- Resumen
- Acerca de las tareas
experimentales - Ejemplos de tipos de tareas
experimentales - Conclusiones
- Bibliografía
La aplicación del enfoque investigativo se facilita mediante
un procedimiento que
tenga en cuenta la utilización de las tareas experimentales, en este
artículo hacemos referencia al tratamiento teórico
de las mismas, su relación con las formas del experimento
químico docente y su tipología. Para clasificar las
tareas experimentales consideramos como invariantes
pedagógicas: objetivos,
información, vías de
solución, variables a
controlar y objeto químico.
En la enseñanza de las ciencias
naturales el experimento docente desempeña un papel
fundamental ya que, además de despertar el interés
por el aprendizaje y
de crear incentivos para
la mejor asimilación del contenido, de permitir a los
alumnos el trabajo
colectivo y práctico como fuente de adquisición de
los conocimientos, también contribuye a que ellos aprendan
a ver en la práctica la confirmación de las
teorías
y postulados científicos.
El estudio de los fenómenos en las condiciones propias
del aula y de los laboratorios, separándose de la naturaleza
circundante, constituye un arma valiosa del poderoso método
experimental de las ciencias
naturales. El experimento docente en la escuela es un
reflejo del método científico de estudio de los
fenómenos químicos; por eso, aunque no se
identifica exactamente con el experimento científico, le
son propios determinados elementos fundamentales de este.
La Química es una ciencia
esencialmente experimental, por lo tanto en su enseñanza
la actividad práctica está íntimamente
relacionada con el experimento docente vinculado a su objeto de
estudio, las sustancias y sus transformaciones. El experimento
químico juega un papel decisivo en determinados aspectos
del proceso de
enseñanza de esta ciencia:
- Como fuente de conocimiento
- Como medio necesario y en ocasiones único para
demostrar la validez o no de las hipótesis - Como uno de los medios
fundamentales para la formación de habilidades y
hábitos en esta ciencia. - Como medio para formar intereses en los alumnos hacia el
estudio de las ciencias, desarrollando en ellos el carácter observador, la curiosidad, la
iniciativa, la laboriosidad, la creatividad y las aspiraciones para
perfeccionar los conocimientos teóricos.
El enfoque metodológico en el tratamiento del
experimento en las Ciencias Naturales ha transitado desde un
enfoque ilustrativo hasta el investigativo. Trabajos realizados
por autores cubanos y extranjeros han tenido como
propósito la elaboración de nuevos modelos de
enseñanza- aprendizaje y
estrategias que
apuntan a la utilización del enfoque investigativo.
Algunos de estos modelos se sustentan en el enfoque
constructivista, estudio de la metacognición y las técnicas
de instrucción, Pozo y Gómez Crespo (1994) y Gil,
Navarro y González (1998), entre otros, en Cuba aparecen
resultados fundamentados en una enseñanza desarrolladora,
Rojas Arce y Achiong Caballero (1992) y en la teoría
de la actividad, Urquijo ( 1990).
En el tratamiento específico del sistema de
prácticas de laboratorio,
como forma del experimento docente y de la clase,
utilizando el enfoque investigativo, encontramos resultados de
los autores Cardero Naranjo y Vidal Castaño (2004), para
la carrera de Ciencias Naturales de la Universidad de la
Habana; del colectivo de profesores del departamento de
Química del I.S.P "Félix Varela" (1991 y 1996); y
Urquijo y colaboradores en la Universidad Central de Villa Clara(
1990).
La aplicación del enfoque investigativo se facilita
mediante un procedimiento que tenga en cuenta la
utilización de las tareas experimentales, en este
artículo hacemos referencia al tratamiento teórico
de las mismas, su relación con las formas del experimento
químico docente y su tipología.
Desarrollo:
Acerca de las tareas
experimentales.
Las tareas
experimentales desempeñan un papel
fundamental en el enfoque investigativo de las diferentes formas
organizativas del experimento químico docente y en el
desarrollo de
las habilidades (lógicas generales, experimentales e
investigativas), Rojas Arce señala al respecto
que:
"La tarea constituye el medio fundamental a
través del cual se puede organizar el proceso de
formación y desarrollo de las habilidades experimentales
con un carácter sistémico, articulando todo el
conjunto de ellos con arreglo a los criterios de desarrollo por
etapas, aumento de la complejidad de las acciones y
la elevación de la independencia de los estudiantes". (1988, p.
26.)
Históricamente se han identificado de manera
errónea las técnicas que se elaboran para la
realización de los experimentos con
las tareas experimentales, cuando en realidad estas
últimas contienen a las primeras . En las tareas
experimentales que proponemos en la tesis,
generalmente no empleamos técnica operatoria y cuando lo
hacemos conlleva a un proceso de análisis y transformación para su
comprensión personal.
Las tareas experimentales pueden tener diferentes
niveles de complejidad y estar relacionadas con el desarrollo de
habilidades operacionales o técnicas que necesitan de
reiteración para su consolidación, pero
también pueden estar relacionadas con problemas
químicos docentes donde
la interrelación de los aspectos cualitativos,
cuantitativos, teóricos y experimentales permiten buscar
una solución adecuada. En la solución de las tareas
experimentales pueden emplearse programas de
computación interactivos.
Diferentes autores tratan de plantear como diferencia
distintiva entre las tareas teóricas y experimentales, la
solución de esta última a partir de la propia
experiencia, al respecto Leyva Haza, J. plantea:
" La diferencia distintiva entre estos tipos de tareas
consiste en que en la tarea teórica se trabaja con
información tomada de la realidad por otra persona, que no
es la que acomete la solución, esta información
puede estar dada directamente en el enunciado de la tarea
(tareas de enunciado cerrado) o puede ser el resultado de
acotaciones y / o búsquedas durante el proceso de
solución en manuales,
libros,
tablas etc. (tareas de enunciado abierto), pero nunca en la
propia experiencia, en caso contrario la tarea seria
experimental". ( 2002, p. 63. )
Este autor considera la siguiente definición de
tarea
experimental :
" …es la que encuentra su solución
mediante la transformación teórica del modelo del
fenómeno físico y la realización del
experimento que es medio para obtener información
decisiva para la solución, y constituye además,
la dirección en que se proyectan todas las
acciones". ( 2002, p.98.)
" Se denominan tareas experimentales las tareas en las
que el experimento sirve de medio de determinación de
magnitudes, necesarias para la resolución, brindar
respuesta a la pregunta planteada en la tarea o es medio de
comprobación de los cálculos hechos de acuerdo
con los datos ". (
Bugaev, 1984, p.249. )
En ambas definiciones se centra la atención del experimento como método
de solución, con el desarrollo de la informática la solución puede darse
a partir de una experiencia virtual, lo que puede enriquecer
estas definiciones, proponemos expresarla de la siguiente
manera:
La tarea que encuentra su solución mediante
la transformación teórica del modelo del
fenómeno químico y la experimentación
virtual o real que permite obtener, procesar y analizar la
información decisiva para su solución y
constituye además la dirección en que se
proyectan las acciones.
Las tareas experimentales pueden considerarse como un
problema cuando el método de solución es
desconocido por los alumnos que necesitan de deducciones
lógicas a partir de conocimientos prácticos y
teóricos para buscar la vía adecuada. La
búsqueda de las vías de solución en un
problema experimental resulta compleja, pues integra
conocimientos teóricos y prácticos, así como
habilidades generales y experimentales.
Es importante hacer referencia a algunas precisiones con
respecto a las tareas experimentales:
- La solución de la tarea depende del grado de
concientización que los alumnos hagan de las
contradicciones y exigencias que se dan en las mismas;
ahí radica su fuerza
motriz principal, pero esta interrelación está
mediatizada por otros elementos dentro del ámbito
escolar que pueden ser:
- Su estado
afectivo y motivacional que condiciona la realización
de un esfuerzo mental. - Su desarrollo volitivo que garantiza la
persistencia y tenacidad. - El desarrollo de sus procesos
cognitivos que le permitan descubrir o no las propiedades
esenciales de los elementos que intervienen y que propicien
la solución de las contradicciones
planteadas. - Su interrelación con los demás
alumnos, la familia
y la sociedad
que le pueden compulsar moralmente - El estado del colectivo estudiantil, sus verdaderos
valores,
inclinaciones y disciplina.
- Las tareas son generalmente planteadas por el
profesor
como dirigente del proceso, pero también pueden surgir
de las propias contradicciones que aprecia el alumno dentro del
proceso de aprendizaje. - El control de
los resultados alcanzados y del proceso de solución de
las tareas por el profesor es decisivo, pero también
juega un papel importante el proceso de autocontrol del
estudiante, así como del que se deriva de la interacción con los
condiscípulos. - Para resolver tareas experimentales o
diseñarlas es necesario que el estudiante desarrolle
habilidades en la búsqueda y procesamiento de la
información por diversas fuentes,
así como el dominio de los
conocimientos relacionados con ellas. - El aprendizaje de los alumnos a través de la
solución de las tareas difiere entre cada uno de ellos,
por tal razón debe evitarse la imposición de un
punto de vista que no haya sido asimilado conscientemente a
partir de la comparación del camino elegido por cada
cual, con el escogido por los demás.
En la bibliografía consultada no aparece una
clasificación exacta de las tareas experimentales para la
enseñanza de la química, en el caso de la Física, Leyva Haza,
J. (2002), propone una clasificación atendiendo al
método de solución; Rivero, H. ( 2003 ), realiza un
análisis de las tareas teóricas en la Física
atendiendo al enunciado ( tareas cerradas, semiabiertas y
abiertas ), la cual nos resulta una propuesta interesante y de
aplicación para las tareas en Química. Al respecto,
Rojas Arce, C. ha expuesto tres direcciones fundamentales, en
función
de los objetivos generales, que debe cumplir el experimento
químico docente y que permite establecer una
tipología: ( 1988, p.26.)
- Experimentos dirigidos fundamentalmente a la introducción y estudio de una
técnica experimental nueva. - Experimentos dirigidos al estudio de un contenido
dado. - Experimentos que combinan la introducción de
técnicas experimentales y el estudio de nuevos
contenidos.
Otros autores como Jodakov V, Yu., Shapovalenko S.G. y
Polosin V. S. ofrecen una clasificación de los problemas
químicos, asumiendo dos grandes grupos: problemas
químicos cuantitativos y cualitativos. Para esta
división se basan en la ausencia o no del cálculo
matemático en su solución, en el caso de los
problemas cualitativos refieren: "No necesitan de cálculo
en su resolución y existe una estrecha relación
entre los conocimientos y las habilidades". ( 1981, p.33.) Las
tareas experimentales están muy vinculadas con estos
aspectos, pueden ser cualitativas o cuantitativas, a partir de la
solución que se emplee , la información que se
ofrezca , el procesamiento de la información y el control
de las variables.
En las cualitativas la información y las
variables a controlar, relacionadas con el objeto químico,
refieren aspectos tales como: cambio de
color,
desprendimiento gaseoso, formación o desaparición
de precipitados, intercambio de energía con el medio etc.,
no necesitan mediciones de magnitudes físicas, ni de
cálculo para su solución. Las tareas cuantitativas
incluyen aspectos cualitativos, las variables a controlar se
vinculan con magnitudes físicas y se requieren del
cálculo para su solución.
Para la clasificación de las tareas
experimentales proponemos considerar las siguientes invariantes
pedagógicas: objetivos, información, vías de
solución, variables a controlar y objeto químico ,
las cuales tienen una interdependencia. En la
clasificación referente a los objetivos, coincidimos con
la que ofrece Rojas Arce C.; en función de la
información, variable y solución, estas pueden ser
cualitativas y cuantitativas.
A partir de la información, que puede
aparecer de forma explicita o no en las tareas, las clasificamos
en: abiertas, semiabiertas o cerradas.
Las tareas cerradas precisan de una
información completa y explícita en el enunciado,
relacionadas con datos, constantes universales, útiles,
reactivos, condiciones en que se verificará la
experiencia ( virtual o no ) y el objeto
químico.
En las tareas semiabiertas no se precisa toda la
información, la cual el estudiante debe buscar en
función de su preparación, se define el objeto
químico y reactivos que utilizará , las
condiciones y útiles pueden variar y no ofrecerse de
forma explícita .
En las tareas abiertas no se precisa la
información, la cual el estudiante debe buscar, se
ofrece una diversidad de reactivos, útiles y condiciones
para realizar la experiencia ( virtual o no ) y el objeto
químico en su especificidad varía
.
Por las vías de solución pueden ser
: experimental, teórica o teórica-
experimental. Las tareas que se resuelven por una vía
experimental están relacionadas con la preparación
para el laboratorio químico y estudio de técnicas
experimentales nuevas; las que emplean una vía
teórica, son aquellas dirigidas al estudio de determinados
contenidos, donde se explica el experimento y se ofrecen los
resultados, sin que el estudiante tenga que ejecutar la parte
experimental; y las que su solución requiere de una
vía teórico-experimental, se vinculan con
determinados contenidos pero necesitan de la realización
de la parte práctica.
Con el uso de las computadoras y
el vertiginoso desarrollo del World Wide Web
( WWW ), han aparecido nuevas fuentes de aprendizaje para la
enseñanza de la química que han revolucionado el
enfoque tradicional de esta ciencia, específicamente en su
actividad experimental, acuñándose términos
como
" Educación
Química Virtual " y " laboratorio virtual ". Con la
utilización de las aplicaciones químicas que usan
las normas y
tecnologías Web (VchemLab,
ModelChemLab, SIR, elementos de multimedia etc.),
aparece una nueva vía de solución, la
experimental virtual.
La vía experimental virtual posibilita
realizar prácticas a través de programas,
simulaciones y animados interactivos, donde el estudiante puede
seleccionar los útiles y reactivos, establecer las
condiciones para el experimento, manipular la dotación y
montar aparatos de forma virtual, obtener información y
procesarla de forma gráfica, observar el uso correcto de
los útiles del laboratorio y técnicas de
operación mediante imágenes
de alta resolución.
La vía virtual de solución no debe
sustituir la experimentación práctica , debe servir
de complemento en la preparación previa de los alumnos y
solamente en los casos, de no existir las condiciones por
escasez de
reactivos o útiles, peligrosidad y posibilidad de contaminación ambiental, se empleará
esta sola vía.
En nuestra investigación es importante esclarecer el
concepto de
objeto químico utilizado en la clasificación de las
tareas. En la teoría de formación por etapas de las
acciones mentales (Galperin, 1965) se declara el objeto de la
acción,
con respecto al mismo se plantea:
" El cumplimiento de la acción por el sujeto
presupone siempre la existencia de determinado objetivo
que, a su vez, se alcanza sobre la base de cierto motivo. La
acción está siempre dirigida al objeto material o
ideal". (Citado por Talízina, 1988, p.57.)
En el experimento el objeto se da en las tres formas,
material, materializado e ideal, para comprender el
fenómeno químico en su esencia hay que recurrir a
la modelación estableciendo los nexos y las relaciones
necesarias, y a los contenidos teóricos.
En su tesis de maestría Martínez
Sardá E. ofrece la siguiente definición de objeto
químico " Es la representación de la interpretación o comprensión de un
problema que tiene en cuenta conceptos, leyes y
teorías" (2000, p.32.)
El objeto químico en nuestra investigación
será el objeto material, materializado e ideal sobre el
que recaen las acciones experimentales y teóricas para la
solución de las tareas. Está determinado por los
conceptos más generales que sirven de líneas
directrices en los programas de Química General:
sustancia, reacciones
químicas, disoluciones y el laboratorio como objeto de
estudio.
Atendiendo al objeto químico las tareas
experimentales, para la Química General, se clasifican
en:
- Tareas relacionadas con la preparación para el
laboratorio.
- Manipulación de útiles.
- Aplicación de operaciones y
técnicas experimentales básicas. - Montaje y pruebas de
aparatos, etc.
- Tareas relacionadas con sustancias químicas (
propiedades).
- Identificación de sustancias.
- Purificación de sustancias.
- Obtención de sustancias.
- Determinación de magnitudes físicas
. - Determinación de fórmulas
empíricas y moleculares. - Etcétera.
- Tareas relacionadas con las reacciones
químicas.
- Interpretación, comprobación y
aplicación de las leyes. - Interpretación, determinación y
aplicación de conceptos básicos de
cinética, termoquímica, equilibrio
químico, equilibrio iónico y oxidación
reducción. - Comprobación de la ocurrencia de las
reacciones químicas mediante sus
manifestaciones. - Comprobación y determinación de la
energía involucrada en las reacciones. - Etcétera.
- Tareas relacionadas con las disoluciones.
- Clasificación de los sistemas
dispersos - Preparación de disoluciones.
- Preparación de disoluciones saturadas, no
saturadas y sobresaturadas. - Determinación experimental de la
concentración y composición.
Ejemplos de tipos de
tareas experimentales:
Tareas relacionadas con los métodos
para ajustar ecuaciones
redox.
Tarea Experimental #1A:
Un profesor de química realizará un
experimento de clase en preuniversitario para demostrar las
propiedades oxidantes del ácido nítrico y
necesita formular las ecuaciones químicas. ¿Puede
ayudarlo en esta tarea?. Procede a realizar el
experimento.
Reactivos a utilizar: Cu(s) ,
HNO3 (conc.)
Modo de operar: utilice pequeñas
cantidades de ácido nítrico y cobre, al
aparecer un gas pardo rojizo
adicione agua
inmediatamente. Puede emplear la cámara de gases para
realizar la experiencia.
Tarea Experimental #1B:
Un profesor de química de décimo grado
debe realizar un experimento de clase en el tema
Cinética Química, para estudiar la influencia de
los factores naturaleza de las sustancias reaccionantes y
catalizadores en la velocidad de
reacción. Necesita plantear las ecuaciones
químicas. ¿Puedes ayudarlo en esta tarea?.
Procede a realizar el experimento.
Reactivos a utilizar:
H2C2O4(ac),
H2SO4(ac), KMnO4(ac),
MnCl2(s), FeSO4(ac).
Modo de operar: en la primera reacción
adicione los reactivos en el siguiente orden, permanganato de
potasio, ácido sulfúrico, ácido
oxálico y cloruro de manganeso (II). Observe el cambio de
coloración.
En la segunda reacción adicione los reactivos en
el siguiente orden, permanganato de potasio, ácido
sulfúrico, y sulfato de hierro (II).
Observe el cambio de coloración.
Tarea Experimental #1C:
Un profesor de onceno grado desea realizar un
experimento demostrativo en el tema
oxidación-reducción y necesita plantear las
ecuaciones. ¿Puedes ayudarlo en esta tarea?. Procede a
realizar el experimento.
Reactivos a utilizar: KOH(ac),
Na2SO3(ac), KMnO4(ac),
KI(ac)
Modo de operar: en la primera reacción
adicione los reactivos en el siguiente orden: permanganato de
potasio, hidróxido de potasio y sulfito de sodio ; para la
segunda reacción sustituya el sulfito de sodio por yoduro
de potasio. Observe el cambio de coloración.
Los ejemplos se corresponden con tareas cerradas,
cualitativas, cuyo objeto de estudio esta referido a las
reacciones químicas.
Tarea Experimental #2:
Como profesor usted debe realizar un experimento
demostrativo para explicar el funcionamiento de una pila y cuenta
con los siguientes reactivos: Zn(s),
ZnSO4(ac), KMnO4(ac),
H2SO4(ac), Fe(s),
FeSO4(ac), Cu(s), CuSO4(ac),
C(grafito), KCl(ac)
- Realice la propuesta de construcción de los diferentes tipos de
pilas. - Represente mediante diagramas.
- Escribe las ecuaciones anódicas y
catódicas. - Calcule la f.e.m. de la pila en condiciones normales
y utilizando la concentración que aparece en los frascos
de reactivos. - Realice la propuesta del experimento teniendo en
cuenta una selección adecuada de útiles y
reactivos. - Procede a realizar el experimento.
El ejemplo se corresponde con una tarea semiabierta,
cuantitativa, cuyo objeto de estudio se refiere a las reacciones
químicas.
- La definición de tarea experimental se
enriquece a partir de la utilización de las nuevas
tecnologías de la informática y las
comunicaciones en la enseñanza de la
química mediante el laboratorio virtual. - Las invariantes pedagógicas: objetivos,
información, vías de solución, variables
a controlar y objeto químico permiten establecer una
tipología para las tareas experimentales.
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Gonzalo. El laboratorio Químico en apoyo a la
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de un sistema de condiciones psicopedagógicas, para la
enseñanza de las prácticas en Química
General / Pilar Urquijo García…[et al]. – –
UCLV: Material mimeografiado, 1981.
Autor:
MSc Ena Machado Bravo
MSc Efraín Martínez
Sardá
Universidad Pedagógica " Félix Varela"
Villa Clara.