LA UTILIZACIN DE UN MODELO DE PLANIFICACI~N DE UNIDADES DIDCTICAS: EL ESTUDIO DE LAS DISOLUCIONES EN LA EDUCACI~N SECUNDARIA

SNCHEZ BLANCO, G., DE PRO BUENO, A. y VALCRCEL PREZ, M.A.V. Departamento de Didctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educacin. Universidad de Murcia. 30100 Murcia.

SUMMARY

The planning of didactic units is an element of reflection for teachers which allows the integration of both their scientific knowledge and their experiential skills. This study focus on the implementation of a planning model based on five tasks: the analysis of scientific content and the learning content which is derived from it (conceptual, procedural and attitudinal), the analysis of the problems involved in the learning of it (previous ideas and operational skills), the setting of the learning aims, the selection of the didactic strategies and the establishment of evaluative strategies. The model is applied to the Solutions in Secondary School.

La didctica de las ciencias experimentales se ha desa- rrollado de una forma vertiginosa en los ltimos aos en nuestro contexto educativo. Factores como la institucio- nalizacin de los correspondientes departamentos uni- versitarios, la proliferacin de trabajos de investigacin, la aparicin de tesis doctorales, la difusin de los resul- tados en revistas especializadas y la comunicacin de experiencias en reuniones de profesores y especialis- tas ... han contribuido a dar un impulso importante a este mbito del conocimiento.

Un anlisis detallado de las contribuciones realizadas y de las perspectivas de desarrollo fue realizado por Gil (1994). Sin embargo, la produccin ha sido muy diver- sificada y empieza a extenderse una idea casi consus- tancial con la investigacin educativa: la escasa trasfe-

rencia real de estos avances en el aula. Es cierto que, detrs de este tipo de afirmaciones, hay causas de difcil justificacin o externas al problema: dificultades para acceder a nuevos planteamientos e ideas, arraigo de creencias y hbitos muy discutibles sobre el proceso de enseanza y aprendizaje, contextos desmotivadores para el cambio ... Pero creemos que tambin puede haber influido que la necesidad de atomizar la investigacin distorsiona el significado de las conclusiones e impide, muchas veces, el establecimiento de relaciones entre hallazgos aparentemente dispersos.

En este contexto, nos parece necesaria la realizacin de trabajos sobre planificacin de unidades didcticas, ya que el proceso de elaboracin permite la integracin de elementos como: la profundizacin en los conocimien-

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tos cientficos, la incorporacin de hallazgos didcticos tic0 1: Diversidad y estructura de la materia (MEC, y, por supuesto, la propia experiencia prctica de los 1989); en el cuadro 1 aparecen sintetizados. Se identifi- profesores. En este trabajo pretendemos: can contenidos conceptuales, procedimentales y actitu-

dinales y, como en otros casos, su formulacin ambigua - ejemplificar la aplicacin de un modelo de planifica- permite y exige unas decisiones del profesorado qiie cin que fue fundamentado anteriormente (Snchez y debe seleccionar y secuenciar qu conocimientos va a Valcrcel, 1993); poner en juego en su intervencin en el aula. - facilitar elementos de reflexin para el diseo de uno de los temas que deben ser abordados en la educacin secundaria (entre otros niveles); - integrar aportaciones de la investigacin didctica en una tarea habitual de los profesores en ejercicio: la preparacin de su intervencin en el aula.

Nos centraremos en un caso concreto: el estudio de las disoluciones. Al respecto, hay que sealar que la secuen- ciacin de tareas a realizar es la misma que en otras unidades: anlisis cientfico, anlisis didctico, selec- cin de objetivos, seleccin de estrategias didcticas y evaluacin (ya lo hicimos en Garca et al., 1995). No obstante, existen unos aspectos especficos del conteni- do acadmico que determinan, como veremos, unas reflexiones singulares sobre el tema en cuestin.

Pensamos que la diferenciacin del contenido de ense- anza en conceptual, procedimental y actitudinal tiene un carcter fundamentalmente pedaggico (Col1 et al., 1992); de hecho, permite una toma de conciencia de las diferentes facetas de la enseanza de las ciencias, ya que no debe centrarse slo en uno de ellos (normalmente en el conceptual) ni olvidar que el conocimiento cientfico supone la integracin de los tres tipos.

Como ya dijimos (Snchez y Valcrcel, 1993), uno de los objetivos del anlisis cientfico en nuestro modelo de planificacin es la estructuracin del contenido de las unidades didcticas, mediante la explicitacin de los esquemas conceptuales que pretendemos que adquieran los alumnos. Puesto que el aprendizaje de estas estructu- ras slo es posible ampliando el significado de los conceptos implicados, el profesor debe comprender qiie la seleccin de unos contenidos u otros no es irrelevante, ya que va a definir, entre otros aspectos, la duracin, la amplitud y la complejidad de lo que va a ensear.

ANLISIS DEL CONTENIDO CIENTFICO: Para la seleccin de los contenidos de la unidad didcti- DETERMINACION DEL CONTENIDO ca, hemos de tener en cuenta aqullos que se consideren ACADEMICO necesarios para identificar el objeto o fenmeno que se

estudia, los que permitan interpretarlo y, por ltimo, Los programas oficiales de la educacin secundaria aqullos que consideremos adecuados para mostrar la contemplan el estudio de las disoluciones, dentro del utilidad del conocimiento anterior, a travs de su aplica- contexto de los sistemas materiales, en el bloque tem- cin y trasferencia al estudio de fenmenos relacionados

Cuadro 1 Contenidos curriculares.

Procedimientos Actitudes 7 I

1. Caractersticas de los sistemas materiales. Propiedades ms importantes. Estados de agregacin. Sistemas homogneos y heterogneos.

2. Disoluciones, sustancias puras y elementos qumicos.

3. Discontinuidad de los sistemas materiales. Teora atmica. Naturaleza elctrica de la materia.

1. Manejo de instrumentos de medida sencillos (balanza, probeta, termmetro, etc.) estimando el error cometido.

2. Expresin de la concentracin de una disolucin (% en peso, % en volumen, gfi). 3. Utilizacin de procedimientos fsicos basados en las propiedades caractersticas de las sustancias puras, para separar stas de una mezcla.

4. Identificacin de ... algunas mezclas importantes por su utilizacin en el laboratorio, la industria y la vida diaria.

1. Reconocimiento de la importancia de los modelos y de su confrontacin con los hechos ' empricos.

l

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o a travs de la resolucin de problemas que permitan de las disoluciones. Incluyen, por tanto, los hechos, mostrar el carcter funcional de los aprendizajes y la conceptos, principios y leyes que consideramos relevan- relacin ciencia-tecnologa-sociedad. tes para el diseo de nuestra unidad didctica.

Al plantearnos los contenidos relacionados con la Iden- tificacin de las disoluciones, diferenciamos que pue- den considerarse como sistema material y como proceso fsico.

a ) Es un sistema material. En este caso, las ideas clave seran:

- es una mezcla homognea; - tiene unas propiedades caractersticas; - se caracterizan por su concentracin;

-pueden clasificarse segn unos determinados criterios (naturaleza, concentracin, estado de agregacin...). b) Es un proceso fsico. Al respecto, habra que trabajar: - la naturaleza espontnea del proceso y la solubilidad; - los posibles factores que afectan al estudio cintico (temperatura, presin y superficie de contacto); - el principio de conservacin de la masa; - el carcter reversible del proceso (vaporizacin y cristalizacin). Estos contenidos tienen un carcter descriptivo y permi- ten conocer las propiedades o funciones caractersticas

Al plantearnos los contenidos de Interpretacin de las disoluciones, nos centramos en aqullos que son necesa- rios para explicar por qu se producen y cmo se puede interpretar. Seleccionamos, por tanto, modelos o teoras que nos permitan ir ms all del conocimiento de aspec- tos perceptibles del fenmeno y nos justifiquen su com- portamiento. Desde el modelo discontinuo de la materia, habr que incidir en:

- los sistemas materiales estn constituidos por partcu- las;

- en los sistemas materiales se producen interacciones y movimientos de las partculas;

- entre las partculas existen espacios vacos.

Para mostrar la funcionalidad de los contenidos anterio- res y las relaciones ciencia-tecnologa-sociedad, selec- cionamos los de Aplicacin de las disoluciones. Desde el conocimiento de la realidad ms prxima, se podran aplicar a: -la preparacin de disoluciones tiles en la vida cotidiana. - la separacin de componentes (salinas, petrleo...); - el estudio del problema de la contaminacin del agua; - los fundamentos del uso de anticongelantes..

Figura 1

I

constituida por

1 I

tiene sujetas estn : l,dev;y PROPIEDADES

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para

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Dado que la identificacin, interpretacin y aplicacin, entendida como trasferencia a otras situaciones, corres- ponden a tres niveles de conocimiento de complejidad creciente, creemos necesario abordar su estudio de ma- nera secuenciada y mostrar, dentro de la unidad didcti- ca, estas diferencias en la intencionalidad del contenido seleccionado.

Conceptos: delimitacin del esquema conceptual

Elegidos los contenidos, la explicitacin del esquema conceptual nos permite establecer los conceptos y las relaciones ms relevantes de los mismos. Pero tambin nos ayuda a seleccionar los materiales de enseanza, ya que nos obliga a dirigir la atencin a un nmero limitado de ideas y tambin a guiarnos en la secuenciacin de los conocimientos, puesto que se pueden observar rutas de aprendizaje. Una representacin de las relaciones entre dichos conte- nidos, utilizando las tcnicas de Novak y Gowin (1988), aparece en la figura 1. No obstante, un desarrollo ms detallado de las ideas que hemos resaltado aparece en las figuras 2, 3 y 4.

La amplitud de los esquemas hace aconsejable la distri- bucin de los contenidos en dos unidades didcticas; la segunda completara el esquema trabajado en la pri- mera de acuerdo con el planteamiento de desarrollo del currculo en espiral en niveles sucesivos. La especifica- cin de ambas, la realizamos tras el anlisis de las caractersticas de los alumnos a los que va dirigida nuestra propuesta.

Procedimientos

Ya delimitamos qu eran los contenidos procedimenta- les y algunas posibles tcnicas de identificacin y se- cuenciacin (Pro, 1995). En este trabajo, utilizaremos los cuatro interrogantes fundamentales deNovak y Gowin (1988) que permiten un anlisis de las relaciones exis- tentes entre los mbitos terico y metodolgico, desde el propio conocimiento cientfico implicado, lo que supo- ne plantearse sobre el objeto de estudio: a) cul es la pregunta central o determinante? (qu queremos estudiar sobre l); b) cul es el marco terico-conceptual que subyace en dicha pregunta y gua la seleccin del acontecimiento que va a ser el centro de inters?;

c) qu procedimientos o mtodos de investigacin se pueden utilizar para dar respuesta a la pregunta plantea- da?;

d) cules son las afirmaciones de conocimiento a las que queremos llegar?

Aplicar estas cuatro preguntas a los diferentes conteni- dos seleccionados sobre las disoluciones nos facilita

determinar qu procedimientos (c) estn mas relaciona- dos con lo que se plantea (a) y con los nuevos conoci- mientos que queremos que el alumno construya (d), conectndolos con aqullos que ya posee (b). El estable- cimiento de este tipo de relaciones entre los marcos conceptual y procedimental ayuda al estudiante a dar significado a los contenidos.

Consideremos, por ejemplo, la cuestin:Qu factores afectan a la solubilidad de slidos y lquidos? (u). E1 alumno entiende la pregunta si conoce los conceptos clave implicados en ella (b); en este caso, solubilidad, slido y lquido, le permiten seleccionar la prepara- cin de disoluciones de diferentes slidos en lquidos para estudiar en stas la influencia de posibles factores. Los procedimientos que se pueden utilizar para dar respuesta a lo planteado podran ser (e): emisin de hiptesis y predicciones sobre los posibles factores, identificacin y control de variables que intervienen en el proceso de disolucin, diseo y realizacin de expe- riencias para contrastar la hiptesis, recogida y trata- miento de datos que faciliten la interpretacin y estable- cimiento de conclusiones y elaboracin del informe. La utilizacin de estos procedimientos facilitara el acceso a las afirmaciones sobre el conocimiento (d) como, por ejemplo, la solubilidad de slidos en lquidos aumenta al aumentar la temperatura. No obstante, dadas las limitaciones obvias de espacio, nos centramos en el primer y tercer interrogantes.

En el cuadro 11 aparecen sintetizados algunos de los posibles contenidos. En la primera columna aparecen las preguntas centrales a las que hicimos referencia y en la segunda, los procedimientos propiamente dichos. Entre stos se han distinguido los procesos bsicos de los integrados, dado que las exigencias cognitivas son dife- rentes y, por lo tanto, tambin lo son sus dificultades de adquisicin por parte de los alumnos. Es importante resaltar que, igual que en los conceptuales, se pueden establecer grados de complejidad que hay que conside- rar en la secuenciacin necesaria en el proceso de plani- ficacin (Shayer y Adey, 1984). Nos preocupa la escasa atencin que se da a esta circunstancia cuando e1 profe- sor hace una seleccin de estos contenidos en una unidad didctica, refirindose a ellos slo en trminos de pre- sencia o ausencia.. .

En relacin con los contenidos de interpretacin, tene- mos nuestras dudas sobre si la utilizacin de modelos interpretativos entrara dentro del marco conceptual; podra considerarse como una trasferencia dentro del conocimiento terico y no un contenido procedimen- tal ... Sin embargo, Klopfer (1979) o el mismo currculo oficial (MEC, 1993) lo identifican como un proceso de la investigacin cientfica. Como no es objeto de este trabajo entrar en la polmica, slo queremos incidir en la importancia que tiene la interpretacin, desde un mode- lo, de los fenmenos implicados en el estudio de las disoluciones en nuestra propuesta.

En cualquier caso, se puede observar la gran cantidad de posibles contenidos procedimentales qiie tiene el tema. Parece necesaria una seleccin que parta de la relevancia

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Cuadro 11 Contenidos procedimentales.

- -

A) Identificacin Preguntas centrales Procedimientos cientificos implicados ,

a) Sistema material 1 Procesos bsicos Qu es una disolucin? Qu propiedades tienen las disoluciones?

Cmo se puede calcular la concentracin de una disolucin?

Cmo se pueden clasificar las disoluciones?

b) Proceso fsico Qu se conserva en la preparacin de una disolucin?

/,Cmo podemos estudiar la solubilidad?

De qu factores depende la velocidad del proceso?

Cmo podemos separar los componentes de la disolucin?

/ B) Interpretacin Preguntas centrales P

1 Cmo y por qu se produce una ' disolucin? I

Por qu las propiedades se modifican en las disoluciones si cambiamos la concentracin?

/ Por qu unas sustancias son ms solubles que otras en un disolvente 1 dado?

I Por qu la solubilidad est influenciada por la naturaleza de los componentes, la presin y la temperatura?

- Observacin y descripcin de sistemas materiales y proceso de disolucin. - Establecimiento de criterios y clasificacin de las disoluciones. - Medicin de propiedades de las disoluciones. - Establecimiento de definiciones operacionales (concentracin) y terminologa cientfica. - Recogida, organizacin y tratamiento de datos acerca, por ejemplo, de la solubilidad de las sustancias en diferentes disolventes. - Predicciones sobre el comportamiento de disoluciones (p.e.,: tipo de disolucin que se formar en funcin de la naturaleza y cantidad de los componentes). - Realizacin de experiencias sencillas de preparacin de disoluciones y separacin de componentes. - Elaboracin de informes y comunicacin. - Consulta de fuentes de informacin.

Procesos integrados

- Emisin de predicciones e hiptesis sobre los factores que influyen en la solubilidad y en la velocidad del proceso de disolucin. - Identificacin y control de variables que intervienen en el proceso de disolucin. - Diseo y realizacin de experiencias para contrastar hiptesis o la validez de las predicciones (p.e., factores de los que depende la concentracin). - Recogida y tratamiento de datos (tablas, grficas) y establecimiento de relaciones cuantitativas o cualitativas. - Interpretacin de datos (factores que influyen en la solubilidad). - Elaboracin de informes coherentes con el proceso seguido.

Procedimientos cientificos implicados

Procesos integrados

- Utilizacin de modelos cientficos (modelo particular de la materia). - Interpretacin de datos a partir de un modelo. - Establecimiento de predicciones a partir del modelo. - Consulta de fuentes de informacin sobre el modelo. - Elaboracin de informes sobre la interpretacin del proceso.

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cientfica y didctica de los mismos; es decir, de la posibilidad de generar el mayor nmero de aprendizajes, a partir de las caractersticas de los alumnos.

Actitudes

Para el anlisis de los contenidos ,actitudhales conside- ramos tres acepciones o campos: actitud hacia las cien- cias (bastante relacionado con la idea ciencia-tecnolo- ga-sociedad), actitud cientfica en la construccin del conocimiento (ms prxima a los contenidos procedi- mentales) y actitud ante el tema dentro del contexto escolar (donde se proyectan generalmente los factores menos especficos de la unidad didctica). En el cuadro 111 se recogen algunos de los posibles contenidos que se pueden incluir en el tema. Hay que resaltar que el aprendizaje de los mismos requiere inter- venciones intencionadas, puesto que vienen determina- das por un componente cognoscitivo o experiencia1 (Fishbein y Ajzen, 1980). Quizs, a diferencia de los anteriores, no se puede hablar de aprendizaje secuen- cial, pero parece lgico que se seleccionen en funcin no slo del contenido cientfico implicado sino tambin del desarrollo del resto de la asignatura. Por ello, algu- nos pueden considerarse que no son nicos de esta unidad didctica.

ANLISIS DIDCTICO DE LOS CONTENI- DOS: PROBLEMATICA DEL APRENDIZAJE Como ya sealamos en nuestro modelo de planificaci6n (Snchez y Valcrcel, 1993), otra tarea fundamental es conocer las caractersticas cognitivas de los alumnos que debern acceder a la informacin. Distinguamos, entonces, dos aspectos como elementos prioritarios: el conocimiento de las ideas de los estudiantes y el anlisis de las exigencias operatorias que demandan los conteni- dos que deben aprender.

Caracterizacin de las ideas previas de los alumnos

Las ideas previas de los estudiantes respecto a los con- tenidos implicados en esta unidad didctica~han sido recogidas y discutidas ampliamente en la literatura cien- tfica. As, podemos referirnos a los de Novick y Nussbaum (1981), Brook y otros (1985), Fernndez y otros (1988), Hierrezuelo y Montero (1988), Driver y otros (1989), Prieto y otros (1989), Llorens (1991), Pozo y otros (1991), Abraham y otros (1992) ... Nosotros tambin hemos indagado, de forma sistemtica, en las concepciones que tienen los alumnos sobre la disolucin como sistema material (terminologa de soluto y disol-

Cuadro 111 Contenidos actitudinales.

1 Actitud hacia la ciencia

- Reconocimiento de la utilidad de los contenidos del tema para la mejora de la calidad de vida. - Reconocimiento de las relaciones existentes con otras partes de las ciencias. - Reconocimiento de la

l . importancia del modelo l . interpretativo.

I Actitud cientfica 1 I l

1

I

- Ser capaz de explicitar y defender sus ideas aportando argumentos. - Ser creativo y razonable en la especificacin de predicciones. - Ser riguroso y cuidadoso en la toma de datos experimentales. - Ser consciente de la utilidad de 1 los diseos experimentales y para qu se realizan. - Ser coherente en las conclusiones 1 inmediatas o extradas a partir de I hallazgos parciales. I - Ser crtico ante la informacin 1

contenida en documentos l I comerciales o en la publicidad. ,

I

Actitud hacia la materia I - Mejora del autoconcepto y de la 1 satisfaccin por aprender.

I - Implicacin en el sistema de tsabajo utilizado. - Conciencia de que ha aprendido algo y de las dificultades que ha tenido para hacerlo.

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vente, y deconcentracin), comoproceso(conservacin - Muchos consideran que no se pueden separar los de la masa, reversibilidad del proceso y mtodos de componentes de una disolucin. separacin, y factores que le afectan) y como interpreta- cin particular (Valcrcel y Snchez, 1990). d ) Respecto a la interpretacin del proceso de disolu-

cin Segn estos hallazgos y nuestra experiencia como pro- fesores, podemos establecer un perfil bastante aproxi- - Los modelos interpretativos quedan reflejados al re- mado de la problemtica que podemos encontrarnos en presentar diagramas de la disolucin (disolvente conti- alumnos de educacin secundaria. nuo y soluto como partculas). a) Respecto a la disolucin como sistema material - El reconocimiento de una disolucin est condiciona- do por la naturaleza de los componentes (en el caso de lquido-lquido y gas-gas suele ser ms frecuente la terminologa de mezcla). - El hecho de quedar slido sin disolver condiciona el reconocimiento de la disolucin (aun cuando suponga un cambio de color). - La utilizacin de la terminologa soluto-disolvente no presenta dificultades.

- Aparecen problemas entre conceptos como mezcla hetero~nea - disolucin saturada. disolucin insatura- da - dGolucin diluida y concentrada.

b) Respecto al concepto de concentracin - Para muchos, el concepto de concentracin no es exclusivo de las disoluciones sino que tambin lo utili- zan en otros sistemas materiales, lo que indica una indefinicin del mismo.

-La confusin lenguaje cotidiano-terminologa cientfi- ca influye al relacionar la concentracin con la fase slida de la mezcla heterognea resultante de no haberse disuelto todo el slido aadido al disolvente.

- Suelen referirse slo a un componente (soluto) al hablar de concentracin; en este contexto, las propieda- des y su variacin suelen asignarse a uno de los compo- nentes (soluto o disolvente) pero no al conjunto. - Tienen problemas en la relacin entre concentracin y solubilidad cuando se introducen estos conceptos en el proceso de aprendizaje. c ) Respecto al proceso de la disolucin - Algunos alumnos consideran que la disolucin siem- pre va acompaada por una trasformacin qumica, fundamentalmente del soluto, no admitiendo que pueda permanecer su naturaleza.

- Existe una evolucin desde la creencia de que el proceso de disolucin pierde masa hacia el principio de conservacin de la masa.

- En muchos casos que llegan a la conservacin de la masa, extrapolan dicha conclusin a la conservacin del volumen.

- Suelen hacer una distribucin ordenada de las partcu- las (como si se tratara de un cristal en el caso de disoluciones de slidos en lquidos) o con la presencia de varias fases (un lquido arriba y otro abajo en el caso de disoluciones lquido-lquido, por ejemplo). - No utilizan el modelo particular de la materia para explicar el proceso de disolucin, ni hechos como la difusin, la coloracin y la reduccin de volumen.

Exigencias operatorias de los contenidos

Adems de las caractersticas de las ideas de los alumnos hay que considerar -y pocas veces se hace- las exigen- cias operatorias de los contenidos implicados. Si anali- zamos los posibles conocimientos procedimentales de la unidad didctica, podemos observar que implcitamente estamos demandando del alumno unos esquemas de conocimiento que le permitan aprenderlos. Por lo tanto, nos parece necesaria la explicitacin de dichas exigen- cias como paso previo a la delimitacin de qu vamos a ensear.

Utilizamos las taxonomas de Shayer y Adey (1984) en relacin con los diferentes aspectos del desarrollo de la interaccin del nio con el mundo y, sobre todo, los esquemas operatorios necesarios para la comprensin de las ciencias. Puesto que los alumnos de secundaria sue- len estar entre los niveles concreto avanzado (2B) y formal inicial (3A), nos fijaremos en las caractersticas de este intervalo evolutivo. Podemos ver ejemplos en el cuadro IV.

Como se puede apreciar, unas caractersticas comunes a todos son la dependencia del contexto en los conoci- mientos, la primaca de lo perceptivo frente al razona- miento, la supeditacin al lenguaje cotidiano y las limi- taciones propias del trnsito concreto-formal.

Implicaciones del anlisis de la problemtica del aprendizaje Del anlisis didctico, tanto de las ideas de los alumnos como de las exigencias operatorias, se derivan tambin algunas consecuencias inmediatas:

a ) Es necesario identificar disoluciones con solutos y disolventes con diferentes estados de agregacin y utili- zar diversos criterios de clasificacin para una mayor profundizacin conceptual (estado de agregacin de los componentes iniciales, estado de la fase resultante, pro-

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Cuadro IV Exigencias operatorias de los contenidos.

Exigencia operatoria Caractersticas operatorias Ejemplos de contenidos implicados

Conservacin 2B: Admite la conservacin del peso (masa) y del volumen, slo cuando es visible, de un slido o de un lquido cuando cambia de forma o de recipiente. Puede constatar la conservacin de la masa de una disolucin en una experiencia.

3A: Admite todas las conservaciones (masa, volumen, sustancia pura...). Puede constatar la dependencia del volumen con la naturaleza de la disolucin.

- Preparacin de una disolucin de unas determinadas caractersticas volumtricas. - Demostracin de la conservacin de la masa. - Demostracin de la no-conservacin del volumen.

. . .

l m Condicionamientos

matemticos 2B: Trabaja con operaciones elementales, aunque condicionado por el tipo de nmero (natural, entero...). 3A: Usa relaciones funcionales sencillas, aunque no sea capaz de deducirlas. Se pueden utilizar unidadesde concentracin simples que no conlleven dificultades de clculo.

- Clculo de la concentracin de una disolucin. - Especificacin de las unidades en los clculos.

Equilibrio de sistemas 2B: Identifica una variable en el equilibrio, aunque no se haya modificado, pero sta debe ser simple. Puede reconocer la disolucin como resultado de la interaccin entre dos sistemas.

3A: Distingue varias variables en equilibrio. Puede justificar el valor de la solubilidad como el lmite de una situacin de equilibrio, pero tiene problemas para comprender las relaciones entre la velocidad de precipitacin y la de disolucin.

- Diferenciacin entre disolucin y mezcla no homogbnea. - Identificacin de disolucin saturada y mezcla no homognea. - Proceso de determinacin de la solubilidad de una disolucin. . . .

Control y exclusin de variables

1 Habilidades de ' investigacin I

2B: Es capaz de estudiar los efectos de un factor pero sin controlar o excluir otros que puedan intervenir.

3A: Ve la necesidad de controlar variables pero no es capaz de desarrollar una estrategia propia de control. Hay que facilitarles los diseos experimentales.

2B: Realiza ordenaciones de datos pero es incapaz de inferir relaciones cuantitativas por s solo.

3A: Necesita ayuda para deducir relaciones entre los datos y para organizar la informacin. Son necesarias cuestiones concretas que dirijan el anlisis de los datos (experimentales o tericos).

- Estudio de los factores de los que dependen la velocidad de disolucin. - Estudio de los factores de los que depende la solubilidad.

- Recogida, organizacin y tratamiento de datos de la solubilidad de las sustancias en diferentes disolventes. - Recogida, organizacin y tratamiento de datos para estudiar las 1 propiedades de una disolucin 1 (densidad, temperatura de ebullicin, conductividad.. .).

i Uso de modelos 2B: Organiza la realidad mediante nociones no estructuradas y ambiguas.

3A: Utiliza modelos a nivel cualitativo pero los usa como algo verdadero. Se le puede proporcionar uno, pues es capaz de aplicarlo para dar interpretaciones y explicaciones.

- Utilizacin del modelo particular para interpretar cmo se produce una disolucin. - Utilizacin del modelo particular para interpretar unas disoluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas.

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porcin relativa de los componentes, proporcin mxi- ma...), analizando su compatibilidad y utilidad. En todo ello habra que contemplar, de forma especial, las conse- cuencias derivadas de las exigencias de equilibrio de sistemas ya mencionadas.

b) Es conveniente introducir el concepto de concentra- cin partiendo de la proporcionalidad de los componen- tes, mostrando su utilidad para diferenciar sistemas de dos o ms componentes iguales y desligndolo de la acepcin de estar ms juntos, propia del lenguaje de la calle. Por otro lado, habr que utilizar unidades de concentracin que no presenten grandes dificultades de clculo.

c ) Es preciso demostrar experimentalmente el principio de conservacin de la masa y que no es extensible al volumen. No obstante, habr que facilitarles una gua para los diseos experimentales, dadas las limitaciones operatorias que pueden tener inicialmente.

d) Se debe mostrar la necesidad de interpretar un proceso de disolucin mediante un modelo particular de la mate- ria a partir de la explicacin de fenmenos constatables experimentalmente pero siempre insistiendo en su ca- rcter hipottico y explicativo.

e ) Habr que realizar trabajos experimentales que mues- tren la dependencia de las propiedades con la concentra- cin, justificndola a partir del modelo particular. Estos trabajos precisarn de cuestiones concretas que dirijan el anlisis de los datos.

f ) Abordar tcnicas de separacin evidenciar el carcter reversible del proceso de disolucin y tambin que la reversibilidad es una consecuencia de que permanece la naturaleza de los componentes.

OBJETIVOS QE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD DIDACTICA La explicitacin de objetivos en nuestro modelo de planificacin surge como integracin del anlisis cient- fico y del anlisis didctico realizado (Snchez y Valcr- cel, 1993). As, por ejemplo, a partir del anlisis del contenido cientfico, nos podemos plantear como obje- tivo de aprendizaje de los alumnos reconocer que el proceso de disolucin est sujeto al principio de conser- vacin de la masa. Ahora bien, si consideramos las caractersticas de las ideas previas de los estudiantes, que hacen extensible al volumen el principio de conser- vacin de lamasae, incluso, que son capaces de interpre- tarlo coherentemente con el modelo particular que utilizan, tendremos que reconsiderar dicho objetivo, incluyendo especficamente su no extensin a la conser- vacin del volumen.

Otro ejemplo sera si, a partir del anlisis cientfico, decidimos incluir en nuestra propuesta estudiar la de- pendencia de algunas propiedades especficas con la concentracin. Habr que contemplar que, entre sus

caractersticas operatorias, los alumnos de estos niveles educativos pueden estudiar los efectos de un factor sin controlar otras variables o que no suelen ser capaces de desarrollar una estrategia propia de control. Igual que en el caso anterior, tendremos que replanteamos el objetivo correspondiente concretando a travs de diseos expe- rimentales guiados por el profesor, resaltando la impor- tancia del control de las variables implicadas.

De esta forma podemos concretar los posibles objetivos a considerar con este contenido de enseanza. Su formu- lacin responde a capacidades que se esperan desarrollar en los alumnos como consecuencia de los aprendizajes que realicen. Los distribuimos en las dos unidades di- dctica~ mencionadas para dos cursos o niveles consecu- tivos.

Primer nivel

- Diferenciar el doble significado del trmino disolu- cin: sistema material y proceso fsico.

- Distinguir las disoluciones de otros sistemas materia- les como mezcla homognea de sustancias puras que puede ser slida, lquida o gas.

- Conocer la importancia del concepto cientfico de concentracin (diferente al cotidiano) para la identifica- cin de una disolucin y de sus propiedades, y utilizar unidades sencillas que no conlleven dificultades adicio- nales de clculo.

- Clasificar las disoluciones segn diferentes criterios (naturaleza soluto/disolvente, concentracin, estado de agregacin) y apreciar la utilidad de estas clasificacio- nes.

- Utilizar el concepto de solubilidad como la concentra- cin de la disolucin saturada y mostrar un procedimien- to sencillo de determinacin experimental.

- Realizar experiencias guiadas para comprobar la de- pendencia de algunas propiedades (densidad, tempera- tura de cambio de estado ...) con la concentracin, resaltando el control y exclusin de variables.

- Plantear situaciones experimentales y dar explicacio- nes, mediante la aplicacin del modelo particular, de algunos aspectos del comportamiento de las disolucio- nes, como la dependencia de las propiedades de la concentracin.

Segundo nivel

-Reconocer que el proceso de disolucin es el resultado de la interaccin de sistemas, que es espontneo, y cul es el lmite de la solubilidad en la situacin de equilibrio.

- Preparar disoluciones y estudiar la dependencia de la solubilidad con diversos factores (naturaleza, tempera- tura, presin).

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Cuadro V (Continuaci6n)

Modelo particular - LQue modelo utilizamos para interpretar que es una - Establecer los elementos caracterIsticos del modelo particular.disoluciOn y la dependencia de las propiedades con la - Interpretar las disoluciones y los tipos de disoluciones con el modeloconcentraciOn o naturaleza de sus componentes? particular.

- Interpretar las propiedades y sus dependencias, utilizando el modeloparticular.

Solubilidad - LCOmo se pueden clasificar las disoluciones segim su - Clasificar las disoluciones segnn la proporciOn maxima.proporciOn maxima? - Introducir el concepto de solubilidad como la concentraciOn de la disoluciOn- LQue es la solubilidad? saturada.

- Realizar una experiencia de catedra para determinar la solubilidad de unadisoluciOn.- Interpretar la solubilidad desde el modelo particular.

APLICACI6N AplicaciOn de los conocimientos para clasificar tipos de - Realizar un trabajo individual y puesta en comtin en el gran grupo: dadossistemas materiales del entomo una serie de sistemas materiales cotidianos (granito, niebla, acero, gaseosa,

marmol, limonada...), deben indicar tipo de sistema material, componentes,estado de agregaci6n, identificar soluto y disolvente (en las disoluciones) yelementos o compuesto quimico (en las sustancias puras).

ResoluciOn de un problema abierto donde se impliquen el - Realizar un trabajo individual y puesta en comtin en el gran grupo: queconcepto de concentraci6n y el proceclimiento de cantidad de sulfato de cobre hay que anadir a una piscina para impedir que sepreparaciOn de una disoluciOn formen algas.

ResoluciOn de cuestiones y problemas mediante la - Realizar una hoja de trabajo en pequefios grupos y puesta en comb dondeutilizaciOn de una tabla de solubilidades y del concepto de deben predecir, a partir de datos de solubilidades de sustancias en disolventesconcentraciOn dados:

si pueden preparar experimentalmente una disoluciOn con una determinadaconcentraciOn;cual sera el sistema resultante al mezclar cantidades de soluto y disolvente;en que disolvente podrIamos obtener una disoluciOn mas concentrada de lossolutoscalcular concentraciones de disoluciones saturadas en diferentes unidades.

RealizaciOn de un informe a partir de consulta bibliografica y - Realizar un informe sobre los anticongelantes en pequefios grupos y puestadocumentaciOn de casas comerciales sobre el empleo de en comnn, a partir de bibliografia y documentos de casas comerciales (queanticongelantes en los circuitos de refrigeraci6n de los coches son, de que se componen, cOmo funcionan, que problemas tratan de resolver).

REVISION - LCOmo podriamos realizar un mapa conceptual de los - Construir un mapa conceptual de los contenidos abordados, partiendo de lasconceptos estudiados? ideas del gran grupo y clarificando los conocimientos confusos.

- LQue debemos modificar de las respuestas dadas en laexplicitaciOn de ideas?

- Realizar un trabajo en pequefios grupos y puesta en coman en el gran grupo,donde deben indicar que modificarfan o ampliarfan de las respuestas dadas enlas hojas de explicitaciOn.

- i,Que hemos realizado a lo largo de la unidad didactica? - Recordar las actividades realizadas y valorar su utilidad y la funcionalidadi,DOnde han estado las mayores dificultades? de los materiales.

- Comentar dOnde se han encontrado las principales dificultades.

INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDCTICAS l

Driver (1988) y Needham (1987). Tambin aparecen los En la segunda columna se recogen las preguntas centra- conceptos ms relevantes con el fin de que se distingan les a las que trata de dar respuesta con las actividades ms fcilmente en el desarrollo de la propuesta. seleccionadas. Estn implcitas la seleccin y secuencia-

Cuadro VI Evaluacin de la unidad didctica.

I

Contenido de evaluacin

Al . Diagnstico de ideas previas 1 sobre disoluciones

A.2. Evolucin del conocimiento sobre disoluciones

1 B.3. Adecuacin temporal I B.4. Claridad y comprensin de los materiales

I

Fase del desarrolo de la unidad didctica

Fase inicial: explicitacin de ideas

Fases de nuevos conocimientos y

Estrategia o instrumento de evaluacin

- Cuestionario (individual, trabajo en grupos y puesta en comn)

- Anlisis y valoracin de las hojas

ENSEANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (1) 47

-

I l - Valoracin realizada por los alumnos de las dificultades encontradas en la fase de revisin

Al terminar cada fase , - Contraste entre el tiempo

aplicacin I de trabajo realizadas en grupo - Puesta en comn en el gran 1 - Ejercicios individuales en

' momentos seleccionados - Seguimiento de libretas de trabajo de forma peridica

- Contraste con el cuestionario inicial - Elaboracin del mapa conceptual de las disoluciones - Ejercicio general de la unidad

A.3. Cambio conceptual y ! Fase de revisin consecucin de objetivos en la

Todas las fases

unidad didctica de las disoluciones

previsto y el real

- Observacin sistemtica del grado de autonoma de trabajo que facilitan a los alumnos - Opinin del alumno sobre su utilidad y funcionalidad (claridad

' de la informacin, plan de trabajo, ayudas suministradas ...) en la fase de revisin

l

B. 1. Motivacin e inters

B.2. Rentabilidad para el aprendizaje

'

Todas las fases i - Observacin sistemtica sobre la implicacin del alumno - Valoracin de los alumnos en la fase de revisin

Fase de nuevos conocimientos, - Anlisis de la utilidad de las aplicacin y revisin actividades a partir de los

i resultados obtenidos por los alumnos

cin de los contenidos realizados, tanto conceptuales como procedimentales. Tambin se puede comprobar el paralelismo existente entre los interrogantes y los obje- tivos que hemos explicitado.

En la ltima, se indican las intenciones educativas que inspiran las estrategias de aprendizaje utilizadas y las actividades diseadas. Hay diferentes tipos de activida- des como explicaciones del profesor, trabajos experi- mentales, problemas abiertos, aplicacin de conocimientos a situaciones cotidianas, ejercicios numricos ... y sus planteamientos implican distintas dinmicas organizati- vas del aula: trabajos individuales, en pequeos grupos, puesta en comn en el gran grupo ... En cuanto a los materiales escritos, se usan hojas de trabajo con el formato programa-gua por su facilidad para adaptar- se a nuestros planteamientos metodolgicos, intencio- nes educativas y estilo docente.

como el desarrollo de la unidad didctica en el aula. Pensamos que un seguimiento y una valoracin adecua- das de ambos aspectos deben proporcionarnos una infor- macin til para la retroalimentacin adecuada de los estudiantes y para la mejora del propio proceso de enseanza. En este sentido, destacamos qu6. vamos a evaluar:

a) En relacin con los conocimientos de los alumnos: - diagnstico de las ideas previas sobre disoluciones;

- evolucin de las mismas durante el desarrollo de la unidad, sobre todo de las estructuras conceptuales, pro- cedimientos y actitudes ms relevantes;

- cambio conceptual y grado de consecucin de los objetivos de la unidad; b) En relacin con el desarrollo de la propuesta didc- tica:

ESTRATEGIA DE EVALUACIN - motivacin lograda por las actividades diseadas; En nuestra estrategia de evaluacin nos planteamos - rentabilidad de las mismas para el aprendizaje de los tanto la evolucin de los conocimientos de los alumnos alumnos;

Figura 2

de dos o mis

se caracteriza por su

se e' permite clasificar se expresa permite son llaman mayorilano condiciona segn el criterio en en diferentes clasificar

permite clasificar

mis Ej.:

Densidad Conductividad eldctnca

Punto de ebullicin

Ej.: Fb Peso

g. soluto A. Molaridad

ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (1)

- adecuacin al tiempo previsto;

- claridad y comprensin de los materiales escritos (hojas de trabajo, documentos de apoyo...). Creemos que la recogida de informacin debe realizarse durante el propio proceso de la puesta en prctica de la unidad, ya que nos permite tomar decisiones inmediatas y modificar, si es necesario, su desarrollo. Esto no es posible si slo tuviera un carcter terminal, que s nos permitira evaluar los resultados pero perdera su utili- dad formativa y orientadora, elementos fundamentales desde nuestro planteamiento de la evaluacin.

Lgicamente los instrumentos a utilizar pueden ser tan diversos como variados son los contenidos a evaluar: observaciones durante la realizacin de actividades, trabajos realizados por los alumnos, sus opiniones mani- festadas en las puestas en comn, ejercicios escritos o cuestionarios planteados individualmente ... pero, en cualquier caso, sin perder de vista para qu estamos evaluando. Si creemos que sirve para algo ms que la

calificacin acadmica de los estudiantes, es preciso darle un sentido coherente con los planteamientos que tericamente se defiendan.

En el cuadro VI aparecen esquematizados algunos ele- mentos de nuestra propuesta para esta unidad didctica (contenidos de evaluacin, momento del desarrollo y estrategia o instrumentos utilizados). Como ~ u e d e verse. hav momentos en los aue nos interesa la infokacin de 16s ghpos y otros que iniidimos en datos ms individualizados; hay veces aue nos centramos en los aprendizajes generados ytras en cmo perciben o valoran la propuesta los alumnos ... dependiendo, en gran medida, de la intencionalidad educativa con la que estamos reali- zndola. Por otro lado, pensamos que la evaluacin debe estar integrada en el propio proceso de construccin del conocimiento; en este sentido, nos parece muy interesante la utilizacin del cuaderno de trabajo donde el alumno registre las actividades realizadas, las dificultades que ha tenido, sus aprendizajes ... queconstituyen datos deun gran valor para esta tarea.

Figura 3

sujeto 1 a es

depende de

ocurre con una

VELOCIDAD

depende de

REVERSIBLE e puede ser por

SOLClBlLlDAD TEMPERATURA

vara con I condiciona

D I V I S I ~ N AGITACI~N CRISTALIZACI~N VAPORIZACI~N

INVESTIGACIN Y EXPERIENCIAS DIDCTICAS

Figura 4

constituida por

I PART~CULAS entre ellas

I l I I 1 diferentes se diferencian estan estn pueden

ser

1 1 MOVIMIENTO MOLCULAS I0NF.S

I son condicionan

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[Artculo recibido en febrero de 1996 y aceptado en octubre de 1996.1

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