UNIDAD DIDÁCTICA 1. EL AGUA EN ZARAGOZA
Introducción
Se elige como hilo conductor el estudio del agua, una sustancia familiar para el alumno; no obstante, el estudio debe realizarse de modo que aporte novedades. El agua, estudiada desde distintos puntos de vista, permite abordar aspectos relacionados con su importancia social y medioambiental y tiene posibilidades como soporte para el estudio de conceptos científicos fundamentales. Hay que tener en cuenta también que las actividades que se realizan al empezar el curso nos tienen que facilitar información sobre el punto de partida de los alumnos y las alumnas.
El eje vertebrador de la unidad es el consumo de aguas en nuestra comunidad. En su estudio se realiza una visita a una planta potabilizadora. Con esta excusa se estudian experimentalmente algunas propiedades específicas de las sustancias y su estructura atómico-molecular (Dalton - Avogadro), y la importancia biológica del agua. El trabajo de laboratorio se hará en grupos de 2 ó 3 alumnos, formados de un modo aleatorio y variado a lo largo de los sucesivos días, de forma que se favorezca el conocimiento y el trato entre todos los alumnos y alumnas en este principio de curso.
Objetivos didácticos
• Comprender los significados y usos de los números enteros, racionales e irracionales.
• Conocer el significado y uso de las cuatro operaciones básicas.
• Adquirir la capacidad de cálculo de expresiones numéricas sencillas.
• Conocer el significado de proporcionalidad numérica y porcentaje, utilizando las expresiones más usuales.
• Realizar con comodidad cambios de unidades y distinguir bien los conceptos de magnitud, medida y unidad.
• Reconocer los instrumentos de medida adecuados a cada magnitud y entender su manejo (balanza, probeta, pipeta, dinamómetro, termómetro).
• Determinar experimentalmente la densidad de un líquido.
• Aplicar el algoritmo de cálculo de la densidad para calcular masas y volúmenes de sustancias.
• Determinar experimentalmente las temperaturas de fusión y ebullición de algunas sustancias.
• Construir curvas de cambio de estado de sustancias puras.
• Interpretar curvas de cambios de estado de sustancias puras.
• Interpretar los resultados obtenidos en algunas electrólisis en términos de descomposición de compuestos.
• Diferenciar entre elementos y compuestos según su composición atómica.
• Reconocer si una sustancia es elemento o compuesto conociendo su fórmula.
• Identificar los símbolos de algunos elementos.
• Conocer los diversos tratamientos que sufre el agua para potabilizarla antes de su consumo.
• Representar los procesos indicados por medio de diagramas de flujo.
• Conocer la gestión de recursos hidráulicos en nuestra comunidad y realizar cálculos basados en porcentajes acerca de dicha gestión.
• Conocer los motivos más frecuentes de contaminación del agua.
• Plantear pautas de conducta personal y posibles soluciones institucionales para mejorar el aprovechamiento del agua, teniendo en cuenta que es un recurso limitado.
• Manejar el microscopio o la lupa binocular para estudiar muestras de agua.
• Realizar inferencias a partir de las observaciones realizadas en las prácticas programadas.
• Conocer el material más utilizado en el laboratorio químico y los cuidados que hay que tener en su manejo.
El conjunto de los contenidos de los cinco primeros bloques de Matemáticas pueden tratarse en esta unidad didáctica, en mayor o menor medida, dependiendo del grado de competencia del alumnado en cada caso concreto y de la organización última que adopte la programación de aula; dentro de ello, es aconsejable aprovechar la unidad para recordar o formalizar los conocimientos concernientes a manejo de fórmulas, uso de coordenadas cartesianas y manejo de las unidades del Sistema Métrico Decimal.
De entre los contenidos de los bloques de Ciencias de la Naturaleza en esta unidad se tratan los relacionados, sobre todo, con Los Materiales, La Energía y los cambios, y Las personas y la salud.
a) Conceptos:
• Operaciones con números enteros y racionales.
• Proporciones y tantos por ciento.
• Máximo común divisor y mínimo común múltiplo.
• Sistema Métrico Decimal. Sistema Internacional de Unidades. Cambio de unidades.
• Operaciones con potencias.
• Potencias de diez con exponente positivo y negativo.
• Forma exponencial del número.
• Estados de agregación .Sistemas homogéneos y heterogéneos.
• Cambios de estado, sólido, líquido y gaseoso.
• Magnitudes de masa, longitud, superficie y volumen.
• Volúmenes de sólidos regulares, cubo, esfera, cilindro, cono.
• Propiedades específicas (o específicas) y generales de las sustancias.
• Densidad de sólidos, líquidos y gases.
• La densidad como función lineal de dos variables, masa y volumen.
• Tablas y gráficas de masa-volumen-densidad.
• La flotación de los cuerpos. Flotar y hundirse.
• Sustancias puras. Propiedades específicas. Elementos y compuestos.
• Elementos metálicos y no metálicos
• Aproximación al modelo atómico-molecular de la materia.
• Introducción a las transformaciones químicas.
• Energía térmica. Cambios físicos y químicos producidos por su aporte.
• Estudio de los compuestos químicos binarios más importantes
• Formulación y nomenclatura de compuestos binarios.
• Formulación como interpretación de la estructura de elementos y compuestos.
• Normas básicas de seguridad en el laboratorio.
• Consecuencias del desarrollo tecnológico para la salud y la calidad de vida.
• El agua: composición, propiedades y papel en la naturaleza.
• Potabilización de aguas para el consumo humano.
• Calidad de vida en el medio ambiente urbano.
• Consumo de agua doméstico, y urbano en Zaragoza.
• Organismos productores de un ecosistema acuático.
b) Procedimientos:
• Representación sobre una recta de números reales.
• Utilización de números, operaciones y lenguaje algebraico en diferentes contextos, eligiendo la notación adecuada.
• Utilización de la proporcionalidad y porcentajes para determinar constantes físicas y sociológicas.
• Manejo de las unidades del SI y uso de estrategias de aproximación de cantidades
• Utilización de las propiedades de las potencias de diez.
• Medida de propiedades específicas de algunas sustancias.
• Expresión de las medidas de las magnitudes con la terminología y precisión adecuadas.
• Utilización de instrumentos de medida en el contexto de cálculos de magnitudes fundamentales y derivadas.
• Identificación de sustancias de interés común.
• Formulación de algunas sustancias químicas.
• Manejo de sustancias de uso común con las precauciones apropiadas.
• Identificación de procesos físicos y químicos.
• Realización de experiencias sencillas sobre el calor.
• Interpretación de reacciones químicas habituales.
• Investigaciones sobre problemas relacionados con la salud.
• Recogida de datos sobre factores determinantes de la calidad del medio ambiente urbano.
• Utilización del material de laboratorio y taller, cumpliendo las normas de higiene y seguridad.
• Interpretación y elaboración de gráficas y tablas sobre datos físico-químicos del agua.
• Realización de experiencias sobre propiedades del agua.
c) Actitudes:
• Disposición favorable para incorporar el lenguaje numérico, de cálculo.
• Cuidado y atención en la revisión de cualquier conteo, cálculo o problema numérico.
• Actitud positiva y creativa ante los problemas prácticos planteados.
• Interés por analizar y discutir un problema numérico, no abandonándolo antes de agotar todos los recursos posibles.
• Interés por inventar estrategias de cálculo mental propias para simplificar la obtención de resultados.
• Valoración de la importancia de los recursos hídricos y de la necesidad de una gestión adecuada de los mismos.
• Predisposición hacia el ahorro en el consumo de agua.
• Interés por las propiedades específicas de los materiales y su explicación científica.
• Valoración crítica de la innovación tecnológica, por sus consecuencias para la calidad de vida y la salud personal.
• Respeto por los espacios, objetos y circunstancias que aportan calidad de vida en las ciudades.
• Sensibilidad por el orden y la limpieza del material y el lugar de trabajo, cuidado en la realización de experiencias de laboratorio y respeto de las normas de seguridad en el laboratorio.
Tiempo total previsto 36 sesiones (7 semanas). Aproximadamente de mes y medio a dos meses.
El esquema del desarrollo de la unidad es el siguiente:
1. - ¿Cómo puede medirse el agua? ( 10 sesiones)
Estas primeras sesiones, a través de actividades sencillas, nos sirven para empezar a conocer a los alumnos y las alumnas. Se insiste sobre todo en la medida y en las herramientas matemáticas necesarias; tipos de números, fracciones, proporciones, % y potencias. Se insistirá en los cambios de unidades basados en el Sistema métrico decimal y el Sistema Internacional de unidades.
2. - DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS (10 sesiones )
En concreto nos interesa obtener algo de información sobre la soltura que tienen en la realización de prácticas de laboratorio, cálculos sencillos, manejo de fórmulas (despejar incógnitas, sustitución, resolución), representaciones de datos experimentales en ejes de coordenadas.
Formulación de hipótesis y discusión en grupo de las conclusiones que pueden obtenerse de una experiencia de laboratorio. Todas estas destrezas se ponen en juego en estos primeros días por lo que el desarrollo deberá hacerse sin prisas, evitando que ningún alumno pueda perderse por el camino.
3. - Plantas potabilizadoras (4 sesiones)
Para aprovechar la visita se utiliza previamente una sesión explicando algunos términos comunes en los procesos de las plantas potabilizadoras (floculación, decantación, pH, etc.) y dando las instrucciones sobre el trabajo que alumnos y alumnas han de desarrollar durante la misma. El trabajo se centra en la elaboración de un diagrama de flujo y la descripción de los procesos.
A partir de datos recogidos en la visita sobre la potabilización de aguas para consumo en la comunidad, se realizan cálculos en los que se requiera utilizar porcentajes sobre las distintas procedencias del agua que consumimos y los diversos usos a que se destina. Para acabar este apartado, se debate alguna información de prensa sobre gestión de aguas y medidas adoptadas por las administraciones. La información pueden aportarla los alumnos o haber sido preparada por el profesor.
4. - ¿ De qué está hecha el agua ? (9 sesiones)
A partir de la electrólisis del agua se puede plantear la reflexión sobre la composición de sus moléculas y sobre la diferencia de composición atómica entre elementos y compuestos. Esto debe completarse con la elaboración manual de modelos de la molécula de agua con materiales sencillos (corchos, alambre, palillos, bolas de papel, etc.) y el visionario de un vídeo sobre la estructura del agua. Como aplicación, se hacen algunos ejercicios de clasificación de sustancias en elementos y compuestos, según sus fórmulas.
5. - Recapitulación (3 sesiones)
Se repasa en el aula el trabajo realizado y se ayuda a los alumnos y las alumnas a formalizar sus aprendizajes antes de realizar la última prueba escrita. Para ello puede hacerse una puesta en común sobre todo lo que han aprendido en la unidad. Ellos y ellas pueden hacer repaso de qué deben saber y qué deben saber hacer (haciendo así una primera diferencia entre tipos de contenidos) como consecuencia de las actividades realizadas.
Previsiblemente, los conceptos citados por los alumnos y las alumnas serán muchos. No se les ha pedido que establezcan relaciones entre ellos, pero el profesor puede iniciar un debate con todo el grupo para elaborar entre todos un mapa conceptual, verbalizando dichas relaciones y las dificultades que surgen en su comprensión.
Las primeras actividades, "¿Cómo puede medirse el agua?", sirven para realizar la evaluación inicial. Para recoger los datos puede servir una plantilla de observación. En función de esta primera evaluación debe dirigirse el resto de la unidad, no tanto en el sentido de modificar las actividades previstas, que en principio esperamos que sean útiles, sino en el de darles más o menos profundidad a cada una o, incluso, plantearlas de un modo diferente para algunos alumnos concretos.
A partir de este momento, el desarrollo de las actividades de aprendizaje debe ir acompañado de un proceso evaluador. El grupo de diversificación no tiene más de 15 alumnos y por ello es fácil (o, al menos, no muy difícil) realizar esta evaluación continua. La observación directa durante las clases y el estudio de las bases de orientación elaboradas por el alumno (las primeras, a través del trabajo conjunto de todo el grupo) y de su cuaderno de trabajo, son útiles para evaluar el aprovechamiento de las diferentes actividades y para hacer las oportunas correcciones.
Además, como se ha dicho al enunciar las intenciones metodológicas, es necesario involucrar a los propios alumnos en el proceso evaluador de modo que se vayan capacitando para autoevaluar sus progresos y sus dificultades; que vayan responsabilizándose de su aprendizaje y tomando una cierta iniciativa en el estudio y en la organización de las actividades. Las herramientas que pueden emplearse para ello son varias, pero es preferible sistematizar el empleo de unos pocos recursos, evitando así la excesiva dispersión. En el apartado dedicado a la metodología hemos hablado del manejo de formularios de autorregulación. Con ellos se explicitan los objetivos de aprendizaje y los alumnos tienen una guía de qué es lo que se espera de ellos. Con cierta periodicidad, deben discutirse con cada alumno y alumna para que vayan compartiendo los criterios del profesor y su nivel de exigencia.
Al acabar la unidad, se realiza una prueba escrita sobre algunos de los contenidos trabajados. En la recapitulación se prevé una puesta en común sobre los aprendizajes producidos. Entonces se planteaba desde su interés formativo, pero su utilidad para conocer el aprendizaje que han realizado los alumnos, es decir, para evaluarlo, es indudable. Incluso, desde el enfoque formativo de la evaluación que pretendemos, esta actividad es más útil que la propia prueba escrita. No obstante, es muy difícil llevar a cabo simultáneamente la organización del debate y la toma de datos de evaluación. Eso podrá dejarse para unidades didácticas posteriores, cuando los alumnos y alumnas estén más adiestrados sobre el sistema y puedan trabajar de un modo más autónomo.
Las experiencias planteadas pueden llevarse a cabo en el laboratorio de Química o de Biología. Para la elaboración de modelos de moléculas pueden ser necesarias algunas herramientas y materiales caseros.
Videos didácticos:
• Ojo científico, nº 8: Más ligero que el aire.
• Ojo científico, nº 10: Estados de la materia.
• Ojo científico, nº 11: Flotar y hundirse.
• Británica, nº 41: Evidencias de la teoría atómico-molecular.
Prácticas experimentales de laboratorio:
• Normas de seguridad y materiales de laboratorio
• Identificación de aparatos de laboratorio químico
• Medidas de volúmenes. Manejo de probetas, pipetas y buretas.
• Medidas de masas y densidades.
• Identificación de sustancias puras por sus densidades
• Identificación de elementos químicos de laboratorio metálicos y no metálicos
• Construcción de modelos moleculares sencillos
Visitas:
• Visita a la planta potabilizadora de Zaragoza en Casablanca. |
