La tarea experimental en las Ciencias Naturales. Un acercamiento al método investigativo la actividad científica
- Resumen
- Procedimiento para aplicar el
método investigativo mediante las tareas
experimentales - Ejemplos de tareas
experimentales para la Química general relacionadas con
las formas del experimento químico
docente - Conclusiones
- Bibliografía
En el artículo que presentamos realizamos una
propuesta de procedimiento
para aplicar el método
investigativo mediante las tareas experimentales las
cuales se relacionan con las formas de organización del experimento químico docente y tiene
en cuenta la utilización de las tecnologías de la
informática y las comunicaciones. Aparecen ejemplos de
tareas experimentales para la
disciplina
Química
General.
En las condiciones actuales de formación del
profesional, Licenciatura en Educación
Especialidad de Química y Ciencias
Naturales en las Universidades Pedagógicas, la actividad
experimental sigue jugando un papel fundamental y necesita un
tratamiento didáctico que posibilite adecuarlo a las
nuevas modalidades de formación del profesional, de forma
tal, que sirva de modelo de
actuación profesional y prepare a los estudiantes para su
actividad laboral.
En Cuba, desde el
siglo XIX, destacados intelectuales
y pedagogos como Félix Varela, Enrique José Varona,
José de la Luz y Caballero,
entre otros, vislumbraron y argumentaron la necesidad de una
enseñanza experimental y científica,
al respecto Félix Varela planteaba:
" En la Química los hechos son numerosos y variados:
esto ejercita la memoria son
implicados y a veces difíciles de desenvolver; esto
produce la sagacidad y acostumbra la atención. Dicha ciencia presta
materia a
muchas deducciones y esto ejercita el raciocinio.
Los objetos son sensibles se tienen entre las manos y puede
ocurrirse a la experiencia y a la observación, ya sea para no equivocarse en
las deducciones, ya para cotejar y rectificar los resultados
cuando se ha concluido" ( Varela en Torres Cuevas, 1997,
p.336.)
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 de la Universidad Pedagógica "Félix
Varela" (1991 y 1996); y Urquijo y colaboradores en la
Universidad Central de Villa Clara( 1990).
Estos autores han centrado su atención en el
acercamiento a la actividad científica mediante las
estrategias y modelos propuestos, lo cual presupone la
utilización de los métodos de
investigación y particulares de la ciencia,
tomando como método de enseñanza el
investigativo.
En el artículo que presentamos realizamos una
propuesta de procedimiento para aplicar el método investigativo
mediante las tareas
experimentales las cuales se relacionan con las
formas de organización del experimento químico
docente.
Desarrollo:
Procedimiento
para aplicar el método investigativo mediante las tareas
experimentales.
El método investigativo posibilita la integración de las formas del experimento
químico docente con una concepción sistémica
(entre las formas) y sistemática (en todo el programa). La
aplicación de este método se facilita con el
procedimiento asociado a las tareas experimentales que concretan
las acciones y
operaciones a
realizar por los estudiantes, en correspondencia con las
exigencias de los objetivos y
las características de los contenidos.
El procedimiento que proponemos se fundamenta en los
modelos investigativo aplicados a la enseñanza de las
Ciencias Naturales, los cuales se basan en aspectos del método
científico: planteamiento del problema, emisión
de hipótesis, la determinación de las
variables,
búsqueda de la solución y el análisis del resultado.
En correspondencia con los modelos planteados por Rojas
Arce y Urquijo, asumimos una propuesta de solución
teórica (respuesta anticipada o hipótesis) y una
experimental.
Las etapas del procedimiento lo convierten en
método de solución de la tarea, por lo que
coinciden con aspectos de la estructura de
solución de un problema propuesto por Labarrere A. (1998)
y del método de solución de las tareas
experimentales en Física, de Haza Leiva
J. (2002), diferenciándose en la aplicación e
integración de estos elementos. A continuación
exponemos las etapas del procedimiento:
- Planteamiento o elaboración de la tarea
experimental - Análisis de la tarea
experimental - Propuesta de las vías de
solución - Ejecución del experimento
- Análisis del resultado y del
proceso
El planteamiento o diseño
de la tarea estará en correspondencia con los
objetivos, contenidos, las formas del experimento químico
docente, etapas para la formación y desarrollo de
las habilidades experimentales, tipología y
características de los estudiantes.
El análisis de la tarea parte de la
orientación precisa que debe brindar el profesor con
respecto al objetivo que
se persigue, la vinculación con los contenidos
precedentes, la significación práctica y
profesional (acciones que permitan una motivación
inicial), propiciando que el estudiante se familiarice con el
texto o las
condiciones para su elaboración y se oriente en los
elementos esenciales. Integra dos aspectos importantes, la
comprensión y la interpretación.
La comprensión del texto de la tarea requiere de
:
- La reformulación del objetivo en función
de su comprensión personal. - La lectura
general y analítica del texto de la tarea,
señalando las ideas importantes para poder dar
respuesta a las siguientes interrogantes: ¿qué me
piden en la tarea?, ¿cuáles son las condiciones?,
¿ con qué aspectos teóricos se relaciona?,
¿ qué otra información necesito?; por lo tanto,
tiene que ubicarse en los elementos esenciales del texto, lo
cual le facilita una adecuada interpretación de la
tarea.
La interpretación de la tarea ( relacionada con
el tipo de tarea) tiene en cuenta, la delimitación del
objeto químico y su representación, la
determinación de datos esenciales,
no esenciales y que falten u otra información que se
necesite, la determinación de los posibles cambios en el
sistema a partir de las manifestaciones químicas
observables, las variables a controlar en el experimento y de la
modelación de la tarea.
En esta etapa se recurre a acciones en el plano externo al
utilizar procedimientos
gráficos, esquemas, mapas, que
permiten modelar la tarea y contribuyen a la reflexión
interna al determinar los principales nexos entre los componentes
esenciales: objeto químico, datos, información,
variables y contenidos teórico- prácticos
precedente.
Esta relación entre el plano externo e interno
mediante la modelación, parte de lo concepción de
Galperin (1966) y trabajos de Labarrere A. (1988) y
Haza Leiva J. (2002), con una aplicación diferente en el
experimento químico.
La propuesta de las vías de
solución marca el camino
que debe seguirse para arribar a la respuesta exigida, es una
etapa de planificación con una visión
perspectiva, comprende aspectos teóricos, experimentales y
experimentales virtuales, a continuación se explica cada
uno:
Teórico- experimental: considera una
respuesta teórica anticipada que pueda incluir
cálculos químicos, de ser necesarios, y una
propuesta experimental mediante un esquema de acciones en orden
lógico, donde se plasma el diseño experimental; las
relaciones con las habilidades, métodos y
técnicas; la selección
adecuada de útiles y reactivos; y previsión de
cómo se procesarán los datos experimentales, ambas
respuestas estarán muy relacionadas con las condiciones
que se ofrece en el texto de la tarea.
Experimental: se realiza una propuesta
experimental, que puede expresarse mediante un esquema de
acciones en orden lógico, donde se establece el
diseño experimental similar a la propuesta anterior, a
partir de modelos, modo de operar o instrucciones detalladas,
cuando la tarea corresponde con un primer nivel; para tareas
relacionadas con un segundo o tercer nivel tienen que aplicar (
transferir) vías experimentales conocidas o proponer
nuevas vías .
Teórica: considera una propuesta de
solución teórica que parte de la información
experimental que se ofrece en el texto de la tarea, mediante una
demostración virtual o real y búsqueda por diversas
fuentes, la
cual debe ser procesada analítica y gráficamente,
puede incluir cálculos químicos y se requiere la
determinación de regularidades para llegar a
generalizaciones.
Virtual experimental: esta propuesta de
solución requiere de una etapa previa de
familiarización con el software que les permita
tener un conocimiento
de las posibilidades que brinda y las formas de interactuar, para
lograr un diseño experimental virtual que también
incluye la selección de útiles y reactivos,
condiciones del experimento, orden lógico de las
operaciones, formas en que se registran los datos etc.
La propuesta de las vías de solución
estará en dependencia de la forma del experimento
químico docente que se trate, en el caso de la
demostración, está dirigida a la
observación, descripción, modelación del
fenómeno químico, procedimiento para procesar la
información, por lo tanto no es necesario una
solución experimental, solo teórica.
En el caso de la práctica de laboratorio y el
experimento de clase si requieren de una solución
teórico- experimental, experimental o experimental
virtual.
La ejecución del experimento comprende la
realización de las acciones previstas en el diseño
experimental, es un proceso
flexible donde el estudiante puede ir efectuando reajustes en
dependencia de las condiciones reales o virtuales en que la
actividad se desarrolla. La planificación adecuada del
diseño experimental es lo que permitirá que se
pueda lograr una ejecución consciente y
racional.
Durante el desarrollo de esta etapa debe tenerse en
cuenta el nivel alcanzado por cada escolar en particular y el
grupo en
general y brindar niveles de ayuda a través de preguntas
reflexivas; propiciar la valoración y
autovaloración de los resultados parciales que se van
obteniendo.
Esta etapa tiene diferencias sustanciales en
relación con el tipo de tarea y las formas del experimento
químico docente; en la demostración no se ejecuta
la parte experimental, por lo tanto la actividad estará
dirigida al registro de la
información obtenida de la observación, las
anotaciones esenciales, no esenciales o que faltan,
establecimiento de relaciones entre las variables observadas,
descripción a partir de estas anotaciones y
análisis de los resultados parciales mediante
comparación con la respuesta anticipada.
En los casos del experimento de clase y la
práctica de laboratorio, los estudiantes ejecutan la
actividad experimental, por lo tanto hay que tener en cuenta las
acciones propuestas en el esquema, las anotaciones realizadas,
las formas de procesar la información obtenida, la
corrección de las habilidades experimentales, las
relaciones entre las variables observadas, el análisis
parcial y total de los resultados obtenidos y la
comparación con la respuesta anticipada.
Cuando la ejecución es virtual también se
siguen las acciones del diseño previsto y hay que lograr
la interactividad en dependencia del software utilizado
.
El análisis del resultado y del proceso,
permite valorar la efectividad del diseño experimental, la
correspondencia de la respuesta anticipada con los resultados
finales y parciales que se van obteniendo, remodelar las
propuestas realizadas, percatarse de los errores teóricos
o experimentales, establecer regularidades para llegar a
generalizaciones, constatar si el resultado final satisface el
objetivo y las exigencias de la tarea.
Ejemplos de tareas
experimentales para la Química general relacionadas con
las formas del experimento químico docente.
Tarea Experimental #1:
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.
Tarea Experimental #2:
Un profesor de onceno grado necesita llevar al aula una
demostración sobre reacciones redox espontáneas y
cuenta con los siguientes reactivos: Zn(s),
ZnSO4(ac), KMnO4(ac), KOH(ac),
H2SO4(ac), KI(ac),
H2O2(ac), MnO2(s),
Fe(s), FeSO4(ac), Cu(s),
CuSO4(ac)
- Proponga las reacciones que este profesor puede
utilizar a partir del análisis de los
potenciales. - Plantee las ecuaciones.
Tarea Experimental # 3:
Un profesor de onceno grado realiza un experimento de
clase sobre electrólisis, empleando tres variantes
diferentes:
- Disolución de sulfato de sodio; utilizando
como indicador bromotimol azul; y barras de carbono
(grafito). - Disolución de yoduro de potasio; empleando
como indicador fenolftaleína y unas gotas de
almidón; y barras de carbono (grafito). - Disolución de sulfato de cobre
(II); utilizando como indicador anaranjado de metilo;
lámina de cobre y barra de carbono
(grafito).
- Dibuje el diagrama de
la celda electrolítica indicando cada una de sus
partes. - Plantee las posibles reacciones anódicas y
catódicas para cada variante (considere las condiciones
estándar y pH
neutro). - Plantee la ecuación total del proceso que debe
verificarse. - ¿Qué manifestaciones serán
observables en cada electrodo?. Fundamente. - Procede a realizar el experimento.
El método investigativo se puede aplicar mediante un
procedimiento que tenga en cuenta la tarea experimental como
medio de concreción en una clase, que permite el
acercamiento a la actividad científica.
Las tareas relacionadas con el tema de oxidación
reducción sirven de ejemplo para la aplicación del
procedimiento.
- Cardero Naranjo, Alicia y Vidal Castaño,
Gonzalo. El laboratorio Químico en apoyo a la
formación científica de los estudiantes. [ En
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Autor:
MSc Ena Machado Bravo
MSc Efraín Martínez
Sardá
Universidad Pedagógica " Félix Varela"
Villa Clara.