlos en su aprendizaje también conviene recordar que la evaluación es formativa y los alumnos deben percibirla como parte del trabajo que realizan. Hoja de trabajo para el alumno:

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Modelo atómico y electrones de valencia2 Desarrollando ideas En esta actividad aprenderás cómo están organizados los electrones de un átomo, en diferentes órbitas, y a cuáles se les llama “electrones de valencia”. Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto, ¿cómo podemos saber cuántos átomos de cada uno de ellos se pueden acoplar entre sí? Por ejemplo, el hidrógeno (H) y el oxígeno (O) se pueden unir para formar agua (H2O). ¿Por qué se necesitan dos átomos de hidrógeno para unirse a uno de oxígeno? Aquí daremos algunas ideas a este tipo de preguntas. Empecemos con las órbitas de los electrones en los átomos. De acuerdo con el modelo atómico modificado propuesto por Bohr, los protones y los neutrones se concentran en el núcleo del átomo, y los electrones se encuentran girando a su alrededor, en diferentes órbitas, como lo muestra la figura (el núcleo del átomo no se incluye, pues sería tan solo un puntito).

Cuenta los electrones de cada órbita de la figura, “de la más interna (primera) a la más externa”, y escribe las cantidades en la tabla siguiente. Órbitas

1a

2a

3a

Cantidad de electrones

Suma los tres valores para obtener el número total de electrones: De acuerdo con este número, ¿cuál elemento está representado en el diagrama? (con base en la información de la tabla periódica obtén el número atómico de los elementos). Todos los átomos de un elemento en particular tienen el mismo número de protones.

2

SEP,

“Enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticos”, Química, México, SEP, 2000, pp. 74-76.

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Se define el número atómico como el número de protones que hay en el núcleo de un átomo. En la tabla periódica, el número atómico ordena a los elementos en 1, 2, 3, 4, 5, etcétera. Compara tus resultados con los de tus compañeros. Notarás que el elemento del grupo 18 representado en el diagrama de arriba tiene sus tres órbitas “llenas” con el máximo número de electrones posibles en cada órbita. Usa la tabla periódica, localiza el número atómico 10 (neón) y de acuerdo con el modelo que observas en el pizarrón escribe la cantidad de electrones en cada órbita; dibuja un diagrama, como los anteriores, de este elemento. Completa la tabla que sigue. 1a

Órbita

2a

3a

Cantidad de electrones

Con base en la información contenida en la tabla periódica de los elementos y los modelos que te presenta tu profesor(a), completa la tabla siguiente con la cantidad de electrones en cada órbita para cada elemento. En el espacio de la izquierda dibuja tres diagramas pequeños con sus órbitas para cada uno de los elementos. Símbolo del elemento

Número atómico

Na

11

Mg

12

Al

13

Órbita 1a

2a

3a

Compara los diagramas de estos tres elementos con el diagrama del neón. ¿Qué diferencia encuentras?

A los electrones de la órbita más externa se les llama “electrones de valencia”. Éstos son los que participan en los enlaces químicos necesarios para formar compuestos. En el caso particular del sodio (Na), el magnesio (Mg) y el aluminio (Al), los cuales, como vimos en los diagramas anteriores, tienen respectivamente 1, 2 y 3 electrones de valencia, sus átomos tienden a ceder estos electrones externos para obtener una estructura más estable (con cada órbita completa), como los del neón (Ne). El comportamiento químico de muchos elementos se basa en adquirir una estructura de la orbita más externa, semejante a la de los gases nobles, químicamente estables. Con excepción del helio (dos electrones), esta estructura estable consiste en ocho electrones

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en la órbita externa. En general, cuando se enlazan los átomos tienden a adquirir ocho electrones de valencia en su órbita externa, lo que se conoce como “regla del octeto”.3

Así, el sodio (Na) tiene una tendencia a ceder un electrón. El magnesio (Mg) tiene una tendencia a ceder electrones. El aluminio (Al) tiene una tendencia a ceder electrones.

De acuerdo con la información contenida en la tabla periódica de los elementos y los modelos que te presenta tu profesor(a), completa la tabla que viene a continuación con la cantidad de electrones en cada órbita para cada elemento. En el espacio de la izquierda dibuja tres diagramas del modelo atómico con sus órbitas para cada uno de los elementos. Símbolo del elemento

Número atómico

F

9

O

8

N

7

Órbita a

1

2a

3a

Si comparas los diagramas de estos tres elementos con el diagrama del neón, notarás que les faltan electrones para completar su segunda órbita. Al flúor (F) le falta un electrón, al oxígeno (O) le faltan electrones y al nitrógeno (N) le faltan electrones. Estos átomos tienden a atraer los electrones externos que les faltan para obtener una estructura más estable (con órbitas completas) como las del neón (Ne). Así, el flúor (F) tiene una tendencia a atraer un electrón. El oxígeno (O) tiene una tendencia a atraer electrones. El nitrógeno (N) tiene una tendencia a atraer electrones. ¿Permanece constante el número de electrones? ¿Permanece constante el número de protones? ¿Qué función tienen los electrones de valencia?

3

A. Garritz y J. A. Chamizo (1994), Química, México, Addison Wesley, p. 441.

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Los dos primeros elementos que estudiamos en esta actividad, el argón y el neón, pertenecen al grupo 18 de la tabla periódica y tienen todas sus órbitas llenas. Este grupo se caracteriza por su estabilidad química. De hecho, son los únicos elementos que generalmente se encuentran como átomos aislados, porque reaccionan limitadamente con otros elementos. Para evaluar si los conocimientos analizados han sido asimilados y para obtener conclusiones sobre la actividad, le recomendamos:

Sugerencias de evaluación • • • • •



Pedir a distintos alumnos que lean sus respuestas en voz alta, mientras los demás corroboran si son correctas. Analizar con los alumnos el modelo propuesto e identificar y diferenciar a los electrones internos de los externos, marcándolos con un color diferente en los modelos. Identificar la función que tienen los electrones de valencia (externos) en el átomo. Observar que generalmente los elementos químicos tienden a una estructura estable, con un número de electrones de valencia determinado. Pedir a los alumnos que externen sus dudas y plantear algunas preguntas más, de forma oral, para comprobar que efectivamente sus respuestas son cercanas al conocimiento científico.

2. Lewis, ¿cómo representas los átomos y explicas la formación de moléculas?

Tiempo estimado: 60 minutos

El químico estadounidense Gilbert N. Lewis (1875-1946) propuso usar el símbolo para indicar el elemento químico y puntos para representar los electrones de valencia. La cantidad de puntos colocados alrededor del símbolo es igual al número de electrones en la órbita más externa del átomo. Los electrones de valencia de un átomo tienen la función de enlazarse con los electrones de valencia de otro(s) átomo(s). La estructura que propone Lewis de un átomo es la representación que muestra los electrones de valencia de un átomo determinado.

La regla del octeto de Lewis no sólo se aplica debido a su simplicidad de expresión, sino también porque gran parte del comportamiento químico del átomo se asocia directamente con los electrones de valencia (órbita más externa). Orientación didáctica Con la finalidad de que los alumnos representen el modelo de Lewis para mostrar los electrones de valencia de los átomos, se sugiere realizar tarjetas. Esto les facilitará la representación de iones, átomos y moléculas.

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Elaborar en tarjetas la estructura de Lewis de los primeros 10 elementos químicos de la tabla periódica. Modelo de Lewis

H Li



Be

B

Litio

•

•

C

He

N

O

F

Ne

Helio

Continuar el trabajo en equipo, dar a los alumnos tarjetas que muestren los elementos representados por el modelo de Lewis. – Pedir a los alumnos que busquen el significado de la representación del elemento, recordando la actividad “1. ¡Una cara muchas máscaras! Modelo atómico y electrones de valencia”. Discutir en equipo y expresar sus ideas al resto de la clase. A partir de la actividad anterior, explicar a los alumnos el porqué y para qué del “modelo de Lewis”. – Preguntarle: ¿cómo adquieren algunos elementos una estructura estable? Que discutan en equipo y propongan qué elementos se podrían unir para lograr juntos su estabilidad química (compartir tarjetas con los demás equipos). Expresar sus ideas al resto de la clase.

En algunos casos, los átomos se unen compartiendo pares de electrones entre sí, de esta manera forman moléculas. El hidrógeno, por ejemplo, comparte dos electrones como se muestra a continuación.



H

Átomo de hidrógeno

+

H Átomo de hidrógeno

H

H

o bien

Molécula de hidrógeno

Par de electrones compartidos



H—H Molécula de hidrógeno

Esto también se expresa así: H­2 Existen siete elementos (ningún metal) como “moléculas diatómicas” (es decir, su estructura está formada por moléculas de dos átomos). Estos elementos químicos se encuentran en la naturaleza o se preparan en el laboratorio; de un modo o de otro, las moléculas de estos elementos siempre contienen dos átomos. Por lo tan-

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to, estos elementos se representan de manera que expresen esta composición molecular: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2.

Ejemplos:

F

+

átomo de flúor

F

F

átomo de flúor



F

molécula de flúor

O bien: F-F, o también F2 También se comparten electrones cuando se forman moléculas como la del agua (H2O).

H O H

molécula de agua

Actividades para los alumnos

Los alumnos, con ayuda de la tabla periódica, completarán la siguiente tabla. Elemento

Electrones de valencia

Estructura de Lewis

Hidrógeno Helio Litio Berilio Boro Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón

• •

Representar con el modelo de Lewis las siguientes moléculas: Cl2, Br2, I2, H2O. Escribir el nombre de cada una; en caso de ser necesario, investígalo. Presentar conclusiones acerca del modelo de Lewis, por escrito.

Al evaluar el trabajo realizado y la comprensión del modelo aplicado, sugerimos revisar que los alumnos y alumnas hayan completado en forma correcta la tabla anterior y que sus conclusiones escritas sean cercanas al conocimiento científico. Comente con ellos las observaciones en relación con su desempeño, sus aciertos y sus posibles errores; permita que ellos mismos corrijan aquello en lo que fallaron, con el propósito de aplicar el error como medio de aprendizaje.

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3. ¿Qué representan los iones?

Tiempo estimado: 30 minutos

Retomar la actividad 1. “¡Una cara muchas máscaras!” En ésta se observó que el comportamiento químico de los átomos se basa en adquirir una estructura estable, similar a la del gas noble (grupo 18) más cercano en el sistema periódico. Con excepción del helio, esta estructura estable “consiste en tener ocho electrones en la órbita más externa”. Por esta razón, algunos elementos químicos ceden y otros atraen electrones. A partir de las conclusiones de los alumnos, explicar que cuando un átomo ha cedido o atraído electrones adquiere una carga positiva o negativa, debido a que en su estado elemental es un átomo neutro (es decir, tiene el mismo número de protones que de electrones). La regla del octeto de Lewis se representa como se muestra a continuación. F

Flúor

A un átomo con carga positiva o negativa se le nombra ion. Los iones positivos son por tanto átomos que han perdido uno o más electrones. Los iones negativos son átomos que han atraído uno o más electrones. Si la carga del ion es positiva, se le nombra catión y si es negativa, se dice que es un anión; la carga se representa como un superíndice después del símbolo del elemento, como se muestra en seguida.

Li

Li+

Cuando cede un electrón, queda con carga positiva y se le nombra como ion litio (catión).

F

F

F

Cuando atrae un electrón, adquiere una carga negativa y se le denomina ion fluoruro (anión). Iones Catión

Anión

Catión

Na+

Cl-

Al 3+

Ion sodio cedió un electrón

Ion cloruro atrajo un electrón

Ion aluminio cedió tres electrones

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Actividad para los alumnos



Con el modelo propuesto por Bohr, completen la siguiente tabla; con base en estos datos, expliquen cuáles son los elementos que ganan o pierden electrones. Posteriormente represéntenlos como iones con sus respectivos nombres. Símbolo del elemento

Número atómico

F

9

O

8

N

7

Na

11

Mg

12

Órbita 1a

2a

3a

En plenaria, resaltar las ideas más importantes del tema (modelo de Lewis, átomos, moléculas y iones). Pedir a los alumnos que elaboren una red de conceptos y establezcan relaciones utilizando las siguientes palabras: átomo, núcleo, órbitas, protón, neutrón, electrón, electrones internos, electrones de valencia (externos), carga positiva, carga negativa, dona electrones, atrae electrones, comparten electrones, iones, cationes, aniones, moléculas, estructura estable. Al revisar la actividad: elegir las redes conceptuales que sean las más cercanas al conocimiento científico y presentarlas ante el grupo para que el error sea aprovechado didácticamente. Recordar que los errores surgidos en la resolución de una actividad son los que revelan la teoría que maneja el alumno. Así, la reflexión acerca de un error cometido puede ser más fecunda que un éxito inmediato. Actividad 4. Isótopos: los que ocupan el mismo lugar

Tiempo estimado: 60 minutos

¿Sólo los electrones son importantes en el átomo? ¿Y los isótopos? Aplicaciones de los isótopos

Formar equipos de cinco integrantes y numerar a los miembros de cada equipo del uno a cinco. Los alumnos de distintos equipos que comparten el mismo número, deberán integrar un nuevo equipo para leer y comentar un apartado de la lectura “Usos pacíficos de la energía nuclear”; por ejemplo, fotografía del cerebro. La idea es que cada equipo lea un apartado distinto.

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Pedir a los alumnos que se integren en su equipo original, de tal forma que se tenga información del tema completo para el logro de los objetivos. Comentar el uso de los isótopos en su equipo.

En plenaria, concluir acerca de los usos de los isótopos y su importancia. Cada alumno escribirá en su cuaderno dos usos de los isótopos que fueron de su interés. Usos pacíficos de la energía nuclear Gracias al uso de reactores nucleares, hoy en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40 se produce una expansión en el empleo pacífico de varios tipos de isótopos radioactivos, en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre. 1. Conservación de las aves migratorias La conservación de las aves migratorias requiere un buen conocimiento de los lugares donde se reproducen y pasan la temporada invernal, así como de los lugares que utilizan para hacer sus escalas durante la migración. Tradicionalmente, los biólogos han utilizado anillos enumerados para relacionar los hábitat temporales, pero el uso de los anillos proporciona muy poca información sobre las especies que no son de caza. Recientemente ha aumentado la preocupación sobre los efectos de los cambios locales, regionales y mundiales en el hábitat de muchas especies migratorias. Entre ellas se incluye a más de 30 especies de aves playeras que se reproducen en Norteamérica, pero que pasan la temporada invernal en Centroamérica o Sudamérica. Los biólogos de varios países están trabajando juntos para identificar las prioridades y para enfocar sus esfuerzos hacia la conservación de las aves playeras migratorias. Actualmente disponemos de una técnica nueva denominada análisis de isótopos estables, que puede ser de gran utilidad para estos estudios. 2. Fotografía del cerebro Una de las aplicaciones de los isótopos es la fotografía de rayos gamma: al paciente se le inyecta un isótopo que emita radiación gamma y se recoge la radiación emitida de forma que se obtiene una foto de la zona deseada; por ejemplo, del cerebro que se observa en la imagen. 3. Control de plagas Se sabe que algunos insectos pueden ser muy perjudiciales, tanto para la calidad y productividad de cierto tipo de cosechas, como para la salud humana. En muchas regio­ nes del planeta, aún se les combate con una gran variedad de productos químicos, muchos de ellos cuestionados o prohibidos por los efectos nocivos que producen en el organismo humano. Sin embargo, con la tecnología nuclear

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es posible aplicar la llamada “Técnica de los insectos estériles (TIE)”, que consiste en suministrar altas emisiones de radiación ionizante a un cierto grupo de insectos machos mantenidos en laboratorio. Luego, los machos estériles se dejan en libertad para facilitar su apareamiento con los insectos hembra. No se produce, por ende, la necesaria descendencia. De este modo, luego de sucesivas y rigurosas repeticiones del proceso, es posible controlar y disminuir su población en una determinada región geográfica. En Chile se ha aplicado con éxito la TIE para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansión de sus exportaciones agrícolas. 4. Mutaciones La irradiación aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la información genética de ciertas variedades de plantas y vegetales de consumo humano. El objetivo de la técnica es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su resistencia y productividad. 5. Conservación de alimentos En el mundo mueren cada año miles de personas a causa del hambre; por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y conservación de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el periodo de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana; en cambio, es capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo. La irradiación de alimentos es aplicada en Chile, con una demanda que obliga a su funcionamiento sin interrupción durante los 365 días del año. 6. Vacunas Se han elaborado radiovacunas para combatir enfermedades parasitarias del ganado, que afectan la producción pecuaria en general. Los animales sometidos al tratamiento soportan durante un periodo más prolongado, el peligro de reinfección siempre latente en su medio natural. 7. Medicina nuclear Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en medicina, como agentes de diagnóstico y terapéuticos. En el diagnóstico se utilizan radiofármacos para diversos estudios de tiroides, hígado, riñón, circulación sanguínea, corazón, pulmón, tracto gastrointestinal. En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos basados en irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y pronta detección del cáncer se obtienen terapias con exitosos resultados. 8. Radioinmuno análisis Se trata de un método y procedimiento de gran sensibilidad, utilizado para realizar mediciones de hormonas, enzimas, virus de la hepatitis, ciertas proteínas del suero, fármacos y variadas sustancias. El procedimiento consiste en tomar muestras de sangre

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del paciente, en las cuales posteriormente se añadirá algún radioisótopo específico, que permitirá obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de interés. Orientación didáctica Con la finalidad de que los alumnos representen los isótopos aplicando la simbología química, se sugiere partir del modelo de Bohr.

Explicar a los alumnos que todos los átomos de un elemento dado tienen la misma cantidad de protones. Pero las pruebas experimentales han demostrado que, en la mayoría de los casos, todos los átomos de un elemento dado no tienen masas idénticas. Esto se debe a que átomos del mismo elemento pueden tener cantidades distintas de “neutrones” en sus núcleos. Los átomos de un elemento que tienen el mismo número de protones pero distinto número de neutrones se llaman isótopos. En consecuencia, los átomos de varios isótopos de un elemento tienen la misma cantidad de protones y electrones en su estado basal, pero cantidades distintas de neutrones. El isótopo más común del hidrógeno no presenta ningún neutrón; también hay un isótopo del hidrógeno llamado deuterio, con un neutrón, y otro llamado tritio, con dos neutrones. Representación del núcleo del hidrógeno con sus isótopos.



Protio Deuterio

Protón Neutrón Tritio

Un protón Un protón y un neutrón Un protón y dos neutrones

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Representación química de los isótopos Símbolo del elemento Número de masa: Suma de protones y neutrones



1 H 1



2 H 1

3 H 1

Número de protones (igual en todos los isótopos de hidrógeno)



Pedir a los alumnos que representen los isótopos estables del oxígeno (con 8, 9 y 10 neutrones, y 8 protones) y los isótopos estables del carbono (con 6 y 7 neutrones, y 6 protones), de acuerdo con la representación mostrada de los isótopos del hidrógeno. Para concluir la actividad, completar con los datos correspondientes la siguiente tabla. Isótopos 3 4

2

He

2

He

24 25

Número de protones

Número de neutrones

Mg

12

Mg

12

Al evaluar la sesión, considere la participación de los estudiantes al exponer sus conclusiones en relación con la lectura, revise sus breves escritos sobre el uso de los isótopos y el llenado de esta última tabla. Recuérdeles también la importancia de conservar sus trabajos, con el propósito de revisarlos e identificar lo que han aprendido, además de formar parte de la evaluación general.

5. Diversidad de los materiales

Tiempo estimado: 60 minutos

Formar equipos de 4 o 5 integrantes y proporcionarles varios materiales (con características diversas y en diferentes estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso); pedir que los clasifiquen según sus características y que argumenten el criterio de su clasificación. •

Una vez formados los pequeños grupos se plantean las siguientes preguntas para explicar sus respuestas en equipo.

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1. ¿Tienen algo en común los materiales presentados, a pesar de su diversidad? Justifiquen su respuesta. •

Ante esta cuestión, los alumnos pueden llegar a la conclusión de que todos los materiales estructuralmente están formados por átomos (de no ser así, puede orientar la reflexión respecto a la relación que hay entre la pregunta y lo realizado en las actividades anteriores); si es esta la respuesta, se les pregunta: 1. 2. 3. 4.

¿Qué son los átomos? ¿Los átomos tienen masa? ¿Cómo lo sabes? ¿Los átomos tienen volumen? ¿Cómo lo sabes? ¿Los átomos se ven con una lupa? ¿Se ven con un microscopio? ¿Por qué? Orientación didáctica

A lo largo de esta secuencia didáctica se ha revisado “¿cómo es la estructura de los materiales?”. Como resultado de este trabajo se puede fundamentar la posibilidad de que todos los materiales tengan una estructura microscópica común, formada con átomos que están constituidos por protones, neutrones y electrones. ¡Hemos pasado de no “ver” nada común en cientos de miles de sustancias diferentes, a pensar que todas están formadas a partir de átomos! Sin embargo, es poco usual que los átomos estén aislados. Generalmente se unen con otros átomos para formar moléculas.

Cuando se unen dos o más átomos, se forman moléculas. Recuerda la actividad 2. “Lewis, ¿cómo representas los átomos y explicas la formación de moléculas?”, cuando se explicó que los átomos se unen compartiendo pares de electrones entre sí. Ejemplos de moléculas:



Molécula de fósforo

Molécula de agua

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Actividad para los alumnos

Con plastilina forma átomos de hidrógeno, oxígeno, cloro, flúor, fósforo y agua. Considera que el más pequeño es el de hidrógeno y luego sigue el oxígeno. El de fósforo es más grande que el del oxígeno y el de hidrógeno.4 • •

Utiliza palillos de dientes para construir moléculas de dos átomos de cloro, de dos átomos de flúor, de cuatro átomos de fósforo y de agua. Los palillos simularan los enlaces. Que los equipos muestren sus átomos y moléculas a sus compañeros.

Se puede concluir la actividad, mostrando los modelos y escuchando las conclusiones a las preguntas anteriores, enriqueciéndolas con las aportaciones del profesor(a). O bien, se puede avanzar un poco más con la siguiente pregunta. •

¿Cómo explicas la enorme variedad de sustancias existentes?

Al evaluar la actividad se sugiere tomar en cuenta los modelos realizados por los estudiantes, así como escuchar sus interpretaciones y explicaciones; se recomienda dirigir la actividad por medio de preguntas para que identifiquen los alcances y las limitaciones de los modelos propuestos. También se propone una puesta en común de las actividades realizadas y evaluar con base en los argumentos de los estudiantes. Orientación didáctica A partir de los conocimientos adquiridos, en relación con la representación de moléculas, átomos, iones e isótopos, se sugiere orientar a los alumnos en la reflexión de la diversidad de materiales que existen, comentándoles que faltan por estudiar otros fenómenos que nos ayudarán a explicar de manera más profunda, la diversidad de materiales. Los alumnos suelen referirse a algunos materiales naturales (rocas, madera, agua, lana, aire, oro) y a otros muchos transformados (vidrio, plásticos, fibras, pinturas, papel, metales). Basta una breve reflexión para comprender que sin la química no existirían ni el calzado, ni la ropa que vestimos, ni muchos de los materiales con que se construyó la casa donde habitan, ni la síntesis de fármacos, entre otros productos. Poco esfuerzo se necesita para comprender la dependencia de nuestras vidas de esos materiales y la imposibilidad de desprendernos de ellos, so pena de retornar a la Edad Media. También es importante referirse a los impactos tanto positivos como negativos que estos procesos tienen. Aunque ahora nos encontramos en plena “era de la química”, para llegar hasta aquí ha sido necesario abordar y superar dificultades tanto prácticas como teóricas.

4

Ana Martínez, Introducción a la física y a la química, México, Santillana, 2003, pp. 107-108.

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Cierre Actividad 6

Socialización de lo aprendido

Tiempo estimado: 60 minutos

Organizar un coloquio para comentar los conocimientos adquiridos que permita a los alumnos reorganizar sus nuevas ideas al expresar y escuchar a sus compañeros. Puntos a tratar:

1. Alcances, limitaciones y usos de los modelos presentados. Los que ellos construyeron, el modelo de Bohr y el modelo de Lewis. 2. Los nuevos conocimientos que adquirieron al utilizar los diferentes modelos. Representación de átomos, elementos, moléculas, iones e isótopos. 3. Concluir de tal manera que los alumnos comprendan el nivel de estudio microscópico de la estructura interna de la materia. La conclusión general formará parte del portafolio.

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Anexo 9 Secuencia didáctica

Bloque III. La transformación de los materiales: la reacción química

Tema

1. La reación química

Subtema

1.2. El lenguaje de la química • Los modelos y las moléculas • El enlace químico y la valencia • Ecuación química. Representación del principio de conservación de la masa Aprendizajes esperados • • • • • •

Construye modelos de compuestos con base en la representación de Lewis. Modela en forma tridimensional algunos compuestos para identificar los enlaces químicos y con ellos explicar cómo se forman los nuevos, en algunas reacciones químicas sencillas. Relaciona el modelo tridimensional de compuestos con su fórmula química y su valencia. Representa el cambio químico mediante una ecuación e identifica la información que contiene. Verifica la correcta expresión de la ecuación química utilizando el principio de conservación de la masa y la valencia. Predice la formación de moléculas utilizando el modelo de valencia.

Antecedentes / Ideas previas Reacción química y el lenguaje de la química Ciencias Naturales. Cuarto grado. Primaria, lección 17. ¿Cómo cambian las cosas?, y de sexto grado, lección 30. Algunos materiales y sustancias también son inventos.

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Modelos Ciencias II, bloque III, tema 1, subtema 1.2. ¿Para qué sirven los modelos?, y del tema 2, los subtemas 2.1. ¿Un modelo para describir la materia? y 2.2. La construcción de un modelo para explicar la materia. Ciencias III, bloque II, tema 1, subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales?, y del tema 2, los subtemas 2.1. Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica y 2.2. ¿Cómo se unen los átomos?

Ideas previas de los alumnos1 Acerca de la reacción y la ecuación química, los alumnos suelen tener las siguientes ideas: • • • • •

Los estudiantes experimentan dificultades para reconocer cuándo ocurre una reacción química. Muchos no distinguen de manera consistente entre un cambio químico y un cambio físico. La idea de los estudiantes acerca de la evidencia de que hubo una reacción química es cuando la sustancia pierde masa, aumenta su volumen, presenta efervescencia, explosión o cambio de color. Los estudiantes basan sus observaciones respecto a que hubo una “reacción química” en evidencias sensoriales; esto provoca conflicto y genera confusión si no tienen claro el concepto de átomo. Los alumnos encuentran dificultades para desarrollar una concepción adecuada de la combinación química de elementos, hasta que pueden interpretar el concepto de “combinación” en el nivel molecular. El punto clave que los alumnos necesitan aprender es que, aunque un átomo mantiene su identidad durante una reacción química, una molécula no; ya que la generación de nuevos enlaces implica que las moléculas nuevas están conformadas por los átomos originales.

En cuanto al principio de la conservación de la masa,2 las ideas más recurrentes son: •

La noción de masa tiene diversas connotaciones para los estudiantes, esto incluye al volumen y al peso.

J. I. Pozo Municio y M. A. Gómez Crespo, “La conservación de las propiedades no observables de la materia”, en Aprender y enseñar ciencia, Madrid, Morata, 1998, pp. 170-182; Rosalind Driver et al., “Cambio químico”, en Dando sentido a la ciencia en secundaria, México, Visor/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2000, pp. 119-125; Rosalind Driver et al., “Más allá de las apariencias: la conservación de la materia en las transformaciones físicas y químicas”, en Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, Madrid, Morata, 1992, pp. 225-257, y Vanesa Kind, “Ideas de los estudiantes sobre procesos químicos”, en Más allá de las apariencias, México, Santillana/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2004, pp. 53-87. 2 Idem. 1

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• •

Muchos alumnos no parecen apreciar los aspectos cuantitativos del cambio químico, especialmente las masas fijas de las sustancias reactivas y la conservación de la masa total. Parece que los alumnos asocian los cambios físicos con los cambios en la cantidad de materia.

Actividades sugeridas

Tiempo estimado: 6 horas

Orientaciones para el profesor Breve introducción respecto a los contenidos y los aprendizajes esperados del subtema “El lenguaje de la química”. Establecer con los alumnos los criterios de evaluación en cada una de las actividades a desarrollar. Todos los productos que se elaboren, ya sea de manera individual, en equipo o en grupo, formarán parte del portafolio para que estén disponibles en caso de ser necesaria su consulta.

Actividad de inicio ¿Qué recordamos del modelo de Lewis? • •

Tiempo estimado: 60 minutos

Recuerde a los alumnos, la representación de los átomos y moléculas empleando el modelo de Lewis, del bloque II, subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales? Como introducción a la actividad, conviene que los alumnos comenten en una lluvia de ideas, información relevante relacionada con la importancia del uso del modelo de Lewis.

A principios del siglo XX, en 1916, de manera independiente los científicos Walter Kossel y Gilbert Lewis concluyeron que la tendencia de los átomos a formar estructuras similares a las del gas noble más cercano, explica la formación de los enlaces químicos. Esta conclusión se conoce mundialmente como “regla del octeto”, ¿la recuerdan? “Cuando se forma un enlace químico, los átomos reciben, ceden o comparten electrones de tal forma que la capa más externa de cada átomo contenga ocho electrones y, así, adquiera una estructura electrónica estable, parecida al gas noble más cercano en el sistema periódico.”

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No obstante que hay muchas excepciones a esta regla y hasta se han logrado sintetizar algunos compuestos de los gases nobles, el modelo de Lewis permite ilustrar de manera sencilla los enlaces químicos. En esta representación, el símbolo del elemento está rodeado de puntos que corresponden al número de electrones de valencia.

Formar equipos de cuatro o cinco integrantes. Con ayuda de la tabla periódica completen la siguiente tabla. Tabla 1 Elemento

Símbolo

Grupo

Número de electrones de valencia

Modelo de Lewis

Boro Hidrógeno Nitrógeno Oxígeno Cloro Flúor Carbono Helio

Solicitar que en cada equipo intercambien ideas para comprobar si está bien representado el elemento mediante el modelo de Lewis; comparar con los demás equipos y si hay dudas, preguntar al profesor(a). Es importante que el docente favorezca en los alumnos la confianza en sí mismos, así como una mejor relación entre ellos y con él o ella.

Por equipos, elaborarán en tarjetas los modelos de Lewis de los elementos de la tabla 1 y propondrán algunos compuestos que sea posible formar, a partir del uso del modelo de Lewis. Completarán la tabla 2 y escribirán la fórmula química correspondiente. Tabla 2 Compuestos Modelo de Lewis

Fórmula química F2

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Elegir a un representante de equipo para que explique ante los demás los resultados obtenidos en ambos ejercicios. Para finalizar la actividad, solicitar que elaboren conclusiones en forma individual, acerca de la representación de compuestos con la ayuda del modelo de Lewis.

Evaluación diagnóstica Evaluación de las ideas previas de los alumnos: escucharlas, registrarlas, relacionarlas con la temática y su posible desarrollo. Tomar decisiones oportunas para valorar si la actuación docente está en correspondencia con las demandas de los estudiantes. Identificar los obstáculos comunes que plantea la construcción del modelo de Lewis, que servirán como referencia para que el docente diseñe sus actividades, en función de los conocimientos de los alumnos y alumnas.

Actividades de desarrollo 1. ¡Qué listo era Lewis!

Tiempo estimado: 60 minutos

Formar equipos de cuatro o cinco integrantes, para realizar las siguientes actividades.

Nota: Antes de la clase, solicite material para construir compuestos tridimensionales: plastilina de colores y palillos de madera. Orientación didáctica Orientar al alumno para que se dé cuenta y concluya que todos los elementos del mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia, lo cual se puede verificar en la tabla periódica.

1.1. Electrones de valencia y grupo al que pertenecen.3 En esta actividad se identificarán los electrones de valencia de algunos átomos y se establecerá la relación con el grupo al que pertenecen los elementos respectivos.

3

SEP,

Enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticos. Química, México, 2000, pp. 77-79

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Recordemos: Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran en:

Estos electrones, por estar más alejados del núcleo que los demás, son atraídos más débilmente hacia él, por lo cual se pueden ceder, atraer o compartir con mayor facilidad. Esto los hace participar en la formación de enlaces químicos. En la siguiente tabla se muestra el número de electrones de valencia de algunos elementos y el grupo al que pertenecen. Tu tarea es completarla. Símbolo del elemento

Electrones de valencia

Ne C

Grupo

Símbolo del elemento

Electrones de valencia

18

Ar

8

4

F

17

Grupo

S

16

H

1

Al

3

Cl

F

7

B

O

6

P

N

15

Br

Si

14

He

7 13 5 18

¿Qué relación encuentras entre el grupo al que pertenecen los elementos y el número de electrones de valencia? Verifica que todos los elementos del grupo 13 (familia del boro) tienen tres electrones de valencia.

Verifica que todos los elementos del grupo 16 (familia del oxígeno) tienen electrones de valencia.



Verifica un grupo más. Todos los elementos del grupo electrones de valencia.

tienen

La valencia es la capacidad que tiene un elemento químico para enlazarse con otros; por ejemplo, los elementos del grupo 1 tienen valencia 1, es decir, pueden establecer un enlace con otro elemento; del mismo modo, los elementos del grupo 2 presentan valencia 2, es decir, tienen la capacidad de establecer dos enlaces.

Después de las observaciones realizadas, ¿cuál es tu conclusión?

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1.2. Un modelo tridimensional. En la actividad de inicio formaron compuestos empleando el modelo de Lewis; elige tres y represéntalos en un modelo tridimensional, con plastilina y palillos. Considera el tamaño comparativo de los átomos y los electrones de valencia. Para el tamaño de los átomos guíate con la tabla 3. Ejemplo

CH­4 Molécula de metano Tabla 3

•

•

•

Comentar en equipo, las diferencias y semejanzas entre la representación del modelo de Lewis y la forma tridimensional. Elegir a un representante para que explique las opiniones del equipo ante el grupo; debe enfatizar el aspecto de la valencia de cada átomo y cómo al unirse con otros, comparten electrones adquiriendo una estructura estable. Por equipo, elaborar una conclusión respecto a lo que consideran que aprendieron acerca de los electrones de valencia de un átomo y el grupo al que pertenece, la forma de representar los enlaces en los compuestos mediante el modelo de Lewis y los modelos tridimensionales. Al evaluar la actividad, revise el trabajo de los alumnos, incluidas las conclusiones escritas que elaboraron por equipo, y considere la participación activa de cada uno de ellos.

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Actividad 2

¿Qué representa una ecuación química?

Tiempo estimado: 60 minutos

Una vez que se han recuperado las ideas sobre la representación de los átomos y algunas de las formas como se unen, se introduce al estudio de cómo se representan los cambios químicos, con el propósito de dar un paso más en la comprensión del lenguaje particular de esta ciencia. Nota: Antes de la clase, solicite material para construir modelos tridimensionales de algunos compuestos: plastilina de colores y palillos de madera. Recupere con los alumnos, los antecedentes en relación con el empleo del modelo cinético molecular estudiado en Ciencias II, para que por medio de este modelo expliquen algunos fenómenos de su entorno. Permita que expongan lo que recuerdan al respecto y que planteen sus dudas para que otros compañeros intenten resolverlas. Es necesario reflexionar en cuanto a los alcances y limitaciones que presenta cada modelo para explicar ciertos fenómenos químicos. Las reacciones químicas ocurren porque las moléculas se están moviendo y, cuando ocurren las colisiones de unas contra otras, los enlaces se rompen y los átomos se unen a otros para formar nuevas moléculas. Este proceso se representa mediante una ecuación química. La ecuación química es una forma esquemática y sencilla de expresar, con símbolos y fórmulas, los cambios que ocurren en el transcurso de una reacción. Orientación didáctica La parte fundamental radica en que los estudiantes aprendan que durante una reacción química se forman nuevas sustancias cuyas propiedades son muy diferentes de aquellas que le dieron origen. Recordar la importancia de explicar a los alumnos en qué nivel se trata un tema: en el macroscópico, en el microscópico o en el simbólico, pues el profesor puede pasar de un nivel a otro, pero el estudiante requiere de aclaraciones constantes para comprender los contenidos.



Formar equipos de cuatro o cinco integrantes y realizar las siguientes actividades. 2.1. La reacción y la ecuación química

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Leer el siguiente texto que muestra un ejemplo de reacción química, representada con su respectiva ecuación, y realizar lo que se indica. Si ustedes usan una estufa de gas para cocinar su cena es probable que su estufa queme gas natural, compuesto principalmente por metano. El metano (CH4) es una molécula que contiene cuatro átomos de hidrógeno enlazados a un átomo de carbono. Cuando ustedes encienden la estufa, están suministrando la energía para empezar la reacción del metano con el oxígeno del aire. Durante esta reacción, los enlaces químicos se rompen y se forman nuevos enlaces. En este cambio químico, los productos que se obtienen son el dióxido de carbono y el vapor de agua (y, por supuesto, el calor y la luz que se ve en la llama). La ecuación química de la reacción se escribe así: CH4 (g) metano

+

2O2 (g)



oxígeno molecular

CO2 (g)

dióxido de carbono

+

2H2O (g)

+ calor

agua

En una ecuación química, los elementos o compuestos que reaccionan se llaman reactivos y se colocan del lado izquierdo. En el ejemplo, el metano y el oxígeno molecular son los reactivos; enciérralos en un rectángulo azul. Del lado derecho se escribe el o los productos obtenidos cuando ocurre la reacción. A estos elementos o compuestos se les llama productos. En el ejemplo, el dióxido de carbono, el agua y el calor son los productos; enciérralos en un rectángulo rojo. Reactivos y productos se separan con una flecha, que significa “produce” o “transforma”. Las letras que están entre paréntesis representan el estado de agregación de la sustancia. En el ejemplo todos son gases. De acuerdo con lo anterior, la ecuación dice o se lee de la siguiente manera: una molécula de gas metano reacciona con dos moléculas de oxígeno gaseoso, para producir una molécula de dióxido de carbono en fase gaseosa, dos moléculas de agua en vapor y calor. Recuerda: La ecuación química es la representación de la reacción.

Es importante que el docente guíe al alumno en el empleo del lenguaje simbólico, ya que se trata de un nivel cognitivo de abstracción y tiene sus antecedentes en el manejo de las variables en física para la elaboración de fórmulas y gráficas.

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En las ecuaciones químicas se utilizan otros símbolos, por ejemplo los siguientes: Símbolos utilizados en las ecuaciones químicas Símbolo

Significado

(s)

Estado sólido

(l)

Estado líquido

(g)

Estado gaseoso

(ac)

Disolución acuosa Se desprende gas Sólido que se forma como precipitado Se usa para separar a los reactivos de los productos Calor Se usa para separar dos reactivos o dos productos

+

La escritura de las reacciones químicas es una forma de “lenguaje químico”; para practicarlo, realiza las siguientes actividades. 2.1.1. El cambio químico que tiene lugar cuando una reja, ventana o clavo de hierro se oxida, se puede representar de la siguiente manera. Identifica cada uno de los componentes de la ecuación química y escribe su significado. 4 Fe (s) hierro

+

3 O2 (g)

2 Fe 2O 3 (s)

oxígeno molecular

óxido de hierro (III)

2.1.2. Representa con modelos tridimensionales, usando plastilina y palillos, los reactivos presentes en la siguiente reacción y explica con los modelos cómo se forman los productos.



CH4 (g) + metano

2 O2 (g )

oxígeno





CO2(g)

+

dióxido

molécula de carbono

2 H2O (g) +

agua

calor

Responde las preguntas: ¿qué enlaces deben romperse para formar los nuevos compuestos?, ¿queda el mismo número de átomos? Al terminar la modelación, elige un representante de tu equipo para que explique al resto del grupo cómo se forman los nuevos enlaces presentes en los productos.

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Para concluir, en plenaria, resaltar las ideas más importantes del tema. ¿Qué representa una ecuación química?, ¿qué símbolos se utilizan en una ecuación química?, ¿por qué es importante representar las reacciones con ecuaciones químicas? Como una forma de evaluar la sesión, considerar la participación de los estudiantes y solicitar que escriban un comentario sobre las actividades realizadas, a manera de conclusión. Pida que conserven estos trabajos para elaborar un portafolio al terminar el tema. 3. ¿Qué le ocurre a la masa en una reacción química?

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: Antes de la clase, solicite material para realizar la reacción química: 2 tabletas efervescentes, 2 botellas de refresco (de vidrio y limpias) y un globo. Orientación didáctica El principio de conservación de la masa entra en contradicción aparente con el hecho de que en una reacción química se transformen unas sustancias en otras. La forma de comprobar que existe conservación de la masa en una reacción química es llevándola a cabo en un recipiente cerrado sobre una balanza (sistema cerrado). Se puede recuperar el antecedente del subtema 2.3. del bloque I. La parte fundamental en este aspecto es que los estudiantes aprendan que durante una reacción química se forman nuevas sustancias, cuyas propiedades son muy diferentes de aquellas que le dieron origen. Cabe puntualizar que en ese proceso, la masa se mantiene constante.



En equipos de cuatro o cinco integrantes, realicen las actividades que vienen a continuación; utilicen el material que se les solicitó.

Actividad experimental ¿Se conserva la masa en una reacción química? Orientación didáctica El experimento realizado por equipos debe ser considerado parte de los procesos de enseñanza y aprendizaje. Por ello, permita que los alumnos realicen la actividad siguiendo las instrucciones y, además, interpreten los resultados. En lugar de explicarles lo que ocurre desde el primer momento, permita que sean ellos quienes planteen las posibles explicaciones y reoriente la corrección de sus errores, por medio del planteamiento de nuevas preguntas.

Antoine L. Lavoisier (1743-1794) fue un científico francés que midió cuidadosamente la masa de las sustancias, tanto antes como después de diversas reacciones químicas, y llegó a conclusiones de gran importancia en la química.

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Propósito Observar una reacción química en diferentes condiciones, analizando principalmente los cambios de masa que ocurren para establecer si existe alguna regularidad en esta magnitud durante el proceso.

Materiales • • • • • •

2 tabletas efervescentes. 2 botellas de refresco, que sean de vidrio y estén limpias. 1 globo. Agua. Balanza granataria. Mortero con pistilo o algún recipiente para poder moler las tabletas.

Desarrollo Experiencia número 1. 1. En el mortero trituren con el pistilo una tableta efervescente. A continuación viertan el polvo en el interior de un globo, cuiden que no quede en las paredes exteriores del mismo. 2. Coloquen en la botella 50 ml de agua. 3. Determinen la masa de la botella con el agua y del globo con la tableta efervescente, que será la masa inicial. 4. Contesten las siguientes preguntas: ¿qué suponen que ocurrirá con la masa de los reactivos durante la reacción, tras añadir el polvo en el agua?, ¿aumentará?, ¿disminuirá?, ¿por qué? 5. Agreguen la tableta efervescente molida en la botella y esperen a que la reacción que se produce finalice. 6. Determinen la masa final, no olviden incluir el globo. 7. Completen con los datos obtenidos la siguiente tabla.

Experiencia núm. 1 Masa inicial

Masa final

Experiencia número 2. 1. En el mortero trituren con el pistilo una tableta efervescente. A continuación viertan el polvo en el interior de un globo, cuidando que no quede en las paredes exteriores del mismo. 2. Coloquen en la botella 50 ml de agua.

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3. Embonen el globo en la boca de la botella, asegúrense de que no caiga el polvo de la tableta dentro de la botella. Determinen la masa de todo el sistema. 4. Contesten las siguientes preguntas: ¿qué creen que le sucederá a la masa de los reactivos durante la reacción?, ¿aumentará?, ¿disminuirá?, ¿por qué? 5. Levanten el globo para que la tableta efervescente caiga dentro de la botella y esperen a que la reacción producida finalice.

6. Determinen nuevamente la masa de todo el sistema. 7. Con los datos obtenidos, completen la siguiente tabla. Experiencia número 2 Masa inicial

Masa final

Aspectos a considerar para la actividad experimental • •

Desarrollo de las actividades. Discusión de los resultados.

Conclusiones •

•

•

Para concluir la actividad, el portavoz del equipo explicará la relación que existe entre la ley de la conservación de la masa y los resultados obtenidos durante la experiencia. Se sugiere rolar a los alumnos que presentan el trabajo del equipo para favorecer la responsabilidad entre todos los integrantes. Es importante que durante la elaboración de la conclusión final se aclaren las dudas generadas durante el reporte de actividades. Una de esas dudas puede ser la identificación del gas que se produce durante la reacción química y por qué era necesario contenerlo en el globo, así como tomar en cuenta que los resultados pueden ser aproximaciones, debido a los posibles errores de medición en el instrumento o en el procedimiento. Una forma de evaluación de la sesión puede ser que los alumnos presenten un reporte escrito de las actividades realizadas, haciendo énfasis en las conclusiones obtenidas. Revisar estos reportes y comentarlos cuando se devuelvan.

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Actividad 4 Correcta expresión de la ecuación química

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: Antes de la clase, solicite material para construir modelos tridimensionales de algunos compuestos: plastilina de colores y palillos de madera. Orientación didáctica En esta actividad, los alumnos aprenderán lo que significa representar e interpretar una ecuación química para su correcta expresión, utilizando el principio de conservación de la masa y la valencia; sin embargo evite llegar a un balanceo estequiométrico riguroso o exhaustivo.

En equipos de 4 o 5 integrantes realizar la siguiente actividad. Antoine L. Lavoisier midió cuidadosamente la masa de las sustancias, antes y después de diversas reacciones químicas, y llegó a la conclusión de que “la materia no se crea ni se destruye, sólo se trasforma” durante las reacciones químicas. Por lo tanto, el enunciado de la conservación de la masa dice: La masa de los reactivos antes de la reacción es la misma que la de los productos al terminar la reacción.

Lo anterior significa que en una reacción química, el número de átomos de cada elemento que reacciona debe ser igual que el número de átomos que se produce. Comprueba teóricamente la ley de la conservación de la masa, en la siguiente ecuación química. Elabora los modelos tridimensionales de los reactivos para poder explicar la formación de los productos, y responde las preguntas. C +O2 Reactivos

CO2+calor Productos

¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

de carbono (C) hay:

de carbono (C) hay:

de oxígeno (O) hay:

de oxígeno (O) hay:

Como pudiste observar, del lado de los reactivos se tiene la misma cantidad de átomos de cada clase, que del lado de los productos. La ley de conservación de la masa se cumple; se dice, entonces, que la reacción está balanceada y correctamente escrita. Analicemos ahora la descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2), es decir, agua oxigenada. El agua oxigenada, por su facultad de liberar oxígeno, ma-

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ta a muchos microbios, por ello se emplea como desinfectante de heridas, en cuyo contacto se puede ver al oxígeno desprenderse en forma de burbujas. La ecuación que representa esta reacción es: H2O2 (l) Reactivos

H2O (l) + O2 Productos

¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

de hidrógeno (H) hay:

de hidrógeno (H) hay:

de oxígeno (O) hay:

de oxígeno (O) hay:

Se tiene el mismo número de átomos de hidrógeno, pero no el mismo de oxígeno. La ecuación no está balanceada, por lo tanto, no cumple con la ley de la conservación de la masa y no está correctamente escrita. Para que esto no suceda, se coloca un número antes del compuesto, al que llamamos coeficiente estequiométrico; este número iguala la cantidad de cada elemento en los productos y los reactivos, lo que se conoce como balancear la ecuación. En este caso, colocaremos un número 2 como coeficiente estequiométrico del peróxido de hidrógeno (H2O2) y otro en el agua H2O. Nuevamente cuenta el número de átomos que hay de cada elemento. 2 H2O2 (s) Reactivos ¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

2 H2O (l) + O2 Productos ¿Cuántos átomos hay de cada elemento?

de hidrógeno (H) hay:

de hidrógeno (H) hay:

de oxígeno (O) hay:

de oxígeno (O) hay:

Ahora sí tenemos igual número de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación, y ha quedado balanceada; esto implica que hay la misma masa de cada lado de la ecuación química. Para concluir la actividad, el portavoz de cada equipo explicará la importancia del trabajo de Lavoisier acerca de la conservación de la masa durante una reacción química; cómo se expresa en una ecuación química y cómo lo comprobaron, en forma experimental, en la actividad 4. Solicitar a los estudiantes que a partir de sus respuestas elaboren las conclusiones en equipo.

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Pida a los alumnos que registren por escrito estas conclusiones y que conserven los documentos generados para incluirlos en el portafolio al final del tema.

Cierre Socialización de lo aprendido

Tiempo estimado: 60 minutos

El propósito de esta actividad final es integrar los conocimientos que se han trabajado en el transcurso de los bloques y subtemas anteriores para que el alumno pueda ir construyendo y reconstruyendo su conocimiento. Orientación didáctica Es necesario recordar que los alumnos necesitan aprender que, aunque un átomo mantiene su identidad durante una reacción química, una molécula no; la generación de nuevos enlaces implica que las moléculas nuevas están formadas por los átomos originales.



En equipos de cuatro o cinco integrantes realicen la siguiente actividad:

Leer con mucha atención. El amoniaco es un compuesto fundamental para la producción de fertilizantes y explosivos. A finales del siglo XIX, las fuentes naturales de este compuesto comenzaron a resultar escasas, las naciones buscaron un proceso que permitiera fabricar compuestos nitrogenados a partir del nitrógeno del aire. Fritz Haber, de origen alemán, logró a principios del siglo XX sintetizar el amoniaco. El proceso de Haber fue extraordinariamente importante en el desarrollo de la primera Guerra Mundial. Proporcionó a Alemania el nitrógeno necesario para la producción de fertilizantes y explosivos. El amoniaco se obtiene en la industria, por medio de la reacción que se representa con la ecuación: N2 + H2 NH3 nitrógeno+hidrógeno reaccionan para obtener amoniaco

• • • •

Simula con modelos tridimensionales esta reacción para encontrar la cantidad de moléculas de nitrógeno y de hidrógeno que se necesitan para formar moléculas completas de amoniaco. ¿Cuántas moléculas de nitrógeno se necesitan? ¿Cuántas moléculas de hidrógeno? Escribe la ecuación balanceada y verifica que esté correcta: N2 +

H2

NH3

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Para concluir

En equipo comenten la importancia de la reacción de la cual se obtiene el amoniaco en la actualidad. Revisen la actividad comparando resultados entre equipos y si hay dudas, preguntar al profesor(a).



En forma individual y por escrito respondan las siguientes preguntas: ¿qué pueden concluir del uso del lenguaje de la química?, ¿cuáles son sus dudas?, ¿qué más se requiere aprender? Argumenten sus respuestas. Al evaluar la sesión, que en este caso representa el cierre de la secuencia didáctica, recupere con los estudiantes los aprendizajes esperados y comente con ellos si consideran que se lograron. Solicite que identifiquen con cuáles actividades se asocian cada uno de ellos y que expongan las dudas que tengan. Plantee también preguntas sobre otras reacciones y procesos encaminados a corroborar que la comprensión del tema se ha logrado cabalmente.

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Anexo 10 Secuencia didáctica

Bloque V. La formación de nuevos materiales.

Bloque IV. Formación de nuevos materiales

Tema

2. Oxidación y reducción

Subtema

2.2. Las reacciones redox • Experiencias alrededor de las reacciones de óxido-reducción. • Número de oxidación y tabla periódica.

Aprendizajes esperados • • •

Analiza algunas reacciones de óxido-reducción en la vida diaria y en la industria. Identifica las características oxidantes de la atmósfera y reductoras de la fotosíntesis. Establece una primera relación entre el número de oxidación de algunos elementos y su posición en la tabla periódica.

Antecedentes / Ideas previas Reacciones químicas: Ciencias Naturales. Primaria. Sexto grado, lección 30. Algunos materiales y sustancias también son inventos. En esta lección se comenta la capacidad de los seres humanos para transformar algunas sustancias en otras para producir nuevos materiales. Menciona que a partir de transformaciones conocidas como reacciones químicas, las sustancias obtenidas adquieren propiedades y aplicaciones diferentes de otros materiales. Señala como ejemplo la producción de vidrio; por medio de un esquema presenta los reactivos, los procesos y los productos. Características reductoras de la fotosíntesis: Ciencias I, bloque II, tema 2, subtema 2.3. Valoración de la importancia de la fotosíntesis como proceso de transformación de energía y como base de las cadenas alimenticias. Este tema es un antecedente, pues se menciona a la fotosíntesis como un proceso de transformación de materia y energía.

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Características oxidantes de la respiración: Ciencias I, bloque III, tema 2, subtemas 2.2. Comparación entre respiración aerobia y anaerobia, y 2.3. Relación de los procesos de respiración y fotosíntesis con el ciclo del carbono. Considera como ejemplo la elaboración tradicional de queso, pan y vino, con los avances tecnológicos que permiten su producción masiva. Relaciona los procesos de respiración y fotosíntesis con las interacciones de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Oxidación: Ciencias III, bloque II, tema 1, subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales?, y tema 2, subtemas 2.1. Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica, y 2.2. ¿Cómo se unen los átomos? El tema de enlaces químicos se puede tratar por medio de modelos en los que se ilustre cómo los electrones se transfieren o comparten para formar dichos enlaces. Reacciones óxido-reducción: Ciencias III, bloque II, tema 1, subtema 1.1. El cambio químico. Identifica los reactivos y productos que participan en un cambio químico y diferencia sus propiedades.

Ideas previas de los alumnos1 Reacciones óxido-reducción y número de oxidación. • • • • •

Los estudiantes confunden el número de oxidación con la valencia. No toman en cuenta que ocurren simultáneamente una oxidación y una reducción. Pocos estudiantes atribuyen la corrosión a una reacción química, no siempre incluyen al oxígeno y no lo asocian necesariamente con un incremento de masa. La corrosión producida en la oxidación lenta del hierro puede percibirse como si un agente activo se estuviera comiendo el metal. Aunque la mayoría de los estudiantes captan que el oxígeno es necesario para que se produzca una combustión, pocos entienden que en este proceso, el oxígeno se combina químicamente con la sustancia que se quema.

Actividades sugeridas

Tiempo estimado: 6 horas

Orientación didáctica Breve introducción de los contenidos y los aprendizajes esperados del subtema “Las reacciones redox”.

Rosalind Driver et al., “Cambio químico”, en Dando sentido a la ciencia en secundaria, México, Visor/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2000, pp. 120-122; Rosalind Driver et al., “Más allá de las apariencias: la conservación de la materia en las transformaciones físicas y químicas”, en Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, Madrid, Morata, 1992, pp. 243-251, y Vanesa Kind, “Ideas de los estudiantes sobre procesos químicos en sistemas abiertos”, en Más allá de las apariencias, México, Santillana/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2004, pp. 75-87. 1

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Establecer con los alumnos, los criterios de evaluación en cada una de las actividades a desarrollar. Todos los productos que se elaboren individualmente, en equipo y en grupo, formarán parte del portafolio para que estén disponibles en caso de ser necesaria su consulta.

Actividad de inicio ¿Qué recordamos de los electrones de valencia y de los iones?

Tiempo estimado: 60 minutos

Recordar a los alumnos la actividad 1 “¡Una cara, muchas máscaras!” y la actividad 3. “¿Qué representan los iones?” del bloque II, tema 1, subtema 1.2. ¿Cómo es la estructura de los materiales?

Formar equipos de cuatro o cinco integrantes. Con la información contenida en la tabla periódica, complementen la siguiente tabla. Elemento

Símbolo

Grupo

Número de electrones de valencia

Tendencia: cede, gana o está completo el número de electrones

Sodio Magnesio Oxígeno Cloro Carbono Neón Nitrógeno Aluminio

En equipo, respondan las siguientes cuestiones. • • • • • •

¿Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran en? . ¿Qué función tienen los electrones de valencia? . Cuando un átomo ha cedido o atraído electrones adquiere una carga positiva o negativa, ¿a qué se debe esto? . ¿Un átomo con carga eléctrica se llama? . ¿Si la carga eléctrica del átomo es positiva se llama? . ¿Y si es negativa se nombra? .

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Representa a los siguientes iones: Nombre

Electrones

Ion

Ion sodio

cedió 1

Na+1

Ion cloruro

atrajo 1

Ion aluminio

cedió 3

Ion oxígeno

atrajo 2

Elegir un representante de cada equipo para que explique ante el grupo los resultados obtenidos en el trabajo realizado. Para concluir la actividad, solicitar que elaboren también en equipo conclusiones acerca de la función de los electrones de valencia y de la razón por la cual un átomo adquiere carga eléctrica.

Evaluación diagnóstica Se trata de la evaluación de las ideas previas de los alumnos. Es necesario escucharlas, registrarlas y relacionarlas con la temática y su posible desarrollo. Tomar decisiones oportunas para valorar si la actuación docente está en correspondencia con las demandas de los estudiantes. Identificar los obstáculos comunes que plantea la construcción del concepto número de oxidación, que servirán como referencia para que el docente diseñe sus actividades en función de los conocimientos de los alumnos.

Actividades de desarrollo 1. ¿Qué es la corrosión? Actividad para los alumnos

Tiempo estimado: 60 minutos

Se sugiere dar a cada equipo, con una anticipación de dos semanas, un brillante y reluciente clavo de hierro para que registren su masa, lo lleven a casa y lo pongan en un sitio donde se pueda oxidar. Solicitarles contestar las siguientes preguntas. • • • •

¿Dónde pusieron el clavo? ¿Qué características tiene ese sitio? ¿Por qué consideraron que ese entorno favorece la oxidación del clavo? ¿Qué idea tienen de un óxido?

Transcurridas las dos semanas, solicitar a los alumnos que traigan los clavos a la clase; nuevamente registrarán su masa. Se sugiere que en clase se realice una ex-

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posición de los clavos, del más oxidado al menos oxidado, con las respuestas a las preguntas planteadas, así como los datos de masa antes y después de la oxidación. Orientación didáctica Se espera que todos los alumnos aprecien que el aire (oxígeno) es esencial para que se produzca la oxidación, que puede facilitarse con el agua, y que la oxidación es un ejemplo de cambio químico.

En equipos de trabajo y partiendo de la actividad anterior, preguntar a los alumnos: ¿cuáles son los factores necesarios para que se produzca la oxidación de un clavo? Escribir sus respuestas el pizarrón y solicitar que cada equipo argumente sus respuestas. Se recomienda que, de acuerdo con sus argumentos, se borren del pizarrón los factores que no intervienen en el proceso de oxidación, hasta llegar a establecer los factores necesarios para que se lleve a cabo este tipo de reacción. Plantear a los equipos de trabajo las siguientes cuestiones: ¿de dónde viene el óxido que se formó en el clavo?, ¿hubo alguna variación entre la masa inicial del clavo y la final?, ¿por qué? Se sugiere que los alumnos consulten en diferentes fuentes (libros, revistas e internet) para que indaguen y puedan contestar. Que discutan en equipo y lleguen a un acuerdo; después, que cada equipo proponga una respuesta. Se recomienda escribir las respuestas en una hoja de papel bond o en el pizarrón. También se sugiere al profesor retomar las ideas de los alumnos respecto a la oxidación; partir de ellas, explicar que la oxidación es un cambio químico durante el cual el hierro del clavo reacciona con el oxígeno del aire, en presencia de agua, para formar un óxido de hierro hidratado. Ese óxido es una nueva sustancia formada sobre la superficie del clavo; el oxígeno que reaccionó con el hierro es el que aumenta la masa del clavo. El óxido es un polvo pardo rojizo que se conoce como herrumbre. 4 Fe

+

3 O2

2 Fe2O3

La oxidación, por tanto, es una reacción química en la cual un metal se combina con el oxígeno para formar una nueva sustancia. Cuando se presenta la reacción opuesta, es decir, aquella en la que el óxido de un metal rompe sus enlaces con el oxígeno, se dice que el óxido se redujo o que se presentó una reacción de reducción. En realidad estos procesos siempre se presentan juntos, pues mientras el metal “se oxida”, el oxígeno responsable de este cambio “se reduce”. Por eso se prefiere el término general de reacciones óxido-reducción, aunque en ocasiones se empleen las palabras como si fueran procesos separados. Además, en otros cambios similares no participa el oxígeno, por eso encontramos acepciones distintas –que veremos más adelante– a los términos oxidación y reducción.

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Para concluir el tema, en equipo los alumnos responderán a los siguientes aspectos: Acerca de las reacciones óxido-reducción

¿Qué sé?

¿Qué quiero saber?

¿Qué aprendí?

Con base en las respuestas y la participación de los estudiantes se evaluará sesión. 2. Número de oxidación

Tiempo estimado: 60 minutos

A lo largo de la historia, los conceptos han cambiado o bien se amplían, como ha sucedido en el caso de este tipo de reacciones. Así, la definición actual de oxidación y reducción es: un elemento se oxida cuando en un cambio químico aumenta su número de oxidación y, al mismo tiempo, la disminución en el número de oxidación de un átomo implica que se redujo. Orientación didáctica Los cambios en el número de oxidación no deben interpretarse necesariamente como la transferencia real de electrones de un átomo a otro. No siempre es válido aplicar un modelo de transferencia de electrones a una reacción de óxido-reducción, como es el caso de compuestos covalentes.

Para saber cuándo sucede una reacción óxido-reducción se necesita conocer el número de oxidación de los átomos involucrados en la reacción química. Ahora se analizará cómo se determina el número de oxidación de algunos átomos. Orientación didáctica El concepto de número de oxidación es fundamental en química, sin embargo, es necesario guiar a los alumnos respecto a su interpretación correcta, pues en algunas ocasiones sí se relaciona con cargas eléctricas reales (enlaces iónicos), y en otras es sólo una convención (enlaces covalentes) para comparar el ambiente eléctrico de un átomo enlazado respecto al del átomo neutro.

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Formar equipos de cuatro o cinco integrantes y realizar las siguientes actividades. Un átomo neutro cualquiera tiene un número definido de electrones, el cual corresponde al número de protones que posee su núcleo, es decir, su número atómico. Compruébalo mediante las siguientes actividades. Completar la siguiente tabla. Elemento (neutro)

Número atómico

Número de protones

Número de electrones

Na

11

11

11

S

16

O

8

F

9

Al

13

H

1

Generalmente, cuando un elemento determinado se combina mediante una reacción química, el número de electrones asociado a él puede ser mayor o menor que su número atómico característico. Por ello el concepto de número de oxidación: el número de electrones en exceso o de déficit que se le asigna a un elemento, respecto a su número atómico, cuando forma parte de un compuesto o está en forma de ion, de acuerdo con ciertas reglas. Si el número de electrones asignado a un elemento es mayor que su número atómico se le confiere una carga aparente negativa. Por el contrario, si el número de electrones asignado es menor que su número atómico se le otorga una carga aparente positiva. Con base en el ejemplo anterior, tenemos: Átomo que forma parte de un compuesto o ion

Número atómico

Número de protones

Número de electrones

Número de oxidación

Na

11

11

10

1+

Ejemplo: Na = número de protones 11 (+), número de electrones 10 (-); tenemos finalmente un número de oxidación 1+, ya que tiene menos electrones que el elemento neutro. De esto podemos concluir que todos los elementos en su estado libre (neutro) tienen un número de oxidación igual a . Anotar los datos faltantes en la siguiente tabla.

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Átomo que forma parte de un compuesto o ion.

Número atómico

Número de protones

Número de electrones

S

16

16

18

O

8

8

10

F

9

9

10

Al

13

13

10

H

1

1

0

H

1

1

2

Li

3

3

2

N

7

7

10

Número de oxidación

En la tabla siguiente se muestra el número de oxidación de algunos átomos y el grupo al cual pertenecen. Su tarea es completarla. Ion 1+

Li

Grupo

Ion

1

H

Grupo

1+

Mg2+

Ca2+

F1-

Na1+

O2-

N3-

Al3+

S2-

K1+

Be2+

6

¿Qué relación encuentran entre el número de oxidación de los átomos y su grupo en la tabla periódica? Orientación didáctica Recuerde establecer la diferencia entre valencia y número de oxidación. La valencia se interpreta como la capacidad de combinación de un elemento; es decir, cuántos enlaces puede hacer, y queda determinada por el número de electrones más externos del átomo en cuestión, que participan en los enlaces de un compuesto químico. Por ejemplo, el oxígeno, con seis electrones de valencia, suele tener valencia 2, pues realiza dos enlaces covalentes o bien, recibe dos electrones. El número de oxidación representa la carga aparente que tiene o se le asigna a un átomo en un compuesto dado y corresponde a un mayor o menor número de electrones asociados a él; este número puede ser positivo o negativo.

Después de haber determinado el número de oxidación de algunos átomos y haberlos relacionado con su grupo, expliquen: ¿qué diferencias encuentran entre la valencia o capacidad de combinación de un elemento y el número de oxidación de un átomo? Completen el cuadro comparativo.

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Concepto

Valencia

Número de oxidación

Semejanzas

Diferencias

Conclusiones

Anota los datos que faltan en la siguiente tabla. Átomo

Grupo

Electrones de valencia

Número de oxidación

S

6

6

2-

O F Al

3

Na

1+

Mg Li N

5

3-

¿Cuál es su conclusión, después de las observaciones realizadas, respecto a la cantidad de electrones de valencia y el número de oxidación de un átomo? ¿Para qué sirve saber cada uno? Un representante de cada equipo explicará cómo se obtiene el valor del número de oxidación y la relación que tiene con la tabla periódica, así como las diferencias entre la valencia y el número de oxidación de un átomo.

Por escrito, cada alumno explicará las diferencias entre valencia y número de oxidación, dando dos ejemplos de cada uno. También explicará para qué sirve saber cada dato. Orientación didáctica El concepto de número de oxidación puede ser aplicado también a materiales con enlaces covalentes, tomando como base la distribución desigual de los electrones comparti-

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dos, suponiendo que el elemento más electronegativo del enlace es el “poseedor” de los electrones del mismo. Es una estrategia útil en la enseñanza.

Al evaluar la sesión se considerarán todos los ejercicios realizados y se pedirá a los estudiantes que pregunten sus dudas para que los conceptos de número de oxidación y valencia queden perfectamente comprendidos, pues son indispensables para llevar a cabo las siguientes actividades. 3. Reacciones óxido-reducción

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: Antes de la clase, solicite una hoja de papel bond y plumones.

Es común que en nuestro medio se lleven a cabo reacciones de óxido-reducción; sin embargo, no se presta atención y con frecuencia no se observan de manera visible sus efectos. ¿Puedes identificar algunas reacciones óxido-reducción que ocurran a tu alrededor? Orientación didáctica A lo largo de la historia, el término oxidación tomó su nombre de los procesos en los cuales una sustancia reacciona con el oxígeno, ya sea que provenga de otra sustancia o del aire. Se dice que la sustancia que se combina con oxígeno se ha oxidado, y la que rompe sus enlaces con el oxígeno se ha reducido. Con el paso del tiempo, el concepto se amplió. Así, los términos de oxidación y reducción se identificaron con procesos en los que ocurre, ya sea transferencia de oxígeno, de hidrógeno o de electrones. En todos los casos, la transferencia se lleva a cabo entre dos sustancias. Por lo tanto, es fundamental entender que siempre que se presenta una oxidación sucede una reducción, y viceversa; de tal forma que nunca se tiene un proceso sin el otro.



Formar equipos de 4 o 5 integrantes. Entregar a cada equipo la lectura que viene a continuación, son ejemplos comunes de reacciones óxido-reducción para analizar estos cambios. Los alumnos deben reunirse, efectuar la lectura, identificar y analizar las características en cada caso, como se muestra en el ejemplo resuelto al final. Puede asignarse a cada equipo el análisis de un proceso y pedir que lo expongan ante el grupo. Para cada uno de los ejemplos, los alumnos responderán las siguientes preguntas. Escribirán sus respuestas en una hoja de papel bond. • • • • •

¿Qué importancia tiene el proceso descrito en la vida diaria? ¿Cómo se lleva a cabo? ¿Tiene alguna importancia económica? ¿Por qué? ¿Interviene el oxígeno? ¿Cómo? ¿Por qué es una reacción óxido-reducción? Identifica los elementos que se oxidan y se reducen.

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Si escuchamos hablar de “procesos de óxido-reducción”, estos términos puede parecernos sofisticados o pertenecientes a ámbitos complejos de la ciencia y la tecnología, lejanos a nuestra vida cotidiana. Todos hemos visto un clavo oxidado y sabemos que muchas piezas metálicas se oxidan fácilmente cuando se mojan, pero no suena fácil eso de identificar cambios con ese nombre. Sin embargo, los “procesos de óxido-reducción” son mucho más comunes y cercanos a ti de lo que piensas. No exageramos al decir que gran parte de los cambios químicos más comunes, incluidos los que ocurren en tu cuerpo, en tu casa, en la industria y en la calle, pueden incluirse en esta categoría. Para convencerte de esta afirmación, aquí van algunos ejemplos que seguro te suenan familiares. a) La corrosión provoca pérdidas millonarias. Este ejemplo es justamente el que sí conoces, por eso lo mencionamos primero. En la construcción, en la industria y en la elaboración de diversos utensilios se emplean metales. Muchos de ellos deben ser protegidos por diferentes medios para que el oxígeno del aire no los transforme en óxidos, que suelen ser polvos con propiedades muy diferentes a los elementos metálicos. A este proceso o cambio químico se le conoce como corrosión, y si no la prevemos o evitamos, nos hará gastar grandes cantidades de dinero. Si no lo crees, sólo piensa qué es más fácil y barato, pintar una reja de la casa o los canceles de la ventana, si son de acero, o hacerlos nuevos cada vez que se deshacen en cachitos al oxidarse. O, pensando en la industria, ¿cuánto se arriesga si, en vez de pintar y aplicar otros procesos químicos en el casco de un enorme barco, también con casco de acero, permitimos que se desgaste rápidamente al contacto con el mar, hasta llenarse de hoyos? Si piensas en bicicletas, autos, camiones, aviones, llaves, alambres, varillas, maquinaria industrial y hasta joyas, encontrarás otros casos en los que evitar la corrosión resulta de mayor utilidad. ¿Quién es el “villano” principal de esta historia? Sorprendentemente, el villano que nos hace tomar muchas precauciones es el “héroe” de otros procesos: el oxígeno del aire, sin el cual ¡no podríamos respirar! Para ejemplificar su acción, observa la reacción que ya conoces: 4Fe + 3O2

2Fe2O3

b) ¿De dónde vienen los metales? Si vas al bosque, a la selva, al desierto, a la playa o a cualquier paisaje natural donde el ser humano no haya hecho demasiadas modificaciones, no vas a poder encontrar ninguna pieza ni material metálico que no haya sido colocado ahí por alguna persona. Los metales, salvo algunas excepciones, no están en la superficie de nuestro planeta como tales. Entonces, ¿de dónde los sacamos? La respuesta a esta pregunta nos permite referirnos a una actividad que comenzó en la Antigüedad, pero que tomó gran auge en los últimos siglos: la minería. Y no es que de las minas se saquen los metales directamente, sino que se obtienen los minerales que los contienen, pero en forma de compuestos como óxidos y sales.

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Para recuperar el metal se requiere llevar a cabo el proceso contrario a la corrosión; esto se realiza en grandes plantas industriales. Por ejemplo, en las plantas llamadas de “altos hornos” se lleva a cabo la refinación del hierro para fabricar el acero. En este caso se combina, a muy altas temperaturas, el óxido del metal con carbono; con ello ocurren los siguientes cambios: C + O2 CO + Fe2O3

CO CO2 + 2Fe

Para refinar otros elementos se emplean reacciones similares o bien se realizan procesos químicos distintos, todos encaminados a recuperar los elementos en su forma metálica. c) ¿Qué me pongo en la cortada? Si sufrimos un accidente que nos ocasione una herida pequeña, siempre existe el riesgo de que ocurra una infección y complique la recuperación. Para evitar esto se recomienda lavar bien la lesión con jabón para eliminar los microbios; pero esto puede no ser suficiente, por lo que en las farmacias podemos conseguir diferentes disoluciones desinfectantes o antisépticas. Algunas de ellas funcionan precisamente mediante reacciones de óxido-reducción. Como ejemplo tenemos al agua oxigenada, que es una disolución de peróxido de hidrógeno (H2O2) al 3% en agua, que se aplica sobre raspones o cortadas leves. En la sangre y los tejidos tenemos una enzima llamada catalasa, ésta hace que el peróxido de hidrógeno se descomponga produciendo oxígeno (O2) y agua; la molécula de oxígeno ejerce un fuerte poder oxidante sobre las membranas de los microbios y los mata. La reacción que cataliza la catalasa es: H2O2

H2O + O2

d) Vamos a blanquear la ropa. La higiene es indispensable para el mantenimiento de la salud. El lavado de la ropa suele hacerse con diferentes jabones y detergentes. Pero cuando queremos que se quiten diferentes manchas de las prendas blancas, empleamos disoluciones blanqueadoras, cuya función principal no es quitar, sino decolorar las sustancias que producen el color. Para lograr esta función, las reacciones que se emplean son procesos de óxido-reducción. La sustancia más conocida de las usadas en estas disoluciones es el hipoclorito de sodio (NaClO), que es muy oxidante; lo que hace es transformar los materiales provocando que pierdan su coloración característica. El hipoclorito de sodio no sólo quita el color, sino que también elimina muchos microbios; por ello resulta de gran utilidad para prevenir infecciones y para tratar materiales que hayan estado en contacto con personas enfermas. Esta propiedad también es importante. En ocasiones llamamos “cloro” a estas disoluciones, pero en realidad, el cloro es el que se usa para fabricarlas, pues el hipoclorito de sodio se produce cuando este elemen-

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to gaseoso burbujea en disoluciones de hidróxido de sodio. La reacción que ocurre, entonces, es: Cl2 + NaOH

NaClO + NaCl + H2O

Con los ejemplos anteriores puedes darte cuenta de que los “procesos de óxido-reducción” están más cerca de ti de lo que te imaginabas. ¡Y eso que no mencionamos que también forman parte de la respiración, la fotosíntesis, el procesamiento de alimentos en el cuerpo y la combustión!

Los números de oxidación en una ecuación química Los alumnos podrán responder, tomando en cuenta su propia experiencia y razonamiento, cuál es la importancia económica y social de los procesos que se analizaron; sin embargo, para el análisis de la reacción habrá que orientarlos para que argumenten por qué es un proceso de óxido-reducción. Asimismo, identificarán los elementos que se oxidan o se reducen, y señalarán los símbolos que representan elementos, compuestos, átomos o moléculas, como un repaso de temas anteriores. Para el análisis es indispensable asignar los números de oxidación. A manera de ejemplo, se analiza lo que ocurre en uno de los casos citados en la lectura anterior: el del agua oxigenada. a) Asignamos números de oxidación: H2+1O2-1

H2+1O-2 +

O20

b) Identificamos el elemento que cambió de números de oxidación: fue el oxígeno. Algunos de los átomos de este elemento se oxidaron, pues perdieron electrones; esto se refleja en el aumento de su número de oxidación:

O-1- 1 electrón

O0

c) Otros átomos de oxígeno, los que formaron el agua, se redujeron al ganar electrones, lo que se aprecia en la disminución de su número de oxidación:

O-1 + 1 electrón

O-2

En este caso, entonces, podemos decir que ante la acción de la catalasa, algunos átomos de oxígeno de la molécula del peróxido de hidrógeno funcionaron como oxidantes, mientras que otros funcionaron como reductores. Ayude a los alumnos a que realicen un análisis similar con las demás reacciones.

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Para concluir la actividad Cada equipo debe elegir a un representante para que explique las respuestas ante el grupo. • • •

En el pizarrón, reunir las hojas de papel bond para poder apreciar las características semejantes y diferentes entre un proceso y otro. Responder por escrito, de manera individual: ¿en qué se parecen todos los procesos analizados antes? ¿En qué son diferentes? ¿En qué radica la importancia de las reacciones de óxido-reducción analizadas? Finalmente, elaborar una conclusión general en una hoja de papel bond.

Esta conclusión de los alumnos debe considerar los siguientes aspectos: • •

Las reacciones óxido-reducción que aportan importantes beneficios al ser humano y aquellas que de alguna manera nos afectan. Resaltar que el oxígeno es, sin duda, el agente oxidante más común. Oxida rápidamente la madera que arde en las fogatas y la gasolina en el motor del automóvil. Durante la corrosión, el oxígeno se combina lentamente con metales. Por fortuna, el oxígeno gaseoso es un agente oxidante suave en la concentración en que se encuentra en la atmósfera: 21% en volumen.

Al evaluar la sesión considerar todas las actividades realizadas por los estudiantes y plantear, oralmente, algunas preguntas para comprobar que los conocimientos se van reafirmando. Asimismo, sus conclusiones deben estar cercanas al conocimiento científico. 4. ¿Respiración y fotosíntesis?

Tiempo estimado: 60 minutos

Nota: Antes de la clase, solicite material para diseñar un cartel: cartulina, plumones, libros y revistas de biología. Es sorprendente lo mucho que damos por sabido. Por ejemplo, respiramos sin cesar; si dejáramos de respirar cinco minutos, aproximadamente, moriríamos. Sin embargo, raras veces nos preguntamos ¿de dónde viene el oxígeno que contiene el aire que respiramos? ¿Para qué respiramos? De igual manera, diariamente comemos para tener energía suficiente y realizar las funciones vitales que nuestro cuerpo necesita, aparte de poder cumplir con nuestras responsabilidades, pero ¿de dónde viene el alimento que consumimos diariamente? ¿Hay alguna relación entre estas preguntas y las reacciones de óxido-reducción? ¿Cómo podemos saberlo?

Formar equipos de 4 o 5 alumnos. Con ayuda de libros, revistas y material a su alcance (documental, video, etcétera), indagar respecto a los procesos de respiración y de fotosíntesis; se sugiere que sea un trabajo breve y fértil.

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Como resultado de la indagación se presentará un cartel que debe incluir las respuestas a las preguntas iniciales. Sugerencia de lecturas La fotosíntesis La vida en la Tierra depende fundamentalmente de la energía solar, la cual es atrapada mediante el proceso fotosintético, el responsable de la producción de toda la materia orgánica que conocemos. Las plantas verdes son capaces de utilizar la energía de la luz solar para producir alimentos a partir del dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O). Esta reacción, que forma parte del proceso de fotosíntesis, produce compuestos orgánicos (alimentos), como la glucosa, liberando oxígeno (O2). Podemos resumir esto en la siguiente ecuación química:

Sol

Fotosíntesis

Energía + agua + bióxido de carbono

alimento + oxígeno

Si representamos el caso particular de la glucosa, el carbohidrato más común del que obtenemos energía, tenemos: Energía + 6H2O + 6CO2

C6H12O6

+

6O2

Los seres fotosintéticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia, las clorofilas y carotenos. Cuando los pigmentos absorben la luz, los electrones de sus moléculas reciben la energía y la emplean para pasar a otros materiales: una molécula de pigmento se oxida al perder un electrón, el cual es recogido por otra sustancia, que se reduce. Así, la clorofila puede transformar la energía luminosa en energía química. La respiración Todos los organismos dependen de la energía contenida en los alimentos para vivir. Gracias a la respiración se producen reacciones de oxidación que liberan la energía contenida en los alimentos, la cual es utilizada por los seres vivos para realizar todas sus funciones vitales. La mayoría de los organismos vivos utilizan el oxígeno para su respiración; éste se encuentra en la atmósfera. Los gases atmosféricos forman la mezcla que conocemos como aire, constituido principalmente por nitrógeno (N2) y oxígeno (O2), aunque también existen pequeñas cantidades de otros gases. El nitrógeno se encuentra en 78.1% y el oxígeno forma aproximadamente 21% de la atmósfera. Así pues, durante la respiración se consume constantemente oxígeno para poder procesar los alimentos; como producto de la respiración se genera bióxido de carbono, agua y la energía necesaria para realizar nuestras distintas funciones. Podemos resumir este proceso en la siguiente ecuación:

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Respiración celular Alimentos + oxígeno

dióxido de carbono + agua + Energía

Si ejemplificamos el proceso con el principal combustible (la glucosa), la reacción sería: C6H12O6 + 6O2

6H2O + 6CO2 + Energía

Nuestra existencia misma depende del oxígeno y de la oxidación de los alimentos. La propia vida es un fenómeno de óxido-reducción.

Para revisar la actividad Cada equipo presenta su cartel al grupo y explica sus respuestas a las preguntas iniciales, mediante los procesos de respiración y fotosíntesis.

En plenaria, destacar las características oxidantes de la atmósfera y reductoras de la fotosíntesis, así como el valor biológico de los dos procesos para la vida. Es importante que el alumno concluya que cuando un alimento (glucosa) reacciona con el oxígeno durante el metabolismo se oxida para formar bióxido de carbono y agua; por lo tanto, el bióxido de carbono y el agua son formas oxidadas de la materia. El elemento que se reduce es el oxígeno (O20), que se integra a los compuestos como O-2. Las plantas verdes son capaces de utilizar la energía de la luz solar para producir alimentos. Si analizamos la reacción química de la fotosíntesis, podemos identificar que el oxígeno se oxidó, pues formaba parte del CO2 y el H2O como O2 , y se liberó como moléculas de oxígeno O20 perdiendo electrones. No resulta fácil identificar que el elemento que se redujo fue el carbono, que en la glucosa contiene una proporción menor de uniones con oxígeno que en el CO2. Los alimentos son formas reducidas de compuestos que al romper sus enlaces desprenden energía. Los alumnos seguramente podrán notar que la reacción global de la fotosíntesis es, en esencia, la inversa de la oxidación de los alimentos. Como parte de la evaluación de la sesión, durante la plenaria asegúrese de que los procesos analizados han quedado claros. También es buen momento para pedir a los estudiantes que hagan un pequeño escrito de tarea en el que resalten la importancia de las reacciones de óxido-reducción para la vida, la sociedad y la industria, como una manera de reafirmar todo lo revisado hasta ahora.

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Cierre Socialización de lo aprendido

Tiempo estimado: 60 minutos

Para concluir con las actividades de este tema se propone llevar a cabo las siguientes actividades. Efectuar una actividad práctica en la que se puedan revisar procesos de óxido reducción y se destaquen los conceptos relacionados con ellos. Realizar una exposición con los trabajos efectuados en la secuencia didáctica (los clavos, los carteles, las conclusiones en las hojas de papel bond y todos los demás). Organizar un coloquio para comentar los conocimientos adquiridos y que permita a los alumnos reorganizar sus nuevas ideas al hablar y escuchar a los demás. Orientación didáctica La actividad de cierre puede llevar más tiempo que una hora de clase, según el grupo con el que se esté trabajando, tanto por el número de estudiantes y por su participación, como por la forma como se desarrollen las actividades prácticas.

Para llevar a cabo las actividades prácticas hay muchas reacciones químicas de óxido-reducción que pueden resultar atractivas para los estudiantes. Su realización depende de la disponibilidad de materiales en el laboratorio. Desmanchemos telas con agentes de óxido-reducción Sugerimos que realice esta actividad sencilla, que consiste en probar el poder decolorante del agua oxigenada y del hipoclorito de sodio sobre manchas en telas blancas. Para este experimento será suficiente contar con telas blancas de composiciones diversas; éstas se ensucian con diferentes tintas, comida, aceites, pinturas, etcétera, y se someten a tratamiento con los reactivos ya descritos. Se propone organizar la sesión de manera que cada tela se ensucie con todos los agentes y se prueben disoluciones de agua oxigenada y de hipoclorito de sodio con diferentes diluciones, de forma que los alumnos controlen diferentes variables y organicen un análisis para sacar conclusiones sobre las mejores condiciones en que pueden emplearse esos decolorantes. Debido a que todo este proceso se desarrolla como cierre de las actividades del tema, se sugiere que el profesor plantee preguntas que inciten a los alumnos

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a recordar lo aprendido y a deducir lo que ocurre, con base en su experiencia. Pida además que tomen notas para realizar un informe en el que profundicen en las observaciones y las conclusiones respectivas. Esta participación permitirá evaluar lo aprendido. Finalmente, al terminar el experimento, se recomienda hacer el cierre final comentando con los alumnos la forma como se desarrolló el tema y los aspectos más importantes de lo aprendido. Puntos a tratar: 1. El aspecto macroscópico de las reacciones óxido-reducción. ¿En qué radica la importancia de las siguientes reacciones de óxido-reducción en la vida diaria? ¿Y en la industria? ¿Qué pasaría con los siguientes procesos si la atmósfera del planeta no fuera oxidante? • La corrosión. • La combustión. • Fabricación de acero. • Los antisépticos y desinfectantes. • Los blanqueadores. • La fotosíntesis. • La respiración. 1. El aspecto microscópico de las reacciones óxido-reducción. • Diferentes acepciones de los términos oxidación y reducción. • Número de oxidación: ¿cómo se determina?, ¿qué información nos proporciona?, ¿cómo se utiliza para interpretar una reacción óxido-reducción?, ¿para qué usar el número de oxidación en las reacciones óxidoreducción?

Discusión de dudas generales Como una forma de evaluación final, recupere los comentarios de los alumnos y solicite que integren los diferentes documentos en un portafolio.

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Anexo 11 Proyecto

Bloque V. Química y tecnología

Tema Subtema

¿Cómo sintetizar un material elástico? (Obligatorio) ¿Cómo se sintetiza un material elástico?

Aprendizajes esperados • • • •

Relaciona las propiedades macroscópicas de un material o sustancia, con su estructura microscópica. Relaciona las condiciones de la reacción química (temperatura, catalizador) con las propiedades macroscópicas del producto. Analiza qué materiales son mejores que otros para ciertas tareas y procesos. Explica cómo diferentes procesos de transformación originan diferentes materiales.

Antecedentes / Ideas previas Primaria Estudios de los polímeros y los plásticos se pueden encontrar en el libro Ciencias Naturales. Sexto grado, lección 30. Algunos materiales y sustancias también son inventos.

Secundaria Antecedentes al estudio de la estructura de la materia, con sus características macroscópicas, en Ciencias II, bloque III, tema 1, subtema 1.1. Manifestaciones de la estructura interna de la materia. En Ciencias III, bloque I, tema 2, subtemas 2.1. ¿Qué percibimos de los materiales?, y 2.2. ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales?; en el bloque II,

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tema 2, subtemas 2.1. Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica, y 2.2. ¿Cómo se unen los átomos?; bloque III, tema 3. Proyecto, ¿Cuáles son las moléculas que componen a los seres humanos?, y bloque IV. La formación de nuevos materiales, tema 3. Proyecto, ¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos? Como antecedentes a la realización de proyectos, los alumnos han trabajado varios de ellos para finalizar cada bloque en los programas de Ciencias I y II.

Ideas previas de los alumnos1 Es posible que los estudiantes hayan asimilado, del modo pretendido en las clases de Ciencias, conceptos acerca de los átomos, las moléculas y sus representaciones simbólicas. Sin embargo, cuando se hallan ante un fenómeno que deben explicar, tienden a considerar de mayor relevancia aspectos basados en la experiencia y no las nociones que se les ha enseñado. Acerca de la estructura de la materia, su reflejo en las propiedades macroscópicas, la obtención de nuevos materiales y la producción de polímeros, destacan las siguientes ideas: • • • •

Las ideas relativas a las partículas no concuerdan necesariamente con las referidas a la conservación de la materia, ya que asocian a las partículas, propiedades como fundirse y encogerse, entre otras. Con mucha facilidad asocian las características visibles de los materiales, como color y forma, a las propiedades de las partículas que los forman. Con frecuencia confunden los términos carbohidrato e hidrocarburo. El término “compuesto orgánico” es relacionado, muy a menudo, sólo con los presentes en los seres vivos y no con aquéllos formados por estructuras basadas en el carbono.

El primer tema del bloque V, ¿Cómo sintetizar un material elástico?, es obligatorio y se propone su desarrollo mediante un proyecto; por lo tanto, es necesario introducir a los alumnos en este trabajo y darles las pautas que les permitan, posteriormente, decidir hacia dónde dirigir sus investigaciones. Debe tomarse como base los aprendizajes esperados y las sugerencias didácticas recomendadas para el bloque. De acuerdo con lo anterior, se plantean algunas actividades para orientar el desarrollo del tema, considerando tanto la participación activa y autónoma de los

Rosalind Driver et al., “Cambio químico”, en Dando sentido a la ciencia en secundaria, México, Visor/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2000, pp. 119-121; Rosalind Driver et al., “Más allá de las apariencias: la conservación de la materia en las transformacion es físicas y químicas”, en Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, Madrid, Morata, 1992, pp. 243-251, y Vanesa Kind, “Ideas de los estudiantes sobre procesos químicos en sistemas abiertos”, en Más allá de las apariencias, México, Santillana/SEP (Biblioteca para la Actualización del Maestro), 2004, pp. 75-87. 1

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alumnos, como el cumplimiento de los propósitos establecidos. La propuesta demanda la participación del docente en la planeación de la situación de aprendizaje que genere interés en los alumnos y les permita desarrollar estrategias para impulsar su desempeño, sin coartar su iniciativa ni su creatividad. Con el fin de contar con un panorama del proyecto se presenta el siguiente cuadro; en él se indica la tarea principal que guiará las actividades que el docente y los alumnos desarrollarán en cada una de las etapas del proyecto. Es importante aclarar que las actividades y el orden en cada una de las fases no constituyen una prescripción rígida, sino que se trata de sugerencias flexibles, susceptibles de modificarse o enriquecerse de acuerdo con el contexto, las experiencias y las necesidades de profesores y estudiantes. Cuadro 1. Sugerencias para el desarrollo del proyecto obligatorio Etapa

Tarea principal

Planea- La experiencia ción desencadenante.

Rol del docente

Rol del alumno

• Proponer experiencias desen- • Comentar las expecadenantes. Sugerencia 1. riencias y expresar • Detectar situaciones de intedudas, temas o situarés, con base en las inquietuciones de interés. des de los alumnos.

La preparación del planteamiento de la situación educativa.

• Elegir un asunto importante. Sugerencia 2. • Determinar el aspecto central, así como sus posibilidades de investigación y de correlación escolar. Sugerencia 2. • Determinar propósitos educativos. Sugerencia 2. • Elaborar un planteamiento y enunciado del problema, dirigido a los alumnos. Sugerencia 2.

La delimitación de la situación o problema.

• Presentar y comentar el • Definir el problema o problema con los alumnos. situación de interés. Sugerencia 3. • Identificar aspectos • Analizar con los alumnos sus de importancia en la conocimientos, necesidades y solución del problepropuestas que consideren de ma: lo que sabe, lo importancia, en la búsqueda que falta saber e ideas de la solución del problema. posibles para proponer Sugerencia 3. opciones de solución. • Orientar la elaboración del • Elaborar un plan de plan de trabajo (qué se hará, trabajo. qué se requiere, cómo se realizará, quiénes y cuándo lo llevarán a cabo).

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D e s a r r o l l o

El plan en acción.

• Supervisar el desarrollo del proyecto. • Orientar a los alumnos respecto a la utilidad que representa contar con la información recabada, y la necesidad de incrementar esa información; proporcionar ayuda sobre habilidades o contenidos que lo requieran. • Propiciar el intercambio de ideas y las discusiones en equipo y en grupo. Sugerencia 4. • Interrogar a los alumnos para ayudarlos a examinar nociones, exponer ideas, considerar los distintos puntos de vista, reflexionar más, reconsiderar ideas (propias y de los demás). Reorientar al alumno. Sugerencia 5.

• Reunir y seleccionar información. • Intercambiar información e ideas con sus compañeros y con el docente. • Revisar y modificar sus planteamientos, si es necesario. • Generar soluciones y productos. • Determinar la(s) mejor(es) solución(es).

Comunicación

La presentación.

• Propiciar intercambio de ideas, dudas y comentarios con alumnos o asistentes a la comunicación del proyecto.

• Determinar la forma de presentación al grupo. • Presentar el proyecto al grupo e intercambiar ideas.

Evaluación

La evaluación.

• Promover, en todas las • Valorar su desempeetapas del proyecto, cuesño y aprendizajes, tionamientos en tres niveles: en lo individual, en el conocimiento aprendido, equipo y en el grupo. las estrategias planeadas o realizadas y la naturaleza del conocimiento.

Sugerencia 1. La experiencia desencadenante La potencialidad de los proyectos se fundamenta en la actuación de los alumnos, generada por su interés. En este sentido, conviene que el docente ofrezca a los estudiantes un abanico de actividades cortas que despierten inquietudes, curiosidad e interés al explorar, observar y analizar fenómenos desde diversas perspectivas, lo que constituye experiencias desencadenantes.2 Aurora Lacueva, “Las experiencias desencadenantes”, en Ciencias y tecnologías en la escuela, Madrid, Laboratorio Educativo/Popular, 2000, pp. 29-47. También puede consultarse en SEP, Ciencias. Antología, México, 2006, pp. 25-36. 2

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Las impresiones y los comentarios emitidos en estas experiencias son un punto de partida para que el docente identifique aspectos de interés o dudas, y los utilice como base para diseñar el planteamiento de una situación problema que “atrape” a los alumnos. En el desarrollo del tema “¿Cómo sintetizar un material elástico?” se pueden promover experiencias desencadenantes mediante: •

•

•

Lecturas: notas periodísticas, artículos de divulgación, selecciones de algún texto o material elaborado por el profesor; un ejemplo puede ser el artículo de Ana María Sosa, “Los plásticos: materiales a la medida” (en la revista ¿Cómo ves?, núm. 43, México, UNAM, p. 22). Exploración en páginas de internet que presenten información y fotografías sobre los plásticos, su influencia en la vida cotidiana, los procesos con que se fabrican, los problemas que generan en el ambiente y las formas de disminuir o evitar esos problemas. (Última fecha de consulta de las siguientes páginas: febrero de 2008.) Por ejemplo: http://www.otromundoesposible.net/default.php?mod=magazine_ detail&id=658 http://www.intraplas.pt/es/aprender/plastico.asp http://www.uc.org.uy/ambiente/plastico.htm http://www.plastivida.com.ar/medio_plastico.htm http://www.ecojoven.com/cuatro/12/plasticos.html http://www.mideplan.go.cr/sinades/PUBLICACIONES/sector-productivo/ index-4.htm Observación de videos educativos relacionados con los plásticos, como los de la colección El mundo de la química, en particular los programas “La edad de los polímeros” y “La química y el entorno”. Cada programa tiene una duración de 30 minutos y presenta un panorama general sobre aspectos interesantes relacionados con los plásticos.

Realización de experimentos o actividades prácticas relacionadas con los plásticos y que resultan atractivas para los estudiantes. Por ejemplo: • Reacción de unicel con acetona: al sumergir recipientes o utensilios de unicel en acetona se rompe parte de su estructura y se libera el gas introducido durante la fabricación del material. Se obtiene un producto chicloso moldeable. • Fabricación de un plástico con pegamento blanco y bórax o tetraborato de sodio (Na2B4O7). Para producir la reacción es necesario preparar las mezclas siguientes, que alcanzan para un grupo de hasta diez equipos: - 16 g de bórax en 475 ml de agua. - 500 mL de pegamento blanco y 500 ml de agua.

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Con 30 ml de la mezcla de pegamento y 10 ml de la disolución de bórax, revueltos con agitación constante, se genera un material plástico moldeable. Se pueden variar las proporciones y la temperatura, y analizar las variantes que se producen. • En el conjunto de materiales llamado “Los plásticos en tu vida”, de la Asociación Nacional de la Industria Química (ANIQ), que fue distribuido en diversas escuelas y se encuentra en los Centros de Maestros, es posible consultar manuales y ejemplos de materiales como los descritos, que pueden resultar interesantes para presentar a los estudiantes como experiencias desencadenantes. • Visita alguna fábrica de plásticos, si hay la facilidad cerca de nuestro centro escolar. En la visita se pueden concertar entrevistas con especialistas en la fabricación o investigación sobre plásticos.

Sugerencia 2. Preparación del planteamiento a) Elección del asunto o situación Al identificar asuntos de interés para los alumnos es importante considerar situaciones que ofrezcan la posibilidad de: • •

Poner en práctica conceptos, procedimientos y actitudes estudiados durante el curso. Que los estudiantes puedan hacerse cargo del problema y de la indagación; que se sientan motivados y comprometidos en la búsqueda de la solución.

En el cuadro siguiente se proponen algunos posibles asuntos de interés, a partir de diferentes experiencias desencadenantes: Cuadro 2 Experiencia desencadenante

Posible asunto de interés

Posibles cuestionamientos

Notas periodísticas o artículos

Problemas ambientales generados por los plásticos y relación de estos problemas con la estructura de los plásticos.

¿Cómo afecta la basura de plástico el ambiente? ¿Qué podemos hacer para evitar o disminuir sus efectos negativos?

Páginas de internet

Mecanismos para reducir el uso, reutilizar y reciclar los plásticos (Las tres R).

¿Qué se puede hacer para aprovechar mejor los plásticos y disminuir su impacto ambiental?

Videos educativos

La gran variedad de plásticos que permite su aplicación en las diversas actividades.

¿Qué particularidades presenta la estructura de los plásticos que les permite tener gran variedad de apariencias y funciones?

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Experimentos en clase

Factores y materiales involucrados en la fabricación de los plásticos.

¿Cómo afectan los materiales empleados y las condiciones de fabricación a la estructura de los plásticos fabricados?

Visitar una fábrica

Diferentes plásticos con propiedades distintas y variaciones que se pueden lograr con un mismo material.

¿Qué diferencias presentan los distintos plásticos? ¿Por qué se pueden obtener materiales con diferentes características físicas con el mismo plástico?

b) Aspecto central y sus posibilidades Con base en la lectura de un artículo de la revista ¿Cómo ves?, presentamos, a manera de ejemplo, el análisis de un asunto de interés relacionado con el tema. Es conveniente explorar de antemano, las posibilidades educativas del asunto elegido, en relación con la investigación. La investigación La correlación de los contenidos temáticos (aprendizajes esperados) y los propósitos del bloque. Figura 1

Búsqueda, selección interpretación y análisis de información

Bloque I Las características de los materiales

Estructura

Relación entre estructura y propiedades

Usos del lenguaje de la química y de modelos Ejemplos de plásticos diferentes

Obtención de información de diversas fuentes

Plásticos Historia

Usos y aplicaciones

Fabricación Factores que modifican su estructura

Relación con otras materias

Bloque III La transformación de los materiales: la reacción química

Bloque II La diversidad de propiedades de los materiales sus clasificación química

Influencia en la vida cotidiana

Problemas ambientales Las tres R: reducción reuso y reciclaje

Basura

Actitudes y valores de importancia social y colectiva

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La elaboración de un mapa mental permite visualizar las posibilidades mencionadas al considerar el tema seleccionado. Por ejemplo, en el mapa mental de la figura 1, los plásticos son el asunto central, los óvalos unidos a éste indican los posibles asuntos de investigación, en tanto que los recuadros señalan los contenidos curriculares que se pueden considerar. El planteamiento dirigido a los alumnos se planeó por medio de las siguientes preguntas: • • •

¿Todos los plásticos son iguales? ¿Si no es así, en qué son diferentes? ¿Cómo se relaciona la estructura de un plástico con las propiedades que lo hacen útil? ¿Qué beneficios y qué problemas ha generado el uso de plásticos?

c) Propósitos educativos Las posibilidades educativas identificadas en el ejemplo de la lectura sobre plásticos se enmarcan en los siguientes propósitos del bloque V: •

• •

Que los alumnos se planteen preguntas, interpreten información recopilada, identifiquen situaciones problemáticas, busquen opciones de solución, seleccionen la mejor alternativa (según el contexto y las condiciones locales), argumenten y comuniquen los resultados de su proyecto y lo evalúen. Planifiquen su trabajo, diseñen estrategias para sistematizar la información, así como el uso y la construcción de modelos, la búsqueda de evidencia en su vida cotidiana y la posibilidad de hacer predicciones. Apliquen diferentes metodologías de investigación, propongan hipótesis, diseñen experimentos, identifiquen variables, interpreten resultados, elaboren generalizaciones y modelos, expresen sus propias ideas y establezcan juicios fundamentados.

Asimismo, se contemplan las posibilidades de desarrollo respecto a los aprendizajes esperados: • • • •

Relaciona las propiedades macroscópicas de un material o sustancia con su estructura microscópica. Relaciona las condiciones de la reacción química (temperatura, catalizador), con las propiedades macroscópicas del producto. Analiza qué materiales son mejores que otros para ciertas tareas y procesos. Explica cómo diferentes procesos de transformación originan diferentes materiales.

d) Elaboración del planteamiento y enunciado del problema

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•

Con base en los propósitos educativos y las posibilidades educativas detectadas se propone que el docente prepare un planteamiento para orientar el interés de los alumnos hacia dichos propósitos. En consecuencia, se sugiere que analice y diseñe la forma de presentar el problema al grupo. Puede recurrir a una problemática de su entorno, un dilema, una carta que exprese una solicitud interesante, la intención de un mensaje publicitario, entre otras.

Para el ejemplo del artículo sobre plásticos se propone lo siguiente. Los plásticos parecen estar en el centro de muchas contradicciones: • • • • •

Resultan de gran utilidad pero generan mucha contaminación. Son baratos y relativamente fáciles de hacer, pero difíciles de eliminar. Con un solo material se pueden generar materiales de propiedades diferentes. ¿Cómo se relaciona la estructura de los plásticos con la versatilidad de sus usos? ¿Cómo se relaciona esta estructura con la facilidad para hacerlos y la dificultad para eliminarlos? • ¿Sería una solución a los problemas evitar su uso? ¿Por qué? • ¿Qué sería conveniente hacer para que generen menos problemas?

Sugerencia 3. Delimitación de la situación o problema Una vez que haya preparado el planteamiento de la situación problema: Presente el planteamiento a los alumnos y discútalo ampliamente con ellos. Permita que se expresen cuestiones de interés en forma de preguntas. Con la participación del grupo seleccione la cuestión de mayor interés. Guíe a los estudiantes para que expresen un planteamiento claro de lo que piensan, que es el aspecto central del problema o situación (delimitación del problema), así como de lo que será necesario tomar en cuenta para solucionarlo. En este proceso se propone la elaboración colectiva de un mapa mental, en el que identifiquen el aspecto central y los posibles temas de investigación. De manera colectiva elaboren un cuadro, como el siguiente, para identificar necesidades y posibilidades. ¿Qué sabemos?

¿Qué nos falta saber?

Ideas posibles para la solución

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Con base en el cuadro, elabore un plan de trabajo con los alumnos en el que se especifiquen las tareas por realizar en grupo o en equipo, las responsabilidades de cada integrante, los productos y los tiempos correspondientes. Se sugiere que los equipos tengan libertad para seleccionar la línea de investigación o la tarea que deseen llevar a cabo.

Sugerencia 4. El plan en acción El plan de trabajo elaborado es una propuesta inicial que permite organizar y movilizar al grupo, por tanto es susceptible de modificación o reorientación sobre la marcha. Conviene considerar tiempos de trabajo en el aula para que los alumnos reúnan y compartan información con su equipo, así como plenarias para intercambiar, en el grupo, información e ideas, determinar otras necesidades y, de ser necesario, reformular el problema o el plan de trabajo. Conviene hacer especial énfasis en la búsqueda de información respecto a la consulta en diferentes fuentes. Oriente a los estudiantes para que se habitúen a indagar en diversos medios de comunicación, así como a analizar, con criterio, la información. Es importante resaltar tanto el beneficio como el riesgo de la consulta en internet: por un lado, es una abundante fuente de información, pero no siempre es confiable en términos científicos, con lo que se corre el riesgo de obtener datos, definiciones o procesos incorrectos. Sólo la comparación y el análisis crítico pueden ayudarnos a evitar estos inconvenientes. Con base en la información y en el intercambio de ideas, discutan y propongan alternativas de solución a la situación problemática planteada.

Sugerencia 5. La interrogación Las preguntas a los alumnos representan un medio para que éstos hagan explícitas sus ideas, inquietudes y estrategias empleadas, de tal manera que reflexionen sobre su conocimiento y actuación. El cuestionamiento tiene como finalidad impulsar el pensamiento crítico y reorientar las actividades. Pregunte a los alumnos respecto de los siguientes aspectos: Acerca de su propio aprendizaje: ¿qué has aprendido?, ¿qué importancia tienen la información, los datos y los conocimientos en torno al problema planteado?, ¿se cuenta con datos suficientes para plantear soluciones o sugerencias? Estrategias desarrolladas: ¿qué procedimientos o actividades han sido de utilidad para ti?, ¿cuáles han dificultado la tarea?, ¿a qué se debe? ¿Es necesario cambiar algún procedimiento, actividad o tarea?, ¿por qué?

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Naturaleza del conocimiento: ¿qué validez tiene la información?, ¿qué tan confiable es?, ¿cómo podemos saberlo? Conocimientos científicos: ¿qué aprendizajes nuevos adquirieron?, ¿qué de lo conocido fue útil para plantearse respuestas tentativas?

Sugerencia 6. La evaluación La valoración de cada una de las etapas del proyecto aporta información –sobre el desempeño de los alumnos, sus aciertos y dificultades– de utilidad para orientar el desarrollo del proyecto, así como para que los alumnos reflexionen acerca de su actuación, estrategias y resultados. En el cuadro 3 se plantean sugerencias de posibles productos obtenidos en el desarrollo del proyecto, así como algunos criterios para su evaluación desde la perspectiva formativa. Cuadro 3 Etapa

Tarea

Posibles productos

Criterios de evaluación

Planeación

La experiencia desencadenante.

• Comentarios escritos u orales de los alumnos. • Planteamiento de asuntos de interés en láminas, textos breves, cuaderno.

• Identificación de: - Asuntos de interés para los alumnos. - Tipo de problema o situación planteados. - Posibilidades educativas.

Delimitación de la situación o problema.

• Formulación del problema o la situación de interés. • Registro de lo que se sabe, de lo que hace falta saber e ideas. • Mapa de asuntos a investigar. • Plan de trabajo.

• Se delimita el problema. • Se identifica la complejidad del asunto. • Se identifican ideas para la búsqueda de respuestas. • Se organizan tareas en relación con la naturaleza del problema.

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Desarrollo

El plan en acción.

• Registro de información: ficha bibliográfica, resumen, esquemas, gráficas. • Empleo de herramientas. • Estrategias y procedimientos: entrevistas, observaciones, experimentación, entre otras. • Propuestas de solución al problema planteado. • Producto final del proyecto: toma de decisiones fundamentadas, reflexiones, artículo, folleto, conferencia.

Comunicación

Presentación. • Medios utilizados para comunicar el proyecto: conferencia, folleto, modelos, debate, foro, presentación de experiencias prácticas, entre otras. • Exposición y defensa tanto de la secuencia de desarrollo del proyecto como de sus productos finales.

• Uso adecuado de los términos, modelos y conceptos científicos. • Argumentación basada en evidencia. • Los medios empleados: - Son creativos. - Favorecen la comprensión de la información. - Promueven el intercambio de ideas. - Permiten demostrar sus aprendizajes.

Evaluación

Evaluación final.

• Reflexión acerca de lo aprendido, las dificultades, los aciertos, la impresión personal, la importancia del proyecto y sus propuestas de solución. Asuntos que no se resolvieron.

• Reflexiones orales y escritas del desempeño grupal, del equipo e individual.

• Utilidad de los datos y su registro en la búsqueda de respuestas. • Uso correcto de herramientas y procedimientos que apoyen el desarrollo del proyecto. • Congruencia de los resultados, las propuestas de solución y los productos con el problema enunciado. • Uso de información en la elaboración de propuestas de solución y conclusiones. • Trabajo colaborativo: participación, interés, respeto, entre otros.

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NOTAS

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NOTAS

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Ciencias III . Guía de Trabajo. Tercer Taller de Actualización sobre los Programas de Estudio 2006. Reforma de la Educación Secundaria Se imprimió por encargo de la Comisión Nacional de Libros de Texto Gratuitos en los talleres de con domicilio en

el mes de julio de 2008. El tiraje fue de 143 000 ejemplares.

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