El Proyecto Científico Escolar


¡En Construcción!
Última actualización: 30/10/13


El Proyecto  Científico 

Escolar


 Autores: Orlando B. Escalona T.
                  Gregoria Cabral




                   Dedicado a la memoria de
 Don Luís Zambrano

Quien hizo ciencia “desconociendo” el método científico.




“Yo medía con un metro la circunferencia de diferentes tipos de trabajo, hasta que un día me dio un metro completo con el metro, así, y me dio 3 metros con 14 centímetros y un poquito así. Yo no sabía cómo se llamaba esa regla, pero de ahí me agarré y medí otro diámetro más pequeño, y vi que me daba los mismos tres tantos, no los mismos tres metros, sino los mismos tres tantos y el poquito. Entonces, después, me dijeron, esa regla se llama, la clave se llama P [Pi ] y es 3,14,16…”



 Resumen

El presente material forma parte de un taller para discutir el método científico con todas sus bondades y limitaciones. Se analiza la importancia de los modelos en la ciencia. Se dan las pautas generales sobre cómo elaborar un anteproyecto investigación, es decir un primer borrador o papel de trabajo que conecte las ideas básicas sobre la investigación que pretendemos desarrollar, para organizar mejor nuestras propuestas, trazar nuestras metas y poder elaborar un cronograma de trabajo más eficiente. Se define y enseña cómo establecer los objetivos, las hipótesis, analizar los resultados y elaborar las conclusiones. Finalmente, se enseña cómo escribir el proyecto definitivo y cómo presentarlo en público.

          Se hacen algunos experimentos puntuales de física, química y biología para mostrar y poner en práctica el método aprendido; también, se enseña cómo elaborar y analizar gráficas en computadora, entre otras cosas.



 INTRODUCCIÓN


La ciencia es un sistema de conceptos estructurados a partir del estudio sistematizado de los diferentes procesos que se producen en el mundo; interpreta la naturaleza y la sociedad, estableciendo las reglas que las rigen. Para tal fin usa su Método, al plantear las Leyes que gobiernan los sistemas objetos de su estudio.

    Su enseñanza de forma apropiada es el gran reto de todo docente comprometido con el proceso educativo que se gesta en nuestra patria bolivariana. Enseñar ciencia requiere de una adecuada preparación, sustentada con recursos didácticos acorde con las invenciones tecnológicas de los nuevos tiempos y enmarcada dentro de una pedagogía social que interponga el interés del colectivo frente al individual.

     Consideramos que según las directrices del Modelo Educativo Bolivariano la ciencia se debe enseñar bajo un enfoque abierto, flexible, contextualizado, y con una perspectiva inter y transdisciplinaria, compatible con los requerimientos de una escuela productiva e interconectada con el trabajo comunitario. A los educandos se les debe dar una buena formación para que puedan aplicar los procesos y conocimientos científicos y tecnológicos conocidos, para lograr la comprensión y transformación de su entorno social. La tarea del docente es enseñar la ciencia y la tecnología bajo la perspectiva del descubrimiento continuo y supervisado, donde el estudiante aprenda haciendo, redescubriendo, descubriendo y proponiendo alternativas que le faciliten la adquisición de conocimiento científico más y más elaborado. El docente debe incentivar al estudiante para que se interese en recopilar el cúmulo de conocimiento popular (precientífico) presente en su entorno comunitario; debe discutirlo, analizarlo, mejorarlo e incorporarlo de nuevo a su comunidad bajo el rigor del análisis científico, e incidir así, en la solución de los diversos problemas de su ambiente inmediato. Pero sobre todo, se les debe recalcar del papel liberador de la ciencia en la sociedad, en cómo desmistificar y decodificar las creencias adscritas a la ciencia y a los científicos; y concientizarlos de las grandes desigualdades sociales que se generan producto del mal uso de la misma: “Las ciencias deben estar al servicio del conjunto de la humanidad y contribuir a dotar a todas las personas de una comprensión más profunda de la naturaleza y la sociedad, una mejor calidad de vida y un entorno sano y sostenible para las generaciones presentes y futuras” (Declaración de Budapest 1999). Se les debe enfatizar que la ciencia no es un cuerpo terminado de principios y leyes, sino que, al contrario, es un proceso continuo de renovación y construcción de conocimiento para la interpretación  de la realidad.

     En consecuencia, el objetivo de este Taller no es enseñar la metodología científica ortodoxa de uso cotidiano en los laboratorios de investigación. Al contrario, se trata de discutir un procedimiento que sirva de guía en los primeros pasos al emprender el viaje hacia la búsqueda del conocimiento científico. Sabemos que muchos de nuestros jóvenes educandos, necesitan formarse en esta herramienta pedagógica, y que el docente responsable de la coordinación de la actividad científica en la escuela, tampoco la maneja con soltura. El aprendizaje de esta técnica le servirá, tanto al estudiante como al docente, para adoptar otra actitud en el momento que se enfrente con un fenómeno natural o social. 
 
     Se presenta además, una lista de 12 proyectos educativos productivos y sustentables con pertinencia sociocultural, con el objeto generar una economía social solidaria en el liceo y su entorno comunitario, a saber:

 a) La gallina de madera.
 b) Construcción de equipo didáctico para enseñar ciencias.
 c) Elaboración de cosméticos y detergentes.
 d) La tensión arterial, ¿es superable?
 e) La escabiosis y cómo atacarla.
 f) Abono orgánico con lombrices californianas.
 g) El huerto escolar, un museo in vitro.
 h) Cómo potabilizar el agua de la escuela.
 i) Estudio del grado de conciencia  de una comunidad frente a posibles desastres naturales.
 j) Elaboración de estructuras con papel reciclable.
 k) Modelos anatómicos escolares con pasta de papel reciclable.
 l) Elaboración de medicamentos a partir de extractos de plantas.
 ll) El juguete educativo como alternativa para la enseñanza de la Ciencia.


                                                            Los autores




El método

A lo largo de su existencia, el hombre se ha formulado preguntas sobre el funcionamiento de la naturaleza. Cada interrogante planteada ha requerido de un plan de acción, un procedimiento para elaborar una propuesta explicativa de cómo y porqué ocurren los hechos.
  Pero esto, en el fondo, no es más que un método para resolver un problema. Un estudio más elaborado de este proceder lo tiene la ciencia. 

       En tal sentido, la ciencia es un sistema objetivo de conceptos estructurados en base al estudio de los diferentes procesos que se producen en el mundo. En la  búsqueda de un logro específico, es sistemática; actúa gradual y escalonadamente y planifica con racionalidad cómo abordar el conocimiento. Interpreta la naturaleza y la sociedad y establece las reglas que las rigen, las cuales transformadas en leyes, nos indican cuándo, dónde, cómo y porqué se produce un proceso o cambio natural en el universo.

     Por consiguiente la Ciencia tiene su Método Científico, que articula un procedimiento para alcanzar la verdad sobre la ocurrencia y comportamiento de un determinado fenómeno natural.

       A continuación se describe brevemente este método.



1.    La observación del fenómeno

Quién no se ha maravillado frente al despliegue cromático del arcoiris o se ha extasiado con un crepúsculo al atardecer; con la grandiosidad de la Vía Láctea en una noche de puntos titilantes o la incomparable sensación de una melodía escapada de la partitura de los grandes e inmortales clásicos.  La naturaleza es un caldo de cultivo de éstos, y muchos otros fenómenos espontáneos, los cuales se presentan bajo cambios de diversas propiedades de la materia, la energía y los campos en general.

     Alrededor nuestro, todo varía. Incluso los sistemas en equilibrio cambian para poderse mantener en tal estado. Todos esos cambios los catalogamos como fenómenos. Intrínsicamente, cada fenómeno conlleva un conjunto de procesos interdependiente. La ocurrencia cotidiana de los procesos naturales nos impiden muchas veces admitir que los cambios se están produciendo. Cuando nos pone en alerta un cambio natural, inmediatamente comienza la observación de los fenómenos, como acción previa de adquisición de conocimiento. En esa etapa, sólo somos simples espectadores del acto natural. Cuando cierto fenómeno reclama nuestra atención, inmediatamente empieza la etapa minuciosa de observación. En ese momento empezamos a aprehender del objeto observado y lo integramos a nuestro conocimiento. Esta forma de proceder ha sido la acción diaria que nos ha permitido crecer como seres humanos para adaptarnos al mundo con un mínimo de conocimiento acerca de la realidad y poder interactuar con ella con un mínimo de experiencias previas acumuladas.

     A pesar de su alto grado de simplicidad, algunas veces,  las ciencias se inician con el conocimiento previo obtenido a través del sentido común que normalmente nos dice cómo son las cosas. La ciencia reflexiona sobre nuestros conocimientos adquiridos de modo espontáneo e  indaga por qué y para qué son o suceden las cosas en particular.

     Por lo tanto, la observación científica, reflexiva, del fenómeno, va más allá. No se queda en la mera etapa contemplativa; quien observa, se introduce en el sujeto de observación y se pregunta dónde, cuándo, cómo y porqué se produce, qué causa lo origina, cómo esta constituido, es o no periódico; qué características específicas posee, qué propiedades son relevantes en su ocurrencia. Al ir estudiando las propiedades del sistema donde está ocurriendo cierto fenómeno, se necesita caracterizar cada una de sus componentes; pero, además es imprescindible, conocer las propiedades del medio ambiente que le rodea, cómo es la separación (interfase) entre ellos y cómo influyen sus propiedades en la interacción sistema-ambiente.

     Si es un sistema físico, estudiaremos previamente sí tiene ciertas propiedades (elásticas, inerciales, electromagnéticas, térmicas) relevantes que pudieran influir en el (los) fenómeno (s) observado (s); para luego  caracterizar cada propiedad del sistema con un parámetro descriptivo (módulo de elasticidad, masa o densidad, permeabilidad magnética, conductividad térmica, calor específico) de tal comportamiento.

       Sí el objeto de estudio es un sistema biológico, se necesita conocer: sus características bioquímicas y biofísicas, y cómo interactúa con su medio ambiente, el cual posee tales o cuales propiedades.

     Al observar nos damos cuenta de que existe una interacción entre el objeto de estudio y su entorno; qué un determinado cambio ocurre cuando se provoca otro en sus propiedades. Así, podemos observar que al cambiar la temperatura en un sector de un sistema, el calor se propaga de una región a otra; sí hacemos pasar corriente por un cable, aparecen efectos térmicos (se calienta) y magnéticos (atrae una brújula); sí mezclamos oxígeno con hidrógeno, se forma agua; sí mezclamos vinagre con bicarbonato sódico, se desprende anhídrido carbónico (CO2); sí mezclamos una solución de repollo morado con unas gotas de vinagre (ácido acético), cambia su color de azul a verde.

      Las propiedades que cambian y que son objeto de cuantificación a través de la medida, representan las variables del sistema; las que permanecen fijas se denominan controlables. Por la misma concatenación intrínseca propia de los fenómenos, las variables que representan a los procesos naturales pueden depender o no de la acción de la ocurrencia de otros procesos; en caso tal, las variables serán dependientes o independientes. Las variables independientes son aquellas que pueden modificarse a voluntad durante el acto de la experimentación y que el científico puede modificar cuando quiera,  dependiendo de sus intereses particulares en la investigación; las dependientes son aquellas que se modifican bajo la acción de cualquier cambio efectuado a las independientes. Al variar el valor de una variable independiente ocurre un cambio en el valor de la dependiente; lo contrario no es posible. Por supuesto, la unidireccionalidad de la causa-efecto se encuentra presente en esta acción.

     Así por ejemplo, si cambiamos el tipo (o la cantidad) de nutriente, el peso de los polluelos objetos de estudio, se podría modificar; en cuyo caso, el tipo (o la cantidad) es la variable independiente y el peso la dependiente. Si modificamos la temperatura de una incubadora, podría variar el número huevos que eclosionan; la temperatura es la variable independiente y el número de huevos la dependiente. Si aumentamos el uso del gallinazo en los cultivos, se incrementa la población de moscas en el ambiente; donde, la masa de gallinazo por metro cuadrado podría ser la variable independiente y el número de moscas por metro cuadrado, la dependiente.  

     En la observación científica el investigador ya ha admitido que ese particular sistema natural le ha incentivado la curiosidad y en consecuencia se prepara para abordarlo y conocerlo.


2.     La formulación de la hipótesis

Es natural en nuestras acciones diarias que, después de la observación, propongamos posibles explicaciones de los hechos ocurridos. En general decimos que:

· “El accidente ocurrió porque el pavimento estaba mojado”,
· “Le dio gripe porque fulano se la pegó”,
· “Tembló porque hacia mucho calor”.

      En estas afirmaciones cotidianas se deja entrever una idea somera que explican los hechos en base a la ocurrencia de un proceso determinado; existe una causa que produce un efecto. Estas supuestas explicaciones las podemos catalogar  como “hipótesis” cotidianas. Pero, si optamos por  estudiar a profundidad los fenómenos anteriores, tendríamos que replantear las afirmaciones y convertirlas en hipótesis científica.

     En la primera, afirmar que el pavimento mojado fue el causante del accidente, es proponer una explicación muy general porque, aunque es evidente que el agua interviene en el frenado del carro, se requiere averiguar sí el pavimento era muy liso o áspero, sí los cauchos eran nuevos o estaban desgastados, sí el conductor frenó de golpe, etc. Por consiguiente, tendríamos que cambiarla por:

· “El agua en la superficie de las carreteras disminuye la fricción de los cauchos”.

        En la segunda, hay que estudiar qué características específicas tiene esa enfermedad, qué tipo de virus la transmite, sí depende o no de cómo esté el sistema inmunológico de la persona contaminada, sí influye un ambiente frió o tibio en las diferentes épocas del año, entre otras, Así que la formularíamos de la siguiente manera:

· “Los virus de la gripe se transmiten entre personas”.

        En la última, se requiere de una indagación acerca de la influencia de los cambios climáticos fuertes en la ocurrencia de los sismos, sí es producto del calentamiento global del planeta, o sí es por los movimientos de las placas tectónicas, etc. En este caso, la escribiríamos así:

· “Altas temperaturas en el ambiente acelera la ocurrencia de terremotos”.

     Esto ejemplos de hipótesis se caracterizan por establecer una relación causal entre los hechos: causa y efecto están conjugados; existe un direccionamiento único: una causa produce un efecto; representan un primer plan de acción frente a una inquietud por conocer parte de la realidad: es una primera suposición de cómo y porqué  ocurren los fenómenos.

      En un principio de su formulación, las hipótesis se plantean a partir de una simple intuición,  bajo la conducción “del sentido común y que van tomando forma a medida que se les va cuestionando hasta el punto de adaptar un enunciado probable pero sobre todo contrastable con la realidad”.

    En ciencia se requiere precisión en la formulación de las hipótesis planteadas, por lo que no debe haber contradicción en su planteamiento. Además,  se debe estructurar considerando los últimos resultados arrojados por los nuevos descubrimientos o nuevas verdades.

Un modelo de formulación es el siguiente:

          “Si A, B y C… entonces D…”.

Posterior a su formulación viene la tercera etapa: su comprobación.


3.       La validación

La hipótesis planteada en cualquier investigación requiere de su comprobación para determinar su verdad o falsedad, así como la validez de la solución propuesta en su enunciado. De esta manera se da por terminado el trabajo de investigación. La validación de la hipótesis involucra su verificación y demostración. La verificación es de carácter factual (experimental), por tratar de hechos observables, mientras que la demostración tiene un carácter formal (lógico), analítico.

    ¿Cómo se comprueba una hipótesis? Por supuesto depende de la naturaleza de la investigación que se hace. En caso de ser una hipótesis estructurada para la investigación de un determinado hecho, dentro del marco conceptual de una ciencia natural, la hipótesis podría requerir de un equipo experimental o de la formulación teórica de ciertas leyes.
   

Proyectos


 1.  La gallina de madera

Este Proyecto de Aula es del tipo interdisciplinario (Figura de abajo). En el confluyen varias disciplinas del conocimiento cómo son la física, química, matemática, biología y tecnología, entre otras. Con su implementación y ejecución estudiaremos cómo influye el ambiente en la incubación de huevos de algunas aves, en particular los de gallinas, patos, gansos y codornices; presenciaremos la ocurrencia ciertos fenómenos físicos relacionados con el calor, la temperatura y la energía térmica en general; observaremos cómo se genera, propaga y mide el calor y la temperatura. También nos encontraremos con fenómenos eléctricos y  estudiaremos su relación con la energía térmica; además, diseñaremos un sencillo circuito eléctrico para que sirva de fuente de calor en el calentamiento del dispositivo que vamos a construir. Igualmente, estudiaremos el concepto de humedad, de qué depende, cómo se mide y controla en nuestro caso, dentro de nuestro aparato.





     Aquí proponemos un método alternativo al natural, mediante el uso de un dispositivo o aparato de construcción artesanal donde se podrá reproducir y controlar las condiciones ambientales (temperatura, calor y humedad) que se dan en el seno de las gallinas, a fin de optimizar la eclosión de los pollitos. Este aparato se conoce comúnmente cómo incubadora en su versión comercial. Sin embargo, la de este proyecto, aunque es rudimentaria, es también efectiva  para incubar pollitos.

     Otra motivación para su realización se fundamenta en que una de las preocupaciones básicas del ser humano ha sido cómo suplir sus necesidades alimentarías. Con el uso de este aparato artesanal, podríamos resolver en parte el problema de nuestra alimentación diaria mediante la cría de aves en los corrales de nuestras casas. Además, este proyecto posee numerosas potencialidades didácticas para la enseñanza de la ciencia en cualquier institución de educación primaria, media y diversificada. Con su implementación en el aula, aparte de los conceptos físicos y químicos involucrados, los estudiantes podrán discutir cómo se genera la vida y cómo se produce el desarrollo embrionario durante el tiempo que dura la incubación de los huevos. Aprenderán sobre la necesidad de ocurrencia de condiciones mínimas para que se dé el desarrollo del embrión, y cómo establecerlas y mantenerlas en forma artificial.

     Finalmente, consideramos que este trabajo es un proyecto educativo productivo, con pertinencia sociocultural y que su ejecución a mediana escala podría generar una economía social solidaria en la escuela, el liceo y su entorno comunitario y que, como tal, se encuentra enmarcado dentro de los planes nacionales de desarrollo endógeno establecido por el estado venezolano.

Materiales y construcción

La incubadora Gallina de Madera, como su nombre lo indica, es una caja que consta principalmente de madera. Para su construcción se requieren los siguientes materiales:

a.      Varios metros cuadrados de madera o bisopan
b.     Una lámina de vidrio
c.      Varios listones de madera
d.     Clavos o tornillos
e.      Un palo de escoba para hacer los tapones
f.      Un cuarto de metro cuadrado de tela metálica
g.     Un porta bombillo y tres bombillos: de 40, 75 y 100 W,
h.     Dos metros de cables, un enchufe y un interruptor
i.       Una bandeja llana para el agua
j.       Un termómetro que marque desde 0 oC hasta 50 oC
k.     Huevos fértiles
l.       Misceláneas.

Con estos materiales podemos proceder a construir una caja de incubación con todos sus accesorios, tal como se describe a continuación. La caja se construye con las tablas de madera y se  sustenta en cuatro patas (podría tener las dimensiones de 50cmx50cmx40 cm). Se le hace una puerta frontal para la colocación de los accesorios y los huevos, y su manipulación. 


 




      A  las paredes se le perforan, simétricamente, agujeros del tamaño de una moneda de 100 bolívares por todas las tapas, incluyendo la inferior de la base. A cada agujero se le coloca un tapón de madera, hecho con el palo de escoba. Se le coloca un visor de vidrio de 10x10 cm2 en la tapa superior para observar con comodidad su interior cuando se encuentre totalmente cerrada. En la figura anterior se puede observar el interior de uno de los modelos construidos con sus componentes: el bombillo, el termómetro, una bandeja de aluminio para colocar el agua y el porta huevos hecha con la tela metálica.

Calibración de la temperatura

Después de construida, se requiere calibrar la incubadora. Es decir, hasta donde sea posible, es necesario reproducir las condiciones ambientales que imperan en el nido de la gallina; hay que lograr establecer la misma temperatura del  aire  que rodea  a los  huevos  y  un valor  adecuado  de la humedad del aire. Para esto, se procede a enchufar y luego prender el bombillo; este es la fuente que le suministra la energía en forma de calor para lograr el desarrollo embrionario durante los 21 días consecutivos. Pero, el calor se le debe suministrar a los huevos que se están empollando, a una temperatura constante, la cual en el caso de una gallina es de cerca de 37,5 oC. De modo que se necesita un termostato que controle la temperatura. Este no está incluido en el circuito eléctrico. Sin embargo, la temperatura se puede controlar con los tapones de las paredes. Es decir quitándolos y poniéndolos, dependiendo si la temperatura en el interior sube por encima de 37,5 oC o baja respecto a este valor.

      En primer lugar, se colocan todos los tapones; luego,  se coloca la bandeja con agua y el termómetro en su interior en la posición que permita verlo y leer su escala a través del visor. Se toma nota de la temperatura en el interior de la caja. Al prender el bombillo la temperatura en su interior empieza a aumentar. Se mide la temperatura cada medio o un minuto hasta que deja de aumentar, es decir, cuando se estabilice. Estos datos se recopilan en una tabla para su posterior procesamiento. Si la temperatura final es tan alta que sobrepasa los 37,5 oC, es necesario disminuirla; esto se logra quitando varios tapones de los lados de la caja; si está por debajo de 37,5 oC, se colocan varios tapones. Se anota el número de tapones que se quitaron y se repite el procedimiento anterior. Esto se hace hasta lograr la temperatura deseada del nido.

       En la Figura de abajo se puede observar una gráfica de la temperatura T (en grados centígrados) en función del tiempo t (en minutos), con el objeto de calibrar la Gallina de Madera y lograr establecer la temperatura de incubación, es decir 37,5 oC. La curva A (círculos verdes) corresponde a un intento de calibración con un bombillo de 100 W con todos los tapones puestos. La curva C (círculos azules) se obtuvo con un bombillo de 75 W y sin tapones; y la curva B (triángulos rojos) se hizo con el mismo bombillo de 75 W pero sin doce tapones puestos. Como se observa en la figura, la curva B es la que nos permitió obtener la temperatura de calibración de la Gallina de Madera. Con el bombillo de 100 W la temperatura era muy alta y con el bombillo de 75 W, sin los tapones colocados, la temperatura era muy baja. Así que se optó por usar el bombillo de 75 W pero quitando 12 tapones. Se puede observar que la temperatura crece con el tiempo hasta que finalmente se estabiliza en 38 C después de 25 minutos. 


  


     Después de lograda la calibración, se sigue al pie de la letra las instrucciones antes señaladas, es decir, se debe mantener la temperatura constante de 37,5 oC, se mantiene el agua limpia en la bandeja y voltean los huevos todos los días, durante 21 días.




Preguntas para pensar

¿Preguntas estúpidas?

Hay preguntas ingenuas, preguntas tediosas, preguntas mal formuladas, preguntas planteadas con una inadecuada autocrítica.  Pero toda pregunta es un clamor por entender el mundo. No hay preguntas estúpidas.

Carl Sagan

¿Qué es el calor y la temperatura?, ¿Cómo se propaga el calor?, ¿Qué es una onda electromagnética?, ¿Es una onda la luz que emite el bombillo?, ¿El calor que emite es una onda?, ¿Qué es la electricidad?, ¿Qué es la corriente eléctrica?, ¿Cómo produce una corriente eléctrica efectos magnéticos?, ¿ Cómo produce una corriente eléctrica  efectos térmicos?, ¿Cómo se mide la potencia eléctrica?, ¿Qué cantidad física representan los números que tienen los bombillos?, ¿Cuánto vale la corriente eléctrica de uso en el hogar?, ¿Cuál es el gasto en bolívares por día para la incubación de los pollitos?, ¿Cómo obtiene la gallina el calor para sacar los pollitos?, ¿Cuánto calor emite la gallina por día?, ¿Cuánto calor emite una persona por día?, ¿Cuánto calorías están contenidas en un 100 g de mantequilla?, ¿Cuantas calorías se queman por hora bailando merengue?, ¿Cuál es la diferencia entre un huevo fértil y otro que no lo es?, ¿Aumenta el peso del huevo a medida que el embrión se desarrolla?, ¿Qué absorbe y qué emite el huevo durante su incubación?, ¿Por qué los huevos tienen clara, yemas y cáscara?, ¿Cómo crece el huevo dentro de la gallina?, ¿Por qué una gallina puede poner huevos sin que el gallo la pise?

En el siguiente cuadro se describe la hipótesis y los objetivos que se pretenden lograr con este proyecto.




Hipótesis y Objetivos
Hipótesis
En un ambiente artificial, con temperatura y humedad controlada, se pueden incubar huevos fecundados de gallina.

Objetivo General
Diseño y construcción de una Incubadora Artesanal para la producción avícola de pollos.

Objetivos Específicos
a) Reproducir las condiciones ambientales que imperan en el nido de gallina para empollar.
b)  Incubar pollitos  mediante una incubadora artesanal.

 








                                 Continuará





2.  Equipo didáctico para la enseñanza de la física

La evolución de la enseñanza de la Ciencia y de la Física en particular, ha requerido de la incorporación de nuevas estrategias de inter-aprendizaje. Es indiscutible lo que manifiestan muchos investigadores en educación, en relación a los programas de los cursos tradicionales de Física: sólo son una colección de diversos temas aislados. En los mismos, no se prevé la búsqueda del conocimiento y el logro de destrezas y aptitudes a través de la manipulación de los objetos, sino que se hace énfasis en la “física de tiza y pizarrón” y el libro de Texto. Con esto, se impide la captación efectiva del conocimiento que se quiere enseñar, y encasilla y limita el desarrollo de la capacidad creativa y crítica del estudiante.

            Consideramos además, que por lo general, la mayoría de los cursos de Física impartidos, a nivel medio se caracterizan por presentar cuatro aspectos principalmente:

a) Se omite la discusión de la evolución conceptual de los diferentes procesos físicos.
         b) No se discuten los diversos procesos físicos dentro del contexto histórico de la época desde el punto de vista social y económico. 
c) La presentación y análisis de los  fenómenos demostrativos directamente en el aula de clase, generalmente no se llevan a cabo.
d) No se discuten las implicaciones de la fundamentación de las diversas teorías  en el desarrollo tecnológico mundial.
e) No se aplican los conocimientos adquiridos en la solución de los problemas básicos de la comunidad.

            Estos aspectos, íntimamente relacionados entre sí, deberían considerarse para llevar a cabo cualquier estrategia instruccional que el docente adopte para el desarrollo de los  conceptos y el estudio de las leyes de las diferentes ramas de la física. En consecuencia,  proponemos realizar una revisión histórica de la evolución conceptual de aspectos inherentes al electromagnetismo desde sus inicios en la antigüedad por Thales de Mileto (800 a.C.) con la electrostática y la piedra imán, el desarrollo sistemático del magnetismo de William Gilbert (600 d.C.) en la edad media, hasta la unificación teórica lograda por Maxwell con la teoría electromagnética (1860). Además, investigar sobre Carlos del Pozo, por la importancia que Humboltd, durante su viaje en 1800 por Venezuela, le atribuye por el desarrollo y construcción de un laboratorio de electrostática en Calabozo. Igualmente se propone, entre otros, investigar la vida de Romualdo Gómez y sus aportes a las comunicaciones inalámbricas en 1913 en Pariaguán.        
            Por ser la Física una ciencia natural que describe un conjunto de fenómenos que se dan en la naturaleza, requiere para su enseñanza de la presentación en “vivo” de experimentos didácticos, representativos de tales hechos naturales. Se pretende con este trabajo, sustituir el método de enseñanza-aprendizaje tradicional de la física, por la observación demostrativa de los fenómenos y  sus correspondientes aplicaciones de los principios y leyes “redescubiertas” para el conocimiento del entorno inmediato alrededor de la comunidad escolar. Con una estrategia experimental apropiada se puede conceptualizar mejor los principios fundamentales de la electricidad y el magnetismo en este nivel educativo. Proponemos que los experimentos sean diseñados para hacer demostraciones directamente dentro del aula de clase.

            Por otra parte, a fin de validar la efectividad de la hipótesis propuesta, mediante un análisis cuantitativo de la metodología usada, se diseñó un Test que se debe aplicar en un curso del Primer Año de Ciencias. En tal sentido, se elegirán dos grupos de estudiantes: uno experimental y otro de control, a fin de obtener un conjunto de datos los cuales, después de su análisis y  discusión de los resultados, permitirá establecer los aspectos más relevantes que contribuyan al estudio del electromagnetismo de un modo satisfactorio.

Preguntas para pensar

¿Qué es la electricidad?, ¿Qué es el magnetismo?, ¿Con uno se puede generar el otro?, ¿Por qué se electrizan algunos los materiales al frotarlos?, ¿Qué es la corriente eléctrica?, ¿Cuál es la naturaleza de las chispas eléctricas?, ¿Cómo funciona un motor eléctrico?,  ¿Cómo funciona un generador eléctrico?, ¿Cómo funciona el alternador de un carro?, ¿Por qué algunas veces se sientes chispazos cuando al bajar del carro se toca una puerta?, ¿Por qué los imanes atraen algunos materiales y otros no?, ¿Cómo hacer una brújula?, ¿Qué es la levitación magnética?, ¿Cómo se explica el campo magnético terrestre y solar?, ¿Cómo se orientan algunas aves con el campo magnético terrestre?, ¿Por qué se comporta el átomo como un imán?, ¿Cómo funciona la resonancia magnética nuclear RMN?, ¿Cómo hacer un modelo de una Tierra magnética?, ¿Cómo visualizar las líneas de campo magnético alrededor de un alambre con corriente eléctrica?, ¿Cómo hacer un imán con la corriente?, ¿Cómo desmagnetizar un imán?, ¿Cuál es la composición de los imanes permanentes?, ¿Cómo hacer un generador eléctrico?, ¿Cómo hacer una pila con un imán y que prenda un bombillo?
           

En el recuadro se propone un proyecto a partir de la siguiente hipótesis y objetivos.



Hipótesis y Objetivos
Hipótesis
El uso de experimentos demostrativos mejora el proceso de enseñanza-aprendizaje del electromagnetismo en la Escuela Básica y el Ciclo Diversificado.
Objetivo general
Diseñar y construir un Kit de experimentos para la enseñanza del electromagnetismo.
Objetivos específicos
a)     Proponer el uso de estos recursos de enseñanza en el programa de estudio del Primer Año de Ciencias.
 b) Promover el estudio del electromagnetismo como un tema   particular de la Física, mediante experimentos demostrativos en el salón de clase.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 





Diseño del Test
En el Anexo se  muestra un modelo de Test que hemos elaborado con el objetivo verificar si la hipótesis original se cumple o no, es decir se quiere probar si los experimentos demostrativos usados en el aula de clase inciden positivamente en el aprendizaje del electromagnetismo que se enseña en Bachillerato. Consta de 18 preguntas de selección simple sobre la electricidad y el magnetismo.  

Se diseñó para ser aplicado a dos grupos simultáneamente: uno de Control y otro de Trabajo.


1.3.  Los jabones y detergentes

Todos sabemos que los jabones sirven para lavar y que son de uso obligado en el hogar. El costo del jabón industrial es cada día mayor. En consecuencia, proponemos este proyecto escolar por la necesidad solventar en cierta mediada los gastos en la cesta básica familiar.  Pero por otra parte, con este proyecto se incorporaran los conceptos de la química en trabajos de tipo tecnológicos. Conocer el procedimiento para hacer jabones en la casa, prepara al estudiante para el trabajo productivo. De esta manera podrían generar una economía social solidaria en la escuela, el liceo y su entorno comunitario, acorde con los planes de desarrollo endógeno establecido por el estado.

            Desde el punto de vista de la física, los jabones cambian la tensión superficial del agua ya que disminuyen la atracción de las moléculas de agua entre sí en la superficie. Se clasifican como sustancias tensoactivas.

            Un objeto se ensucia porque se le ha adherido capas de grasa o aceite con partículas de polvo y otros materiales. El agua pura no elimina el sucio del objeto, pero al agregar jabón al agua, este se disuelve dejando libres los iones de carboxilato, los cuales tienen un extremo iónico que es muy soluble en agua y un extremo de la cadena larga de hidrocarburos que ejerce una fuerte atracción sobre las moléculas de aceite y grasa. Los extremos que atraen al aceite penetran en las capas de aceite y grasa y las disuelven, y a su vez, los extremos iónicos que continúan disolviéndose en agua, tienden a hacer que se desprendan las partículas de grasa y aceite a la solución.

            Proponemos en este proyecto, en primer lugar, fabricar un jabón de tierra de la siguiente manera. Primero hay que hacer la lejía (carbonatos de sodio y potasio). Para esto se quema completamente una paca de carbón vegetal del que se usa en  los asados, se coloca en un recipiente con un litro de agua, se disuelve y luego se cuela bien. Se pone a hervir esta solución y se le agrega  poco a poco sebo de res o grasa de la carne hasta que se va derritiendo, hasta obtener una pasta de donde sacamos el jabón. Cuando esté tibia la pasta se le da la forma deseada para obtener cualquier presentación.

            Proponemos luego, investigar cómo fabricar otros tipos de jabones con componentes químicos tipos industrial y emprender la producción de productos más elaborados.
      
Preguntas para pensar

¿Por qué el agua pura no lava?, ¿Por qué el jabón lava?, ¿Dónde y cómo  descubrieron el jabón?, ¿Cómo esta constituido químicamente el jabón?, ¿Por qué el jabón se hace con grasa animal y con un ácido?, ¿Qué es el PH y cómo se mide?, ¿Qué es la tensión superficial?, ¿Aumenta o disminuye la tensión superficial del agua con jabón?, ¿Cómo es mejor hacer burbujas, con agua pura o con agua jabonosa?, ¿Cuándo se mezcla jabón con agua, ésta se calienta o se enfría?, ¿Por qué el jabón azul es antibacteriano?,         ¿ Por qué algunos jabones de tocador contienen azufre? 

            En el recuadro se propone un proyecto a partir de la siguiente hipótesis y objetivos.



Hipótesis y Objetivos
Hipótesis
Sí se mezcla lejía con la grasa se obtiene el jabón.
Objetivo general
Fabricar jabones y detergentes
Objetivos específicos
b)     Fabricar el jabón de tierra partir del carbón y la grasa animal
c)     Fabricar jabones tipo industrial

  
 
 















1.4.  El huerto escolar, un museo in vitro.

El huerto escolar es un gran laboratorio vivencial, que sirve no sólo para sembrar y recolectar hortalizas, sino también para observar otros procesos biológicos como, el de germinación de las semillas, el análisis de las características físico-químico de los suelos, diferenciar los  tipos de abonos, identificar y controlar las plagas y las enfermedades, conocer los beneficios y peligros de los insecticidas, implementar métodos naturales alternativos para fertilizar los suelos, entre otros.
            Con esta actividad se logra desarrollar en los estudiantes ciertos valores, como el respeto y protección del entorno escolar y comunitario, respeto y consideración por el trabajo en el campo y quienes allí laboran, conocimiento de las tareas agrícolas, solidaridad y compañerismo, entre otros; contribuye a la educación medioambiental y al desarrollo individual y social, al añadir una dimensión práctica al desempeño escolar, característica propia del trabajo en el campo; y también sirve para reforzar materias básicas del aprendizaje como la lectura, la escritura, la biología y la aritmética.
            Por consiguiente, este proyecto escolar tiene un carácter interdisciplinario. Para su ejecución se requiere la intervención directa de los profesores de matemática, química, física, biología y ciencias de la tierra, quienes mancomunadamente con sus estudiantes pueden proponer diversas alternativas para enriquecer el huerto. Entre otras cosas, el profesor de química podría encargarse de hacer un estudio del PH del suelo. Para esto, puede introducir, definir y discutir este concepto, y reforzarlo con experimentos previos realizados con soluciones básicas, acidas e indicadores, usando una solución de repollo morado, vinagre y bicarbonato de sodio. Podría, concientizar a la comunidad de los peligros que conllevan el uso inadecuado de insecticidas comerciales.  El de física pude encargarse de estudiar la humedad del suelo,  medir su temperatura, estudiar las propiedades físicas, medir las dimensiones y peso de las plantas, etc. El de matemática podría medir la superficie del terreno, hacer un estudio estadístico de las plantas, etc. El de biología, podría estudiar las plantas en general, identificar las plagas y las enfermedades, etc.

            Entre otras cosas, proponemos en este proyecto, la observación y estudio del proceso de germinación de la semilla de manera que se pueda visualizar en sus diferentes etapas evolutivas. Para esto se puede fabricar un terrario con forma de paralelepípedo con vidrios trasparentes como se indica en el dibujo. Se llena de tierra fértil y se siembran de una por día, 20 semillas de maíz. Las semillas se colocan pegadas a las paredes laterales para poder seguir su evolución. La intención es observar cómo se desarrolla la semilla.  Con una lupa y un microscopio se puede estudiar la estructura de los brotes embrionarios; con una cámara se pueden tomar fotografías todos los días  para tener un registro de los cambios ocurridos en las diferentes partes de las semillas a medida que germina y crece la planta. También, se puede sembrar zanahorias o remolachas y observar el crecimiento de la raíz, el tallo y las hojas de cada planta, por ejemplo.






Preguntas para pensar

            ¿Qué es el humus?, ¿Qué diferencia un abono comercial del orgánico?, ¿Cómo afecta el uso del gallinazo al ambiente?, ¿Cómo se mide el PH?, ¿El PH del suelo es ácido o básico?, ¿Benefician algunos insectos la fertilidad del suelo?, ¿Cuáles son los nutrientes principales del suelo?, ¿Cuál es la función de la cochinilla, el escarabajo, la garrapata, los gusanos, las arañas, las babosas, los caracoles y las hormigas, en la fertilidad del suelo?, ¿Tendrán bacterias y hongos los suelos?, ¿Qué es el efecto invernadero?, ¿Qué efectos produce en la Tierra el calentamiento global?, ¿Qué es el metano y el CO2 y cómo se producen en la Tierra?, ¿Qué gas producen las plantas y cómo lo hacen?, ¿Influyen los bosques en la disminución del CO2?


            En el recuadro se propone un proyecto a partir de la siguiente hipótesis y objetivos.




Hipótesis
Si se usa humus de lombriz para fertilizar el suelo, se incrementa la producción de la zanahoria.
Objetivo general
Cultivar zanahorias con productos naturales.
Objetivos específicos
a)     Producir humus con lombrices californianas
b)     Estudiar cómo influye el humus orgánico en el cultivo de la zanahoria.


 
   
Hipótesis y Objetivos

  




1.5.  El juguete didáctico como alternativa para la enseñanza de la Ciencia

Es indudable que la ciencia ha jugado un papel preponderante en el bienestar de nuestras vidas. Pero, la enseñanza de sus principios y leyes en la escuela primaria y bachillerato,  es aún un problema completamente abierto. Aunque mucho esfuerzo se ha invertido en su solución, todavía se investiga en cómo enseñarla de manera apropiada en el aula y el laboratorio escolar. Creemos que su aprendizaje debe ser ameno, divertido, efectivo e interesante para todas las edades, en el hogar y en las escuelas, de todo el mundo. Cómo estamos convencidos de que la incorporación del juego motiva el aprendizaje en cualquier área del conocimiento, en primer lugar se propone con éste proyecto, diseñar y fabricar un conjunto de juguetes para realizar experimentos de física, química, biología y matemática, para enseñar sus conceptos y leyes. En una segunda etapa, se debe validar su efectividad en la enseñanza; por consiguiente se debe diseñar y aplicar un test.  Finalmente se debe redactar  el trabajo escrito para su presentación en público al jurado propuesto a finales del mes de mayo.

            Este proyecto está enmarcado dentro de los lineamientos establecidos por el Ministerio del P.P. para la Educación, en cuanto a la necesidad de proponer proyectos endógenos, ya que su desarrollo podría generar una pequeña industria artesanal de equipo educativo de carácter lúdico para la enseñanza de la ciencia en cualquier nivel del sistema educativo nacional.

            Entre otras cosas se propone la siguiente Lista de Juguetes:

  • Juego de cartas para enseñar matemáticas: Diseñar una serie cartas para enseñar a despejar ecuaciones, resolver polinomios de segundo y tercer grado, etc.
  • Rompecabezas de oraciones. Diseñar un rompecabezas para armar, con un texto de conceptos, leyes y ecuaciones científicas.
  • Reto al conocimiento de la Tabla Periódica de los elementos: Construir una Tabla con los elementos químicos para facilitar la memorización de sus símbolos y sus propiedades. Hay que elaborar un circuito eléctrico con cable, bombillos y una batería.
  • La Investigación del polvo misterioso: Diseñar una estrategia para inducir la investigación y lograr la identificación de una sustancia de composición desconocida entre un grupo de cinco sustancias conocidas. 
  • Equilibrio para no caer: Diseñar varios sistemas mecánicos que reten nuestra intuición sobre su equilibrio estático. Uno de esto podría ser un cóndor con sus alas abiertas. Otro, una torre como la de Pisa.
  • Levitación en fluidos: Cuerpos sumergidos en fluidos (aire y agua) en equilibrio estático, es decir ni suben ni bajan.
  • Burbujas gigantes. Preparar una solución para hacer burbujas gigantes.
  • Incubadora de un solo pollito.
  • La electricidad divertida.
  • El magnetismo misterioso.


En el recuadro se propone un proyecto a partir de la siguiente hipótesis y objetivos.




Hipótesis

El uso de juguetes didácticos mejora el proceso de enseñanza-aprendizaje de la ciencia.
Objetivo general
Diseñar y construir un Kit de juguetes para la enseñanza de la ciencia en Primaria y Bachillerato.
Objetivos específicos

a)     Proponer el uso de estos recursos de enseñanza en los programas de estudio Primaria y Bachillerato.
b)     Promover el estudio de la ciencia  a través de los juguetes didácticos.

 
 


































7 comentarios: