La Caja Negra

¿que será, será?

Disponemos de una caja cerrada, de la que queremos averiguar el contenido. La caja está atravesada por tres varillas, que podemos retirar, pero en ese caso estaremos cambiando la disposición del contenido.
Para averiguar su contenido se pueden realizar diversas acciones, como agitarlo para escuchar los sonidos y notar los movimientos internos. También se dispone de un pequeño imán para averiguar si alguno de los objetos interiores es metálico.

También se dispone de una segunda caja, con contenido idéntico, que sirve de control por si se retiran las varillas de la primera.

Observaciones:

• Hay objetos móviles que ruedan o se deslizan libremente por el interior. Los hay de diferentes tamaños. Por la forma de desplazarse, puede que haya canicas, de varios tamaños, y objetos cilíndricos, como tubos o clavos, ya que en algunas direcciones se deslizan en vez de rodar.
• También hay otros objetos que suenan en distintas posiciones, como si fueran golpeados por los móviles al pasar. Por el sonido parecen cascabeles.
• Inicialmente hay algunos objetos sujetos en las varillas. En la varilla metálica izquierda hay algo resistente, que cae con facilidad si se extrae esta varilla. en la varilla metálica derecha, por el contrario, hay algún material elástico que hace resistencia a la retirada de la varilla.

Conclusiones:
En la caja hay varios objetos móviles, como canicas, cuentas o rodamientos. También varillas o clavos.
Inicialmente hay varios objetos fijados a las varillas: cascabeles u objetos metálicos similares, como arandelas, anillos o cuentas, puede que también haya una cadena uniendo varias de las varillas. En una de las varillas hay un objeto grande plástico (una pelota, una goma elástica...)

Orientaciones para los alumnos:
Esta actividad podría estar dedicada a alumnos de 3º de ESO, cuando comienzan a investigar el comportamiento de la materia, como átomos, la estructura atómica, las reacciones químicas, etc. Todos estos fenómenos no pueden observarse "internamente", a nivel microscópico (lo que equivaldría a abrir la caja).
Únicamente podemos investigarlos a partir de los fenómenos macroscópicos que producen. Los fenómenos macróscopicos (tales como cambios de fase o de temperatura, reacciones químicas, precipitaciones, u otros) son producidos de forma controlada en forma de experimentos, de los que se extraen datos, a partir de los cuales se obtienen hipótesis sobre la estructura interna de la materia.
De la misma forma, realizando experimentos con la caja cerrada, se pueden observar fenómenos como ruidos, movimientos internos, de los cuales se pueden extraer conclusiones sobre el contenido.

Preguntas orientadoras:
Tenemos un misterio que tenemos que investigar, siguiendo una normas:

1. Antes de tocar la caja, ¿Qué características de los objetos que hay dentro sí que podemos obtener y con qué sentidos?
2. Desarrollad un guión o protocolo de pasos a seguir en la  investigación para estar seguros de que no nos dejamos ningún detalle por probar. ¿qué pasos seguiréis y qué cosas probaréis antes que quitar o mover las varillas? Tomad nota de todo lo que observáis (sin sacar conclusiones) mientras vayáis siguiendo los pasos.
3. ¿Que da más información sobre el contenido, un movimiento cuidadoso, o una agitación rápida? Sacando las varillas, cambias la situación interna y ya no podéis reconstruirla: se ha "destruido". ¿Es posible obtener información "destruyendo" de forma controlada el objeto que se investiga?
4. ¿Qué conclusiones podéis sacar sobre el contenido de la caja?. Las conclusiones no deben contradecir ninguna de las anotaciones que hayáis hecho en el punto 2.
5. El contenido de las cajas de los otros grupos es muy parecido, pero no completamento idéntico al vuestro. ¿pueden las conclusiones de los otros grupos servir para vuestra caja? ¿completamente, o hasta que punto?

La caja negra es un modelo cerrado, en este caso podría servir como analogía para el modelo atómico, pero también para otros sistemas físicos. De todas formas, a los alumnos les debe quedar clara la diferencia entre un modelo y un sistema físico. El sistema físico es real, pero de él únicamente conocemos los fenómenos y lo observado en los experimentos, mientras que el modelo físico es una aproximación teórica a la realidad. Como tal, nunca debe contradecir ninguno de los experimentos u observaciones. Los modelos, por lo tanto, se van refinando y mejorardo con el tiempo, de forma que se vayan ajustando mejor a las nuevas observaciones del sistema físico.

Si se consigue orientar a los alumnos según esta perspectiva, esta experiencia puede servir muy bien para que los alumnos reflexionen sobre el objetivo de la ciencia, la experimentación con ensayos destructivos y no destructivos, sus limitaciones y su progreso.

Foro 2: Características de un profesor de ciencias.

¿qué características debería tener un profesor de ciencias?

Remito a una entrada antigua, aspectos fundamentales que debe conocer el docente de Ciencias. En ella está bastante bien resumidas por categorías todo lo que debería conocer el docente, sobre la materia, los alumnos, la metodología, su contexto, etc...

Sin embargo, hay características, más personales, más relacionadas sobre la forma de ser del docente, que no estaban incluidas en esa entrada. Hay muchas caracteristicas que forman parte de las necesidades del docente, entre ellas:

• Facilidad de palabra, empatía, carisma, comprensión, sentido del humor.
• Dar mucha importancia a su labor educativa.
• Tener confianza en las capacidades de sus alumnos.
• Es una profesión que exige mucha dedicación y por lo tanto mucha fuerza de voluntad.
• Mucha paciencia, energía, comprensión, tolerancia, mano firme. Uso de la psicología.
• Evaluar de forma apropiada y justa, de acuerdo con las capacidades alcanzadas.
• Cooperar adecuadamente con sus compañeros.
• Saber rectificar, corregir sus propios  errores, o reconocer cuando no se sabe algo.Es decir, ser autocrítico.

Nube de etiquetas del foro 2: obtenido a partir de las respuestas disponibles el 3 de mayo de 2011.

debe actualidad adaptar adquisicion alguna alumnos aprender asignatura capacidad capaz caracteristicas ciencia comprender conceptos conocer conocimiento conocimientos contenidos debe decir desarrollo dificultad dificultades dominar empatia ensenar escuchar experiencias fisica flexible forma ganas guste hacer impartir intereses materia motivacion motivar paciente pasion poder profesor quimica realidad reflexion resolver saber tener transmitir

created at TagCrowd.com

Referencias:

1. Aproximación al pensamiento del profesor de ciencias de enseñanza secundaria obligatoria. Maximiliano Rodrigo Vega. Revista Complutense de Educación, vol.5(2) - 271 —288. Edit. Complutense. Madrid - 1994
2. Características de un buen profesor.

Foro 1: Facilidades y dificultades

¿Dónde habéis encontrado las mayores facilidades a la hora de aprender física y química? ¿Y las dificultades?

Hay que diferenciar entre tres etapas importantes en mi aprendizaje: durante el bachillerato, durante la carrera, y durante el doctorado.

La mayor fuente de apoyo y ayuda ha sido siempre mi familia, principalemente por su apoyo, soporte en todo momento y aceptación en el camino que he elegido.

En cuanto a la labor de los profesores que tuve, recuerdo principalmente varios profesores de física y de matemáticas que tuve en el instituto. Fueron ellos los que me encaminaron por estas ramas del conocimiento, tanto por su labor como enseñantes como por la pasión por su materia y las curiosidades con las que incitaban nuestro interés. También supongo que influyó que ya desde pequeño me gustaban estos temas de ciencia, y cuando descubrí la ciencia-ficción, aún más. Historias y protagonistas como los de las obras de Isaac Asimov o Julio Verne, en las cuales son los conocimientos científicos y el racionalismo como actitud vital son los que salvan el día, en vez de la pura acción como en otros autores, me llamaron la atención sobre los temas científicos y tecnológicos.

A pesar del buen hacer de mis profesores de secundaria, la enseñanza de ciencias en el instituto estaba principalmente orientada a la resolución de problemas, a cumplir el temario, y en COU, a la preparación para la selectividad. Como en esas edades no tienes una visión global de la ciencia, te puede parecer que sabes mucho, cuando en realidad no tienes integrados tus conocimientos, y en lo que eres un experto es en el reconocimiento de problemas y en la búsqueda de su resolución, aunque seas muy bueno en ello, no es la mejor forma de aprender ciencia.

En segundo lugar está la universidad: En la carrera de ingeniería industrial, el estudio y conocimiento de las ciencias va ligado a su aplicación práctica y tecnológica, con pocas asignaturas dedicadas a lo que sería conocimiento de la ciencia en forma teórica y fundamental. Sin embargo, en estas pocas asignaturas, como pueden ser física general, campos y ondas o mecánica, y mecánica de fluidos, tuve excelentes profesores con mucha experiencia en la enseñanza, lo que no impidió que fuesen intrínsecamente difíciles. Los conocimientos adquiridos se pueden considerar como una continuación y ampliación, profundizando en temas concretos, de los conocimientos de secundaria.

Finalmente, está el periodo de doctorado. En este momento, ya se supone que sé todo lo que hay que saber de mi rama de la ciencia en concreto, pero en realidad durante la carrera apenas había leido artículos científicos en revistas de investigación, y aunque tenía todos los conocimientos necesarios, aún no sabía como funcionaba la ciencia en sí. Fue durante el doctorado,  e impartiendo clases particulares cuando se integran todos los conocimientos y conceptos de una forma clara. Desde luego, la experiencia de dar clases de laboratorio en la Universidad, fue uno de los puntos más importantes y que me marcaron en mi formación, ya que fue la primera vez que me encontré en el "otro lado".

No he necesitado demasiados apoyos en cuestión de apoyo al estudio de ciencias. O he tenido suerte o todo me ha parecido intuitivamente mas o menos sencillo de asimilar. Si que cuando he tenido algún problema, como no haber estudiado nada de dibujo técnico antes de la Universidad, recurrí a una academia. Pero en general, todo me lo he preparado, estudiado y resuelto por mi cuenta. Cuando he tenido malos profesores durante la carrera, he buscado alternativas, como estudiar por mi cuenta, o si es posible, asistir a las clases de otro profesor (en primeros cursos sobre todo).


Nube de etiquetas: obtenido a partir de las respuestas en el foro el día 3 de mayo de 2011

abstractos anos apoyo aprender aprendizaje aprobar asignatura carrera ciencias clases companeros conceptos conocimientos contenidos demasiados dificultad dificultades estudiar facilidades familia fenomenos fisica instituto interes matematicas materia metodologia motivacion naturales nivel practicas problemas profesor profesora profesores quimica relacion resolucion temario tiempo

created at TagCrowd.com

Dificultades y facilidades son las palabras más repetidas lógicamente, pero a continuación apareceren otras más interesantes: física, química y matemáticas como materias más nombradas; como factores que más influyes, conceptos, aprendizaje, profesor y asignatura. La gran cantidad de veces que aparece "profesor" y sus variantes, significa que es uno de los factores más importantes, ya hayan contribuido o no en el aprendizaje, frente a familia, que aparece muchas menos veces.

Conceptos es uno de los términos que más me llama la atención: el aprendizaje correcto de los conceptos es uno de los puntos más importantes en la enseñanza de ciencias.

Visita al museo de la ciencia de Tarrasa

La visita fue realizada con los alumnos de 1º de bachillerato el día 6 de Abril.

El museo antiguamente fue una fábrica textil, y en la parte guiada se realiza el recorrido completo de todo el proceso que seguía la producción, desde la llegada del carbón y la materia prima (lana), la máquina de vapor que movía toda la maquinaria (telares principalmente) y las condiciones de trabajo y vida de los obreros.

Como complemento a la visita, antes del viaje se podría entregar a los alumnos un trabajo como el siguiente:

Trabajo de investigación previo a la visita.
La visita guiada por el museo nos lleva en un recorrido completo por una antigua fábrica textil del siglo XIX. Investigar usando diferentes fuentes alguno de los temas siguientes:

• Describe el proceso de fabricación textil, desde la llegada de la lana hasta la confección final de la tela.
• Fuentes de energía que se usaban durante el siglo XIX.
• El proceso de electrificación de las ciudades.
• ¿Cuáles eran las condiciones de vida y los derechos laborales de los trabajadores durante la Revolución Industrial del siglo XIX? 

Ejercicios para realizar durante /después de la visita.

• Tipos de carbon existentes. ¿que tipo de carbón se usaba en la fábrica?
• ¿Cuáles son los factores a considerar en el diseño de una chimenea industrial? 
• Describe la indumentaria de los trabajadores, tanto hombres como mujeres.
• Describe la máquina de vapor y sus partes. ¿que potencia máxima tenía? 
• Procesos previos a los que se somete la lana antes de la fabricación de hilo.
• Describe los dos métodos de fabricación de hilo a partir de la lana. ¿que diferencias de calidad conllevan?
• Durante la visita se muestran diferentes modelos de telares. ¿que elementos especiales y que ventajas tenían los modelos más avanzados?
• Haz una lista con los diferentes tipos de tejidos que se muestran al final de la visita y clasificalos según sean de origen natural o artificial.

¿en qué consistía una máquina de vapor en el siglo XIX?
Antes de la generalización de la electricidad, lá única forma de producir energía mecánica para mover maquinaria era, o la fuerza animal (mulas o bueyes que movían ruedas, que a su vez desplazaban molinos u otros tipos de maquinaria, como fuelles para forjas) o, una vez que James Watt inventó la máquina de vapor, usando una de estas máquinas.

Esta es la máquina de vapor que hay montada en exposición hoy en día en la fábrica. No es la original, pero debió ser muy parecida. Lo que se ve en la imagen es el enorme volante de inercia, que, mediante una correa, transmite su giro a otra rueda, en la parte superior, que a su vez, mediante ejes y más correas, transmite el movimiento de giro a todas las máquinas de la fábrica.

¿cómo funciona una máquina de vapor?
Es muy similar al movimiento que realiza el motor de un coche. Veamos la siguiente animación:

Máquina de vapor en acción. Fuente: Wikipedia

El horno de carbón produce vapor a presión en la caldera, y a través de tuberías, se transmite al cilindro:

El cilindro, con el pistón en el extremo izquierdo, y en la parte superior, las dos tuberías de entrada de vapor.

En este momento el pistón está en un extremo del cilindro, preparado para la admisión de vapor. La válvula de entrada está abierta, por lo que el vapor entra en el cilindro, empujando el pistón.

La valvula ha abierto el paso del vapor por la tubería de la izquierda, por lo que el vapor entra por la parte izquierda del pistón.

La presión del vapor que ha entrado en el cilindro provoca una fuerza sobre el pistón, que le hace desplazarse. Este movimiento, mediante un sistema biela-manivela, se transmite al volante de inercia. Como este volante es muy pesado (tiene mucha inercia) al principio costará mucho trabajo que empiece a girar, pero eso es bueno para evitar aceleraciones demasiado bruscas. El volante de inercia almacenar energía cinética de rotación:

Siendo I el momento de inercia, que para un cilindro vale:

De forma que si conseguimos radios interno y externo muy grandes y una gran masa, conseguimos una inercia muy grande, de forma que puede almacenar mucha energía. Cuando se conectan muchas máquinas al sistema, la rueda cede energía al sistema, sin que la velocidad de giro disminuya demasiado. Lo mismo ocurre cuando se desconectan al final de la jornada; el volante absorbe la energía extra para que las máquinas aún conectadas no sufran una aceleración repentina.

La presión del vapor empuja al pistón, biela, manivela y volante. El pistón ya está a mitad de recorrido. La válvula sigue abierta.

En esa imagen podemos ver que la admisión permanece abierta durante todo este tiempo, para permitir la entrada de más vapor. Hasta que llega al final del recorrido, en ese punto se cierra la admisión de vapor y se abre la expulsión (no representada).

La válvula en la parte superior cierra la entrada de vapor por la parte izquierda cuando el pistón llega al final de su recorrido.

Inmediatamente se abre la admisión en el otro lado de la valvula. Exacto, este cilindro permite introducir vapor por ambos lados del pistón, de forma que puede impulsar el volante de inercia hacia ambos sentidos.

Ahora la entrada del vapor se produce por la derecha del pistón.

El proceso sigue hasta que el pistón vuelve a la situación inicial, y el proceso se repite. La apertura de válvulas está controlada por otro sistema biela-manivela unido al sistema principal, de forma que el movimiento de vaiven de apertura-cierre está sincronizado con el movimiento del propio pistón.

Finalmente, merece la pena fijarse en un elemento más del sistema, el regulador de Watt o regulador centrífugo. Eso que parece simplemente unas bolas que giran encima del pistón, tiene una gran importancia para regular el sistema.

El mecanismo de Watt, unido mediante un cable a una válvula de regulación en la tubería de entrada principal.

Ya he explicado que el sistema acelera lentamente desde el reposo. Pero tienen que alcanzar una velocidad de giro de trabajo, específica de la máquina y de las máquinas que va a mover. La velocidad máxima que puede alcanzar el motor depende de la presión del vapor, a mayor presión, mayor velocidad. Además, depende también de la carga que deba arrastrar, es decir, el número de máquinas y la potencia que necesiten. Para que la velocidad se mantenga constante, además de la presencia del volante de inercia, hace falta que la potencia suministrada coincida con la potencia demandada.

Así que a primera vista no es nada facil regular el sistema, a menos que tengamos un operario contínuamente pendiente de la velocidad de giro y de la válvula de admisión de vapor. El regulador de Watt automatiza esto, mediante un sencillo feedback.

Regulador de Watt (licencia CC-BY-SA)

Al aumentar la velocidad de giro, la energía cinética de las esferas aumenta. Debido a su disposición, la fuerza centrífuga hace que se eleven, de forma que los enlaces inferiores tiran del mecanismo que cierra la válvula de admisión de vapor. Este ingenioso mecanismo no fue inventado por Watt, aunque él fue el primero en aplicarlo a una máquina de vapor. Ya se utilizaba desde el siglo XVII para regular la presión de las piedras en molinos de viento.

La transposición didáctica

La transposición didáctica es la trasformación del conocimiento del experto ("saber sabio") en un conocimiento susceptible de trasnmitirse a otro nivel ("saber enseñado").

¿por qué debe existir una transposición didáctica?

Porque el funcionamiento de la didáctica es muy distinto del funcionamiento académico. No todo conocimiento científico es apto para trasmitirse directamente, en realidad, casi ninguno lo es. Esto se debe a diversas razones:

• No existe una base de conocimientos de esa área o áreas afines necesarios para comprender correctamente el alcance de los nuevos datos.
• No hay tiempo ni posibilidad intelectual para enseñar todos esos conocimientos de base. Tampoco son realmente necesarios.
•  Falta de necesidad o interés por ese conocimiento científico dentro del ámbito de conocimientos del estudiante.

Según Chevallard, existe una ruta, un camino que siguen los conocimientos desde su origen hasta que se generalizan en las sociedades:

1. Conocimiento personal.
2. Proceso de despersonalización, por el cual ese conocimiento, sin dejar de ser científico, pasa a formar parte del cuerpo de conocimientos académicos.
3. Los cambios (avances en conocimientos, cambios tecnológicos, incluso cambios políticos o sociales) impulsan esa rama del conocimiento académico a una posición mayor relevancia social.
4. Se realiza una primera aproximación entre los sectores en conflicto (profesores, políticos, ideólogos o intelectuales, asociaciones, editoriales, etc...), es decir, los representantes de los sistemas de enseñanza y de la sociedad, donde se ponen en común los diversos puntos de vista. No todos tienen los mismos intereses ni la misma forma de ver la realidad.
5. A partir de una reforma de enseñanza, o la adaptación de nuevos métodos, se realiza una inclusión modificada, recontextualizada, del nuevo conocimiento o concepto dentro de la materia enseñable. En algunos casos notables (como el de Tecnología) se crea una nueva materia por completo.

¿Cuál es el papel del profesor en este proceso? Él o ella es el punto final y clave de todo ese proceso. Dispone de un plan educativo, con unos contenidos que ha de transmitir. Ahí empieza la verdadera transposición, o transposición interna. No existe un método definido estándar para realizar una buena transposición didáctica, pero hay varios componentes y agentes a tener en cuenta.

El sistema didáctico.

Ya se ha mostrado esta imagen, que ilustra la relación de los tres actores principales de la transmisión de conocimientos, el proceso de enseñanza-aprendizaje:

Este esquema simple no tiene en cuenta su entorno, sin el cual no haría falta ningún cambio. Esta estructura cerrada no sufriría nunca modificaciones ni sufriría cambios. No habría necesidad de realizar transposiciones, o ya se habrían producido hace mucho tiempo. Dentro del entorno de los conocimientos, se podría representar de esta manera:

El conjunto de conocimientos denominado "Sistema de enseñanza" es un subconjunto de la llamada noosfera, el conjusto de conocimientos (o de pensamientos, mejor dicho) global. Esta diferenciación es importante, ya que hay conocimientos que no deben entrar en el sistema de enseñanza, aunque estén presentes en la vida de los estudiantes (conocimientos transmitidos por la familia, los amigos, el entorno y los medios, etc...)

¿como se distinguen? los conocimientos capaces de integrarse en el sistema de enseñanza tienen unas características que los diferencian y delimitan, características que ya conocemos: conceptos, metodología, objetivos, entre otras como eficacia y utilidad.

El proceso de enseñanza-aprendizaje es un proceso: debe tener una planificación temporal y espacial, y no sólo deben incluir la transposición propiamente dicha, sino un montón de complementos como ejercicios, evaluaciones, repasos, y sobre todo lo que Guy Brousseau denomina las situaciones didácticas, que es la relación instantánea entre los 3 agentes del triángulo del sistema didáctico. La relación es compleja, cambiante y no se debe permitir que ninguno de los tres vértices tome una preponderancia superior a los demás.

una situación didáctica es un conjunto de relaciones explícita y/o implícitamente establecidas entre un alumno o un grupo de alumnos, algún entorno (que puede incluir instrumentos o materiales) y el profesor, con un fin de permitir a los alumnos aprender -esto es, reconstruir- algún conocimiento. Las situaciones son específicas del mismo.

Este enfoque constructivista implica que es el propio alumno el que debe hacer suyo el proceso. En ese caso se dice que se ha conseguido una situación adidáctica:

Una situación funciona de manera “adidáctica” cuando el alumno y el maestro logran que el primero asuma el problema planteado como propio, y entre en un proceso de búsqueda autónomo, sin ser guiado por lo que pudiera suponer que el maestro espera. 

Vigilancia epistemológica.

El conocimiento académico no es estático, como ya se ha visto. ESto obliga por lo tanto a que el sistema de enseñanza tampoco pueda permanecer impasible. Se debe establecer la denominada vigilancia epistemológica, que controla la separación, la distancia y el rumbo seguido entre el saber académico y el saber enseñable.

Hay conocimientos que caducan, se vuelven anticuados u obsoletos. Otros nuevos conocimientos ocupan su lugar, pero el docente siempre debe cuestionarse las preguntas siguientes:

• ¿que es lo que realmente se pretende enseñar?
• ¿que es lo que representa lo que se ha enseñado efectivamente?
• ¿coinciden ambos objetos?
• ¿es eso lo que se pretendía? es decir, ¿se han cumplido los objetivos? 

Esta duda metódica permite la revisión contínua, evita la aparición de dogmatismos, la momificación del conocimiento enseñable y toda clase de deformaciones que perjudicarían la calidad de la enseñanza.

Bibliografía:

Chevallard (1991) La transposición didáctica: del saber sabio al saber enseñado, Aique, Buenos Aires
G. Brousseau (1997) Teoría de Situaciones Didácticas en matemáticas, Kluver Academic Publishers

Presentación de las Conferencias del Año Internacional de la Quimica

El día 28 de febrero asistí al acto de presentación del Ciclo de Conferencias con el que se pretende dar a conocer que el año 2011 es el Año Internacional de la Química.

Están organizadas por la Real Academia de Ciencias de Zaragoza y la Facultad de Ciencias, entre otras muchas organizaciones.

Tras la presentación, la primera de las conferencias ha sido realizada por el Dr. Miguel Ángel Alario.

"Materiales para la energía"

El objetivo de esta serie de conferencias es presentar la ciencia, no solo como ciencia, sino como parte que es de nuestra cultura, es decir, ¿cultura científica? o simplemente, cultura.

Si nos centramos únicamente en los "materiales para la energía" se han nombrado dos tipos:

Los materiales capaces de producir energía eléctrica a partir de la luz, es decir, los semiconductores fotovoltaicos.

La producción de energía eléctrica a partir del sol se logra usando materiales basados en el silicio, dopados con diferentes elementos. Estos materiales, a pesar de ser aislantes en un primer momento, su banda prohibida es lo suficientemente estrecha como para que los fotones de luz incidentes sobre el material puedan hacer saltar a los electrones de valencia a la banda de conducción.

No voy a explicar en detalle como al unir dos tipos de semiconductores, uno  de tipo P y otro de tipo N, se consigue que estos electrones que han saltado a la banda de valencia, se desplacen en una dirección, logrando de esta forma una corriente eléctrica. Simplemente saber que si se sustituye el silicio por boro, con un electrón menos en la capa de valencia, obtendremos un material con un déficit de electrones de conducción (Tipo P). Y si sustituimos átomos de silicio por fósforo, que tiene un electrón más, obtendremos un superavit de electrones (Tipo N). Juntando capas de estos dos materiales, lograremos que los electrones fluyan de donde hay más hacia donde hay menos.

El principal problema para aprovechar de esta forma la gran cantidad de fotones cargados de energía que nos llegan del sol, es la baja eficiencia que tienen estos materiales, es decir, que la mayor parte de los fotones que inciden no excitan a los electrones, sino que simplemente calientan el material. Además, estas celdas necesitan un espesor de silicio bastante importante para que se exciten los suficientes electrones como para que haya una corriente apreciable.

Resultan mucho más interesantes las celdas fotovoltaicas sensitivizadas con colorantes, o celdas Grätzel. Estas celdas usan un proceso completamente diferente. Usan una capa de moléculas capaz de capturar fotones de una longitud de onda (lo mismo que hace la clorofila en las plantas), o de toda una franja, usando una mezcla de diversas sustancias. Los electrones excitados pasan a una capa de semiconductor, en este caso, dióxido de titanio. Lo bueno es que se pueden apilar capas y capas mientras los fotones sean capaces de llegar a esa profundidas (el TiO₂ es bastante transparente a este grosor). La eficiencia de este tipo de celdas, aún en estado experimental, está en torno al 11%, frente al 10-15% de las celdas de silicio de última generación. Su principal ventaja es su bajo peso, y menor coste, por lo que serían útiles en entornos de producción reducidos, donde el coste y la ligereza sea importante.



Los materiales capaces de transmitir la energía eléctrica sin pérdidas, es decir, los superconductores.
Aqui podría enrollarme a contar cosas y cosas, por lo que será mejor dejarlo para otra entrada.

Finalmente, se habló del Sahara Solar Breeder Project, un proyecto que pretende aprovechar la gran cantidad de capacidad de producción de energía eléctrica solar que tiene el desierto del Sahara, para producir energía, la cual se reutilizaría para la producción de nuevos paneles solares a partir de la arena del desierto, y así construir más plantas de producción. La energía se transportaría mediante cables superconductores.refrigerados con nitrógeno líquido fabricado también gracias a la misma energía. Su objetivo es alcanzar a suministrar el 50% de la energía mundial en el año 2050.

Pulsa en la imagen para verla ampliada

Ligado a este mismo proyecto, se realizaría un programa de reforestación, para lo cual se construirían plantas desalinizadoras en la costa, y estaciones de bombeo que llevarían el agua hacia el interior del desierto.

Se me ocurren dos tipos de reflexiones sobre esta conferencia:

• ¿cual es la capacidad real de este tipo de producción de energía para imponerse a gran escala?

Cada vez vemos más edificios con paneles solares, granjas solares que revenden la energía producida, pero todo ello es a pequeña escala, mientras que el grueso de la producción de energía sigue en manos de la térmica, nuclear y cada vez más la eolica. Sin embargo, si nos limitamos a energías con capacidad de regular su capacidad de producción, nos quedamos únicamente con las no renovables, y en especial las térmicas de carbón y petróleo. El principal problema que sigue teniendo la producción de energía es la imposibilidad del almacenaje a gran escala de la corriente alterna.

• ¿Cómo se podría transponer estos conocimientos a nivel de 4 de la ESO?

En ese curso ya conocen las fuentes de energía y los rudimentos de la transformación de la energía, y cual es el camino que recorre desde la central de producción hasta nuestras casas. Conocen la problemática ambiental y las perspectivas de futuro de las nuevas fuentes de energía. Quizás se podría llevar por ese camino. 

una experiencia fantástica para 2º de bachillerato.

Fuerza de Lorentz FTW!

Constance Tipper

He creado el artículo sobre Constance Tipper, basándome en la versión inglesa, en wikipedia.

ejemplo de práctica sobre velocidad de reacción

Durante esta semana también preparamos y realizamos en el instituto con alumnos de 4º de ESO una práctica de laboratorio sobre los parámetros que afectan la velocidad con la que tiene lugar una reacción.

La reacción elegida fue la de precipitación de azufre a partir de tiosulfato de sodio y ácido sulfúrico:

Se forma azufre sólido, que queda suspendido en forma coloidal, enturbiando la disolución de transparente a un color blanco-amarillento. Este viraje es bastante rápido, de forma que es fácil de medir con precisión.
Los tres factores de los que depende esta reacción son:

1. La concentración de los reactivos.Se probó la variación de la velocidad con concentraciones de Na₂S₂O₃ de 0,25 M y 0,5 M.
2. La temperatura. Se ensayo la misma reacción a temperatura ambiente (25ºC) y calentadas hasta 35ºC.
3. Influencia de la superficie de contacto. De forma únicamente cuantitativa, se comprobo el efecto del HCl sobre carbonato de calcio en polvo y en trozos (mármol)

Previamente a la realización de la práctica, los alumnos tuvieron que contestar el siguiente cuestionario:

¿Qué factores crees que afectan a la velocidad de reacción?
Formula hipótesis acerca de la influencia que estos factores tienen en la velocidad de una reacción química.

El guión de prácticas que han utilizado es el siguiente:

VELOCIDAD DE REACCION Objetivo Estudio de los principales factores que afectan a la velocidad de las reacciones químicas. Precauciones Usar gafas Comprobar la limpieza del material. Materiales En cada puesto: Tubos de ensayo.    Gradilla. Termómetro. Vaso de precipitados. Cronómetro. En el  puesto central: Buretas. Soporte,  nuez y pinza para cada bureta. Placa calefactora con agitación magnética. Vasos de precipitados. Productos Disolución de Na2S2O3 0,5 M Disolución de H2SO4 0,25M Disolución de HCl 2 M Carbonato cálcico en polvo Carbonato cálcico en trozos Procedimiento Parte 1. Influencia de la concentración en la velocidad de reacción Añadir 3 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M en un tubo de ensayo (disolución preparada en una de las buretas del puesto central). En el mismo tubo de ensayo, añadir 3 ml de agua destilada (preparada en una de las buretas del puesto central). En otro tubo de ensayo, añadir 6 ml de la disolución H2SO4 0,25M Preparar el cronómetro. Mezclar las disoluciones de los dos tubos de ensayo. Comenzar a contar el tiempo con el cronómetro desde que las dos disoluciones entren en contacto. Parar el cronómetro cuando se observe la primera turbidez. Repetir el proceso con los siguientes volúmenes: Tubo de ensayo 1: 6 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M (y 0 ml de agua destilada). Tubo de ensayo 2: 6 ml de la disolución H2SO4 0,25M Parte 2. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción Añadir 3 ml de la disolución Na2S2O3 0,5 M en un tubo de ensayo (disolución preparada en una de las buretas del puesto central). En el mismo tubo de ensayo, añadir 3 ml de agua destilada (preparada en una de las buretas del puesto central). En otro tubo de ensayo, añadir 5 ml de la disolución H2SO4 0,25M En un vaso de precipitados añadir agua a temperatura ambiente, e introducir los dos tubos de ensayo durante dos minutos (para asegurar que las disoluciones de los tubos de ensayo estén a la misma temperatura que el baño). Medir la temperatura del baño y anotarla. Preparar el cronómetro. Mezclar las disoluciones de los dos tubos de ensayo. Comenzar a contar el tiempo con el cronómetro desde que las dos disoluciones entren en contacto. Parar el cronómetro cuando se observe la primera turbidez. Repetir el proceso, cambiando la temperatura del agua del vaso de precipitados: se calentará un baño de agua a la temperatura ambiente más 10ºC en el puesto central, para uso de todos los grupos. Parte 3) Influencia de la superficie de contacto en la velocidad de reacción Añadir 0,5 g de carbonato cálcico en trozos en un tubo de ensayo. Añadir 5 ml de la disolución HCl 2 M (preparada en una de las buretas del puesto central). Observar lo ocurrido. En otro tubo de ensayo, añadir 0,5 g de carbonato cálcico en polvo en un tubo de ensayo. Añadir 5 ml de la disolución HCl 2 M (preparada en una de las buretas del puesto central). Observar lo ocurrido, y comparar la velocidad de reacción en ambos casos.

Finalmente, una vez realizada la práctica, los alumnos deberían contestar al siguiente cuestionario:
Realiza una tabla con las medidas tomadas en la parte 1) de la práctica. ¿Cómo influye este factor en la velocidad de reacción? ¿Por qué?
Realiza una tabla con las medidas tomadas en la parte 2) de la práctica. ¿Cómo influye este factor en la velocidad de reacción? ¿Por qué?
Describe lo observado en la parte 3) de la práctica, y razona lo sucedido.

Ejemplo de práctica sobre moléculas e iones

Esta experiencia se llevó a cabo el día 25 de marzo de 2011. La parte experimental fue preparada por Rebeca B. y el cuestionario de preguntas por la profesora Tina F.

Los alumnos de 3ºB, a los que está destinada esta práctica, tienen ya algunas nociones sobre los conceptos de átomo, molécula e ión. Conocen únicamente los más sencillos, y el método de representación es el modelo de bolas.

La experiencia se llevó, por su simplicidad, en la propia clase. Inicialmente se les repartió el cuestionario, al que respondieron hasta la actividad 3 con sus ideas previas sobre lo que iba a ser observado a continuación.

Parte experimental:
Evidencia experimental de los iones
Instrumentos necesarios:

• 1 pila de petaca.
• 1 vaso de precipitados.
• cables eléctricos y pinzas de cocodrilo para sujetarlos.
• una bombilla con base portabombillas. 
• electrodos de grafito.
• agua destilada.
• sal común.

Proceso experimental:
En una primera fase, se añade agua destilada al vaso, se monta el siguiente circuito y se comprueba que la bombilla no luce: no está pasando corriente eléctrica por el agua destilada.

Practica 1.1 El agua destilada no conduce la corriente.

En la segunda parte, se añade sal común al agua yse agita hasta disolverla completamente. Se cierra el circuito y se observa que ahora la bombilla SI se enciende: el agua salada conduce la corriente eléctrica.

Práctica 1.2. El agua con sal sí conduce la corriente eléctrica.

 De esta forma debería quedar claro que:

• El agua, y en general las sustancias compuestas por moléculas, no conducen la corriente eléctrica. Es necesario que haya cargas presentes.
• Si se añade sal común al agua, se separa en sus iones, Na+ y Cl-. Son estos iones los que transportan la corriente eléctrica a través del líquido, desde un electrodo al otro. 

Cuestionario para los alumnos:
Evidencia experimental de los iones
Actividad 1
Hay sustancias que apenas dejan pasar a su través la corriente eléctrica, como la madera o el vidrio, mientras que otras, como los metales, son muy buenas conductoras de la electricidad.
Propón hipótesis que expliquen esta diferencia de comportamiento.
Para contestar a esta pregunta, ya desde el principio surgieron algunas ideas previas sobre el comportamiento de la corriente eléctrica, compuesta de electrones, que tienen carga negativa. Por lo tanto, aquellas sustancias que tengan cargas positivas atraerán la corriente, dejandola pasar y aquellas que no contengan cargas, o sean de carga negativa, no dejarán o repelerán la corriente, respectivamente.
Actividad 2
Pensemos ahora en el agua pura, destilada. El agua es un compuesto ¿de que está formada: por átomos, moléculas o iones?
La mayoría supieron contestar correctamente que el agua está compuesta de moléculas. Incluso supieron dar su fórmula molecular.
¿Será el agua un buen conductor de la electricidad? Propón tus hipótesis.
Aqui hubo varias propuestas. Puesto que conocen por la televisión lo peligrosa que es el agua en presencia de la electricidad, supusieron que si conduce. Sin embargo, la ausencia de cargas dentro del agua les hacía dudar que pasaría.
Actividad 3
Ahora añadimos al agua una cucharada de sal común, cloruro de sodio. EI cloruro de sodio es un compuesto ¿de que está formado: átomos, moléculas o iones?
Supieron contestar correctamente con la fórmula unidad del cloruro de sodio, NaCl. También saben que esta fórmula unidad no representa una molécula, sino que se trata de una estructura gigante iónica, que se descompone en sus iones cuando se disuelve en agua.
¿Será la disolución de cloruro de sodio en agua un buen conductor de la electricidad? Propón tus hipótesis
¿Qué experimento diseñarías para comprobar tus hipótesis? Dibuja un esquema del montaje del experimento
Explica qué ocurre durante el experimento.
El esquema experimental fue diseñado correctamente, ya que ya conocían el proceso de electrolisis, de haberlo visto descrito en su libro.

Finalmente las actividades 4 a 6 se realizaban una vez visto el experimento, por lo que deberían responderse con las explicaciones correctas. 
Actividad 4
Una vez realizado el experimento revisa tus hipótesis.
¿Han resultado ciertas? Si no es así escribe de nuevo las explicaciones correctas
Actividad 5
Y ahora contesta
¿Cómo puede saberse experimentalmente si una sustancia está constituida por partículas sin carga eléctrica neta (átomos o moléculas) o por el contrario está constituida por iones (átomos o uniones de átomos con carga positiva o negativa)?
Actividad 6
Cuando se hace pasar corriente eléctrica por una sustancia constituida por iones, ¿ocurre algún proceso químico?
Escribe que ocurriría en el caso de tu experimento con al cloruro de sodio fundido.

Contenidos mínimos - innovación

Este es el índice de los contenidos mínimos de la asignatura “Evaluación e innovación docente”. Enlace al índice general. 

Mapa conceptual de la evaluación.


Proyecto de innovación educativa. (enviado en pdf)

Contenido minimos - actividades

Este es el índice de los contenidos mínimos de la asignatura “Diseño, organización y desarrollo de actividades”. Enlace al índice general.


Foro 1: Facilidades y dificultades


Foro 2: Características de un profesor de ciencias.


Hodson: Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio.


Trabajo práctico de laboratorio. (documento enviado al add). Manual de uso del multímetro.


Visita a la potabilizadora de Casablanca


Planificación visita de alumnos a la Potabilizadora


Visita a la depuradora de La Almozara

Informe Practicum II

Informe Unidad Didáctica (Magnetismo e inducción)

Manual de uso del multímetro

USO DEL MULTÍMETRO


El multímetro es un instrumento de medida que puede usarse para medir intensidades de corriente (amperímetro), diferencias de voltaje (voltímetro) y resistencias eléctricas (ohmmetro).
El equipo tiene una pantalla digital donde aparece el resultado de la medida, una rueda con la que se puede elegir el tipo de medida y tres conectores:

• COM (izquierda): Es el conector común, donde va conectado el cable de color negro.

• V/Ω/mA (centro): En este conector se conecta el cable rojo cuando se quiere medir voltajes o resistencias.
• A (derecha): En esta entrada se debe conectar el cable rojo si lo que queremos es medir intensidades.

1) Medida de resistencias eléctricas.

Si se quiere usar el aparato para medir resistencias se debe colocar la rueda en la posición Ω (la de más abajo en la rueda, opuesta a la posición de OFF) el cable negro conectado en la posición COM y el cable rojo en la posición central.

La bombilla debe estar desconectada, se puede medir directamente en la propia bombilla:
Sujetando la bombilla de forma que no se toquen las zonas metálicas, se toca con el cable negro la base de la bombilla y con el cable rojo la rosca.


O también se puede medir desde las conexiones, pero siempre desconectada del circuito:

La bombilla debe estar apagada, para lo cual, al menos uno de los cables que la conectan con el resto del circuito debe estar suelto.

2) Medida de diferencia de voltajes:

Para medir voltajes, la rueda debe situarse en la zona de medida de voltaje, con números de color blanco, en la posición 20 V de la escala marcada con el símbolo de corriente continua,  . El cable negro debe conectarse a la entrada COM y el cable rojo en la entrada central (V).

Para poder medir voltajes, el circuito debe estar cerrado, con las bombillas encendidas. Los voltajes se miden entre dos puntos.

 Los mejores puntos para medir son las chinchetas que sirven para unir los cables entre sí, o las placas de conexión de las bombillas.

Los cables del multímetro siempre deben estar en lados opuestos de la bombilla para medir voltajes, o el resultado será cero.

3) Medida de intensidad de corriente.

Para medir intensidades, primero se debe colocar la rueda en la zona de medida de corrientes, con números de color verde, en la posición 20 A. El cable negro debe ir colocado en la posición COM y el cable rojo en la entrada de la derecha (A).
Es importante abrir el circuito antes de realizar la medida, soltando uno de los cables de la chincheta que lo une con la bombilla que queremos medir. La bombilla debe quedar apagada.
A continuación, se hace contacto con uno de los cables sobre la chincheta, y con el otro sobre el extremo de cable suelto.

De esta forma se vuelve a cerrar el circuito, a través del multímetro, y la bombilla debe volver a encenderse.

Contenidos mínimos - practicum

Este es el índice de los contenidos mínimos de la asignatura “Practicum”. Enlace al índice general.

Prácticas de laboratorio 3º



Prácticas de laboratorio 1º Bach



Proyecto de innovación educativa (enviado en PDF)

Cuestionario alumnos visita depuradora

Como complemento a la visita a la potabilizadora, se deberíar dedicar dos sesiones en clase, una previa y otra posterior:

Durante la sesión previa, se explicará el proceso de potabilización del agua, porqué es necesario, y los mecanismos y fenómenos, principalmente físicos, que se utilizar en la limpieza del agua. Como los procesos de sedimentación, filtrado y disolución ya habrían sido vistos en clase y en el laboratorio previamente, no haría falta detenerse demasiado en los propios fenómenos, sino que se podría centrar en su utilidad y aplicaciones dentro de la potalizadora. También se les entregará el cuestionario de preguntas que llevarán a la planta, para que puedan investigar y preguntar las dudas que se les ocurran.
Durante la visita, los alumnos llevarán un cuarderno tipo laboratorio, donde tomar notas de lo observado, realizar esquemas o dibujos. También, de forma opcional, una cámara de fotos. 

Durante la sesión posterior, los alumnos rellenarán el siguiente cuestionario de preguntas o presentarán los resultados y conclusiones obtenidas durante la visita. También se podrá dedicar a aclarar algunos puntos que no les hayan quedado claros, como puede ser la función del cloro, o la acción del carbón activo (adsorción).

Cuestionario para los alumnos:

Nivel 4ºESO:
Realiza un resumen de la visita a la potabilizadora, indicando que partes te han parecido más interesantes y porqué.

1. Realiza un plano con los elementos de la depuradora y explicando la función de cada fase.
2. ¿Para qué sirve la potabilizadora? ¿que diferencias hay con la función de una depuradora de aguas?
3. ¿De qué tres fuentes se obtiene el agua que llega a la potabilizadora?
4. ¿Para qué se utiliza el hipoclorito sódico? ¿y el sulfato de aluminio?
5. ¿Qué producto se emplea como floculante? ¿Qué proceso físico tiene lugar en los decantadores?
6. ¿Cuál es el diametro de cada uno de los decantadores?
7. ¿Cuáles son las dimensiones de los lechos de arena?
8. ¿Para qué se utiliza el carbón activo?
9. ¿Qué superficie activa tiene cada lecho de arena?
10. ¿Cuales son los puntos de donde se extráen fangos en la potabilizadora?
11. ¿Qué volumen de fangos se extraen diariamente de la potabilizadora de Casablanca?
12. ¿Qué se hace con estos fangos?
13. ¿Qué capacidad tienen los depósitos de almacenamiento de la potabilizadora de Casablanca?
14. ¿A qué ciudades y pueblos suministra agua la potabilizadora?
15. ¿Por qué se dice que el agua que se suministra en Zaragoza es dura?

Escribe tu opinión personal acerca de la importancia de disponer de agua potable.

Ampliación para 1ºBachillerato:

1. ¿que es un indicador de calidad? ¿cómo se mide la calidad del agua prepotable y potable?
2. Explica la importancia del agua en la salud y la calidad de vida.
3. Describe detalladamente el proceso de potabilización. Etapas y organización de los procesos.
4. Cambios físicos y químicos que se producen durante la potabilización.
5. Trabajo en grupo: busca información sobre otros sistemas de potabilización. Problemática del agua potable en la Tierra. Compara y discute los resultados con el resto de la clase.
6. Trabajo en grupo: Prepara un poster o una presentación sobre la visita y el proceso de potabilización.

Cuestionario de autoevaluación:
Consiste en un conjunto de preguntas sobre el interés, aprendizaje, resultados, trabajo en grupo experiencia previa, mejoras en la práctica...


Reflexión sobre esta práctica:

Las visitas extraescolares pueden ser muy útiles si están bien planificadas. Deben estar relacionadas con el temario de la materia, como es en este caso. Por ejemplo, si se tratase de biología se podría centrar en los efectos de la contaminación sobre los seres vivos.

• El nivel de las explicaciones se debe adecuar al curso, por ejemplo, tercero de ESO o 2º de bachillerato.
• Ayuda a mejorar el proceso de aprendizaje si complementa lo estudiado en el aula.
• Fomenta actitudes positivas como el ahorro de agua y el cuidado del medio ambiente.
• Fomenta el interés por la ciencia y la tecnología y por aprender más del tema.

Esta visita, junto con otras que se pueden realizar a museos de ciencia, al campo para que vean procesos agrícolas y ganaderos, y finalmente otra visita a una depuradora de aguas, completarían una visión excelente sobre el ciclo del agua y el papel e influencia del ser humano sobre él.