Realización de módulos experimentales de Física y Química
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
El proyecto: Realización de módulos experimentales en Física y Química se programó inicialmente para alumnos de 3º y 4º de la eso con la idea de aprender a diseñar experimentos de ambas materias algunos de los cuales que pudieran quedar montados y preparados con materiales sencillos para un uso repetido tal y como se tienen en cualquier museo científico.
La inclusión de alumnado de 1º y 2º de la ESO (el 56% del total) obligó a replantear el proyecto haciéndolo menos ambicioso. En 1º y 2º de la ESO existen contenidos de Física y Química incluidos en Ciencias de la naturaleza pero no se dan estas asignaturas de forma diferenciada. En estos niveles el tratamiento numérico, gráfico, el uso de fórmulas etc. está muy poco desarrollado por lo que los objetivos iniciales se redujeron. No obstante el desarrollo de las sesiones se está produciendo con resultados muy satisfactorios, siendo uno de los logros conseguidos la integración y el trabajo en equipo de alumnado de cuatro niveles educativos distintos.
Otro de los objetivos esenciales del proyecto era que los alumnos aprendieran a sacar conclusiones de investigaciones sencillas y tomaran contacto con el método científico. Hay que decir que prácticamente ningún alumno había pisado un laboratorio, no estando familiarizados, por tanto ni con los materiales básicos propios de un laboratorio ni con las técnicas o estrategias elementales usadas. Todo ellos se ha ido aprendiendo en las sesiones que hasta la presente se han realizado.
El alumnado procede del propio centro y de otros tres institutos de Secundaria, uno de ellos de fuera de la localidad.
La asistencia hasta la presente está siendo aceptable, pues están participando regularmente 16 alumnos con una presencia del 75%. Aunque son alumnos con un interés y capacidad elevados (el 94 % tenía más de 8 en las asignaturas relacionadas con el proyecto) es difícil, a ciertas horas de la tarde tenerlos concentrados en una tarea. Es por ello que la búsqueda de experimentos o demostraciones divertidas tiene aquí un papel fundamental. La mayoría de ellos tenía actividades extraescolares, por lo que se empezó la primera sesión pasándoles un cuestionario en el que se les preguntaba por el día preferido para desarrollar el programa además de sus expectativas acerca del proyecto. Se decidió finalmente rotar de lunes a jueves la fecha de celebración de las sesiones. Esto, que parecía lo más justo, ya que de otra forma hubieran quedado fuera algunos alumnos, se convirtió sin embargo en un pequeño inconveniente por la confusión que se creaba de unas jornadas a otras y por la no presencia de ordenanzas en el Instituto en las tardes de martes, miércoles y jueves. Esto suponía tener que estar pendientes de la puerta cuando para los alumnos que no llegaban a las cinco de la tarde, hora de comienzo de las sesiones.
La primera sesión realizada se dedicó a la presentación de los integrantes del grupo. Cada alumno fue tomando la palabra para contar de donde venían, sus intereses o ideas acerca del proyecto, en qué querían profundizar etc. A continuación rellenaron un cuestionario online y al acabarlo vimos el resumen global de ese cuestionario. Entre las conclusiones obtenidas podemos destacar que la gran mayoría prefería los experimentos de Química a los de Física (la realización de módulos se prestaba más a los temas de Física) y que se habían apuntado al Profundiza porque le gustaban las ciencia, la investigación, experimentar y diseñar sus propios experimentos. También mostraban su disposición realizar alguna visita a algún museo científico. La gran mayoría no estaba dispuesta a realizar tareas entre unas sesiones y otras y prefería trabajar en equipo en grupos de 3 o 4 alumnos.
A continuación vimos algunos vídeos donde se mostraban algunos experimentos realizados mediante el uso de montajes experimentales.
El resto de la primera sesión se dedicó a la preparación del experimento conocido como “Reloj de Iodo”. Disponíamos de la receta exacta suministrada por el Museo de la Ciencia Principia de Málaga. Se trata de una reacción espectacular por las transformación radical e instantánea que se produce. La mezcla de hidrógeno(trióxidosulfato de sodio) mezclado con un poco de almidón hidrosoluble e Iodato de potasio produce iodo que oscurece totalmente de negro la disolución. La particularidad de esta reacción radica en que este giro al negro se produce repentinamente unos segundos más tarde desde que se mezclan los reactivos. Se puede predecir el tiempo exacto en el que se va a producir el “flash”. En el siguiente enlace se puede ver la reacción de la que hablamos:
Reloj de Iodo (http://youtu.be/t5fW8DmbzEQ)
Los alumnos aprendieron como preparar disoluciones, el manejo de algunos instrumentos de medida de masa y volúmenes en laboratorio, el trabajo en equipo y el reparto de tareas en pro de un objetivo común.
En la segunda sesión hicimos una investigación acerca de los refrescos de cola. Nos planteamos comparar distintos refrescos para estudiar sus propiedades. Para ello compramos latas de Pepsi Cola, Coca Cola, Coca Cola light y un refresco de marca blanca. Los alumnos fueron distribuidos en 5 grupos de 4 alumnos donde había alumnos de 1º, 2º, 3º y 4º. Cada grupo tomó una lata y se encargó de analizar sus propiedades.
1º) Pesaron las latas y constataron que coincidía el peso con el indicado en la etiqueta.
2º) Calcularon su densidad.
3º) Echaron las latas en una pecera con agua y observaron que, sorprendentemente, la coca cola light flota en el agua (pero la que flota es la que tenía guardada de hace 2 años, la light actual ¡no flota!).
4º) Acoplaron un adaptador a las latas y con una bomba de vacío extraemos todo el gas que contiene. Por diferencia calcularon su cantidad de gas.
5º) Pesaron la lata vacía y determinaron la cantidad de aluminio que contenía.
6º) Con la bomba de vacío extrajeron el aire interior y observaron el poder de la presión atmosférica. No todas se aplastaban con la misma facilidad.
7º) Hicieron una prueba organoiléptica. Olieron y observaron el color.
8º) Calibramos el p-metro y midieron el pH de todas. La de marca blanca era la más ácida aunque no observaban grandes diferencias.
9º) Realizaron una valoración con hidróxido de sodio 0,1 Molar y fenolftaleína. Compararon los ml necesarios para neutralizar el ácido contenido en el refresco.
10º) Realizaron un módulo experimental para medir la cantidad de luz que absorben, interponiendo el refresco entre una pequeño panel solar conectado a un ventilador y un foco de luz blanca. Separaron lentamente el foco y midieron la distancia a la que se para el ventilador. A menor distancia mayor absorción de luz.
11º) Observaron el azúcar contenido en el refresco calentando en una pequeña olla 100 ml de refresco hasta sequedad y observando la masa negruzca semifundida que queda al final.
12º) La cantidad de azúcar se midió observando la desviación de un rayo láser que atravesaba un prisma relleno del refresco. A mayor desviación del rayo mayor % de azúcar. Previamente se había calibrado la desviación con azúcar al 5, 10 y 15 %.
Fue una sesión interesante en la que manejaron muchos materiales y técnicas de laboratorio y en el que aprendieron que la precisión en la medida es fundamental en el trabajo científico.
La tercera sesión se dedicó a la Física, en concreto a la óptica. El instituto disponía de cinco cajas que contenían los llamados “banco ópticos”. Estos equipos incluyen una combinación de elementos, lentes, focos, espejo, filtros, diafragmas, etc. que al combinarlos sobre el banco permiten estudiar las distintas propiedades de la luz, su propagación en línea recta, la formación de sombras, la reflexión, refracción, dispersión, formación de imágenes sobre una pantalla, etc.
Los alumnos extrajeron cuidadosamente las piezas y las combinaron, a distintas distancias, a lo largo de la tarde para estudiar estas propiedades, sacando conclusiones sobre los efectos observados. Se utilizó también un láser para estudiar el efecto de la fibra óptica usando como tal un chorro parabólico de agua.
Créditos: imagen de Hernán García Crespo.
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