unidades didacticas 1

Revista Eureka sobre Enseanza y Divulgacin de las Ciencias 9(1), 124-142, 2012 FORMACIN DEL PROFESORADO DE CIENCIAS

Formacin de profesores de qumica a partir de la explicacin de fenmenos cotidianos: unapropuesta con resultadosRoy Waldhiersen Morales Prez1, Franklin Alberto Manrique Rodrguez2

Grupo de Estudio en Qumica Cotidiana. Universidad Pedaggica Nacional. Colombia. [email protected],1 [email protected], 2 [email protected]

[Recibido en abril de 2010, aceptado en septiembre de 2011]

Este documento presenta los resultados de una experiencia con profesores en formacin inicial del Proyecto Curricular de Licenciatura en Qumica de la Universidad Pedaggica Nacional, con quienes se desarrollaron unidades didcticas centradas en la explicacin de fenmenos qumicos cotidianos como estrategia para la formacin de profesores de qumica, de las cuales se caracterizaron los niveles de representacin qumicos y la admisibilidad de las explicaciones construidas por los profesores en formacin. Dicha iniciativa permiti consolidar un espacio que vincul congruentemente aspectos disciplinares de la qumica con los de su didctica, con el fin de aportar a sus integrantes recursos y metodologas para transformar las formas habituales de enseanza, aprendizaje y evaluacin de esta disciplina.Palabras clave: qumica cotidiana; formacin de profesores; unidades didcticas; explicacin; niveles de representacin del discurso qumico; experimentos ilustrativos.

Chemistry teachers training from the explanation of everyday phenomena: a proposal with resultsThis paper shows the research results obtained with a group of pre-service chemistry teachers at Universidad Pedaggica Nacional, employing didactic units focused in everyday chemistry as strategy for chemistry teaching. The explanations of pre-service chemistry teachers for the analyzed everyday chemical phenomena were characterized according to its admissibility and chemical levels of representation. The project allowed consolidating a space which employs coherently disciplinary and didactic aspects of chemistry, contributing to the pre-service teachers with resources and methodologies to transform the traditional forms of teaching, learning and evaluation of chemistry. Keywords: everyday chemistry; teacher training, didactic units; explanations; lecture demonstrations.

IntroduccinLas investigaciones en didctica de la qumica han mostrado que la formacin inicial de profesores en esta disciplina, en el caso colombiano, an se adelanta bajo un paradigma habitual desde el cual basta con conocer los aspectos disciplinares de la qumica para ensearla, lo que conlleva a la incorporacin de ctedras expositivas que abordan un sinfn de conceptos descontextualizados del entorno cercano a los profesores en formacin y enfocados en la memorizacin de significados, mtodos de evaluacin tradicionales, practicas experimentales limitadas a la comprobacin de modelos tericos y a la aplicacin algortmica de procedimientos, sumado a la existencia de espacios de formacin en el conocimiento qumico desarticulados con los espacios de formacin del conocimiento didctico etc., hechos que conllevan a la formacin de nuevas generaciones de profesores convertidos en replicadores de la transmisin de conocimientos, de lo que siempre se ha hecho y se considera lo natural (Gallego y Gallego, 2006; Amador et al, 2007).

Revista Eureka sobre Enseanza y Divulgacin de las CienciasUniversidad de Cdiz. APAC-Eureka. ISSN: 1697-011XDOI: 10498/14629 http://hdl.handle.net/10498/14629

http://reuredc.uca.es

http://hdl.handle.net/10498/14629mailto:[email protected]:[email protected]

R.W. MORALES PREZ, F.A. MANRIQUE RODRGUEZ FORMACIN DE PROFESORES DE QUMICA A PARTIR DE LA EXPLICACIN DE FENMENOS COTIDIANOS

Ante dicha problemtica, la didctica de las ciencias experimentales ha aportado diversas alternativas, dentro de las que el tratamiento de fenmenos cotidianos en el aula de ciencias es uno de los ms destacados actualmente (Jimnez, M. De Manuel, E. 2009). Las investigaciones en este enfoque muestran que, a pesar del auge reciente de tales propuestas, la qumica cotidiana sigue siendo contemplada por profesores y estudiantes como carente de rigurosidad cientfica, como algo obvio y sencillo en comparacin con los contenidos qumicos rigurosos, y que su introduccin en el aula no va ms all de menciones ocasionales, anecdticas y superficiales a manera de ejemplos, como mero espectculo o entretenimiento para dinamizar los procesos del aula y generar inters por la clase, como ganchos para iniciar una temtica que terminan siendo remplazados por las mismas estrategias de transmisin de informacin (Aragn, 2004; De Manuel, 2004; Jimnez. et al, 2002, 2003; Jones y Miller, 2001).

Qumica cotidiana: una posibilidad en la enseanza de la qumicaQu es eso de pantallas LCD? Por qu son ahorradores los bombillos ahorradores? Y por qu el agua de un charco se seca sin verla hervir? Cmo calienta mi pizza el horno microondas? Por qu en la playa no me quemo al aplicarme bloqueador solar? Cmo funciona el encendedor de pap? Por qu al aplicarme removedor de esmalte siento mis dedos fros? Cul es y para qu sirve el gas disuelto en las bebidas carbonatadas? Por qu una olla a presin cocina ms rpido los alimentos? Cmo funcionan los blanqueadores de ropa? Estos e innumerables ejemplos ms nos advierten de la presencia de la qumica en todas las actividades que desempeamos diariamente: los fenmenos naturales que presenciamos a pequea y gran escala en nuestro entorno, los alimentos y medicamentos que consumimos, las sustancias que manipulamos, los artefactos que utilizamos, etc. En este contexto, lo cotidiano es entendido como todos aquellos objetos, fenmenos y situaciones con los que nos relacionamos frecuentemente en nuestras actividades humanas diarias, lo que nos rodea en un mismo tiempo y espacio, lo que todos conocemos pero cada uno de nosotros ignora (Lefebvr, 1971, citado en Jimnez, sin fecha). As, la qumica cotidiana (etoqumica, del griego etho: costumbre, hogar) son hechos, situaciones o fenmenos qumicos que resultan familiares, fcilmente inteligibles y utilizables en la enseanza y el aprendizaje de la qumica (De Manuel, 2004). Lo cotidiano depende del observador, de su experiencia diaria, edad y contexto particular, de forma que lo que es cotidiano para una persona en un contexto especfico tal vez no lo sea para otro observador que se desenvuelve en otros contextos particulares (Jimnez y De Manuel, 2009).Al contrario de lo que se podra pensar, abordar la enseanza de las ciencias y particularmente de la qumica a partir de lo cotidiano no es una idea innovadora. De hecho, en la actualidad el profesorado dispone de una amplia gama de publicaciones, secciones de revistas de divulgacin cientfica y enseanza de las ciencias, websites, programas de televisin, videos, etc., enfocados en divulgar la presencia de la qumica en diversos aspectos de la vida diaria. Adems, en los ltimos aos se ha presentado un aumento significativo en el nmero de eventos acadmicos y publicaciones relacionadas en la materia (Jimnez y De Manuel, 2009). Sin embargo, lograr que lo cotidiano se convierta en eje central del currculo y oriente los procesos de enseanza y aprendizaje es un objetivo an no logrado, pues todava predominan los programas tradicionales que dedican muy poco tiempo para explorar la importancia de la qumica en la vida cotidiana de los estudiantes, y cuando se aborda de alguna u otra forma la referencia a lo cotidiano no pasa de lo anecdtico (Aragn, 2004; Garritz y Chamizo, 1994; Jones y Miller, 2001; Jimnez. et al, 2002).En este sentido, la vinculacin al currculo de aspectos cotidianos no es fructfera si el tratamiento que se hace de lo cotidiano queda como mero pasatiempo, espectculo o

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entretenimiento, como experiencias que simplemente decoran el transcurso de una clase, como punto de partida para ejemplificar de manera superficial al inicio o final de una unidad didctica tradicional los conceptos cientficos que luego son reemplazados por contenidos sofisticados (Jimnez, et al. 2002), donde las actividades cotidianas buscan servir de estrategia puramente motivacional, pero sin profundizar en el fundamento qumico de tales fenmenos tras la sorpresa inicial (De Manuel, 2004).Consideramos por tanto que abordar la enseanza de la qumica a partir de lo cotidiano no disminuye la credibilidad y el rigor cientfico, sino que por el contrario enriquece el proceso de enseanza de la qumica al darle prioridad en el aula a la explicacin de procesos qumicos que suceden a nuestro alrededor, permitiendo el intercambio de informacin en el colectivo, la construccin de argumentaciones que conllevan a su vez a aprender a leer, escribir y hablar en ciencias y en particular en qumica. (Jimnez, et al. 2003; Snchez, 2007), siempre y cuando cuenten con objetivos didcticos bien definidos y el nivel de complejidad que se pretenda alcanzar (De Manuel, 2004).

Sobre la estrategia didcticaAcogiendo un modelo de investigacin- accin (Surez, 2002), el proyecto plante como principal objetivo desarrollar desde la qumica cotidiana una propuesta que sirviera como alternativa frente al paradigma habitual predominante en la formacin de profesores de qumica. Para ello se cre un espacio extracurricular en el cual se aplicaron unidades didcticas centradas en qumica cotidiana para la enseanza de algunos modelos qumicos, caracterizando el tipo de explicaciones y el nivel de representacin empleado por los profesores en sus explicaciones de objetos y fenmenos cotidianos.

Desarrollo de las Unidades DidcticasPara el desarrollo de la propuesta de investigacin, se cre el Grupo de Estudio en Qumica Cotidiana, colectivo conformado por Profesores de Qumica en Formacin Inicial (PQFI) de diversos semestres de la Licenciatura en Qumica de la Universidad Pedaggica Nacional, quienes asistieron de manera voluntaria a sesiones semanales de dos horas distribuidos en dos grupos de trabajo con una asistencia promedio de 7 PQFI por sesin y 13 PQFI semanalmente. Durante este espacio se abordaron un total de cuatro unidades didcticas centradas en fenmenos cotidianos (ver Tabla 1 y Anexos 1 a 4), las cuales se desarrollaban en tres momentos: Realizacin de un experimento ilustrativo, entendido como un trabajo prctico destinado a

interpretar un objeto o fenmeno, ilustrar un principio o mostrar una relacin entre variables a partir de una aproximacin cualitativa del fenmeno (Caamao, 2004), utilizando materiales y artefactos de uso comn y fcil acceso para abordar el objeto o fenmeno cotidiano de inters.

Construccin de explicaciones a travs de una representacin simblica (un dibujo, esquema o por escrito) una explicacin del fenmeno postulado (Muoz, R. 1995). Estas representaciones, como indica Galagovsky et al. (2009), sirven para conocer el modelo mental del profesor de qumica en formacin inicial con respecto al objeto o fenmeno cotidiano.

Socializacin y discusin de las construcciones de cada profesor sobre el fenmeno qumico cotidiano abordado (Martnez, 1999).

Construccin colectiva de una explicacin admisible al objeto o fenmeno cotidiano planteado como objeto de estudio (Justi, 2006).

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Desarrollo de actividades de contextualizacin, entendidas como situaciones o artefactos en las que se pone a prueba la explicacin consensuada elaborada previamente.

Discusin en torno a las implicaciones didcticas de la unidad didctica implementada: identificacin de concepciones alternativas, problemas de aprendizaje, alternativas para el desarrollo de prcticas experimentales, alcances y limitaciones de la propuesta, etc.

Sesin Unidad DidcticaExperimento

ilustrativoActividades de

contextualizacinModelos qumicos

involucrados

1Fenmenos de ebullicin a

presin reducida

Ebullicin de agua por contacto con hielo.

Ebullicin de agua en una jeringa.

Ebulle una botella de gaseosa al ser destapada?

Equilibrio de fases, presin de vapor, ebullicin, temperatura,

presin

2 Solubilidad de gases en lquidos

Crecimiento de chupo por bebidas

carbonatadas.

Cavitacin en articulaciones, desastre del Lago Nyos y

plagas bblicas, Narcosis por Nitrgeno en buzos.

Ley de Henry, presin de vapor.

3

Fenmenos relacionados con

sustancias gaseosas

Buzo de Descartes.

Crecimiento de masmelos al vaco.

Cmo introducir un huevo en una botella?

Flotacin de globos aerostticos, implosin de

latas de gaseosa.

Presin atmosfrica, ley de Boyle-Mariotte, ley de Charles, ley de

Amontons- Gay Lussac, principio de Arqumedes, buoyancia.

4 Algunos artefactos de uso en el hogar

Iluminacin de bombillos

incandescentes en un horno microondas.

Composicin y funcionamiento de lmparas incandescentes y fluorescentes.

Incandescencia, fluorescencia, modelo semicuntico de Bohr,

radiacin electromagntica, punto de fusin.

Tabla 1. Unidades didcticas centradas en qumica cotidiana.

Se entiende por unidad didctica una hiptesis de intervencin curricular que responde a las ideas e intenciones de enseanza del profesorado (Fernndez, 2002.; Sanmart, 2005).

Caracterizacin de explicacionesDe acuerdo con Ospina (2011), una explicacin es una competencia cognitivo lingstica que permite presentar razonamientos o argumentos, estableciendo relaciones en el marco de las cuales los hechos explicados adquieran sentido y lleven a modificar un estado del conocimiento. Para la caracterizacin de las explicaciones de los profesores en formacin, se adopt la tipologa propuesta por Sanabria (2007).

Explicaciones Caractersticas

Icnicas Representacin a travs de un diagrama, dibujo o grfico.

Lingsticas Representacin a travs de construcciones escritas fenmenos o una porcin de naturaleza.

Tabla 2. Tipologa de las explicaciones. Tomado y adaptado de Sanabria, 2007.

A su vez, dichas explicaciones se clasificaron en tres categoras de admisibilidad: admisible, no admisible, y parcialmente admisible. Una explicacin bien sea icnica o lingstica, es admisible cuando permite dar cuenta del objeto fenmeno qumico cotidiano, esto es, cuando genera explicaciones vlidas dentro del marco de los modelos qumicos que se hacen objeto de trabajo en el aula. Si la explicacin hace uso adecuado del discurso qumico y lo relaciona

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coherentemente, pero es insuficiente para dar cuenta del objeto o modelo qumico cotidiano de inters, este es parcialmente admisible. Una explicacin es no admisible cuando, si bien el profesor de qumica en formacin inicial enuncia elementos del discurso qumico a travs de dibujos, esquemas, de forma escrita u otra forma simblica, estos no se relacionan de forma coherente para dar cuenta del objeto o fenmeno cotidiano. La categora no responde indica aquellos profesores de qumica en formacin inicial que no responden al cuestionamiento planteado en la unidad didctica correspondiente.

Admisibilidad de la explicacin

La construccin permite una explicacin admisible del fenmeno qumico cotidiano.

La construccin permite una explicacin parcial del fenmeno qumico cotidiano.

La construccin no permite una explicacin admisible del fenmeno qumico cotidiano.

No responde.

Tabla 3. Admisibilidad de las explicaciones.

Para la identificacin de los niveles de representacin de los modelos explicativos, se emple la categora propuesta por Jensen (1998), segn la cual el discurso qumico puede clasificarse en tres niveles de representacin crecientes en complejidad, los cuales corresponden a tres etapas histricas revolucionarias en el proceso de consolidacin de la qumica como ciencia. Dado que en esta investigacin se hicieron objeto de estudio algunos modelos qumicos para dar cuenta de objetos y fenmenos cotidianos, las explicaciones construidas por los profesores fueron categorizadas en tres niveles de representacin: molar, molecular y/o elctrico.

Nivel de Representacin de la

ExplicacinCaractersticas

MolarSe describen y explican las sustancias, sus propiedades y fenmenos a ellas asociadas a travs de propiedades macroscpicas como color, olor, propiedades magnticas, reactividad qumica, composicin porcentual, punto de ebullicin, punto de fusin, densidad, etc.

MolecularSe describen y explican las sustancias, sus propiedades y fenmenos asociados sealando sus cualidades a nivel molecular a travs de su composicin, constitucin y configuracin (estructura), interpretacin molecular de potenciales termodinmicos, mecanismos moleculares, etc.

Elctrico

Las sustancias, sus propiedades y fenmenos asociados, se describen y explican acudiendo a modelos que sealan la naturaleza elctrica de la materia como el modelo atmico semicuntico de Bhr, el modelo atmico cuntico de Schrdinger, el modelo de puntos de Lewis, la teora de repulsin de pares electrnicos de la capa de valencia, TRPECV, teora del enlace de valencia, TEV, teora del orbital molecular, TOM, etc.

Tabla 4. Niveles de representacin del discurso qumico de los modelos explicativos.

Para la recoleccin de informacin se utilizaron dos instrumentos de carcter cualitativo: composiciones y relatoras (Amador, 2006; Sanabria, 2007). Durante las sesiones del grupo de estudio se dispuso un espacio de quince minutos tras la realizacin del experimento ilustrativo para que los profesores de qumica en formacin elaboraran de forma individual la respectiva composicin. As, una vez elaboradas las composiciones por parte de los profesores de qumica en formacin, se adelant un conversatorio para socializar, discutir, argumentar y

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contrastar los modelos elaborados de forma individual, con el fin de lograr acuerdos que conllevaran a la construccin en colectivo de una explicacin admisible del objeto o fenmeno cotidiano de inters (Justi, 2006; Martnez, 1999; Sanabria, 2007). Las principales controversias, disensos y acuerdos adelantados por el colectivo en este espacio fueron consignados por escrito en una relatora elaborada por uno de los investigadores a cargo. Es importante destacar que el papel en el conversatorio de los profesores investigadores fue el de suscitar, mediar y dirigir las controversias adelantadas al interior del colectivo, ms all de explicar la composicin o funcionamiento de objetos y fenmenos cotidianos, o de sealar los modelos que son vlidos y los que no. Para el anlisis de la informacin obtenida con los instrumentos de investigacin sealados, se emple la siguiente matriz, que fue sometida a validacin externa de un par acadmico.

FQC PQFITipo de Explicacin Nivel de Representacin Admisibilidad

del modeloIcnica Lingstica Molar Molecular Elctrico

1

()

n

FQC: Fenmeno Qumico Cotidiano. PQFI: Profesor de Qumica en Formacin Inicial. Tabla 5. Matriz de anlisis de las explicaciones elaboradas por profesores de qumica en formacin inicial, en relacin con artefactos y fenmenos qumicos cotidianos.

Resultados y analisisTal como se puede apreciar en la Grfica No 1, los resultados obtenidos muestran que las explicaciones elaboradas por los profesores integrantes del grupo de estudio emplean primordialmente combinaciones simblicas y lingsticas para describir los componentes, delimitar los sistemas de los fenmenos cotidianos abordados y dar cuenta del comportamiento de los mismos.

Lo anterior es congruente con lo encontrado por Sanabria (2007), mostrando que no existen explicaciones icnicas o lingsticas puras, sino ms bien una combinacin de ellas que es dialgica y complementaria. Por otro lado, se encontr que el grupo de profesores de qumica en formacin inicial utiliza principalmente niveles de representacin molar a la hora de generar sus modelos explicativos en relacin a fenmenos qumicos cotidianos. Tal hallazgo evidencia que sus explicaciones se sustentan en hechos perceptibles macroscpicamente, pero que a pesar de que varios de los integrantes del grupo de estudio cursaban semestres avanzados de la

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licenciatura, su discurso qumico no puede ser extrapolado en los diferentes niveles de representacin de la qumica.

Por ltimo, la Grfica No 3 muestra que las explicaciones construidas individualmente poseen en general un bajo nivel de admisibilidad a la hora de explicar fenmenos qumicos cotidianos. Dicho resultado genera notables interrogantes en cuanto a la capacidad que tienen estos profesores para abordar situaciones problemticas abiertas, en donde ms all de dar definiciones sobre conceptos qumicos o de aplicar de forma mecnica una serie de algoritmos para responder a un ejercicio, se ven convocados a poner en juego sus conocimientos, contrastndolos con los de sus pares y generando argumentaciones sustentadas para defender una posible explicacin a un fenmeno qumico cercano a su contexto.

A continuacin se presentan y analizan algunas de las explicaciones construidas por los profesores en formacin en torno a la unidad didctica correspondiente a la composicin y funcionamiento de los bombillos incandescentes. En el ejemplo expuesto en la Figura 1 se puede apreciar el uso adecuado y coherente de diferentes conceptos qumicos con los que el profesor de qumica en formacin construye una explicacin lingstica sobre la composicin y funcionamiento de las lmparas incandescentes. Dicho modelo describe adecuadamente la composicin de la lmpara incandescente y seala la funcin de cada componente. Sin embargo, en cuanto a la explicacin de la causa del proceso de iluminacin, seala que el calentamiento generado por el paso de corriente elctrica por el filamento har que este se ionice, proceso que en realidad no ocurre. Por tal motivo y dado que describe aspectos la composicin en el nivel molar de representacin y seala aspectos comprensibles slo desde el nivel elctrico como por ejemplo emisin de radiacin

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electromagntica, este modelo explicativo lingstico es parcialmente admisible en los niveles de representacin sealados.

Figura 1. Fragmento de explicacin lingstica parcialmente admisible para la composicin y funcionamiento de lmparas incandescentes.

En el fragmento de la Figura 2 puede notarse que el profesor de qumica en formacin hace uso de representaciones tanto icnicas como lingsticas, donde el dibujo describe los elementos que constituyen el bombillo ms no explica el funcionamiento de la lmpara incandescente. De otro lado, el texto que constituye el pilar de la explicacin seala adecuadamente los componentes y la funcin principal de cada uno de ellos en el funcionamiento de la lmpara incandescente. Por ejemplo, seala que una caracterstica importante del filamento es que ste debe ofrecer resistencia al paso de corriente elctrica para generar el calentamiento del material, causa que segn el profesor de qumica en formacin es la que genera la emisin de radiacin electromagntica en el rango visible. Dado que el profesor no explica de forma adecuada el proceso por el cual se produce la emisin de radiacin electromagntica, y no identifica tanto las sustancias que hacen parte de la atmosfera al interior del bombillo como su funcin, el modelo explicativo se considera parcialmente admisible en el nivel de representacin molar.

Figura 2. Fragmento de explicacin icnica-lingstica parcialmente admisible para la composicin y funcionamiento de lmparas incandescentes y fluorescentes.

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En el ejemplo de la figura 3 es importante resaltar que si bien el profesor de qumica en formacin inicial seala desde qu modelos qumicos puede interpretarse el fenmeno qumico cotidiano, tales modelos no le permiten construir una explicacin admisible al fenmeno. Por ejemplo, el profesor expresa que al contacto del filamento con los alambres desde los cuales est soportado se produce una carga elctrica, hecho que implicara un continuo funcionamiento de la bombilla sin suministro externo de energa elctrica. Por otra parte, en cuanto al funcionamiento de las lmparas fluorescentes, el profesor no explica de forma clara si el proceso por el cual estas emiten luz es producto del flujo de electrones o del traslado del nen de forma gaseosa del nodo al ctodo, siendo este ltimo un proceso que no ocurre. Por las anteriores razones, el modelo lingstico explicativo que se puede ubicar en el nivel de representacin molar-elctrico no es admisible para dar cuenta del fenmeno qumico cotidiano.

Figura 3. Fragmento explicacin lingstica no admisible para la composicin y funcionamiento de lmparas incandescentes y fluorescentes.

Finalmente, el fragmento de la explicacin construida en colectivo durante el conversatorio (Cuadro 1), da cuenta de que las diferentes construcciones se conjugan, tras su discusin y contrastacin, para desarrollar una explicacin admisible de mayor complejidad y congruencia.As mismo, y aunque no expuesto en este fragmento del consenso, la discusin en torno a las implicaciones didcticas destac diversos aspectos sobre dicho fenmeno. En primer lugar, se resalt que dicho fenmeno puede ser empleado como estrategia alternativa a la tradicional introduccin del modelo semi-cuntico de Bohr, en la medida en que la explicacin del fenmeno de incandescencia apela a varios conceptos propios de dicho modelo (excitacin de electrones, saltos de orbitas, emisin de energa en forma de luz, etc.), como tambin para la identificacin de concepciones alternativas en torno a la estructura y comportamiento de la materia en el nivel elctrico.

Los bombillos incandescentes estn conformados por una capsula de vidrio soda cal que permite transmitir al medio la energa en forma de calor producida por el bombillo, una rosca de aluminio y un filamento de tungsteno de dos metros enrollado al interior del bombillo, empleado gracias a su inusual alto punto de fusin (3422 C), el ms alto de los metales y nicamente superado por el del elemento carbono en la tabla peridica. Cuando el bombillo es conectado a una fuente de poder, una corriente elctrica fluye de uno a otro de los contactos del bombillo. A medida que los electrones se mueven a travs del filamento, stos golpean continuamente a los tomos de tungsteno que lo conforman. Este constante impacto provoca vibraciones en los tomos y calienta el filamento al punto en que los electrones son excitados a un nivel superior de energa, los cuales al regresar a su estado fundamental de energa emiten fotones. El interior del bombillo est lleno de argn, un gas que por su baja reactividad qumica crea una atmsfera inerte para el filamento que impide que reaccione con el aire y de esta forma se aumenta su vida til.

Cuadro 1. Fragmento de explicacin consensuada para el funcionamiento de bombillos incandescentes.

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De igual modo, la discusin resalt cmo el estudio del diseo de tales artefactos cuenta con un importante componente histrico que permite ejemplificar las dinmicas de construccin del conocimiento cientfico. implicaciones ambientales y energticas sobre el uso de estos artefactos (p.ej., disminucin del uso de aceite de ballena como combustible para iluminacin, bombillos ahorradores, lmparas fluorescentes).

ConclusionesUna vez implementadas las unidades didcticas en el grupo de estudio, y tras analizar y caracterizar las explicaciones de los profesores en formacin en cuanto a sus niveles de representacin y admisibilidad, fue posible formular las siguientes conclusiones:

Se consolid un grupo de profesores en formacin inicial, que vincul la formacin disciplinar en qumica a partir del abordaje de artefactos y fenmenos cotidianos y la formacin disciplinar en didctica de la qumica, a travs de la discusin en colectivo acerca del qu y el cmo hacer objeto de enseanza dichos fenmenos cotidianos en el aula de clase. Las construcciones simblicas fueron primordialmente empleadas por los profesores en formacin inicial para describir los componentes o delimitar los sistemas de los fenmenos qumicos cotidianos abordados en sus explicaciones, mientras que las elaboraciones de tipo lingstico se utilizaron en su mayora para dar cuenta del comportamiento de los fenmenos qumicos postulados. Los niveles de representacin molar y molecular fueron los ms utilizados entre los profesores en formacin asistentes al curso a la hora de generar sus diferentes explicaciones. Los bajos niveles de admisibilidad de las explicaciones analizadas muestran que, aunque los profesores de qumica en formacin inicial cuentan con un amplio referente terico acerca de conceptos y modelos qumicos, ste no les permite abordar problemas abiertos acerca de objetos y fenmenos cotidianos en donde ms que definir y repetir informacin, se hace necesario el uso, aplicacin e interrelacin de tales referentes. La implementacin de la propuesta comprob que introducir lo cotidiano en la clase de qumica no va en detrimento del rigor que su enseanza amerita, en la medida en que las composiciones de los profesores en formacin de diferentes semestres para un mismo fenmeno qumico cotidiano evidenciaron niveles progresivos de complejidad en cuanto a los modelos qumicos empleados para su explicacin, hecho que respalda la viabilidad de implementar propuestas centradas en qumica cotidiana en cualquier nivel educativo. La qumica cotidiana dinamiza notablemente los procesos en el aula, en la medida en que las actividades desarrolladas en las diferentes unidades didcticas generaron espacios de discusin donde los estudiantes formulan preguntas, generan hiptesis, controvierten las opiniones de sus compaeros y llegan a consensos sobre la explicacin de un fenmeno qumico cotidiano en particular.

Las discusiones adelantadas al interior del Grupo de Estudio en Qumica Cotidiana permitieron no solamente generar consensos en torno a los fenmenos qumicos cotidianos de inters, sino que tambin impulsaron el debate sobre la enseabilidad de estos fenmenos en el aula de clase, de posibles estrategias para mejorar su enseanza, de identificar concepciones alternativas para diferentes modelos qumicos involucrados

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en la explicacin de los fenmenos, de promover el uso de experimentos ilustrativos como alternativa de trabajo experimental en el aula, de incentivar a los profesores en formacin sobre el uso crtico del internet como fuente de informacin, as como tambin de promover la cultura de la lectura, la escritura y la oralidad en la clase de qumica.

Por ltimo, la presente investigacin no slo debate la necesidad de fortalecer la formacin del profesorado en cuanto a la generacin de alternativas para la enseanza de la qumica, sino que plantea un interrogante aun ms amplio sobre la pertinencia del diseo curricular, y la metodologa de enseanza y evaluacin que actualmente se aborda en el programa de licenciatura en qumica. As, teniendo en cuenta los resultados obtenidos, la siguiente fase de la investigacin se encaminar a disear y divulgar estas y otras unidades didcticas centradas en fenmenos qumicos cotidianos, ahondando no solo en el fundamento qumico y didctico de los mismos, sino tambin empleando tanto aproximaciones histrico-epistemolgicas como contextualizaciones y aplicaciones tecnolgicas de los fenmenos abordados, todo con el fin de fortalecer la coherencia y el alcance de tales propuestas y aportar a la comunidad docente herramientas fundamentadas y verstiles para una enseanza de la qumica a partir de este enfoque.

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http://reec.uvigo.es/http://www.apac-eureka.org/http://www.apac-eureka.org/


Anexo 1. Unidad Didctica: Fenmenos de Ebullicin a Presin Reducida

Fenmeno Qumico Cotidiano Abordado: Cmo lograr que el agua ebulla a una temperatura por debajo de su punto de ebullicin a condiciones ambiente? Por qu la temperatura de ebullicin del agua cambia con respecto a la altura del lugar donde se encuentra? Es posible afirmar que una bebida carbonatada ebulle al ser destapada?

Conceptos Qumicos involucrados: Equilibrio de fases, presin de vapor, ebullicin, temperatura, presin.

Experimentos ilustrativos sobre ebullicin a presin reducidaMateriales: Una jeringa de 80 mL con aguja, una barra de plastilina o silicona, plancha de calentamiento o estufa, Matraz Erlenmeyer de 250 mL con tapn de caucho, cubos de hielo, agua, aro con nuez, soporte universal.

Procedimiento 1: Calentar un volumen de agua hasta ebullicin y dejar en reposo. Introducir el orificio de la aguja dentro de la barra de plastilina o silicona para impedir la entrada de aire por dicha cavidad. Separar la aguja de la jeringa y tomar un volumen de agua caliente. Asegurarse de no dejar burbujas al interior del volumen de agua. Una vez recolectada el agua sellar el orificio de la jeringa acoplando la aguja

Procedimiento 2: Calentar un volumen de agua hasta ebullicin y dejar en reposo. Tapar la boca del matraz e invertirlo introducindolo dentro del aro con nuez. Frotar un cubo de hielo sobre la base del matrazPreguntas Orientadoras: Cmo vara el punto de ebullicin de una sustancia con respecto a la altura y la presin atmosfrica de un lugar? Por qu ebulle el agua al halar el embolo de la jeringa? Cambiar la temperatura de ebullicin del agua bajo las condiciones de los experimentos? S? No? Por qu?

Consenso: la ebullicin del agua en la experiencia se logra por efecto de la reduccin de la presin del medio, ya sea por medios mecnicos como en el caso de la jeringa o por la transferencia de energa entre el hielo y el vapor de agua en el matraz. Como consecuencia de dicha reduccin, la presin de vapor del agua alcanza el equilibrio dinmico con una presin del medio menor que la requerida a condiciones ambiente para poder ebullir, razn por la cual requiere menos energa y alcanza por ende una temperatura de ebullicin menor.

Referencias:Boiling water with ice http://www.youtube.com/watch?v=zzVtbvVS2lQ Fecha de recuperacin: 20/08/11.

Ebullicin a presin reducida. http://www.youtube.com/watch?v=ILWP1cgLXKI

Goodwin, A. (2001) Are Fizzing Drinks Boiling? A Chemical Insight from Chemistry Education Research. Journal of Chemical Education, 78(3)

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http://www.youtube.com/watch?v=ILWP1cgLXKIhttp://www.youtube.com/watch?v=zzVtbvVS2lQ


Anexo 2. Unidad Didctica: Solubilidad de Gases en Lquidos

Fenmeno Qumico Cotidiano Abordado: Por qu se infla el chupo de un bibern al aadir una bebida gaseosa dentro de ste?

Actividades de Contextualizacin:-Yucas en los dedos (cavitaciones en las articulaciones)

-Plagas bblicas y la tragedia del lago Nyos

-Buceo: narcosis por nitrgeno

Modelos Qumicos involucrados: Ley de Henry, presin de vapor, densidad, presin.Materiales:1 bibern mediano con chupo sellado

1 bebida gaseosa sin destapar (350 mL)

Experimento ilustrativo y actividades de contextualizacin relacionadas con la solubilidad de gases en lquidos. Expansin de un chupo por accin del CO2.Fabricacin y composicin de gaseosas. El desastre del lago Nyos y las plagas bblicas del xodo

Procedimiento: Verter la gaseosa en el chupo hasta ocupar tres cuartos del volumen del bibern aproximadamente. Tapar el bibern rpidamente con el chupo.

Preguntas orientadoras:

-Por qu se infla el chupo al ser agitada la bebida al interior del bibern?

-Cules son los ingredientes de las bebidas carbonatadas?

-Cul es la funcin del gas y cmo se disuelve en la bebida?

-Por qu las gaseosas se conservan preferiblemente refrigeradas antes de servirlas?

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-Si la presin es directamente proporcional a la concentracin del gas en la solucin Por qu el gas no se solubiliza en la bebida si el chupo muestra un aumento de su presin?

Consenso: bsicamente, los ingredientes de una bebida gaseosa son agua, el jarabe que le da el sabor caracterstico a la bebida y dixido de carbono, el cual sirve como preservante al propiciar una atmosfera inerte en la bebida evitando el crecimiento de microorganismos aerobios, y es envasado a una presin de 3 bar. Las bebidas gaseosas se sirven preferiblemente fras gracias a que la disminucin de la temperatura aumenta la solubilidad del dixido de carbono en la bebida carbonatada. Por otro lado, el sabor picante de una bebida carbonatada es producto de la formacin de acido carbnico en la bebida, dada por la reaccin:

H2CO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g)Al destapar la bebida, la disminucin de la presin no solo reduce la solubilidad del gas, sino que altera el sistema favoreciendo el equilibrio hacia la formacin de dixido de carbono. Si bien el inflamiento del chupo es prueba de la cantidad de gas generado por la bebida, la presin del gas confinado en el chupo no es lo suficientemente alta como para superar el valor de presin bajo el cual el gas comienza a solubilizarse en la bebida.

Referencias:Expanding baby bottle nipple http://www.youtube.com/watch?v=c8-E7fMVJek&feature=channel Fecha de recuperacin: 20/08/11.

Ley de Henry solubilidad de gases en lquidos http://www.youtube.com/watch?v=nM6tZuSkXUM Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Cavitacin en articulaciones (yucas)

Kimbrough, D. (2000). Noisy Knuckles and Henrys Law. Chemmatters. 18(4)

Kimbrough, D. (1999). Noisy Knuckles and Henrys Law. Journal of Chemical Education. 76(11)

-Narcosis por Nitrgeno:

Belleman, M. (2001) Scuba: The chemistry of an Adventure. Chemmatters. 19(1).

Buceo y Leyes de los Gases. En Chang, R. (2002) .Qumica. Sptima Edicin. Mc Graw Hill. pp. 180-181.

Gases de la sangre y Buceo profundo. En Brown, T. (2004) Qumica, la Ciencia Central. Novena edicin. Pearson Education. Mxico. p. 496.

-Lago Nyos y Plagas Bblicas

El xodo Decodificado. http://www.taringa.net/posts/tv-peliculas-series/1294274/El-%C3%89xodo-decodificado.html

El Lago Asesino. En Brown, T. (2004) Qumica, la Ciencia Central. Novena edicin. Pearson Education. Mxico. p. 480.

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http://www.taringa.net/posts/tv-peliculas-series/1294274/El-%C3%89xodo-decodificado.htmlhttp://www.taringa.net/posts/tv-peliculas-series/1294274/El-%C3%89xodo-decodificado.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=nM6tZuSkXUMhttp://www.youtube.com/watch?v=c8-E7fMVJek&feature=channel


Anexo 3. Unidad Didctica: Fenmenos Relacionados con Sustancias Gaseosas

Fenmeno Qumico Cotidiano Abordado: Por qu los masmelos crecen al colocarlos en una bomba de vaco? Cul es el fundamento qumico del buzo de Descartes?

Actividades de contextualizacin:Cmo funcionan los globos aerostticos?

Cmo introducir un huevo cocido dentro de una botella?

Implosin de latas de gaseosa

Embolia por descompresin en los buzos

Modelos Qumicos Involucrados: Presin atmosfrica, ley de Boyle-Mariotte, ley de Charles, ley de Amontons-Gay Lussac, principio de Arqumedes, buoyancia

Experimentos ilustrativos y actividades de contextualizacin para Fenmenos relacionados con sustancias gaseosas.

Buzo de DescartesMateriales: Un gotero de vidrio. Una botella plstica con tapa llena con agua.Procedimiento: Llenar el gotero con agua hasta tres cuartas partes de su volumen. Depositarlo dentro de la botella con agua y cerrarla con la tapa. El gotero debe flotar en la parte superior de la botella. Presionar la botella en los lados para observar el hundimiento del gotero. Al retirar la presin el gotero asciende de nuevo.

Masmelos al vacoMateriales: -Masmelos medianos

-Una bomba de vaco

-Un matraz erlenmeyer de 500 mL con desprendimiento lateral y tapn

Procedimiento: Introducir varios masmelos dentro del matraz. Colocar el tapn, conectar el desprendimiento lateral con la bomba de vaco y encenderla.

Preguntas orientadoras: Por qu se hunde el gotero dentro de la botella?

Cul es la relacin entre la presin aplicada a la botella y el volumen de aire dentro del gotero?

Por qu los masmelos tienen un volumen menor que el inicial tras apagar la bomba de vaco?

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Consenso: el gotero se hunde debido a que al aumentar la presin de la botella se introduce agua al interior del gotero, reduciendo el volumen de aire y aumentando la masa del gotero al punto de superar la fuerza boyante generada por el agua debajo de l. Al soltar la botella la columna de aire aumenta de volumen, desplazando parte del agua introducida y reduciendo el peso del gotero al punto de ser menor que la fuerza boyante ejercida por el agua. La relacin entre la presin aplicada y el volumen de aire confinado dentro del gotero es inversamente proporcional, tal como lo establece la ley de Boyle-Mariotte. Qumicamente, los masmelos pueden ser catalogados como coloides conformados por dixido de carbono (fase dispersa) disuelto en el azcar y el (fase dispersante). Al encender la bomba de vaco, estos crecen debido a que la remocin del aire al interior del matraz provoca una disminucin de la presin con respecto a la presin del dixido de carbono confinado dentro del masmelo, gas responsable de dar la apariencia abullonada a la golosina. As, la reduccin de la presin dentro del matraz permite el aumento del volumen del dixido de carbono dentro del masmelo, reiterando la relacin entre la presin y el volumen del un gas descrita por la ley de Boyle-Mariotte.

Referencias:-Masmelos al Vaco

Marshmallows in a vacuum http://www.youtube.com/watch?v=OHY9fFQhX68&feature=related Fecha de recuperacin: 20/08/11.

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-Buzo de Descartes

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Cartesian Diver applet: http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/applist/f/f.htm Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Implosin de Latas de Gaseosa

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Gratton, L. (2006) An Extension of the Imploding Can Demonstration. The Physics Teacher. Vol. 44. Mayo.

This happens when you dont vent properly an storage tank: http://www.youtube.com/watch?v=2WJVHtF8GwI&feature=related Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Funcionamiento de Globos Aerostticos

Vanderboght, C. (2002) Hot Air Balloons. Gas and go. Chemmatters Magazine. 20 (2).

How hot air balloons work: http://www.youtube.com/watch?v=77Ej_Ayugxk Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Experimento del Huevo en la Botella.

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Egg in a Bottle http://www.youtube.com/watch?v=ctJyu5ete6Y Fecha de recuperacin: 20/08/11.

How to Suck an Egg into a Bottle http://www.youtube.com/watch?v=_JBOX116Pzw Fecha de recuperacin: 20/08/11.

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Anexo 4. Unidad Didctica: Algunos Artefactos de Uso en el Hogar

Fenmeno Abordado: Cmo producen luz los bombillos incandescentes? Modelos Qumicos Involucrados: Incandescencia, fluorescencia, radiacin electromagntica, energa interna, punto de fusin. Modelo semi-cuantizado de Bohr:

Videos acerca de la composicin y funcionamiento de bombillos incandescentes. Experimento ilustrativo: encendido de un bombillo al interior de un microondas.

Preguntas Orientadoras:-De qu estn compuestos cada uno de ellos?

-Existe un gas al interior de los bombillos? Si? No? Cul es su funcin?

-Si el bombillo puede considerarse como un circuito elctrico, Cul sera el ctodo y el nodo de un bombillo incandescente?

-Cual es la funcin del polvo blanco que recubre el interior de los tubos fluorescentes?

Consenso: ambos bombillos se encienden al interior del microondas como consecuencia de la excitacin del gas al interior de ellos en primera instancia. Durante los primeros instantes del bombillo incandescente dentro del horno se aprecia la aparicin de una luz color prpura, producto de la excitacin del argn al interior de ste. Sin embargo, al cabo de un tiempo el bombillo comienza a emitir la tpica luz amarilla.

Bsicamente, los bombillos incandescentes estn conformados por una capsula de vidrio soda cal que permite transmitir al medio la energa en forma de calor producida por el bombillo, una rosca de aluminio y un filamento de tungsteno de 2 metros enrollado al interior del bombillo, empleado gracias a su inusual alto punto de fusin (3422 C), el ms alto de los metales y nicamente superado por el del elemento carbono en la tabla peridica. Cuando el bombillo es conectado a una fuente de poder, una corriente elctrica fluye de uno a otro de los contactos del bombillo. A medida que los electrones se mueven a travs del filamento, stos golpean continuamente a los tomos de tungsteno que lo conforman. Este constante impacto provoca vibraciones en los tomos y calienta el filamento al punto en que los electrones son excitados a un nivel superior de energa. El

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interior del bombillo est lleno de argn, un gas que por su baja reactividad qumica crea una atmosfera inerte para el filamento que impide que reaccione con el aire. A pesar de su extendido uso, la eficiencia de los bombillos incandescentes es bastante baja, ya que adems de la luz buena parte de la energa que irradia es infrarroja, y solo un 20% de la luz emitida se encuentra dentro del espectro visible.

Referencias:-Lmparas Incandescentes

How Its made: Incandescent Light bulb http://www.youtube.com/watch?v=YnMP1Uj2nz0 Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-How a light bulb Works. Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Is It A Good Idea To Microwave A Light Bulb? http://www.youtube.com/watch?v=ZUlcpFqBXZg&annotation_id=annotation_549300&feature=iv Fecha de recuperacin: 20/08/11.

-Lighting. En Toedt, J., Koza D. (2005) Chemical Composition of Everyday Products. Primera edicin. Greenwood Publishing Group. USA. pp. 149-152.

-What is the dark spot on the inside of a light bulb when it burns out? En Karukstis, K. (2000) Chemistry Connections: The Chemical Basis of Everyday Phenomena. Primera edicin. Academic Press. California. USA. pp. 87-89.

-How does a light bulb work? En Monk, P. (2004) Physical Chemistry. Understanding our Chemical World. pp. 469-482. John Wiley & sons. Inglaterra.

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