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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE CIENCIA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Santiago, Chile
2010
DIAGNÓSTICO DE ERRORES CONCEPTUALES RELACIONADOS CON LA UNIDAD DE CALORIMETRÍA, EN
ALUMNOS DE ENSEÑANZA MEDIA Y DISEÑO DE PROCESOS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE
SIGNIFICATIVOS PARA ENFRENTARLOS.
NICOLÁS ANDRÉS GARRIDO SÁNCHEZ MACARENA BELÉN SOTO ALVARADO
Profesor guía:
Nelsón Mayorga Sariego
Seminario de Grado para optar al Título de: Licenciado en Educación de Física y Matemática.
2
195499 © NICOLÁS ANDRÉS GARRIDO SÁNCHEZ MACARENA BELÉN SOTO ALVARADO
Se autoriza la reproducción parcial o total de esta obra, con fines
académicos, por cualquier forma, medio o procedimiento, siempre y cuando se incluya la cita bibliográfica del documento.
3
DIAGNÓSTICO DE ERRORES CONCEPTUALES RELACIONADOS CON LA UNIDAD DE CALORIMETRÍA, EN ALUMNOS DE ENSEÑANZA MEDIA Y
DISEÑO DE PROCESOS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE SIGNIFICATIVOS PARA ENFRENTARLOS.
NICOLÁS ANDRÉS GARRIDO SÁNCHEZ MACARENA BELÉN SOTO ALVARADO
Este trabajo de graduación fue elaborado bajo la supervisión del profesor guía
Sr. Nelson Mayorga Sariego del Departamento de Física y ha sido aprobado por
los miembros de la comisión calificadora, Sra. Magalí Reyes Mazzini y Sra.
María Eugenia Cantillano Vergara.
_______________________
_______________________
_______________________ _______________________ DIRECTOR PROFESOR GUÍA
4
AGRADECIMIENTOS
Ha llegado uno de los días más importantes de nuestras vidas, después de
mucho esfuerzo y estudio estamos cumpliendo nuestro gran objetivo, por fin
obtener nuestra profesión. Es el término de una hermosa etapa, pero a la vez el
inicio de otra, llena de espectativas y nuevas metas por lograr.
Quiero en primer lugar agradecer a mis padres: Mónica Alvarado y Juan Carlos
Soto por su apoyo incondicional en este proceso tan importante para mí, al igual
que a mi hermano Diego Soto, siempre dispuesto a ayudar y entregar su cariño.
Los adoro, gracias por formarme, darme su amor y estar siempre a mi lado.
Mis amigos también han sido fundamentales en este proceso, en especial mi
amiga Elizabeth Basoalto, gracias por tus consejos, tu cariño y por ayudarnos
en el desarrollo de este proyecto.
Gracias a los profesores que nos han acompañado en nuestra formación tanto
académica como personal, en especial a nuestro profesor guía Nelson
Mayorga, quien siempre me apoyó y animó a ser mejor. Gracias por
entregarnos sus conocimientos y ayudarnos a crecer con sus consejos y buena
disposición. Finalmente agradecer a todos los que hicieron posible el desarrollo de este
seminario, tanto con su ayuda y alientos para seguir adelante.
Macarena Soto Alvarado
5
Con esta investigación finaliza una importante etapa de mi vida, en la cual me
siento agradecido de todos los que fueron partícipes y facilitadores de este
objetivo.
Gracias a todos los profesores que aportaron con sus conocimientos para mi
formación personal y académica.
Gracias profesor Nelson Mayorga por la paciencia y sabiduría entregada.
Y finalmente, terminado el trabajo… y al contemplar el pasado, esta formación
no es fruto de individualidades, sino de una familia vigorosa.
Gracias Andrés y Gloria por favor concebido. Los quiero mucho.
Nicolás Garrido Sánchez
6
TABLA DE CONTENIDOS
RESUMEN...........................................................................................................1
PALABRAS CLAVES………………………………………………………………….2
ABSTRACT...…………………………………………………………………………..3
KEYWORDS……………………………………………………………………………4
INTRODUCCIÓN.................................................................................................5
OBJETIVOS GENERALES…………………………………………………………...7
OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………………….7
PREGUNTAS DE ORIENTACIÓN A LA INVESTIGACIÓN……………………….7
FOCO-PROBLEMA……………………………………………………………………9
TIPO DE INVESTIGACIÓN………………………………………………………….11
1 MARCO SITUACIONAL……………………………………………………….…..14
1.1 Colegio Adventista Porvenir………….……………….………………….....15
1.2 Colegio Piamarta…………………………………….…………………….....16
1.3 Complejo Educacional Rigoberto Fontt Izquierdo………………….….….17
1.4 Santiago College…….………………………………………………………..18
1.5 Liceo Municipal de Puente Alto………..……………………………….…...19
1.6 Universidad de Santiago de Chile………...………………………………..20
2 MARCO TEÓRICO..........................................................................................21
2.1 ¿Qué es un preconcepto?........................................................................21
2.2 Pre-concepto como motivación………….………………………….……....22
2.3 Características de los pre-conceptos de los alumnos…………...……….24
2.4 Pre-conceptos y ciencias…………………………………………………….25
2.5 Modelización, enseñanza de las ciencias………………………………….28
2.6 Validación……………………………………………………………………...29
2.7 El trabajo de las ciencias…………………………………………………….30
2.8 Transmisión del preconcepto………………………………………………...31
2.9 Aprendizaje significativo……………………………………………………..35
7
ENCUESTA APLICADA…………………………………………………………….38
RESULTADOS ESTADÍSTICA………………………………………………….…48
3 GUÍA AL DOCENTE UNIDAD: “EL CALOR”…………………………………..94
3.1 CAMBIOS DE ESTADO…………………………………………………....96
3.11 Actividad Nº1: ¿ A qué temperatura ebulle el agua?............................98
3.12 Actividad Nº2: ¿ El chorro visible que sale por el pico de una tetera es
agua gasificada?..................................................................................104
3.13 Actividad Nº3: ¿ A que temperatura se evapora el agua?..................109 3.14 Actividad Nº4: ¿Qué temperatura posee la mezcla de agua y hielo?..114
3.2 MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR……………………….118
3.21 Actividad Nº1: Expansión del aire………………………………………..120
3.22 Actividad Nº2: Convección del aire……………………………………….124
3.23 Actividad Nº2: Convección del aire……………………………………… 129
3.24 Actividad Nº4: Calor por radiación………………………………………..134
3.3 DILATACIÓN DE MATERIALES…………………………………………...138
3.31 Actividad Nº1: “Pelota de ping-pong”……………………………………139
3.4 AISLANTES TÉRMICOS……………………………………………………143
3.41 Actividad Nº1: “Hielos”…………………………………………………….145
IMPLEMENTACIÓN DE UNA ACTIVIDAD……………………………………….151
CONCLUSIONES.............................................................................................157
BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................164
BIBLIOGRAFÍA EN LINEA...............................................................................165
EXTRACCIÓN DE IMÁGENES…………………………………………………166
8
ÍNDICE DE TABLAS Y GRÁFICOS Tabla: “Uso de la ciencia en la publicidad” ……………………………………..34
Gráfico Nº1………………………………………………………………………….48
Gráfico Nº2………………………………………………………………………….50
Gráfico Nº3………………………………………………………………………….52
Gráfico Nº4………………………………………………………………………….54
Gráfico Nº5………………………………………………………………………….56
Gráfico Nº6………………………………………………………………………….58
Gráfico Nº7………………………………………………………………………….60
Gráfico Nº8………………………………………………………………………….62
Gráfico Nº9………………………………………………………………………….64
Gráfico Nº10………………………………………………………………………..66
Gráfico Nº11………………………………………………………………………..68
Gráfico Nº12………………………………………………………………………..70
Gráfico Nº13………………………………………………………………………..72
Gráfico Nº14………………………………………………………………………..74
Gráfico Nº15………………………………………………………………………..76
Gráfico Nº16………………………………………………………………………..78
Gráfico Nº17………………………………………………………………………..80
Gráfico Nº18………………………………………………………………………..82
Gráfico Nº19………………………………………………………………………..84
Gráfico Nº20………………………………………………………………………..86
Gráfico Nº21………………………………………………………………………..88
Gráfico Nº22………………………………………………………………………..90
Gráfico Nº23………………………………………………………………………..92
Tabla Nº1 “Cambios de estado”………………………………………………….96
Tabla Nº2 “Mecanismos de transmisión del calor”……………………………118
Tabla Nº3 “Dilatación de materiales”…………………………………………...138
Tabla Nº4 “Aislantes térmicos”………………………………………………….143
9
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Figura Nº1 “ Conducción del calor”…………………………………………...….48
Figura Nº2 “ Uso de chaleco”…….……………………………………………….50
Figura Nº3 “ Hielos a la misma temperatura”……………………………………52
Figura Nº4 “ Ebullición”……………………………………………………………..54
Figura Nº5 “ Temperatura de evaporación”..…………………………………....56
Figura Nº6 “Nubes ”………………………………………………………………..58
Figura Nº7 “Nube que emerge del pico de la tetera ”….……………………….60
Figura Nº8 “Vaso con hielo ”…….………………………………………………..62
Figura Nº9 “Ventilador”…………..…………………………………………….….64
Figura Nº10 “Proceso de evaporación”………………………………………….66
Figura Nº11 “Beduinos ”……………………………………………….………….68
Figura Nº12 “Calvos y pelucones ”………………………………………………70
Figura Nº13 “Soplar con los labios juntos”……..……………………………….72
Figura Nº14 “Refrigerador”…………………………………….……….…………74
Figura Nº15 “Olla negra y plateada”…….………………………………………76
Figura Nº16 “Vaso de papel con agua”…………………………………………78
Figura Nº17 “Vaso con agua y hielo a 0ºC”………………………….…………80
Figura Nº18 “Globo en el sol”…………………………………………………….82
Figura Nº19 “Burbujas de agua gasificada”…………………………………….84
Figura Nº20 “Pluma que flota”……………….……………………….………….86
Figura Nº21 “Piscina”…………….……………………………………………….88
Figura Nº22 “Casas nevadas”…………...……………………………………….90
Figura Nº23 “Marcos de ventana”…..……………………………….………….92
Figura Nº24 “Bomba de vacío”……………………………………….………..100
Figura Nº25 “Agua gasificada del pico de la tetera”…………….…………..106
Figura Nº26 “Termómetro y alcohol”……….……………………….………...111
Figura Nº27 “Temperatura de la mezcla”……………………………………..116
Figura Nº28 “Soplar nuestras manos”………………….……………….….…121
10
Figura Nº29 “Lámpara de lava”…………………………………………………125
Figura Nº30 “Espiral sobre la vela”…………….…………………………...….126
Figura Nº31 “Tocar esferas calientes”……….……………………….……….131
Figura Nº32 “Latas al sol”…………………………………….........................136
Figura Nº33 “Pelota de ping-pong caliente”…..……………………….………141
Figura Nº34 “Hielo envuelto”…..……………………….……………………….147
11
RESUMEN
Este seminario tuvo como objetivo, en una primera etapa, investigar e identificar
los pre-conceptos o errores más frecuentes en relación el contenido calor y
temperatura con que los estudiantes ingresan a la Enseñanza Media.
En una segunda etapa, el objetivo se centró en diseñar actividades
experimentales demostrativas para lograr un aprendizaje significativo, que
permitan revertir o modificar ese conocimiento errado.
Para ello, se analizó una muestra de 469 estudiantes de la región metropolitana
provenientes de diversos establecimientos, incluyendo alumnos de segundo,
tercero y cuarto medio, además de algunos alumnos en su primer año de
universidad (específicamente a la carrera de Licenciatura en Educación en
Física y Matemática). Los resultados arrojados por este análisis corrobora la
presencia de errores conceptuales equivalentes en los niveles ya mencionados,
sin que el estatus socio-económico y cultural de cada establecimiento
signifiquen un factor determinante para ello.
Al observar los resultados, se evidencia la presencia de muchos errores
referente a los tópicos: Transmisión del calor, cambios de estados, aislantes
térmicos, dilatación de materiales, entre otros. Esto permitió elaborar una serie
de experimentos demostrativos de fácil ejecución en el aula, con el fin de
ilustrar y evidenciar estos pre-conceptos erróneos, lograr un conocimiento más
formal y acabado, suprimiendo de esta forma los mitos conceptuales
provenientes de la cultura circundante.
12
PALABRAS CLAVES
Frío.
Calor.
Pre-conceptos.
Mitos conceptuales.
Conocimiento formal.
Experiencia concreta.
Conocimiento ordinario.
Aprendizaje significativo.
13
ABSTRACT The objective of this seminar in its first stage was to search for and identify the
most frequent pre-concepts or errors concerning the concepts heat and
temperature that students have incorporated before they enter the secondary
levels at school.
In a second stage, the objective of this investigation was based on the designing
of experimental demonstrative activities to achieve effective learning allowing
students to modify and redress previous limited knowledge.
For this purpose, a sample of 469 students from schools located in the
metropolitan area was analyzed. This sample included students from levels 2,
3, and 4 secondary levels and some students in their first year at university,
(particularly those studying Physics and Maths teaching degrees). The analysis
obtained supports the presence of equivalent conceptual error in the educational
levels above mentioned. Besides, the socio-economic and cultural status of the
different educational establishments did not mean a significant factor.
The analysis of the results suggests the presence of various errors concerning
the topics heat transfer, state changes, thermal insulation, expansion of
materials, among others. This permitted the elaboration of a series of illustrative
practical experiments to be introduced in the classroom so as to demonstrate
the existence of these pre-concepts and arrive at a more formal and accurate
knowledge dispelling conceptual myths sustained by popular culture.
14
KEYWORDS
Pre-concepts.
Significant learning.
Conceptual myths.
Concrete experience.
Formal knowledge.
Common knowledge.
Cold.
Heat.
15
INTRODUCCIÓN Los conceptos de frío y calor han generado problemas debido al uso cotidiano
que se les dá respecto al significado físico que éstos tienen. La cultura nos hace
adoptar formas, costumbres, léxicos e incluso conocimientos, los cuales
pueden o no ser correctos.
A estos conocimientos erróneos los llamaremos mitos o pre-conceptos,
haciéndo enfasis que éstos mitos no hacen referencia a mitología (por ejemplo
mitología griega) si no que corresponden a afirmaciones, situaciones o incluso
paradigmas establecidos en nuestra estructura mental debido a lo que creemos
que sucede, o bien por lo que la cultura nos inculca.
Estos conceptos errados, mitos o pre-conceptos no los consideraremos como
una “falencia”, si no que como una oportunidad de aprendizaje, ya que estas
concepciones mentales no son fijas, si no que se pueden “redireccionar”
utilizándolas como hipótesis o ideas previas que al alumno o alumna le servirán
de contraste a la hora de observar el fenómeno.
El docente, tal como señala Vigosky1, tiene la facultad de dirigir a sus alumnos y
alumnas a la zona de desarrollo próximo, por lo cual, el observar, indagar y
contrastar sus ideas previas, puede provocar en ellos un aprendizaje
significativo, más aun, si el docente es capaz de motivar y guiar a través de
preguntas hacia la situación real.
La encuesta aplicada en los establecimientos fue confeccionada, pensando en
situaciones cotidianas que muchas veces no le damos importancia, lo que con
lleva a uso de términos erróneos que para la asignatura son significativos.
El aula es la instancia perfecta para realizar una transacción de significados, tal
como lo señala Dewey2, por lo cual, la principal tarea nuestra como docentes
1 Vigosky,1979 2 Dewey ,1938
16
será intervenir, mostrando como ocurren los fenómenos para dar significado a
sus ideas previas, contrastándolas y llegando a una nueva conclusión.
Más adelante presentaremos los resultados obtenidos al realizar la encuesta a
estudiantes de cinco colegios destacados de la región Metropolitana, y de la
Universidad de Santiago de Chile.
Una vez observados los resultados, analizaremos las respuestas con mayor
frecuencia y cual debiese haber sido la correcta en cada caso, para visualizar
los principales pre-conceptos de los estudiantes chilenos.
Luego presentaremos una guía elaborada para el docente, de modo que éste
sepa como orientar y ejecutar actividades que le permitirán revertir los pre-
conceptos existentes.
Para corroborar que estas herramientas son eficaces, analizaremos la
aplicación de una pregunta de la encuesta y una experiencia propuesta en la
guía al docente en un liceo emblemático de Santiago. Posteriormente
estudiaremos estos resultados y la opinión del docente al ejecutar esta
actividad.
Como profesores podemos generar un cambio de paradigma mental, aplicando
herramientas lúdicas para los estudiantes, pero que provocarán en ellos un
verdadero aprendizaje, siempre y cuando sepamos como orientarlas. De este
modo estaremos cumpliendo con lo que señala Kolb3. Él propone tomar como
punto de partida para el aprendizaje una experiencia concreta, que implique el
contacto directo y el uso de todos los sentidos, para generar un nuevo
conocimiento, o en nuestro caso una reestructuración del que estaba presente.
3 Kolb 1984
17
OBJETIVO GENERAL
Implementar estrategias que solucionen el conflicto cognitivo sobre los
preconceptos en calorimetría, dando paso a un aprendizaje significativo a
través de experiencias demostrativas.
OBJETIVOS ESTRATÉGICOS
Identificar mitos o conceptos errados sobre calor y temperatura.
A partir de una muestra estadística determinar la frecuencia con que se
presentan esos errores en la población escolar.
Crear y mejorar las practicas de aula a través de experiencias sencillas
que permitan romper paradigmas.
PREGUNTAS DE ORIENTACIÓN A LA INVESTIGACIÓN
1. ¿Por qué al tocar una olla de metal y una mesa de madera, que se
encuentran en una misma habitación, se siente más “fría” la olla?. ¿Cuál
posee mayor temperatura?
2. ¿Calor y temperatura se pueden utilizar como sinónimos?
3. ¿Es correcto afirmar que calor y energía interna son lo mismo?
4. A un aro de metal se le aumenta su temperatura. ¿Se expande el agujero
del aro o sólo la parte rellena de metal?
5. ¿El chaleco sirve para aumentar la temperatura de los cuerpos en los
fríos días de invierno?
6. ¿Un cubo de hielo envuelto en una lana permanecerá congelado más o
menos tiempo que en contacto directo con el ambiente?
7. ¿El agua siempre y en todas partes ebulle a 100ºC?
8. ¿Las nubes están formada por es agua en estado gaseoso o líquido?
18
9. ¿El vapor y el humo son lo mismo?
10. ¿Es correcto afirmar que el chorro que observamos al ebullir el agua de
una tetera es vapor?
11. ¿Cuando una sustancia sufre un cambio de estado, su temperatura
permanece constante?
12. ¿El ventilador enfría el aire de una pieza?
13. ¿Qué es el calor?. ¿El calor es una propiedad de los cuerpos?
14. ¿La evaporación es un proceso de enfriamiento o calentamiento?
15. ¿Los cuerpos calientes, al tocarlos queman?
16. En un desierto con una alta temperatura, ¿es mejor sacarse la ropa para
sentirse fresco?
17. ¿Quién siente más “calor” en un día soleado: un pelucón o un calvo? y
en un día de invierno ¿quién siente más frío?
18. Soplan la mano con la boca abierta y luego la soplan juntando los labios
formando un pequeño orificio, de tal forma que el aire se expanda al salir
de la boca. ¿Por qué existen diferencias de temperatura con que se
percibe el aire en la mano?
19. ¿El refrigerador da frío o quita calor?
19
FOCO- PROBLEMA
La educación chilena está en vías del constructivismo, pero las prácticas de
aula demuestran que los maestros no aplican técnicas que permitan aprender a
pensar, lo que conlleva a un racionalismo académico (escuela tradicional). La
restructuración de la escuela, sobre la base de los cuatro pilares de la
educación según el informe Delors4 nos habla de una significación del
aprendizaje en función del desarrollo de la persona. El problema es que estas
prácticas no se están ejecutando y seguimos en una escuela donde el
protagonista es el docente que trasmite y el alumno o alumna sólo capta ideas
memorizando, sin aplicarlas y llevarlas a la vida cotidiana. Cabe preguntarse
¿qué sucede si el docente entrega un conocimiento erróneo?, la respuesta es
sencilla, el alumno o alumna lo memorizará y lo trasmitirá a las nuevas
generaciones, formando mitos conceptuales, que a través de este seminario
pretendemos identificar.
No todas las veces el docente es el culpable de la transmisión de pre-
conceptos, si no que la sociedad en sí tiene un mal uso del lenguaje y sus
significados, y muchas veces desde pequeños se les enseña a los niños y niñas
un uso limitado del lenguaje para simplificar situaciones de la vida diaria, por
ejemplo: muchas madres les dicen a sus hijos o hijas, mira el “humito” que sale
de la tetera al hervir, error conceptual que quedará en la memoria de los niños y
niñas al crecer y que se seguirá transmitiendo.
Quizás, romper con los mitos sea algo demasiado drástico, por el uso cotidiano
de ciertos conceptos. El cambio del esquema mental es lo que nos interesa
realizar, ya que así, según Piaget5, logramos la asimilación tras el conflicto y la
4 Delors, 1996 5 Piaget, 1956
20
acomodación del nuevo aprendizaje, logrando así el anclaje de las ideas
previas con el entorno.
Calorimetría es una rama de la física complicada en su parte conceptual, ya
que utiliza nombres que en la vida cotidiana tienen otro significado. Por lo cual
se producen conflictos cognitivos y mitos en la estructura mental de los
alumnos, que no permiten un aprendizaje significativo en esta área (obstáculo
epistemológico).
La implementación de laboratorios o actividades por parte del docente es una
buena estrategia para romper mitos, pues los alumnos y alumnas serán
capaces de aprender haciendo. A la vez estas prácticas deben estar al alcance
de todos.
Vygosky nos habla de la zona del desarrollo próximo, en la cual podemos
insertar a los alumnos y alumnas, zona donde éstos pueden desarrollar sus
habilidades de orden superior, siendo guiados por el docente. Con actividades
experimentales, podemos sorprender a un estudiante y estimularlo hasta tal
punto que logre romper aquellos conceptos errados que trae desde la infancia.
Es importante señalar que los pre-conceptos no son malos en sí, ya que al
tenerlos, el alumno de igual modo está pensando y tratando de dar
explicaciones a los hechos, el problema es cuando este pre-concepto queda
inserto en nuestra estructura mental y simplemente nadie, ni nada nos motiva a
reestructurarlo. Consideraremos los pre-conceptos como una oportunidad de
aprendizaje.
21
TIPO DE INVESTIGACIÓN
Existen dos tipos de investigación: la investigación cualitativa y la cuantitativa.
En este seminario se trabajará en base a los dos tipos de investigación, con el
fin de mostrar datos que den fe de los conceptos errados de los estudiantes en
la rama de calorimetría (cuantitativa), y por otro lado buscar una propuesta
metodológica que nos permita crear estrategias que puedan cambiar las
estructuras mentales erradas (cualitativa).
Sabemos que las investigaciones tienen otra serie de clasificaciones como por
ejemplo, de acuerdo al tiempo; es decir, si será una investigación sincrónica o
diacrónica. En el caso de esta investigación; ésta será de carácter sincrónico,
ya que será realizada en un corto periodo de tiempo, donde se trabajará en
base a encuestas y recolección de datos en terreno, pero sin realizar un estudio
de seguimiento como el que se realiza en una investigación diacrónica. Se
realizará sólo un análisis de caso que nos servirá para demostrar que se
cumple para el resto de los estudiantes.
La investigación cualitativa requiere estudiar el comportamiento humano, tratar
de entender por qué éste actúa de determinadas maneras, tomando diversas
decisiones; lo que es de suma importancia para nuestro tema, ya que de cierto
modo hay que entender por qué los alumnos y alumnas tienen tantos conceptos
errados, dónde los aprendieron y cómo se trasmitieron en el tiempo. Por otra
parte la investigación cualitativa nos presentará una serie de herramientas que
nos permitirán hacer un análisis estadístico de los principales conceptos
erróneos en diversos tipos de establecimientos.
22
Se realizará el estudio en cinco establecimientos de la región Metropolitana:
Colegio Piamarta, Colegio Adventista Porvenir, Complejo Educacional
Rigoberto Fontt, Santiago College y Liceo Municipal de Puente Alto, todos de
diversas características socio-culturales, con la finalidad de conocer si existen
las mismas falencias en todos ellos. Además, aplicaremos el estudio a alumnos
de ingreso a la carrera de Licenciatura en Educación en Física y Matemática,
para saber si en los futuros profesores también se ve la presencia de estos
errores conceptuales.
La investigación cualitativa se centra en conocer cómo se dan los procesos, de
qué manera se ejecutan, cuál es la dinámica del problema, para de este modo
dar una descripción holística, es decir, analizando cada detalle como un todo,
como un sistema que se comporta de determinada manera y por ende las
partes siguen la misma lógica, principio descrito por Aristóteles6. En el fondo a
través de este seminario analizaremos múltiples interacciones que ocurren en el
aula, dando una mirada integradora.
La investigación cuantitativa estará presente en la encuesta realizada, y el
análisis estadístico de los casos.
Los estudios demuestran que el clima de aula es fundamental para el proceso
de enseñanza-aprendizaje-desarrollo. La pregunta es ¿Cómo es el clima de
aula en los establecimientos Chilenos?, o ¿será que los docentes sólo se
preocupan de entregar un conocimiento abstracto sin centrarse en la persona
que lo recibe?. Geertz7 señala que los profesionales deben enfrentar casos
únicos, realizando una descripción densa, tratando de entender el caso
6 Aristóteles, Metafísica libro séptimo 7 Geertz,1966
23
particular y analizar todas las características que éste tiene; de este modo el
profesional puede realizar una generalización del caso entre casos, lo que es
más conocido como enfoque clínico o enfoque integral. El docente debe ser un
investigador, crear hipótesis y formular una teoría dentro del caso y no entre
casos, lo que implica una individualización de la enseñanza. Es por esto que es
importante que éste sea capaz de visualizar aquellas ideas previas presentes
en sus estudiantes y generar técnicas que permitan complementarlas en cada
uno de sus alumnos y alumnas, buscando siempre ejemplos acordes a cada
tipo de personas.
Por otro lado el profesor es un verdadero interprete dentro del aula de clases,
debe saber escoger los elementos precisos y co-crear8 un mundo donde debe
mezclar el lenguaje, los gestos, los instrumentos, materiales, medios
audiovisuales, entre otros, para desarrollar en los alumnos y alumnas
competencias y hacerlos partícipes de su proceso de desarrollo. Es por esto
que la ciencia debe ser teórica-práctica de modo que los estudiantes puedan
observar por si mismos los fenómenos que ocurren en el universo, sin quedarse
sólo con un conocimiento formal, si no que, aprendiendo ciencia, haciendo
ciencia.
Para finalizar mencionaremos una frase de Dewey “En una clase existe una
transacción de significados” y gracias a esto tanto docentes como alumnos
aprendemos unos de otros y nos hacemos cada vez más íntegros. Falta
compromiso en nuestros roles y tratar que la educación Chilena día a día
adquiera mayor calidad; y esto lo podemos hacer comenzando por cambiar
nuestras estructuras mentales, recibiendo y creando nuevas estrategias y
teniendo la convicción de que a pesar de que exista mucha diversidad, si
trabajamos juntos podemos mejorar las cosas.
8 Arrau
24
1 MARCO SITUACIONAL
La investigación tomará una muestra de 469 estudiantes de los
establecimientos: Colegio Adventista Porvenir, Colegio Piamarta, Complejo
Educacional Rigoberto Fontt Izquierdo, Santiago College y Municipal de Puente
Alto; además de un grupo de estudiantes que recién ingresan a la carrera de
Licenciatura en Educación en Física y Matemática, de la Universidad de
Santiago de Chile, para realizar un estudio y buscar la existencia de pre-
conceptos en el área de calor y temperatura.
Es importante señalar que antes de aplicar la encuesta en estos cinco
establecimientos, se realizó un pilotaje de ésta donde participaron 90
estudiantes de cuarto medio del colegio Adventista de Porvenir; y tres
académicos de la Universidad de Santiago de Chile: Profesor Carlos Balocchi
Carreño, Profesora Leonor Huerta Cancino y la Profesora Bárbara Ossandón
Buljevic, que revisaron la encuesta. Estos docentes del departamento de física,
destacan en el área de fluidos y calorimetría.
La importancia del pilotaje, es que gracias a éste se pudo reformular aquellas
preguntas mal redactadas, o bien darles un enfoque más cercano a los
estudiantes.
En síntesis, 356 alumnos de segundo y tercero medio de los establecimientos
ya mencionados respondieron la encuesta, 90 alumnos de cuarto medio
participaron en el pilotaje y 23 alumnos de ingreso a la carrera de Pedagogía de
Física y Matemática también participaron en este estudio. Se realizará un
análisis estadístico considerando la muestra global y se diseñará una propuesta
de mejoramiento, si se observan errores conceptuales.
25
1.1 Colegio Adventista Porvenir
Colegio científico humanista, mixto, con dependencia particular subvencionado,
ubicado en la comuna de Santiago. Su nivel socioeconómico es medio alto y en
enseñanza media tiene alrededor de 360 alumnos.
Tanto el alumnado, como el equipo docente, se presentan como un grupo más
bien homogéneo de acuerdo a los antecedentes territoriales como etnográficos,
siendo la gran mayoría de nacionalidad chilena.
La institución es confesional perteneciente a la Corporación de La Iglesia
Adventista del 7º Día, de inspiración cristiana. Tiene como visión “Formar
personas de excelencia en todas las áreas de su desarrollo que sean capaces
de enfrentar la vida en forma acertiva, competente y eficiente, con sólidos
principios y valores cristianos y decidan aceptar la gracia de la salvación y la
vida eterna” y su misión es “Educar a nuestros Alumnos para el desarrollo
armonioso de sus facultades físicas, mentales y espirituales, mediante la
búsqueda de la excelencia, que acepten a Jesús como su amigo y salvador
personal, sean útiles a la sociedad y vivan por la eternidad”.
El perfil del docente está dado por cuatro dimensiones: espiritual, académica,
social y personal-afectiva, siendo estos cuatro pilares fundamentales para
mantener el proyecto educativo de la institución en Chile.
26
1.2 Colegio Piamarta
El Colegio Piamarta, es un colegio mixto, particular subvencionado,
perteneciente a la congregación Sagrada Familia de Nazareth, de inspiración
católica, Científico – Humanista, con una población estudiantil de
aproximadamente 6.407 alumnos, distribuidos en los niveles de Prebásica,
Básica y Educación Media. Se encuentra ubicado en la comuna de Estación
Central, sus alumnos pertenecen a un nivel social medio – bajo, con una gran
cantidad de madres jefas de hogar y padres ausentes. El alumnado y el equipo docente, se presentan como un grupo más bien
homogéneo dentro de los antecedentes territoriales como etnográficos, siendo
la gran mayoría de nacionalidad chilena.
La Visión del establecimieno es: “Oración y Trabajo”, inspirada en las palabras y
enseñanzas del fundador de la Congregación Sagrada Familia de Nazareth
padre Juan Bautista Piamarta. Esta Visión está íntimamente enlazada con su
misión. La Misión es: “Educar a nuestros alumnos y alumnas, entregando una
formación cristiana Católica y Académica, basada en los principios piamartinos.
Consideramos a la familia como primeros formadores, en la tarea de hacer de
sus hijos personas autónomas, laboriosas y alegres, que sean protagonistas de
su propio crecimiento y artífices de las transformaciones de una sociedad más
solidaria, justa y humana”. El perfil del docente está dado por cuatro
dimensiones, Espiritual, académica, social y personal-afectiva, siendo estos
cuatro pilares fundamentales para mantener el proyecto educativo de la
institución en Chile.
27
1.3 Complejo Educacional Rigoberto Fontt Izquierdo Establecimiento técnico profesional, mixto, ubicado en la comuna de Colina.
Este centro educacional tiene como misión: “Ofrecer a la comunidad de Colina
los servicios educacionales necesarios y pertinentes para insertarse con éxito
en el mundo laboral, académico y social dentro de un ambiente familiar y
acogedor donde se vivencie el respeto a la diversidad humana y la búsqueda
constante de calidad”.
Y su visión es “entregar educación de calidad y excelencia que otorgue una
formación íntegra basada en la entrega de valores, habilidades y competencias,
en un ambiente de tolerancia y respeto que permita satisfacer las expectativas
educacionales de alumnos, apoderados, profesores y comunidad”.
El alumnado y el equipo docente, se presentan como un grupo más bien
homogéneo dentro de los antecedentes territoriales como etnográficos, siendo
la gran mayoría de nacionalidad chilena.
28
1.4 Santiago College
Santiago College, es un colegio mixto, particular pagado, ubicado en la comuna
de providencia. Se caracteriza por tener una excelente reputación por estar a la
vanguardia del desarrollo educacional ya que actualmente es el único colegio
en Chile autorizado para impartir los tres Programas de la Organización de
Bachillerato Internacional (OBI). Los programas del BI intentan inculcar en sus
estudiantes un sentido de internacionalismo y respeto por otras culturas, a la
vez que les permiten preservar su identidad cultural al adaptarse a situaciones
locales. Se enseña a los alumnos a adoptar una actitud activa de aprendizaje, a
ser ciudadanos responsables y personas equilibradas, y se les da la
oportunidad de aprender en la práctica a ser parte de una comunidad
internacional. Aún cuando su Currículum es internacional, los contenidos que se
entregan están en concordancia con aquellos que estipula el Ministerio de
Educación de Chile. El principal objetivo de Santiago College es que sus
alumnos alcancen el máximo desarrollo posible en todas las áreas, tanto en el
plano intelectual como en el aspecto físico, espiritual y afectivo, de allí que
proporciona a los jóvenes una educación integral, tendiente a alcanzar todas
esas metas.
Misión: “Santiago College entrega una educación de excelencia, bilingüe y de
vanguardia, con una sólida formación valórica basada en los principios judeo-
cristianos, respetando la diversidad. Forma a sus alumnos, en colaboración con
la familia, para desenvolverse y contribuir en un mundo globalizado, sujeto a un
cambio continuo”. Visión: “Ser reconocidos como un colegio que forma personas íntegras, con
espíritu de servicio, intelectualmente inquietas, que perseveran en la búsqueda
de la excelencia, y con capacidad para desenvolverse en distintos ambientes
culturales, enfrentando con fortaleza los desafíos e incertidumbre del futuro”.
29
1.5 Liceo Municipal de Puente Alto
Liceo Puente Alto. Colegio Mixto de orientación Humanística Científica.
Dependiente de Corporación Municipal de Educación de Puente Alto, está
actualmente ubicado en la Calle Ernesto Alvear número 90, comuna de Puente
Alto. En el año 2005 cumplió 50 años de existencia, entregando educación a
distintas generaciones de la comuna. En la actualidad, acoge a cerca de 2 mil
alumnos, quienes cursan entre séptimo año básico y cuarto año medio, con
Jornada Escolar Completa. Este establecimiento es municipal, y con la ayuda
de la municipalidad y una serie de proyectos, han ido creciendo y fortaleciendo
los talentos presentes en sus alumnos.
El alumnado y el equipo docente, se presentan como un grupo más bien
homogéneo dentro de los antecedentes territoriales como etnográficos, siendo
la gran mayoría de nacionalidad chilena.
Misión: “Ofrecer un servicio de educación de calidad y de excelencia académica
a niños, jóvenes y adultos; lograr una formación integral y valórica, con el
objetivo de generar oportunidades que mejoren su calidad de vida y la de sus
familias”.
30
1.6 Universidad de Santiago de Chile
La Universidad de Santiago de Chile está ubicada en la Avenida Libertador
Bernardo O’Higgins Nº 3363, Estación Central, Santiago de Chile. Se
caracteriza por ser una Universidad Estatal que contribuye al crecimiento del
País.
Una de las carreras impartidas por la Universidad de Santiago de Chile es la
Licenciatura en Educación de Física y Matemática que pretende formar
profesores con una sólida base científica en el área de la física, la matemática y
la educación, con autonomía profesional, capaz de intervenir en la sociedad con
un rol protagónico, apoyándose principalmente en las teorías constructivistas
del proceso cognitivo que, transforma al docente en un guía del proceso de
aprendizaje, y considera no sólo la construcción de conceptos científicos sino
también de valores sociales y culturales.
31
2 MARCO TEÓRICO
2.1 ¿Qué es un pre-concepto? En la década de los 80 se difundió el interés por la investigación de la forma en
que se adquieren los conceptos científicos. Comenzaron, entonces, a
publicarse resultados de estudios que resaltaban los problemas con que se
enfrentan los alumnos y alumnas con las ciencias. Estas investigaciones
muestran la persistencia de ideas no científicas, aún después de finalizada la
educación formal. Estas ideas se construyen sobre el mundo que los rodea
basándose en sus experiencias. Los pre-conceptos actúan como sistemas
explicativos con los que las personas dan sentido al mundo que las rodea y
comprenden ciertos fenómenos.
Estas concepciones erróneas o no, servirán de base para el nuevo aprendizaje.
Es tan complejo el tratamiento de los preconceptos en educación, ya que el
esquema mental, debe poder articularse con lo nuevo, pero en ocasiones la
base, esta idea traída y construida por la experiencia y la cultura circundante,
está tan arraigada que aunque se demuestre lo contrario, perdurará.
En términos generales, según Piaget, la inteligencia consistiría en la capacidad
de mantener una constante adaptación de los esquemas del sujeto al mundo en
que se desenvuelve. Los esquemas son representaciones del mundo que rodea
al sujeto construidos por éste. La inteligencia viene a ser el arma de
concordancia entre el mundo y los esquemas mentales. La adaptación es el
proceso que explica el desarrollo y el aprendizaje. Ésta se produce por medio
de dos procesos: asimilación y acomodación.
32
La asimilación consiste en incorporar nueva información en el esquema pre-
existente, adecuado para comprenderla. Esto significa que cuando un sujeto se
enfrenta a una situación nueva, él tratará de manejarla en base a los esquemas
que ya posee y que parezcan apropiados para dicha situación. Eso implica que
tratará de entender lo nuevo en base a lo ya existente.
La acomodación por otra parte, produce cambios esenciales del esquema. Esto
ocurre cuando un esquema se modifica para incorporar información nueva, que
sería incomprensible con los esquemas anteriores.
Estos dos procesos permiten que los esquemas del sujeto se encuentren
siempre adaptados al ambiente y permiten un continuo crecimiento. Cuando un
sujeto aprende lo hace modificando activamente esquemas, a través de
experiencias.
Lo esencial es que a través por ejemplo de la experimentación, podemos
trabajar con estos pre-conceptos y formar una conjetura válida que de
explicaciones a ciertos fenómenos.
2.2 Pre-concepto como motivación Puede suceder que esta idea pre-concebida, fuera del conocimiento formal, sea
de gran ayuda para complementar los conceptos y descripciones de fenómenos
explicados a partir de paradigmas científicos. Vistos desde esta perspectiva los
pre-conceptos o ideas previas tienen un gran potencial, ya que serán de gran
ayuda para la motivación y próxima contextualización de un fenómeno a ser
desarrollado. Sin una motivación el estudio de las ciencias no tiene sentido,
33
pues “un hecho sorprendente”9 llamará la atención dejando un camino basto
para la construcción del conocimiento.
Por lo tanto los pre-conceptos son una “representación que posee el alumno
sobre algún aspecto de la realidad, y que constituye el punto de partida en el
proceso de aprendizaje para la asimilación de los verdaderos conceptos.”10
En nuestra investigación, el pre-concepto indica aquel concepto cuya formación
es previa o antecede al concepto científico, lo que nos conlleva a formular la
hipótesis de que el concepto debe necesariamente su formación al pre-
concepto.
El pre-concepto no puede ser valorado como un concepto erróneo, inoperante o
inútil, sino inacabado, que hay que trabajar. Su importancia no sólo se justifica
por constituir el reflejo del conocimiento que trasciende el plano de la
percepción, al que se accede por vía de las experiencias o vivencias, sino
porque puede contener en su seno la primera manifestación al campo
científico11.
¿Por qué y para qué saber acerca de las ideas previas de nuestros
estudiantes?
El realizar un análisis respecto a las ideas previas o pre-conceptos de los
estudiantes nos brindará información sumamente valiosa respecto a responder
grandes interrogantes de los educadores ¿qué enseñar?, ¿cómo enseñar?.
Esta investigación nos permitirá conocer mejor a nuestros estudiantes y
9 Pierce 1978, Los tres tipos de Razonamiento. 10 Educational psychology, Ausubel,1978. 11 Dra. Marisela Rodríguez - Dr. Rogelio Bermúdez, Hacia una metodología para condicionar la construcción del conocimiento científico, 2004.
34
beneficiará la “investigación-acción”12, del docente de manera que el
pronóstico de conflictos cognitivos sea expedito, y de este modo se podrán
analizar los casos entre casos, dando un enfoque clínico.
2.3 Características de las ideas previas o pre-conceptos de los alumnos13
1. No son correctas desde el punto de vista científico.
2. Son específicas de dominio y con frecuencia dependen de la tarea utilizada
para identificarlas.
3. La mayor parte de estas ideas no son fáciles de identificar porque forman
parte del conocimiento implícito del sujeto.
4. Muchas de ellas están guiadas por la percepción y la experiencia del alumno
en su vida cotidiana.
5. Se corresponden con construcciones personales.
6. No tienen todas el mismo nivel de especificidad y generalidad, por lo tanto las
dificultades que generan no son de igual importancia.
7. A menudo son ideas muy resistentes y en consecuencia, difíciles de
modificar.
8. El grado de coherencia y solidez es variable, puede tratarse de
representaciones difusas más o menos aisladas hasta conformar un modelo
mental más completo, incluso con alguna capacidad de predicción.
12 Elliott,1990 13 http://educacion.idoneos.com/index.php/346871
35
2.4 Pre-conceptos y ciencias
La concepción de aprendizaje que subyace da la imagen de ciencia del modelo
por descubrimiento, tiene en cuenta que la mente del alumno o alumna esta
llena de ideas y que aprende si es capaz de relacionarlas con las nuevas
informaciones que el profesor intenciona oportunamente.
Kolb14 propone tomar como punto de partida para el aprendizaje una
experiencia concreta, que implique el uso de todos los sentidos, en la
comprensión de ésta para generar un nuevo conocimiento.
Por otra parte Bruner15 postula que el aprendizaje supone el procesamiento
activo de la información y que cada persona lo realiza a su manera. Aprender
significa reordenar o transformar las ideas de modo que nos permita ir mas allá
de ellas, hacia una comprensión real. Esto se puede lograr con el aprendizaje
por descubrimiento. Este tipo de aprendizaje hace que los jóvenes sean
creativos y críticos, ya que el descubrimiento es el generador de la motivación y
la conservación del recuerdo.
Las ciencias para llegar a ser realmente significativas, necesariamente deben
incluir los pre-conceptos de los estudiantes y el uso de una experiencia
concreta que les permita realizar un contraste.
Lo interesante es siempre generar la duda en los estudiantes, plantear
situaciones hipotéticas e incluso hacerlos analizar fenómenos cotidianos, de
este modo es mas sencillo identificar las ideas previas y buscar la metodología
apropiada que nos permita usarlas de anclaje para el nuevo conocimiento.
14 Kolb, 1984 15 Bruner, 1961
36
Las teorías científicas describen como es el mundo. Esto significa que en él
hay cosas, que se pueden caracterizar por sus propiedades, estructura y
función: sustancias, animales, vegetales, tipos de energía, entre otros. Según
este principio las teorías son descripciones verdaderas de lo que pasa en el
mundo real. Su principal dificultad es que dos teorías pueden dar explicaciones
o interpretaciones equivalentes de un fenómeno, provocando la duda de cual de
las dos interpretaciones realizadas es “más real”.
Es importante mencionar que estas teorías son verdades mientras no se
demuestre lo contrario, ya que las ciencias funcionan en base a paradigmas16,
que dan validez al mundo que nos rodea, pero que siempre están sujetas a
cambios por la comunidad científica.
La cultura nos hace adoptar creencias, e incluso verdades que pueden estar
erradas, pero que mientras no se pongan en cuestionamiento seguirán
transmitiéndose de generación en generación.
El punto central es llegar a modelar estas explicaciones para darles coherencia
y consistencia a las representaciones de los alumnos y alumnas de tal manera
que, conscientes de la interpretación que hacen de los fenómenos puedan
modificar paulatinamente esas ideas con más y mejor información en un
proceso de desarrollo que va desde lo instrumental operativo a lo relacional
significativo.
Los docentes como mediadores del aprendizaje de los estudiantes, deben
manejar las teorías de modo que puedan guiar a los estudiantes a una
respuesta que satisfaga sus curiosidades.
16 Khun (1971), “teorías científicas”.
37
Giere17 nos habla de los modelos teóricos, y plantea que construimos en
nuestra mente estructuras complejas, “las representaciones mentales”
parecidas a las que utilizamos en la vida cotidiana y que consisten en la
representación de los fenómenos y los principios que se vinculan entre si,
teniendo como unidad estructural los conceptos científicos que actúan como
“mapas internos del mundo externo”. La principal diferencia sería que las
representaciones científicas, por regla general, utilizan un lenguaje
axiomatizado y las representaciones cotidianas no. Es por esto que los pre-
conceptos pueden llegar incluso a ser teorías en las estructuras internas
nuestras, pero no tienen validez si no hay una experiencia concreta que los
demuestre o los rechace.
Para promover y potenciar el desarrollo del pensamiento científico de los
alumnos, es necesario tener en cuenta el sentido que cobra su implicación en
actividades de resolución de problemas; además de poner de manifiesto las
transformaciones esenciales que se producen en ellos como sujetos
independientes, y en los grupos escolares como totalidades, cuyas diferencias
individuales aportan a la confluencia de objetivos comunes en un proceso
centrado en la tarea y en las condiciones de aprendizaje que pueden y deben
llegar a consensuarse.
La ciencia no es individualizada, si no que siempre se trabaja cooperando,
dando ideas, criticando de modo de llegar a un paradigma representativo de
ciertos fenómenos. Lo mismo debe ocurrir en el aula, el docente debe
aprovechar la diversidad, las ideas previas de cada alumno, aquellas que
puedan servir de base para un nuevo aprendizaje y de ese modo, trabajar
colaborativamente, para que los niños y niñas analicen situaciones y lleguen a
conclusiones grupales que expliquen lo observado.
17 Giere, (1992)
38
En este sentido, es deseable que los estudiantes tengan los procesos de
resolución de problemas científicos, concebidos con fines de alcanzar
transformaciones profundas no sólo en sus estructuras de conocimientos
específicos, sino, sobre todo, en aquellas que definen el sentido personal de
esa actividad escolar y las probabilidades de operar sobre su propio desarrollo
a través de ellas en un ambiente de comprensión teórica de las mismas
actividades y de los criterios u obstáculos a los que se ven enfrentados para
lograrlas, siempre comparando y contrastando hipótesis y en forma colaborativa
llegando a conclusiones.
2.5 Modelización, enseñanza de las ciencias
Desde esta perspectiva de ciencia, aprender en la escuela implica ayudar a los
alumnos y alumnas a construir modelos que sean significativos para ellos. Estos
modelos serán relevantes siempre y cuando se conecten con fenómenos
familiares sobre los cuales pueda pensar, hablar y actuar. Denominamos
modelización al proceso de construir estas relaciones y entendemos que es
clave para aprender ciencias, puesto que a través de él, los estudiantes saben
“dar sentido” a los hechos de su mundo utilizando modelos cada vez mas
complejos.
Estos modelos teóricos que van construyendo los alumnos y alumnas son el
resultado de ajustes entre las experiencias de su mundo y las representaciones
provisionales que van proponiendo para explicarlas.
“El conocimiento científico18 es de naturaleza simbólica y negociado
socialmente, los objetos de la ciencia no son los fenómenos de la naturaleza,
sino los constructos que la comunidad científica ha elaborado para
18 Driver et al, 1994
39
interpretarla”. Cada uno de nosotros puede hacer ciencia y el aula de clases
puede ser la instancia perfecta para que la comunidad científica compuesta por
alumnos y alumnas pueda dar explicación a los fenómenos que consideren
interesantes.
2.6 Validación
Al menudo se enseña la ciencia de manera que se da mucha importancia a que
los alumnos y alumnas digan los conceptos en forma correcta, normalmente
reproduciendo tal cual lo que dice el libro o el profesorado, y, en cambio, no se
da espacio para la creatividad, la duda y el pensamiento divergente, olvidando
que estos aspectos son esenciales en toda actividad científica. Es decir, no se
les enseña como se construye el conocimiento científico, sino que se da
construido.
Los estudiantes aportan al aula sus propias ideas y modelos, aprendidos
muchas veces al margen de la escuela. En el aula hace falta recoger los
elementos de estos modelos que puede ser útiles para generar actividad
científica escolar, más que destacar los aspectos erróneos. No se puede
pretender que toda la clase hable del fenómeno del mismo modo ni al mismo
nivel, pero si que todos progresen en la manera de explicarlo teniendo como
referente el modelo experto. Por lo tanto, se hace necesario diseñar propuestas
didácticas que favorezcan la creatividad en la elaboración de argumentos, de
manera que los conocimientos normativos finalmente tengan sentido para los
alumnos y alumnas y les proporcionen autonomía a la hora de pensar y hablar
sobre los fenómenos.
40
Los estudiantes tienen experiencias e ideas sobre la interpretacion de dichas
situaciones y valores asociados que se habrán de cuestionar a lo largo del
proceso de aprender. Es a partir del análisis de situaciones concretas que se
podrán reconocer y abstraer las ideas-clave que configuran el modelo teórico y
sus relaciones. Por tanto, no tiene sentido exponer una teoría, sí ayudarla a
construir a partir del análisis de hechos del mundo.
Definiremos como competencia científica19: “Capacidad de los escolares de
utilizar el conocimiento científico para identificar preguntas y obtener
conclusiones a partir de evidencias, con la finalidad de comprender y ayudar a
tomar decisiones sobre el mundo natural y los cambios que la actividad humana
produce”.
Esta competencia es la que se debe fomentar, para motivar a los alumnos a
comprender la ciencia, haciendo ciencia.
2.7 El trabajo de las ciencias
El conocimiento previo del que arranca toda investigación es conocimiento
ordinario20, esto es, conocimiento no especializado, y parte de él puede ser
conocimiento científico, es decir que se ha obtenido mediante el método de la
ciencia y puede volver a someterse a prueba, enriquecerse y, llegado el caso,
superarse mediante el mismo método. El método científico21 es la estrategia de
la investigación científica.
19 PISA, OECD, 2001 20 Mario Bunge, enfoque científico 21 Mario Bunge, enfoque científico
41
El método científico es el que nos permite corroborar o desechar aquellas
hipótesis planteadas al observar algunos fenómenos, y es utilizando por la
comunidad científica.
Mencionamos estos aspectos, ya que muchas veces el conocimiento oridinario
se da como una verdad absoluta y no es sometido a la experimentación,
conviertiendose en pseudociencias que dan explicaciones a fenómenos sólo por
percepción y no buscando una verdad comprobable.
A través de este seminario se quiere inculcar el uso de la experimentación a
través del método científico, metodología indagatoria, u otras; pero siempre con
el fin de dar una explicación acorde a las teorías científicas, uniendo aquellos
conocimientos ordinarios a los conocimientos formales, llegando a un verdadero
aprendizaje significativo.
2.8 Transmisión del preconcepto
Como ya hemos mencionado anteriormente, los pre-conceptos, conocimientos
ordinarios o ideas previas deben su origen a la cultura circundante del sujeto, ya
que éste crece escuchando y observando modismos, frases o incluso teorías
que se acrecientan en su estructura mental para dar explicación al mundo que
los rodea. Estos pre-conceptos pueden ser erróneos o no especializados, pero
los utilizaremos para poder construir un conocimiento formal.
Cuando hablamos de cultura circundante, nos referimos al medio ambiente
donde nos desarrollamos: la sociedad, nuestra familia, comunidad educativa,
material de estudio, publicidad, entre otros. Y es increible como todos estos
factores inciden en nosotros formándonos una personalidad y costumbres que
muchas veces no son las adecuadas.
42
Los docentes también pueden ser unos transmisores de pre-conceptos, si su
formación académica no les permitió el análisis de situaciones cotidianas,
quedándose con las ideas implícitas desde su niñez. Y asi sucesivamente
podemos incluso hasta observar errores en los mismos textos científicos, lo cual
es sumamente serio, ya que el alumnado estudia de ellos considerándolos
como una verdad absoluta.
Los libros de texto son uno de los recursos más utilizados en las clases de
ciencias, sirven como materiales de consulta y referencia, al igual que la
bibliografía online. Tal vez ingenuamente, se tiende a suponer que la
información que aparece en ellos está siempre libre de errores. De hecho,
durante mucho tiempo se ha concebido este instrumento como el depósito del
conocimiento correcto o, al menos, comúnmente admitido por toda la
comunidad científica. Sin embargo, son muchas las evidencias que demuestran
que los manuales escolares de ciencias contienen errores e imprecisiones de
diverso tipo22. Lo más probable es que los alumnos no sean capaces de notar
estos errores, por lo cual los aprenderán y transmitirán.
Un ejemplo de pre-concepto que se transmite en varios textos escolares es
considerar que el punto de ebullición del agua siempre ocurre a los 100ºC,
debido a esto mismo docentes lo enseñan a sus alumnos y éstos quedan con
esta idea en sus estructuras mentales.
22 De la necesidad, virtud: cómo aprovechar los errores y las imprecisiones de los libros de texto para enseñar física. Juan Miguel Campanario, 2002.
43
La publicidad23 es otro de los fenómenos característicos de nuestro tiempo y es
uno de los elementos que sirve para moldear la opinión de los ciudadanos y
para crear hábitos de comportamiento. El discurso publicitario contribuye a
configurar modelos, estereotipos e incluso objetivos y planteamientos vitales.
Con frecuencia la ciencia aparece relacionada con la publicidad. La forma más
frecuente de asociación es aquélla en la que la ciencia constituye una fuente de
autoridad que garantiza la calidad de los productos que se anuncian.
La ciencia se utiliza como garantía de certeza. Según un estudio reciente, la
confianza y el interés del público en los Estados Unidos por la ciencia ha
crecido en los últimos años, aunque esta confianza no va acompañada de una
comprensión básica de la misma24. El conocimiento científico ha pasado a ser
el paradigma de conocimiento riguroso, fiable y exacto y sirve como modelo
para otras disciplinas que pugnan por añadir el adjetivo “científico” a sus
métodos y conclusiones.
Como afirma Lakatos25, “actualmente son muy pocos los filósofos o los
científicos que todavía piensan que el conocimiento científico es, o puede ser,
conocimiento demostrado”. Pero como nosotros ya hemos mencionado, la
ciencia funciona sobre la base de la experimentación y está siempre sujeta a
cambios, pero esto la gente común no lo sabe y se deja engañar con frases
como las que se presentan en la siguiente tabla:
23 Invocaciones y usos inadecuados de la ciencia en la publicidad, Juan Miguel Campanario, 1998. 24 Macilwain, 1998. 25 Lakatos, 1975.
44
Tabla: “Uso de la ciencia en la publicidad” 26
Tipo de producto Contenido del anuncio
Automóvil Tecnología más segura para el medio ambiente
Crema
“[...] gracias al aceite de [...] que les proporciona una
acción revitalizante y antienvejecimiento 4 veces más
importante.” No se compara con ningún otro producto.
No se indica cómo se puede medir cuantitativamente la
importancia.
Cosméticos
“Su fórmula de una riqueza extrema (94,8% de principios
activos) corrige las imperfecciones de la fibra capilar”. La
concentración de “principios activos” no es garantía de
una mayor efectividad. En determinadas situaciones
puede resultar conveniente utilizar disoluciones más
diluidas, por lo que la elevada concentración no
garantiza nada.
Automóvil
«La suspensión [...] es independiente en las cuatro
ruedas, con tren delantero triangulado de geometría
optimizada y tren trasero de doble triangulación
superpuesta y planos controlados con gestión
electrónica de amortiguación.»
Los ejemplos seleccionados muestran, en primer lugar, que la ciencia se utiliza
en la publicidad como fuente de autoridad que respalda las virtudes de los
productos anunciados. Existen formas diversas de invocar la ciencia como
fuente de garantía, calidad o eficacia. Estas formas van desde la mera
asociación de un producto a la ciencia o a la tecnología hasta la afirmación
26 Invocaciones y usos inadecuados de la ciencia en la publicidad, Juan Miguel Campanario, 1998.
45
explícita de que la ciencia respalda la calidad del producto. El uso de la
autoridad de la ciencia, y de la concepción asociada de conocimiento científico
como conocimiento verdadero, es posible que no se limite a aprovechar unos
esquemas mentales pre-existentes sino que además contribuye a reforzar en el
público esta imagen errónea de la ciencia. En este sentido la publicidad enseña
lecciones inconsistentes con las pertenecientes a la ciencia escolar.
Podemos concluir que éste medio también puede corroborar a la formación de
pre-conceptos. En síntesis, lo que la cultura nos aporta nos hace construir
nuestros esquemas mentales. Lo importante es dar a conocer que todos estos
conocimientos que estamos recibiendo no son siempre formales, por lo cual
pueden estar sujetos a errores que se transmitirán de generación en
generación.
2.9 Aprendizaje significativo
Para finalizar este marco teórico, queremos hablar acerca del aprendizaje
significativo, ya que el objetivo general de este seminario es identificar los pre-
conceptos y a través de experiencias concretas lograr un aprendizaje
significativo.
Tal como señala Peirce, para que exista ciencia, en primera instancia el sujeto
debe observar un hecho sorprendente, tratar de formular una hipótesis para dar
explicación a lo observado y finalmente experimentar de modo que se puedan
corroborar nuestras ideas previas, o bien formular una nueva hipótesis que nos
permita seguir indagando. A este proceso Peirce lo llama abducción y es el que
nos da la posibilidad de generar ciencia y crear nuevos paradigmas que nos
den explicación a los fenómenos que nos rodean.
46
Khun es el que nos plantea la idea de paradigmas en la ciencia, y a partir de
esto también podemos señalar que cada uno de nosotros tiene a su vez
paradigmas mentales o estructuras previas que nos permiten dar explicación a
lo observado. Pero en la ciencia los paradigmas no son fijos, si no que están en
constantes cambios debido a la comunidad científica que se encarga de
corroborarlos o simplemente expulsarlos para tratar de llegar a una “verdad”
que nos deje momentaneamente satisfechos. De igual modo debería suceder
esto en cada uno de nosotros, pero muchas veces nos conformamos con una
idea, no vamos más alla para verificarlas y estancamos nuestro pensamiento.
Acá surge la iniciativa del docente, tener un rol, como el que tiene la comunidad
científica, que permita poner en constantes dudas los paradigmas de sus
estudiantes, para que estos puedan desarrollar su capacidad de abducción y
dar explicación a muchos fenómenos que nos rodean y que simplemente
ignoramos.
Para movilizar nuestras estructuras mentales, la escuela debe ejercer un papel
protagónico, tratando de dar formación científica a sus estudiantes,
motivándolos a observar, crear una hipótesis, experimentar y concluir, para
lograr un aprendizaje significativo en ellos.
El concepto de aprendizaje significativo es uno de los conceptos más
importantes de la teoría de Ausubel27.
Este aprendizaje ocurre cuando la nueva información que llega al sujeto se
enlaza con las ideas pertinentes de afianzamiento que ya existen en la
estructura cognoscitiva de éste, es decir, este proceso permite relacionar una
nueva información con un aspeco importante de la estructura del que aprende,
formando un nuevo aprendizaje.
27 Ausubel,1978
47
Ausubel, parte de la premisa de que existe una estructura en la cual se integra
y procesa la información. La estructura cognoscitiva, es pues, la forma como el
individuo tiene organizado el conocimiento previo a la instrucción. Es una
estructura formada por sus creencias y conceptos, los que deben ser tomados
en consideración al planificar la instrucción, de tal manera que puedan servir de
anclaje para conocimientos nuevos, en el caso de ser apropiados o puedan ser
modificados por un proceso de transición cognoscitiva o cambio conceptual.
Ausubel señala “considerese lo que el alumno sabe, y enséñese en
consecuencia…”
Para el logro de aprendizajes perdurables en el tiempo es necesario que los
alumnos sean capaces de contrastar sus pre-conceptos a través de una
experiencia concreta que logre en ellos la construcción de un conocimiento
formal, debe ser una experiencia ligada a la vida cotidiana de modo que la
contextualización del problema es clave para despertar su interés y posterior
indagación. Para que esta idea no quede en el aire es bueno siempre que el
docente identifique una aplicación para dar significado a lo aprendido. Es por
esto que en este seminario pretendemos dejar un pequeño legado al docente
para que éste tenga una guía a seguir, con contextualizaciones, preguntas
claves y aplicaciones que les permitan despertar el interés científico de los
estudiantes.
48
ENCUESTA APLICADA
A continuación se presenta la encuesta aplicada a los estudiantes. Esta fue
realizada considerando situaciones cercanas al principio de realidad de cada
estudiante, con un enfoque didáctico y agradable a primera vista.
1. Cuándo caminas con tus pies descalzos por tu habitación alfombrada y
luego te diriges al baño que tiene suelo cubierto con cerámica. ¿Por qué
se siente más fría la cerámica que la alfombra?.
a) Porque la cerámica conduce
mejor el calor que la alfombra.
b) Porque la cerámica es un mal
conductor de calor.
c) Porque la cerámica posee
menor temperatura que la alfombra.
d) Porque la alfombra produce el calor.
e) Otra ¿Cuál?________________.
2. Usamos chaleco para:
a) aumentar la temperatura de nuestro
cuerpo.
b) perder frío.
c) dar más energía a nuestro cuerpo.
d) evitar la transmisión del calor.
e) otra ¿Cuál?________________.
49
3. Se tienen dos cubos de hielo idénticos, de igual masa y temperatura. Si
uno se deja al aire libre, mientras el otro se deja al lado también al aire
libre pero envuelto en una bufanda, podemos afirmar que:
a) el hielo envuelto en la bufanda
demorará menos tiempo en
derretirse que el hielo expuesto
al aire libre.
b) el hielo envuelto en la bufanda
demorará más tiempo en
derretirse que el hielo expuesto al aire libre.
c) se demorarán el mismo tiempo en derretirse.
d) falta información.
e) otra ¿Cuál?________________.
4. ¿A qué temperatura ebulle el agua?
a) Siempre a 100ºC.
b) Depende de la presión a la que
se encuentra.
c) Depende de la cantidad de
agua que se esté calentando.
d) Depende del calor que llegue a la tetera.
e) Otra ¿Cuál?________________.
50
5. ¿A qué temperatura se evapora el agua en estado líquido?
a) A 100ºC.
b) A una temperatura mayor a
100ºC.
c) Depende de la cantidad de
agua que se esté calentando.
d) A cualquier temperatura.
e) Otra ¿Cuál?____________.
6. ¿De que están hechas las nubes?
a) Agua en estado gaseoso.
b) Agua en estado líquido y
sólido.
c) Ozono.
d) Humo.
e) Otra ¿Cuál?_____________.
7. El chorro visible que sale del pico de una tetera con agua hirviendo es:
a) agua en estado gaseoso.
b) agua en estado líquido.
c) humo.
d) aire.
e) otra ¿Cuál?_____________.
51
8. En un vaso hay hielo que esta cambiando de estado sólido a líquido.
Respecto a la temperatura de la mezcla podemos afirmar:
a) permanece constante.
b) disminuye.
c) no se puede predecir.
d) aumenta.
e) otra ¿Cuál?_________________.
9. ¿Qué hace un ventilador al estar encendido en una habitación?
a) Disminuye la temperatura del
aire.
b) Hace circular el aire.
c) Quita calor al ambiente.
d) Enfría el ambiente.
e) Otra ¿Cuál?_____________.
10. La evaporación es un proceso:
a) de enfriamiento.
b) de calentamiento.
c) endotérmico
d) de equilibrio térmico.
e) otro ¿Cuál?_______.
52
11. ¿Por qué los habitantes del desierto del Sahara se cubren su cabeza y
cuerpo con ropa blanca?.
a) El blanco refleja la radiación calórica
del medio ambiente y las gruesas
túnicas evitan la conducción del
calor del ambiente hacia el interior
de sus cuerpos.
b) El blanco refleja la radiación calórica
de su cuerpo y las delgadas túnicas
les permiten sentirse frescos.
c) el blanco absorbe radiación y la ropa permite la convección.
d) se protegen de los cambios de temperatura en el día.
e) Otra ¿Cuál? _________.
12. Uno de los lugares de nuestro cuerpo por donde perdemos más energía
es nuestra cabeza, analizando esta información ¿Quién siente más calor
al exponerse a pleno sol?.
a) Una persona con
pelo largo.
b) Una persona calva.
c) Una persona con
“pelito corto”.
d) Una persona con pelo rizado.
e) Otro ¿Cuál? _______.
53
13. Al soplar las manos con la boca abierta y luego soplarlas juntando los
labios formando un pequeño orificio, ¿por qué se siente más frío el aire
que sale al soplar por el orificio pequeño de los labios?.
a) El aire se expande y se enfría.
b) El aire viaja recto y golpea fuerte
nuestras manos.
c) Sale más frío de nuestro cuerpo.
d) Sale con mayor velocidad y enfría
nuestras manos.
e) Otra ¿Cuál?____________.
14. El refrigerador:
a) mantiene la temperatura con que se
introdujeron los alimentos.
b) quita calor a los alimentos.
c) introduce frío a los alimentos.
d) da más frío si se encuentra en una región con alta temperatura,
que en una región de menor temperatura.
e) Otra ¿Cuál?______________.
15. El agua a menor temperatura que el ambiente se entibiará más rápido
en:
a) una olla plateada.
b) una olla negra.
c) depende del tamaño de la olla.
d) no se sabe con exactitud.
e) otra ¿Cuál?______________.
54
16. Un vaso de papel lleno de agua, que se encuentra sobre una llama de
fuego no se encenderá porque:
a) el interior del papel está mojado.
b) el vaso de papel trasfiere el calor que
recibe al agua.
c) el papel es un mal conductor de calor.
d) el agua es un excelente conductor de
calor.
e) otra ¿Cuál?______________.
17. Suponga una masa de hielo a 0ºC que se encuentra dentro de un
recipiente aislado que contiene agua también a 0ºC y el aire contenido
en el recipiente también de encuentra a 0ºC. ¿Qué le sucederá en este
caso?.
a) Nada.
b) Todo el hielo se
funde.
c) Sólo una parte del
hielo se funde.
d) Toda el agua se
congela.
e) Otra ¿Cuál?________.
55
18. Un globo con aire en su interior y con su válvula amarrada se encuentra
expuesto al Sol. Después de cierto tiempo se observa que el volumen del
globo ha aumentado. Lo anterior es una evidencia de que:
a) ha ingresado aire al interior del globo.
b) el aire aumentó su temperatura y se dilató el
globo.
c) la goma del globo hace menor fuerza para
mantener al aire en su interior.
d) aumentó la masa del globo.
e) otra ¿Cuál?__________________.
19. Cuando el agua comienza a hervir, las burbujas que se forman en el fondo
suben rápidamente hacia la superficie. Estas burbujas son:
a) de aire y están a la misma temperatura
que el agua.
b) de aire y están a mayor temperatura
que el agua.
c) de agua gasificada y están a la misma temperatura que el agua.
d) de vapor de agua y están a mayor temperatura que el agua.
e) otra ¿Cuál?___________________.
56
20. Se suelta una pluma sobre la llama de una vela y se observa que
la pluma se eleva. Con esta observación queda en
evidencia que:
a) la pluma flota en el aire ya que es más liviana
que este gas.
b) la pluma gana energía calórica que se
transforma en movimiento.
c) la pluma aumenta su temperatura.
d) el aire sube por convección arrastrando a la
pluma.
e) otra ¿Cuál?______________.
21. Cuando un niño sale de la piscina ¿Por qué comienza a tiritar
inmediatamente?.
a) Porque el agua que queda en su
cuerpo le quita energía al niño
para evaporarse.
b) Porque al estar mojado el aire lo
enfría.
c) Porque su cuerpo está quieto.
d) Porque el agua está más calentita
que el ambiente.
e) Otra ¿Cuál?______________.
57
22. En una región nevada se observa los techos de dos casas, uno cubierto con
nieve y el otro techo sin nieve. Si ambas casas tienen encendido el mismo
sistema de calefacción se puede concluir que la casa con el techo cubierto con
nieve:
a) posee una mala aislación
térmica.
b) posee una buena aislación
térmica.
c) posee igual aislación térmica que la que no tiene nieve.
d) está tan fría adentro como afuera.
e) otra ¿Cuál?________________.
23. ¿Por qué cuando un maestro instala una ventana en una habitación deja un
espacio entre el vidrio y el marco de la ventana?.
a) Porque los materiales se dilatan
cuando aumenta la temperatura.
b) Porque los materiales se
contraen cuando aumenta la
temperatura.
c) Para evitar que se quiebre con la
presión atmosférica.
d) Para que entre aire aun con las ventanas cerradas.
e) Otra ¿Cuál?_________________.
58
RESULTADOS ESTADÍSTICA
1. Cuándo caminas con tus pies descalzos por tu habitación alfombrada y
luego te diriges al baño que tiene suelo cubierto con cerámica. ¿Por qué
se siente más fría la cerámica que la alfombra?.
a. Porque la cerámica conduce
mejor el calor que la alfombra.
b. Porque la cerámica es un mal
conductor de calor.
c. Porque la cerámica posee
menor temperatura que la alfombra.
d. Porque la alfombra produce calor.
e. Otra ¿Cuál?________________.
Gráfico Nº1
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción A, la cual fue marcada por
el 10,4% de los alumnos y alumnas encuestados de segundo y tercero medio
Figura Nº1
59
de los diversos colegios. Es correcta ya que al ser la cerámica un buen
conductor del calor es capaz de trasmitirlo a su entorno con mayor rapidez que
la alfombra que es un mal conductor del calor y por lo tanto, esa transmisión de
calor a gran tasa genera la sensación de “frío”.
La conducción del calor es un concepto que produce problemas en los
estudiantes, ya que la mayoría respondió marcando la opción B (34,3%) y la
opción C (34,6%). Con respecto a la opción B, los estudiantes piensan que los
malos conductores de calor, se sienten fríos al ser tocados (sensación térmica),
por lo cual tienden a responder erróneamente. Aunque sin duda la opción con
mayor frecuencia fue la C, ya que los alumnos y alumnas asocian la
temperatura de los cuerpos a la sensación térmica producida por sus
organismos al tocarlos, pero no consideran la opción que dos cuerpos que se
encuentran en un mismo medio y bajo las mismas circunstancias
necesariamente poseen la misma temperatura (Ley cero de la termodinámica).
La opción D fue contestada por el 19,1% de los estudiantes, opción incorrecta
ya que un cuerpo, en este caso la alfombra, no puede producir calor en forma
autónoma, mientras que la opción E, fue contestada por el 1,7% y corresponde
mayormente a la omisión, ya que no se dieron argumentos válidos frente otra
posible opción.
2. Usamos chaleco para:
60
a. aumentar la temperatura de nuestro cuerpo.
b. perder frío.
c. dar más energía a nuestro cuerpo.
d. evitar la transmisión del calor.
e. otra ¿Cuál?_________________________.
Gráfico Nº2
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción D, la cual fue marcada por
el 12,9%, no fue muy acertada por el hecho de que los estudiantes no son
capaces de asociar que la ropa es un aislante entre nuestro cuerpo y el medio
ambiente. Esta permite que nuestro cuerpo no libere tan rapidamente energía
en forma de calor y de este modo no tenemos la sensación de frío (pérdida de
calor). La opción con mayor frecuencia fue la A, que representa el 56,2%, la
cual es incorrecta porque el ser humano posee una temperatura corporal de
37ºC aproximadamente, la que no puede aumentar por un chaleco ya que no
posee una fuente de energía o un mecanismo que produzca calor. La
alternativa B fue marcada por un 17,1%, es una opción que podría haber
generado conflictos, ya que el concepto de frío en términos físicos no existe, aunque este término es comúnmente utilizado, lo que si existe es
Figura Nº2
61
pérdida de calor y no traspaso de frío. La opción C fue contestada por un 10,7%
que erróneamente piensa que el chaleco es una fuente de energía capaz de
entregar calor. El resto de los estudiantes (3,1%) omitieron o dieron argumentos
no válidos.
62
3. Se tienen dos cubos de hielo idénticos, de igual masa y temperatura. Si
uno se deja al aire libre, mientras el otro se deja al lado también al aire
libre pero envuelto en una bufanda, podemos afirmar que:
a. el hielo envuelto en la bufanda
demorará menos tiempo en derretirse
que el hielo expuesto al aire libre.
b. el hielo envuelto en la bufanda
demorará más tiempo en derretirse que
el hielo expuesto al aire libre.
c. demorarán el mismo tiempo en derretirse.
d. falta información.
e. otra ¿Cuál?________________________.
Gráfico Nº3
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B contestada por un 27,0%
de los estudiantes, esta pregunta es muy similar a la anterior, ya que la lógica
es la misma “transferencia de energía”, en este caso la bufanda actúa como un
aislante que permite mantener mayor tiempo protegido al cubo de hielo, sin ser
Figura Nº3
63
derretido, en el caso del cubo que se encuentra al aire libre se derrite con
mayor rapidez, ya que no está aislado y por ende se produce transferencia de
energía hacia él desde el medio ambiente.
La opción con mayor frecuencia fue la A con un 48,3%, la cual fue
erróneamente marcada porque los alumnos tienen la concepción de que la
bufanda entrega calor y por ende derretiría más rápido al hielo envuelto, en
comparación del que se encuentra al aire libre. Es importante señalar que en
las personas existe el concepto de que el hielo es algo tan inestable que se
derrite con gran facilidad, más aún si le colocamos una bufanda, lo que conlleva
al error recién expuesto. La alternativa C fue marcada por un 17,4%, en la cual
los alumnos y alumnas consideran que al estar en las mismas circunstancias
ambientales, al ser del mismo tamaño y poseer la misma masa deberían
derretirse al mismo tiempo, pero no tomaron en consideración que la bufanda
es un aislante del calor. La opción D fue marcada por un 6,2% que
posiblemente no analizó la situación. Un 1,1% omitió o respondió sin dar
argumentos válidos.
64
4. ¿A qué temperatura ebulle el agua?
a. Siempre a 100ºC.
b. Depende de la presión a la que se
encuentra.
c. Depende de la cantidad de agua
que se esté calentando.
d. Depende del calor que llegue a la tetera.
e. Otra ¿Cuál?_____________________.
Gráfico Nº4
La alternativa correcta a esta pregunta es la B, la cual fue contestada por el
24,2% de los estudiantes. La presión a la que se encuentre el agua es la
determinante de la temperatura de ebullición. A nivel del mar bajo 1 (atm) de
presión, el agua ebulle a 100,0ºC. La opción con una frecuencia mayor de
respuestas fue la A con el 64,6%, la cual es incorrecta porque no especifica
bajo que condiciones el agua ebulle a 100,0ºC. La cantidad de agua que se
esté calentando no es un factor que influya en la temperatura de ebullición
Figura Nº4
65
(opción C), como lo pensó el 7,0% del alumnado. La cantidad de agua que se
calienta se asocia a la energía interna molecular que ésta posee.
El 3,7% considera erróneamente que aplicando una mayor cantidad de energía
en forma de calor, el agua aumentará más su temperatura, que utilizando una
menor cantidad de energía (opción D); lo único que afectará al usar mayor
cantidad de energía es el tiempo que demorará el agua en alcanzar su estado
de ebullición. El 0,6% contestó la opción E, alumnos que omitieron o no dieron
argumentos válidos.
66
5. ¿A qué temperatura se evapora el agua en estado líquido?
a. A 100ºC.
b. A una temperatura mayor a 100ºC.
c. Depende de la cantidad de agua
que se esté calentando.
d. A cualquier temperatura.
e. Otra ¿Cuál?____________________.
Gráfico Nº5
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción D que fue contestada por un
7,9% de los estudiantes; ellos fueron capaces de asociar que el agua es una
sustancia volátil que continuamente se evapora cambiando su estado líquido a
gaseoso. La alternativa con mayor frecuencia fue la opción A y B, cada una con
un 39,0%. Puede observarse en ambos casos que los estudiantes tienen una
confusión con respecto a los conceptos ebullición del agua y evaporación de
esta. La ebullición es un proceso donde el agua pasa de ser una sustancia
líquida a una gaseosa vertiginosamente, esto sucede porque el agua llega a su
Figura Nº5
67
punto de ebullición que está determinado por la presión a la que se encuentre;
en el caso que nos encontremos a 1 atm de presión, el agua ebullirá a 100,0ºC.
Por otra parte la evaporación es un proceso de cambio de estado de líquido a
gaseoso, que ocurre a cualquier temperatura, estudiado bajo la propiedad de
volatibilidad de las sustancias. La opción C fue escogida por un 12,1%, la cual
es errónea ya que al tener una gran cantidad de agua calentándose aumentará
su energía interna e irá evaporándose de igual modo, pero el factor “cantidad”
no es relevante. Un 2,0% omitió o no respondió con argumentos válidos.
68
6. ¿De qué están hechas las nubes?.
a. Agua en estado gaseoso.
b. Agua en estado líquido y
sólido.
c. Ozono.
d. Humo.
e. Otra ¿Cuál?_______________.
Gráfico Nº6
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B, la cual fue contestada
por un 7,6% de los estudiantes. Un 87,9% señaló la opción A, el error
asociado a esta pregunta es pensar que las nubes son de gas. Las nubes están
formadas por pequeñas partículas de agua en estado líquido y agua en estado
sólido; el agua en estado gaseoso es invisible a nuestros ojos (tal como lo son
todos los gases).
Figura Nº6
69
La opción C fue contestada por un 2,2% de los estudiantes, esta alternativa es
errónea ya que las nubes no están hechas de ozono, si no que esté se
encuentra presente en nuestra atmósfera, en una capa llamada estratósfera y
es la encargada de protegernos de los rayos ultravioleta (UV) provenientes del
Sol. Un 1,4% contestó la opción D, alternativa incorrecta, ya que el humo es
una sustancia artificial producida por la combustión (completa e incompleta), es
un contaminante y no un compuesto. Un 0,8% omitió o respondió sin dar
argumentos válidos.
70
7. El chorro visible que sale del pico de una tetera con agua hirviendo es:
a. agua en estado gaseoso.
b. agua en estado líquido.
c. humo.
d. aire.
e. otra ¿Cuál?_________.
Gráfico Nº7
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B contestada por un 5,1%,
como se mencionó en la pregunta anterior, el agua gasificada es invisible, es
por esto que podemos darnos cuenta que no estamos en presencia de agua en
estado gaseoso, si no que agua en estado líquida, o condensada, aunque es
importante señalar que en el chorro que sale de la tetera existe (justo en el pico
de ésta) una zona invisible que corresponde a agua en estado gaseoso, que al
Figura Nº7
71
ir elevándose se comienza a enfriar, condensándose en pequeñas gotitas de
agua líquida y por lo tanto visibles.
La alternativa con mayor frecuencia fue la A con un 88,5% de los estudiantes; el
error conceptual es confundir que el chorro visible es gas, incluso otro concepto
que trae grandes confusiones es el de vapor de agua; el cual los alumnos y
alumnas también tienden a clasificar en que es un chorro visible de gas, lo cual
es incorrecto, ya que al utilizar ese término nos referimos simplemente a agua
gasificada y por ende invisible. La alternativa C fue contestada por un 2,5%, la
cual es incorrecta porque el humo es un contaminante ambiental y es imposible
que surja de la ebullición del agua, que está compuesta por elementos distintos
a los del humo (H2O). Un 2,2% contestó la alternativa D, respuesta errónea, ya
que el aire es invisible y se encuentra en la capa de la atmósfera más próxima a
nosotros.
La opción E fue contestada por un 1,7% que corresponde a los alumnos y
alumnas que omitieron o simplemente no dieron argumentos válidos.
72
8. En un vaso hay hielo que esta cambiando de estado sólido a líquido.
Respecto a la temperatura de la mezcla podemos afirmar:
a. permanece constante.
b. disminuye.
c. no se puede predecir.
d. aumenta.
e. otra Cuál?_________.
Gráfico Nº8
La alternativa correcta a esta pregunta es la A; contestada por un 19,4% de los
estudiantes; ya que al verter los hielos sobre el vaso con agua inmediatamente
estos comienzan a absorber energía que cede el agua, hasta que en un
momento se logra el equilibrio térmico, donde la temperatura permanece
constante. La opción con mayor frecuencia fue la B con un 40,7%,
posiblemente porque consideraron la fase inicial, es decir cuando se introduce
Figura Nº8
73
el hielo en el vaso con agua, si pusiéramos un termómetro nos daríamos cuenta
que disminuye la temperatura, pero la pregunta va enfocada al estado final de la
mezcla y no a su fase inicial. La alternativa C fue marcada por un 7,3% y
corresponde a los alumnos y alumnas que posiblemente dudaron con esta
pregunta y no fueron capaces de analizar lo que ocurre en esta situación. La
opción D fue marcada por un gran porcentaje del alumnado (31,2%), ya que
posiblemente consideraron que al derretirse completamente el hielo,
inmediatamente la temperatura de la mezcla comienza a aumentar, debido a las
condiciones externas al sistema, pero esta sería un fase posterior a la que se
está preguntando, por lo cual es errónea. Finalmente la opción E fue contestada
por un 1,4% de estudiantes que omitieron o no dieron argumentos válidos.
74
9. ¿Qué hace un ventilador al estar encendido en una habitación?.
a. Disminuye la temperatura
del aire.
b. Hace circular el aire.
c. Quita calor al ambiente.
d. Enfría el ambiente.
e. Otra ¿Cuál?____________.
Gráfico Nº9
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B marcada por un 46,9%,
que corresponde a la mayoría de los estudiantes, por lo cual podemos concluir
que esta pregunta es de menor dificultad que las anteriores, los alumnos fueron
capaces de distinguir que el mecanismo del ventilador no enfría el ambiente, si
no que lo hace circular, por lo tanto a través de la convección del aire podemos
sentir la sensación de frescura al estar encendido este aparato. Aunque la
mayoría acertó un 18,3% contestó la opción D, alternativa incorrecta ya que el
Figura Nº9
75
aire no se enfría por sí solo, ya que el ventilador no tiene como función quitar
energía al ambiente.
Un 16,9% marcó como opción correcta la C y un 15,4% contestó la opción A,
ambas erróneas por los mismos argumentos dados anteriormente. Un 2,5%
contestó la opción E que corresponde a los estudiantes que omitieron o no
dieron argumentos válidos.
76
10. La evaporación del agua es un proceso:
a. de enfriamiento.
b. de calentamiento.
c. endotérmico.
d. de equilibrio térmico.
e. otro ¿Cuál?_______.
Gráfico Nº10
La alternativa correcta para esta pregunta es la opción A escogida por un 14,0%
de los estudiantes encuestados; la evaporación es un proceso de enfriamiento
porque, por ejemplo, para que el agua pueda evaporarse necesariamente le
quita energía a un cuerpo o la misma agua disminuyendo su temperatura. Un
51,4% que corresponde a la mayoría de los estudiantes respondieron con la
opción B, la cual es incorrecta, posiblemente ellos la marcaron pensando en la
energía que adquiere el agua y no en la que pierde el cuerpo. Un 20,5%
considera que hay un equilibrio térmico entre el agua y el cuerpo (opción D), lo
Figura Nº10
77
cual es imposible, pues para que exista la evaporación necesariamente el
cuerpo debe ceder energía. Un 11,8% contesto con la opción C; erróneo pues
con un proceso endotérmico se absorbe energía, y la situación que analizamos
nos muestra que la energía cinética de las moléculas en el agua disminuye, y
como esta es proporcional a la temperatura, la última también lo hace, por lo
cual existe un enfriamiento del agua y no una absorción de energía. Un 2,2%
omitió o no entregó argumentos válidos (opción E).
78
11. ¿Por qué los habitantes del desierto del Sahara se cubren su cabeza y
cuerpo con ropa blanca?.
a. El blanco refleja la radiación calórica
del medio ambiente y las gruesas
túnicas evitan la conducción del calor
del ambiente hacia el interior de sus
cuerpos.
b. El blanco refleja la radiación calórica
de su cuerpo y las delgadas túnicas
les permiten sentirse frescos.
c. el blanco absorbe radiación y la ropa
permite la convección.
d. se protegen de los cambios de temperatura en el día.
e. Otra ¿Cuál? _________.
Gráfico Nº11
Figura Nº11
79
La alternativa correcta a esta pregunta fue la opción A marcada por un 29,2%
de los estudiantes, esta opción es muy similar a la opción B marcada por la
mayoría del grupo encuestado 49,4%, pero la gran diferencia se produce en la
característica de la túnica. La túnicas de los Beduinos o habitantes del Sahara
deben ser blancas y gruesas, ya que ellos reciben altas dosis de radiación
solar, por lo cual necesitan proteger su cuerpo de ésta y además aislarlo de la
energía en forma de calor que están recibiendo del medio externo, el color
blanco es muy importante ya que gracias a él pueden reflejar la energía solar
por radiación que reciben continuamente. El error fue pensar que con una
túnica delgada se sentirían frescos, pero ante tan altas temperaturas una túnica
delgada permite mayor absorción de radiación que una gruesa. La opción C fue
marcada por un 12,9%, la cual es incorrecta ya que el blanco no es capaz de
absorber si no que refleja y el negro absorbe radiación solar, y por esto mismo
es que los hombres del desierto no utilizan túnicas negras. Un 8,1% marcó la
opción D, si bien en el desierto existen muchos cambios de temperatura, pero
no es la característica primordial para que las túnicas sean blancas. Un 0,3%
omitió o no dio argumentos válidos a esta pregunta.
80
12. Uno de los lugares de nuestro cuerpo por donde perdemos más energía
es nuestra cabeza, analizando esta información ¿Quién siente más calor
al exponerse a pleno sol?.
a. Una persona con pelo
largo.
b. Una persona calva.
c. Una persona con
“pelito corto”.
d. Una persona pelo rizado.
e. Otro ¿Cuál? _______.
Gráfico Nº12
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B, la cual fue contestada
por un 30,6% de los estudiantes, ya que el pelo en este caso funciona como un
aislante para protegernos de la radiación solar; al exponerse una persona calva
al sol, recibirá mayores dosis de radiación que una persona con cabello. La
alternativa con mayor frecuencia, con un 47,2%, fue la A posiblemente porque
Figura Nº12
81
los estudiantes han escuchado en su vida cotidiana que en general para sentir
menos calor las mujeres u hombres con pelo largo, prefieren recogerlo y de
este modo se sienten más frescos; pero si comparamos una persona con
cabellera y una persona calva, sigue siendo muy aventajada la persona con
pelo largo. Un 2,2% contestó la opción C y un 16,6% la opción D. El hecho de
poseer cabello, ya nos está protegiendo de la radiación solar, pues en los tres
casos estamos aislados, pero si hacemos una mirada minusiosa a la situación
la persona con cabello rizado se encuentra más aislada que aquella que posee
pelo largo, ya que al ser su cabello ondulado, tiene mayor aire dentro de éste, y
por ende está más protegida. Es importante mencionar que el lugar de nuestro
cuerpo por el que más disipamos energía es nuestra cabeza, por lo cual la
persona calva entrega más energía por su cabeza que una persona con cabello
(por lo cual un calvo siente más frío en su cabeza en un día de menos
temperatura). Un 3,4 % omitió ante esta pregunta o contestó sin dar
argumentos válidos.
82
13. Al soplar las manos con la boca abierta y luego soplarlas juntando los
labios formando un pequeño orificio, ¿por qué se siente más frío el aire
que sale al soplar por el orificio pequeño de los labios?.
a. El aire se expande y se enfría.
b. El aire viaja recto y golpea fuerte
nuestras manos.
c. Sale más frío de nuestro cuerpo.
d. Sale con mayor velocidad y enfría
nuestras manos.
e. Otra ¿Cuál?__________.
Gráfico Nº13
La alternativa correcta para esta pregunta es la opción A marcada por un
24,2%, la cual es válida ya que al soplar con los labios juntos rápida o
lentamente el aire se expandirá haciendo sentir nuestras manos más frías
(expansión adiabática). Un 46,1% que corresponde a la mayoría del grupo
encuestado contestó la opción D la cual es incorrecta ya que la rapidez con que
Figura Nº13
83
se expulsa el aire no es relevante para la expansión de éste. Un 20,5% contestó
con la opción B, mientras que un 7,0% escogió la alternativa C, ambas
incorrectas ya que al soplar el aire no saldrá en línea recta si no expandirá
produciendo la sensación de frío, por otra parte el aire sale de nuestro cuerpo
con la misma temperatura de éste.
Un 2,2% omitió o respondió con argumentos de poca validez (opción E).
84
14. El refrigerador:
a. mantiene la temperatura con
que se introdujeron los
alimentos.
b. quita calor a los alimentos.
c. introduce frío a los alimentos.
d. da más frío si se encuentra en una
región con alta temperatura, que en
una región de menor temperatura.
e. Otra ¿Cuál?___________________.
Gráfico Nº14
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B contestada por un 27,2%
de los estudiantes, mientras que la alternativa mayormente marcada es la
opción C con un 39,6% de preferencia. Ambas contradictorias y que produjeron
gran confusión en los estudiantes, ya que fueron las más contestadas. El
refrigerador utiliza un líquido que posee un bajo punto de ebullición, luego al
Figura Nº14
85
evaporarse es capaz de absorber el calor de los alimentos introducidos en él. El
refrigerador no introduce frío, además el concepto frío no existe en el
vocabulario de la física. Un 16,0% considera la opción A, la cual es incorrecta
por los argumentos dados anteriormente, incluso es posible descartar esta
opción utilizando situaciones cotidianas como por ejemplo introducir al
refrigerador un helado que se está derritiendo rápidamente, al cabo de un lapso
de tiempo nos daremos cuenta que se encuentra en un estado más sólido. Un
13,5% considera que las condiciones climáticas afectan en el funcionamiento
del refrigerador (opción D), lo cual es incorrecto, ya que el refrigerador es una
máquina térmica que funciona internamente quitando energía a los alimentos y
produciendo un ciclo que no es intervenido por las condiciones externas.
Un 3,7% omitió o no contestó con argumentos válidos (opción E).
86
15. El agua a menor temperatura que el ambiente se entibiará más rápido
en:
a. una olla plateada.
b. una olla negra.
c. depende del tamaño de la
olla.
d. no se sabe con exactitud.
e. otra ¿cuál?______________.
Gráfico Nº15
La respuesta correcta a esta pregunta es la opción B contestada por un 24,2%
de los estudiantes. El negro tiene la capacidad de absorber radiación en forma
de calor en forma más rápida que otros colores, es por esto que una olla negra
es mucho más efectiva que otras. La opción con mayor frecuencia fue la D con
un 29,8% que corresponde definitivamente a alumnos que no sabían que los
Figura Nº15
87
colores pueden afectar en la efectividad en este caso de la olla, por su
capacidad de absorber, reflejar u absorber menormente, etc.
La alternativa A fue escogida por un 25,0% ya que en general lo más común
que vemos en nuestros hogares son ollas plateadas, por lo cual es lo más
cercano a su principio de realidad y por ende un gran porcentaje la consideró
más efectiva que la olla negra. Un 18,3% considera que el tamaño de la olla
afectará en el tiempo de calentamiento del agua en ella (opción C), lo cual es
erróneo, ya que lo que afecta en tal caso es la cantidad de agua que se
introduzca en ella y el color respectivo de la olla. Un 2,8% contestó la opción E,
y corresponde a los alumnos y alumnas que omitieron o no dieron argumentos
válidos ante esta pregunta.
Es importante señalar que esta pregunta produjo mucha complejidad, es por
esto que no puede observarse una tendencia muy marcada hacia el concepto
erróneo, ya que en este caso son muchos los conceptos que no están claros y
se manifiestan en los resultados obtenidos.
88
16. Un vaso de papel lleno de agua, que se encuentra sobre una llama de
fuego no se encenderá porque:
a. El interior del papel está mojado.
b. El vaso de papel trasfiere el calor que
recibe al agua.
c. El papel es un mal conductor de calor.
d. El agua es un excelente conductor de
calor.
e. Otra ¿Cuál?___________________.
Gráfico Nº16
La alternativa correcta para esta pregunta es la opción B que fue escogida por
un 19,9% de los estudiantes. Todos sabemos que si colocamos fuego bajo un
papel éste se quemará completamente ante un leve contacto o mucha cercanía
de la llama a él, pero si un vaso de papel con agua se coloca en el fuego no
observamos este fenómeno, si no que la vela entregará calor al papel pero éste
será transferido al agua, es por esto que lentamente el agua comenzará a
entibiarse y el papel jamás se quemará (mientras éste contenga agua). La
Figura Nº16
89
opción con mayor frecuencia fue la A con un 55,9%, pero esta alternativa no
hace referencia a la transferencia de energía que se produce gracias a la
presencia del agua, por lo cual es incorrecta. Un 12,4% considera que el agua
es un excelente conductor del calor (opción D), lo cual es completamente
erróneo, por el contrario, el agua es un muy mal conductor del calor y esto lo
podemos evidenciar en nuestro océano, gracias a nuestro sol, los océanos
reciben energía durante todo el día, es por esto que cuando nos bañamos en la
playa al anochecer el agua está temperada, porque recibe energía y al ser un
mal conductor de calor, la disipa lentamente. La opción C fue escogida por un
9,6%, que considera al papel como un mal conductor. Si el papel al estar lleno
con agua fuera un mal conductor, evidenciaría un aumento de temperatura y el
agua se mantendría con la temperatura que fue vertida, por lo cual es falso. Un
2,2% considera correcta la opción E y corresponde a los alumnos y alumnas
que omitieron o no dieron argumentos válidos ante esta pregunta.
90
17. Suponga una masa de hielo a 0 ºC que se encuentra dentro de un
recipiente aislado que contiene agua también a 0 ºC y el aire contenido
en el recipiente también de encuentra a 0ºC. ¿Qué le sucederá en este
caso?.
a. Nada.
b. Todo el hielo se funde.
c. Sólo una parte del hielo
se funde.
d. Toda el agua se
congela.
e. Otra ¿Cuál?________.
Gráfico Nº17
Esta es una de las preguntas que también evidencia mucha confusión. La
opción correcta es la A, que es este caso fue marcada por la mayoría del
estudiantado con un 35,4%. Al estar el sistema completamente hermético y
bajo las mismas condiciones es decir todo a la misma presión y a la misma
temperatura y sin influencia externa, el sistema se encuentra en un equilibrio
Figura Nº17
91
termodinámico, debido a esto es que los cuerpos ceden la misma energía
que absorben, lo que implica que sucederá nada. Un 28,7% contestó la
opción D, la cual es incorrecta ya que para que el agua se congelara, ésta
debería estar cediendo energía al medio ambiente y como mencionamos
anteriormente que el sistema se encuentra en equilibrio térmico, esta
condición no se cumple. Un 21,1% considera que el hielo se fundirá (opción
B), lo cual es erróneo siguiendo los mismos argumentos dados
recientemente. Para que el hielo se funda éste debería estar recibiendo
energía del agua, lo cual no ocurre. Un 14,9% considera que sólo una parte
del hielo se funde (opción C), lo que no ocurre ya que el hielo no está
recibiendo energía del agua, si no que se encuentra en equilibrio térmico
con ella y con el aire del recipiente. Finalmente nadie contestó la opción E.
92
18. Un globo con aire en su interior y con su válvula amarrada se encuentra
expuesto al Sol. Después de cierto tiempo se observa que el volumen del
globo ha aumentado. Lo anterior es una evidencia de que:
a. ha ingresado aire al interior del globo.
b. el aire aumentó su temperatura y se
dilató el globo.
c. la goma del globo hace menor fuerza para
mantener al aire en su interior.
d. aumentó la masa del globo.
e. otra ¿Cuál?____________________.
Gráfico Nº18
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B contestada por la mayor
parte del alumnado con un 46,6%, ante el aumento de temperatura los
materiales se dilatan y en este caso al estar el globo inflado con aire en su
interior y someterse a la radiación solar, las moléculas de aire comienzan a
adquirir energía cinética, agitándose y presionando las paredes de éste,
Figura Nº18
93
además el plástico del globo se dilata aumentando su tamaño, debido al
aumento de la temperatura de las moléculas del aire. Un 19,7% contestó la
opción C, la cual es incorrecta ya que no explicita las condiciones en las que se
encuentra el aire dentro del globo al someterse a un aumento de temperatura.
Un 17,7% considera correcto que aumentó la masa del globo (opción D), lo cual
es completamente incorrecto ya que no ingresa nada al sistema, no entra aire
ya que el globo se encuentra cerrado y si aumenta el volumen del globo es
debido a la agitación y aumento de la temperatura de las moléculas de aire. Un
14,3% contestó con la opción A, la cual es incorrecta y fue fundamentada
recientemente. Un 1,7% omitió o no respondió con argumentos válidos (opción
E).
94
19. Cuando el agua comienza a hervir, las burbujas que se forman en el fondo
suben rápidamente hacia la superficie. Estas burbujas son:
a) de aire y están a la misma temperatura que el agua.
b) de aire y están a mayor
temperatura que el agua.
c) de agua gasificada y están a la
misma temperatura que el agua.
d) de vapor de agua y están a mayor
temperatura que el agua.
e) otra ¿Cuál?__________________.
Gráfico Nº19
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción C que fue contestada por un
18,5% de los estudiantes; al hervir el agua se forman burbujas de agua
gasificada debido al cambio de estado del agua líquida a gaseosa, estas
burbujas son menos densas que el líquido y se encuentran a la misma
temperatura que éste y comienzan a subir rápidamente indicando que el agua
Figura Nº19
95
está hirviendo. La alternativa con mayor frecuencia fue la opción D con un
39,0%, donde ellos consideran que estas burbujas son de vapor de agua a
mayor temperatura. El vapor de agua lo clasificamos como agua gasificada
invisible al ojo humano, lo cual es correcto, pero estas burbujas no se
encuentran a mayor temperatura, si no que a la misma que el fluido. Un 22,5%
consideró la opción A, mientras que un 19,4% escogió la opción B, ambas
incorrectas ya que no pueden ser burbujas de aire, pues no hay ninguna
filtración que permita hacer ingresar aire al sistema. Un 0,6% escogió la opción
E que corresponde a estudiantes que omitieron o no dieron argumentos válidos.
96
20. Se suelta una pluma sobre la llama de una vela y se observa que
la pluma se eleva. Con esta observación queda en evidencia que:
a) la pluma flota en el aire ya que es más
liviana que este gas.
b) la pluma gana energía calórica que se
transforma en movimiento.
c) la pluma aumenta su temperatura.
d) el aire sube por convección arrastrando a la pluma.
e) otra ¿Cuál?______________.
Gráfico Nº20
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción D, que fue contestada por
un 36,5% que corresponde al mayor porcentaje de estudiantes. Otra opción con
un alto porcentaje de aceptación fue la A, contestada por un 33,1%. Al
encender la vela comienza a calentar el aire que se encuentra sobre ella,
produciendo la convección de éste, debido a su disminución de densidad, luego
Figura Nº20
97
al colocar la pluma sobre la mecha se evidenciará esta convección a través de
la elevación de la pluma. La opción A es incorrecta ya que el concepto “liviana”
está asociado a su pequeña masa, esto no argumenta la flotabilidad en el aire,
como sí la densidad. Un 20,5% contestó haciendo referencia a la
transformación de energía calórica a movimiento (opción B) y un 9,3% plantea
que la pluma aumenta su temperatura, ambas incorrectas, porque el factor
esencial es la convección del aire. Un 0,6% omitió o no contestó con
argumentos válidos ante esta pregunta (opción E).
98
21. Cuando un niño sale de la piscina ¿Por qué comienza a tiritar
inmediatamente?.
a) Porque el agua que queda en
su cuerpo le quita energía al
niño para evaporarse.
b) Porque al estar mojado el aire
lo enfría.
c) Porque su cuerpo está quieto.
d) Porque el agua está más
calentita que el ambiente.
e) Otra ¿Cuál?______________.
Gráfico Nº21
La alternativa correcta para esta pregunta es la opción A contestada por un
21,3%, al ingresar a la piscina y salir de ésta, se comienza a sentir la sensación
de frío debido a la pérdida de energía que estamos sufriendo, ya que el agua
para poder evaporarse le quita energía a nuestro cuerpo. La mayoría consideró
Figura Nº21
99
la opción B con un 51,7%, la cual es errónea, ya que el aire no nos enfría, si no
que gatilla la evaporación del agua y por ende nuestra transferencia de energía
hacia ella para que lo logre. Un 13,2% considera que el agua está más caliente
que el medio externo (opción D), mientras que un 11,5% escogió la opción C,
ambas incorrectas, el agua es un mal conductor del calor es por esto que puede
sentirse calentita, pero no es la causante de la sensación de frío al salir de ella,
y por otro lado aunque saltemos y nos movamos al salir del agua, el proceso de
evaporación se ejecutara de igual forma, por lo cual no es un argumento válido.
Un 2,2% omitió o no respondió con argumentos coherentes (opción E)
100
22. En una región nevada se observa los techos de dos casas, uno cubierto con
nieve y el otro techo sin nieve. Si ambas casas tienen encendido el mismo
sistema de calefacción se puede concluir que la casa con el techo cubierto con
nieve:
a) posee una mala aislación
térmica.
b) posee una buena aislación
térmica.
c) posee igual aislación térmica que la
que no tiene nieve.
d) está tan fría adentro como afuera.
e) otra ¿Cuál?_______________.
Gráfico Nº22
Figura Nº22
101
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción B, ya que al poseer una
buena aislación térmica no es capaz de transferir el calor desde su interior al
techo y es por esto que la nieve no se derrite, donde un 29,2% acertó.
Un 41,3% contestó a la opción A argumento incorrecto ya que si tuviese una
mala aislación térmica la nieve debería derretirse pues el calor se transferiría
hacia ella. La opción C fue contestada por un 15,7%, argumento erróneo, si
tuviesen la misma aislación térmica ambas estarían con nieve o ambas sin
nieve. Un 11,8% coincide en que la casa cubierta de nieve está tan fría como el
medio externo (opción D), lo cual es erróneo, ya que posee una buena aislación
térmica, por lo cual se encuentra más protegida de las bajas temperaturas. Un
2,0% marcó la opción E, donde estos estudiantes omitieron o dieron
argumentos con poca validez.
102
23. ¿Por qué cuando un maestro instala una ventana en una habitación deja un
espacio entre el vidrio y el marco de la ventana?
a) Porque los materiales se
dilatan cuando aumenta la
temperatura.
b) Porque los materiales se
contraen cuando aumenta la
temperatura.
c) Para evitar que se quiebre con la
presión atmosférica.
d) Para que entre aire aun con las ventanas cerradas.
e) Otra ¿Cuál?_________________
Gráfico Nº23
La alternativa correcta a esta pregunta es la opción A contestada por un 41,3%
que corresponde a la mayoría de los estudiantes encuestados; es muy
necesario ese espacio entre el vidrio y el marco ya que ambos materiales se
dilatan ante el aumento de la temperatura, si no existiera esta ranura lo más
Figura Nº23
103
probable es que el vidrio se quebrara debido a la presión entre ambos
materiales. Un 24,4% contestó erróneamente marcando la opción B, ya que
ante el aumento de la temperatura los materiales se dilatan y cuando las
temperaturas disminuyen los materiales se contraen, a excepción del caucho
que es uno de los pocos materiales que se dilatan cuando la temperatura
disminuye y se contrae cuando la temperatura aumenta. Un 21,9% considera
que este espacio es necesario para que la presión atmosférica no rompa
nuestros vidrios (opción C), lo cual es incorrecto, ya que esta presión es
prácticamente constante y varía según las localidades, por lo cual si fuera una
presión suficientemente fuerte debería romper los vidrios en cualquier lugar y no
necesariamente puestos en el marco de la ventana. Un 11,2% considera que se
usa para que entre aire (opción D), argumento poco válido. Un 1,1% contestó
con la opción E, donde son alumnos que omitieron o no argumentaron sus
ideas correctamente.
104
3 GUÍA AL DOCENTE UNIDAD: “EL CALOR” A continuación se presenta la guía elaborada para el docente, que tiene la
finalidad de utilizar los pre-conceptos existentes en los estudiantes para
contrastarlos con una experiencia concreta que permita lograr un anclaje de
ideas y un aprendizaje significativo.
Contenidos Mínimos 1. La temperatura
a. Equilibrio térmico.
b. Dilatación de la materia con el aumento de la temperatura: su manifestación
en materiales diversos.
2. Materiales y calor
a. Introducción fenomenológica del calor como una forma de energía.
b. Transmisión de calor a través de un objeto. Distinción fenomenológica entre
medios con conductividad térmica diferente, como el vidrio, el metal, el aire, etc.
c. Distinción de las diferentes fases en que se encuentra la materia. Influencia
de el calor en los cambios de fase. Descripción del calor como movimiento de
átomos en las diferentes fases.
d. Sensibilidad térmica de la piel.
3. Conservación de la energía
a. Ejemplos integradores de las diversas formas de energía, como el automóvil,
el refrigerador, los organismos vivos, etc.
105
Conocimientos previos: Los alumnos deben:
Conocer algunos tipos de termómetros y las diferentes unidades de
medida que nos permiten medir la temperatura.
Asociar la sensación de frío o de calor, como una sensación subjetiva.
Observar que algunos cuerpos cambian de forma debido al calor.
Tener experiencias del fenómeno de transmisión del calor.
Conocer algunos artefactos que tengan relación con el frío o el calor, por
ejemplo: refrigerador, estufa, ventilador, etc.
Aprendizajes esperados:
Manejan con familiaridad los conceptos de temperatura y calor, su
relación con la energía, las propiedades de los materiales y artefactos de
uso cotidiano en relación a estas magnitudes.
Comprenden que, al menos en algunos casos, el comportamiento global
de un sistema se puede explicar en términos de la participación individual
de sus partes (como la relación entre la temperatura de un cuerpo y el
movimiento de sus constituyentes moleculares).
Aprecian la generalidad de algunas nociones de la física (como la
energía).
Reconocen que lo que leen nuestros sentidos puede verse afectado por
las condiciones del entorno y no es infalible (como la apreciación de la
temperatura).
106
3.1 CAMBIOS DE ESTADO DESARROLLO DEL CONTENIDO La materia se presenta básicamente en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Uno de los efectos que puede producir el calor, en las sustancias es el cambio
de estado.
Los cambios de estado que pueden sufrir los objetos, son una de las
manifestaciones del calor. El estado de una sustancia depende de la
temperatura y la presión a que se encuentre.
La naturaleza presenta sustancias en ciertos estados y que por efectos del
calor, en forma natural o provocado por el hombre, estos pueden modificarse.
RELACIÓN CON LA ENCUESTA
El estudio realizado en los establecimientos arrojó ciertas debilidades en el
tema recién expuesto en el desarrollo del contenido, principalmente en las
preguntas que se presentan a continuación. La siguiente tabla nos resume, las
preguntas realizadas y el mayor pre-concepto identificado en cada una de ellas.
PREGUNTAS ERROR CONCEPTUAL
1) ¿A qué temperatura ebulle el agua?
El agua siempre hierve a 100ºC
2) ¿A qué temperatura se evapora el
agua en estado líquido?
A 100ºC o mayor a 100ºC
107
3) ¿De qué están hechas las nubes?
Están hechas de gas
4) El chorro visible que sale del pico de
una tetera hirviendo es:
Agua en estado gaseoso
5) En un vaso hay agua y hielo que está
cambiando de estado sólido a líquido.
Respecto a la temperatura de la mezcla
podemos afirmar que:
Disminuye
6) La evaporación es un proceso de:
Calentamiento
7) Cuando el agua comienza a hervir,
las burbujas que se forman suben
rápidamente hacia la superficie. Estas
burbujas son de:
Vapor de agua y están a mayor
temperatura que el agua, o de aire
y están a la misma temperatura
que el agua.
8) Cuando un niño sale de la piscina
¿Porqué comienza a tiritar
inmediatamente?
Porque al estar mojado el aire lo
enfría
TABLA Nº1
108
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Con respecto a las situaciones recién planteadas en la tabla Nº1, se sugieren a
continuación una serie de experimentos que pueden ser utilizados en el aula,
para revertir aquellos mitos conceptuales presentes en los estudiantes chilenos.
3.11 Actividad Nº1: ¿ A qué temperatura ebulle el agua?
Introducción
En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la temperatura de ebullición del agua y de qué
elemento están formadas las burbujas que se forman durante el proceso de
ebullición, correspondientes al primer y séptimo error conceptual especificado
en la tabla Nº1. Para superar los errores se propone una actividad, que
esperamos que sea lo suficientemente significativa como para revertirlos.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Controlar situaciones de riesgo en el trabajo experimental, en lo que se
refiere al uso materiales que se encuentren a temperaturas elevadas y
que puedan producir quemaduras. Se debe tener precaución con el uso
de la botella de vidrio (elemento cortante) y agua caliente (aprox. 80ºC).
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
109
Después de realizar la experiencia se recomienda al docente proponer
algunas preguntas como las que se presentan más adelante para dejar
claro el principio físico involucrado en el primer y séptimo error
conceptual especificado en la tabla Nº1.
Es importante que el docente realice la distinción entre ebullición y
evaporación.
Contextualización: En los libros de física se indica que el agua en estado líquido hierve a los
100ºC. Si en Santiago medimos la temperatura de ebullición del agua se
constata que es aproximadamente 98 ºC. Al realizar la misma experiencia en
Valparaíso se observa que lo hace a 100 ºC. ¿Por qué se produce esta diferencia?
¿Es correcto ese resultado o estarán mal calibrados sus termómetros?
¿Qué factores influyen para haber obtenido dichos resultados?. Fundamente
sus respuestas.
Materiales:
Dos botellas de vino, vacías y transparentes (750 cc).
Tapón de vacío para botellas de vino
Un hervidor eléctrico
Termómetro
Agua
Guante género o de cocina
Una bombilla y manguerita delgada
110
Procedimiento experimental
Hierve medio litro de agua en el hervidor eléctrico.
Después de algunos minutos, mide y registra su temperatura inicial con
el termómetro.
Cuando la temperatura baje a unos 85 ºC, vierte el agua en la botella de
vino, teniendo mucha precaución para no sufrir alguna quemadura.
Instala el tapón de vacío en el gollete (boca) de la botella de vino.
Bombea el aire con el extractor, subiéndolo y bajándolo como un bombín.
(Recuerde que el bombín introduce aire, y el extractor lo saca).
Montaje Experimental
Figura Nº24
111
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
interrogante ¿a qué temperatura ebulle el agua?.
1. ¿El agua hirvió a 100ºC?
2. ¿A qué temperatura está hirviendo el agua?. ¿Alguien le entregó calor?
3. ¿Al sacar el aire de la botella a que variable afectamos? (el docente debe
hacer referencia al cambio de presión dentro del sistema).
4. Si la ebullición del agua depende de la presión a la que nos
encontremos, ¿dónde es más fácil cocer un huevo duro, a nivel del mar o
en la montaña?
A continuación se sugiere que los alumnos realicen el siguiente ejercicio que
servirá de contraste , para diferenciar burbujas de aire y burbujas de vapor de
agua.
1. Con la botella con agua caliente introducir la bombilla al agua y desde el
exterior soplar de modo que se formen burbujas.
2. Las burbujas que se observan ¿de qué están hechas?.
3. Sacar la bombilla y colocar el vaciador en el gollete y hacer hervir al agua
a baja temperatura.
4. Ahora, ¿serán las burbujas que se forman de aire igual que en el caso
anterior?.
5. Cuando disminuyan las burbujas agita un poco la botella, ¿continua la
ebullición?.
Nota: al generar una agitación en el agua, ésta gana energía cinética que
se manifiesta con una excitación del proceso de ebullición.
112
Síntesis de contenido: La ebullición es un proceso donde el agua pasa de ser una sustancia líquida a
una gaseosa vertiginosamente, es decir, la presión de vapor del fluido se iguala
a la presión externa, por lo cual su cambio de estado no ocurre sólo a nivel
superficial, si no que en toda la sustancia evidenciándose la formación de
burbujas en toda ésta. Como por ejemplo en el caso que nos encontremos a
1 atm de presión, el agua ebullirá a 100ºC.
Las burbujas que se evidencian al hervir el agua son de agua en estado
gaseoso y se encuentran a la misma temperatura que el agua líquida. Éstas se
forman debido al cambio de estado de líquido a gaseoso y al ser menos densas
que el líquido, comienzan a subir indicando la ebullición de la sustancia.
Aplicación Nº1
La olla a presión es un recipiente utilizado para cocinar, que no permite la salida
de gas hasta que la presión se iguala a 2 atm. El punto de ebullición del agua
aumenta cuando se incrementa la presión, es por esto que la presión dentro de
la olla permite subir la temperatura de ebullición por encima de 100 °C, inclusive
hasta unos 130 °C. La temperatura más alta hace que los alimentos se cocinen
más rápidamente; si no tuviésemos este sistema tendríamos que utilizar mayor
tiempo en la cocción de los alimentos para obtener los mismos resultados.
Gracias a este dispositivo es posible cocinar en cualquier parte, sin que la
presión por el lugar geográfico en el que nos encontremos afecte el tiempo de
cocción de nuestros alimentos.
113
Aplicación Nº2
El cerro Aconcagua es la montaña más alta de América, situada en la Cordillera
de los Andes, en la provincia de Mendoza, se caracteriza por estar a una altura
de 6.959 (m) sobre el nivel del mar. Muchos montañistas escogen esta cumbre
para sus deportes extremos, por su gran majestuosidad y el grado de dificultad
que presenta, lo que los obliga a entregarse al máximo para poder superar el
desafío impuesto. Un grupo de científicos quiere medir cual es la temperatura
de ebullición del agua a grandes alturas, por lo cual instalan sus equipos en
ésta cumbre. Los resultados arrojaron que el agua ebulle a 75,5ºC.
¿Están bien calibrados sus termómetros? Fundamente porque se observa este
fenómeno.
Propuesta de aplicación:
Si el docente considera necesario que sus alumnos estudien más aplicaciones
del fenómeno observado, se sugieren las siguientes situaciones:
Averiguar cuál es la comida que llevan los montañistas para sus
expediciones y por qué. ¿Pueden comer porotos?.
Averiguar en que consiste el proceso de disecación de los alimentos.
114
3.12 Actividad Nº2: ¿ El chorro visible que sale por el pico de una tetera es agua gasificada?
Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con: las sustancias que componen las nubes y cual es el
estado del agua que emerge del pico de una tetera hirviendo, correspondientes
al tercer y cuarto error conceptual especificado en la tabla Nº1. Para superar los
errores se propone una actividad, que esperamos sea lo suficientemente
significativa como para revertirlos.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos calientes que pueden
provocar quemaduras como el uso de la tetera con agua hirviendo, y
elementos que pueden provocar cortes o heridas, como el vidrio.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Proponer algunas preguntas como las que se presentan más adelante
para dejar claro el principio físico involucrado en el tercer y cuarto error
conceptual especificado en la tabla Nº1.
115
Contextualización:
Cuando estamos en nuestros hogares preparándonos para tomar once,
colocamos la tetera para tomar un agradable té caliente. Cuando la tetera
comienza a hervir se puede observar claramente una columna de vapor que
emerge del pico de ésta, compuestas de la misma sustancia que las nubes y la
camanchaca que observamos en el norte de nuestro país.
¿Las nubes están formadas por agua en estado gaseoso?. Fundamente su
respuesta.
Materiales:
Una tetera
Un litro de agua.
Una fuente de calor: mechero, cocinilla pequeña.
Un encendedor o una vela.
Un trozo de vidrio.
Procedimiento experimental:
Vierte el litro de agua dentro de la tetera y hazla hervir utilizando la
cocinilla o mechero.
Centra tu atención en dos regiones: la primera región es aquella que se
encuentra junto al pico de la tetera y es invisible; la segunda región es la
nube visible.
Acerca el encendedor o la vela a la nube visible que emerge del pico de
la tetera.
116
Mantén el encendedor puesto bajo la nube visible y coloca el trozo de
vidrio frente al pico de la tetera.
Montaje experimental
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
interrogante ¿de qué están hechas las nubes?.
1. ¿En qué estado se encuentra el agua junto al pico de la tetera en la
región invisible?
2. ¿En que estado se encuentra el agua en la región visible?
3. ¿Qué sucede al acercar el encendedor a la nube visible?, ¿Por qué?
4. ¿Porqué al acercar el trozo de vidrio, éste se moja?
Preguntas orientadas a la interrogante: ¿de qué está formado el chorro visible
que emerge del pico de una tetera con agua hirviendo?.
1. Observando la experiencia anterior ¿De qué están hechas las nubes?
2. Si las nubes estuviesen hechas de gas ¿Cómo las observaríamos?
Figura Nº25
117
Síntesis de contenido: La actividad experimental nos ayuda a romper el mito de que las nubes son de
gas. El agua gasificada es invisible. Al producirse el cambio de estado de
líquido a gaseoso, existe una zona justo en el pico de la tetera donde no se
observa nada, y otra zona donde se evidencia una nube visible. Esa zona
invisible corresponde a agua en estado gaseoso, por lo cual podemos deducir
que las nubes no están formadas por gas, ya que si fuese así, estas serían
invisibles. El chorro visible que emerge del pico de la tetera corresponde a agua
en estado líquida o condensada. Al producirse el cambio de estado, el agua
gasificada comienza a elevarse y por ende se comienza a enfriar
condensándose en pequeñas gotitas de agua líquida visibles. Esto nos
evidencia que las nubes están formadas por agua en estado líquido, es
importante señalar que las nubes también están compuestas por agua en
estado sólido. El error conceptual es confundir el chorro visible con agua en
estado gaseoso. Otro concepto que trae grandes confusiones es el de vapor de
agua; y es bueno dejar en claro a los estudiantes, que cuando usemos este
concepto estamos simplemente hablando de agua en estado gaseoso.
Aplicación: Chile es un país que se caracteriza por su gran diversidad en su flora y fauna, el
motivo principal es su clima, ya que alberga tres zonas cada una con
características que hacen posible el desarrollo de nuevas especies. El norte de
Chile se caracteriza por tener un clima cálido y desértico, por lo cual existen
localidades que tienen gran escases de agua lo que genera algunos problemas
para su población, tal como ocurre en la caleta de Chungungo, ubicada al norte
de la Serena.
118
Gracias a un proyecto científico, se instaló un sistema de paneles atrapa-
niebla, cubierto de una malla cuya textura es de un diámetro tan pequeño que
sólo puede ser atravesado por la punta de un lápiz, la idea es atrapar las
pequeñas gotas de agua que conformar la llamada camanchaca o neblina
costera. Los días de mayor humedad, cuando la niebla es densa este sistema
permite atrapar entre 16 a 21 mil litros de agua en un día.
Las miles de gotas son capturadas por las redes, acumulándose una con otra
forman otras más grandes que terminan cayendo por su propio peso a una
canaleta plástica. Luego, son llevadas a un estanque cerrado para evitar su
contaminación con el aire del exterior y mantener su pureza. Posteriormente, el
agua es transportada, gracias a la misma pendiente del cerro, a través de una
cañería que, en el caso de Chungungo, se extiende por 7 kilómetros. Al llegar al
pueblo se la almacena en estanques de 100, 50 y 30 litros, y se le aplica un
proceso de purificación con filtros de arena de cuarzo y de cloración. Entonces,
queda lista para su distribución en las 120 casas de Chungungo.
Se sugiere al docente que después de explicar la aplicación recién
expuesta, oriente a sus estudiantes a investigar otro uso del agua
condensada en la vida cotidiana.
119
3.13 Actividad Nº3: ¿ A qué temperatura se evapora el agua? Introducción
En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen preconceptos
errados relacionados con: la temperatura de ebullición del agua, reconocer que
el proceso de evaporación es un proceso de enfriamiento y que el agua es una
sustancia volatil que se evapora a cualquier temperatura, es por eso que al salir
de la piscina comenzamos a tiritar inmediatamente. Estas situaciones
corresponden al segundo, sexto y octavo error conceptual especificado en la
tabla Nº1. Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos
sea lo suficientemente significativa como para revertirlos.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Distinguir entre ebullición y evaporación.
Hablar acerca del concepto de volatilidad.
Tener precaución con el uso de elementos químicos que pudiesen
provocar intoxicación al ser ingeridos, como el alcohol. Además se debe
tener un manejo adecuado con el termómetro, que puede convertirse en
un elemento cortopunzante, al quebrase. Además si el termómetro es de
mercurio debe desalojarse inmediatamente el lugar ya que esta
sustancia es nociva al ser humano.
Una vez leida la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
120
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el segundo, sexto y octavo error conceptual especificado
en la tabla Nº1.
Contextualización: El perfume es un elemento que tanto hombres como mujeres utilizan para tener
una fragancia agradable. Pero, has notado que al usar esta sustancia, fuera de
darnos un buen aroma, también nos refresca.
¿Por qué al perfumarnos, nos sentimos frescos?
¿El perfume disminuye la temperatura de nuestro cuerpo?. Fundamenta sus
respuestas.
Materiales:
Termómetro
Alcohol etílico
Agua
Procedimiento experimental
Registra con el termómetro la temperatura ambiente.
Destapa cuidadosamente la botella de alcohol etílico.
Humedece el termómetro en la botella de alcohol.
Observa los cambios de temperatura que experimenta el termómetro.
Realiza nuevamente la actividad, pero humedeciendo el termómetro en
agua.
121
Montaje experimental
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
interrogante ¿a qué temperatura se evapora el agua en estado líquido?
1. ¿Por qué se evapora el agua o el alcohol aunque no lleguen a la
temperatura de ebullición?
2. Analizando la actividad experimental ¿A que temperatura se evapora el
agua?
3. Según tu experiencia ¿Qué elemento es más volatil, el agua o el alcohol?
4. A partir de lo observado explica. ¿Por qué usamos perfume?, ¿qué
propiedad de éstos nos permite sentir su aroma?
Figura Nº26
122
Luego puede plantear las siguientes preguntas orientadas a la interrogante: ¿la
evaporación es un proceso de calentamiento?.
1. Al evaporarse el agua o el alcohol ¿el termómetro sufre calentamiento o
enfriamiento?, ¿por qué?
2. ¿Por qué se produce la evaporación?
Para finalizar se presenta la pregunta orientada a la situación: cuando un niño
sale de la piscina ¿por qué comienza a tiritar inmediatamente?
Síntesis de contenido: La evaporación es un proceso de cambio de estado líquido a gaseoso, que
ocurre a cualquier temperatura, gracias a la propiedad de volatilidad de las
sustancias. Con esta experiencia podemos demostrar que no necesariamente a
los 100ºC se evaporan las sustancias. Es muy importante que el docente
explicite la diferencia entre ebullición y evaporación, ya que al ser ambos
procesos de cambio de estado de agua líquida a gaseosa, se producen
confusiones. La ebullición es un cambio vertiginoso, donde la temperatura de
ebullición depende de la presión a la que nos encontremos, mientras que la
evaporación ocurre a cualquier temperatura, es importante señalar que la
ebullición ocurre en toda la sustancia, mientras que la evaporación ocurre a
nivel superficial. La evaporación es un proceso de enfriamiento porque, para que el agua pueda
evaporarse necesariamente le quita energía a un cuerpo o la misma agua
(considerando la evaporación del agua de la superficie del mar por ejemplo)
disminuyendo su temperatura.
Con esta simple actividad experimental los alumnos y alumnas pueden
comprender que al salir de la piscina tiritamos debido a la evaporación del agua
123
que se encuentra en nuestro cuerpo. El agua le quita calor a nuestro cuerpo y
se evapora, no es el aire el que nos enfría.
Aplicación:
La elaboración de perfumes nació en Egipto, fue desarrollada por árabes y
romanos, pero fue en Francia en el siglo XIV, donde se cultivaron flores para
elaborar los perfumes, permaneciendo ésta desde entonces como el centro
europeo de diseño y comercio en perfumería.
El secreto de los perfumes se basa el concepto físico de la volatilidad, ya que
estas sustancias están fabricadas utilizando alcohol y esencias fragantes. El
alcohol es un sustancia volatil que le quita calor al cuerpo para evaporarse, es
por esto que al perfumarse tanto hombres como mujeres, están cediendo calor
al alcohol presente en su perfume, éste se evapora y consigo deja la fragancia
de las esencias complementarias.
Propuesta de aplicación:
Si el docente considera necesario que sus alumnos estudien más aplicaciones
del fenómeno observado, se sugieren las siguientes situaciones:
¿Por qué se seca la ropa en invierno, si las temperaturas son tan bajas?.
Cuando un niño tiene fiebre, ¿por qué se le aplican friegas con alcohol?.
Si la evaporación es un proceso de enfriamiento, ¿qué proceso posee la
condensación?
¿Por qué los perros jadean constantemente, y con mayor razón si es un
día caluroso?.
¿Por qué no se usa agua para la elaboración de perfumes?
124
3.14 Actividad Nº4: ¿Qué temperatura posee la mezcla de agua y hielo?
Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la temperatura final de las mezclas de agua y hielo,
correspondiente al quinto error conceptual especificado en la tabla Nº1. Para
superar los errores se propone una actividad, que esperamos sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos, como por ejemplo: el
termómetro, que puede convertirse en un elemento cortopunzante, al
quebrase. Además si el termómetro es de mercurio debe desalojarse
inmediatamente el lugar ya que esta sustancia es nociva al ser humano.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el quinto error conceptual especificado en la tabla Nº1.
125
Contextualización: Un grupo de jóvenes está en una fiesta disfrutando y bailando. Uno de ellos se
sirve un vaso de bebida y agrega dos cubos de hielo, pero no se lo toma
inmediatamente ya que una muchacha lo invita a bailar. Después de bailar dos
canciones el joven vuelve a tomar su vaso de bebida con hielo y vierte en él dos
hielos más.
¿Al verter dos nuevos hielos en su vaso de bebida que ya contenía hielo,
disminuye la temperatura?
¿A medida que el hielo se va derritiendo, siempre va disminuyendo la
temperatura del agua o la bebida, o en algún momento no habrá más
variaciones de temperatura?. Fundamenta tus respuestas.
Materiales:
Vaso o recipiente de plástico o vidrio.
Água.
Cubos de hielo.
Termómetro.
Bagueta.
Procedimiento experimental
Vierte agua hasta que se llene la mitad del vaso.
Coloca entre 2 y 3 cubos de hielo en el vaso con agua.
Bate la mezcla con una bagueta durante todo el experimento.
126
Espera entre 2 a 3 minutos y registra la temperatura de la mezcla
Mide nuevamente la temperatura de la mezcla cada un minuto. (durante
5 minutos).
Vierte dos nuevos cubos de hielo sobre la mezcla anterior y mide su
temperatura, continua batiendo la mezcla.
Montaje Experimental
Preguntas orientadas a la situación anterior. Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
actividad experimental.
1. ¿Varía la temperatura al ir midiendo cada dos minutos?
2. ¿Baja la temperatura aun más al verter dos nuevos cubos de hielo en la
mezcla anterior?
3. ¿Cómo es entonces la temperatura final de la mezcla?
Figura Nº27
127
Síntesis de contenido: En un vaso donde hay agua y hielo que está cambiando de estado sólido a
líquido, podemos afirmar que la temperatura de la mezcla permanece
constante, ya que al verter los hielos sobre el vaso con agua inmediatamente
estos comienzan a absorber energía que cede el agua, hasta que en un
momento se logra el equilibrio térmico. Una vez que la mezcla tiene una
temperatura constante y vuelvo a verter en ella dos nuevos cubos de hielo, la
temperatura no cambia.
Aplicación: Cuando vas a comer comida rápida a un mall u otro, puedes visualizar que cada
local tiene máquinas de bebida. Cuando te sirven bebida recien extraída de la
máquina, ésta sale con una temperatura aproximada de 0ºC, luego vuelven a
verter en ella cubos de hielo, la pregunta es ¿para qué?. Por lo observado en la
experiencia anterior puedes concluir que la temperatura de la bebida no vuelve
a bajar, ya que ésta se mantiene constante. Luego, realizan este procedimiento
para mantener la temperatura de la bebida a los 0ºC y que el calor proveniente
del medio externo no le afecte.
128
3.2 MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR DESARROLLO DEL CONTENIDO El calor debe proponerse como el mecanismo de transferencia de energía
térmica de un cuerpo o sistema a otro, y para ello se distinguen tres
mecanismos: conducción, convección y radiación.
Debe dejarse muy en claro que entre un cuerpo y otro no puede darse cualquier
mecanismo, pues para cada caso hay situaciones particulares.
Debe explicarse que la esencia de la energía térmica de un cuerpo radica en el
comportamiento de las partículas que lo componen: a mayor rapidez con que se
muevan, mayor es la energía interna que poseen (manifestándose con un
aumento de la temperatura). Y, al contrario si es menor el grado de movimiento
de las partículas que lo componen, menor es su energía interna.
RELACIÓN CON LA ENCUESTA
El estudio realizado en los establecimientos arrojó ciertas debilidades en el
tema recién expuesto en el desarrollo del contenido, principalmente en las
preguntas que se presentan a continuación. La siguiente tabla nos resume, las
preguntas realizadas y el mayor pre-concepto identificado en cada una de ellas.
PREGUNTAS ERROR CONCEPTUAL
1) ¿Qué hace un ventilador al estar
encendido en una habitación?
Disminuir la temperatura del aire
129
2)Al soplar las manos con la boca
abierta y luego soplarlas juntando los
labios formando un pequeño orificio,
¿Por qué se siente más frío el aire que
sale al soplar por el orificio pequeño de
los labios?
Porque sale con mayor velocidad y
enfría nuestras manos
3) El refrigerador:
Introduce frío a los alimentos
4) El agua a menor temperatura que el
ambiente se entibiará más rápido en:
Una olla plateada
5) Se suelta una pluma sobre la llama
de una vela y se observa que la pluma
se eleva. Con esta observación queda
en evidencia que:
La pluma flota porque es más liviana
que el aire.
6) Cuándo caminas con tus pies
descalzos por tu habitación alfombrada
y luego te diriges al baño que tiene
suelo cubierto con cerámica. ¿Porqué
se siente más fría la cerámica?
Porque la cermámica posee menor
temperatura que la alfombra.
7) Un vaso de papel lleno de agua, que
se encuentra sobre una llama de fuego
no se encenderá porque:
El interior del papel está mojado
TABLA Nº2
130
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Con respecto a las situaciones recién planteadas se sugieren a continuación
una serie de experimentos que pueden ser utilizados en el aula, para modificar
aquellos pre-conceptos erróneos presentes en los estudiantes.
3.21 Actividad Nº1: Expansión del aire
Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la expansión adiabática del aire, correspondiente al
segundo error conceptual especificado en la tabla Nº2.
Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener un manejo conceptual que permita ligar esta situación a la vida
cotidiana.
Una vez leída la contextualización, se sugiere al docente realizar una
lluvia de ideas para comparar las respuestas fundamentadas dadas por
los estudiantes ante las preguntas de contextualización.
Proponer algunas preguntas como las que se presentan más adelante
para dejar claro el principio físico involucrado en el segundo error
conceptual especificado en la tabla (Nº2).
131
Contextualización: Cuando hay días de baja temperatura y no tenemos guantes para aislarnos del
frío, recurrimos a un método muy particular que nos permite calentar nuestras
manos. Éste consiste en soplar nuestras manos con la boca bien abierta, y
gracias a esto sentimos un poco de calor que nos permite soportar de mejor
forma el crudo invierno.
¿Por qué no soplamos nuestras manos usando un pequeño agujero en nuestra
boca, asi como cuando soplamos para apagar las velas de un cumpleaños?.
¿Cuándo el aire se siente más frío: al soplar con los labios juntos o con los
labios bien abiertos?, ¿por qué?. Fundamente sus respuestas.
Procedimiento experimental:
Juntar tus labios y soplar tus manos.
Abrir tus labios y soplar tus manos.
Montaje experimental
Figura Nº28
132
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
actividad experimental.
1. ¿Al soplar con los labios juntos y un pequeño agujero aumentamos la
velocidad de salida del aire y por eso golpea nuestras manos, dando la
sensación de frescura?
2. ¿El aire se expande o se contrae al soplar con los labios juntos?
Síntesis de contenido: Cuando hay un día de baja temperatura, por lo general tenemos nuestras
manos frías, es por esto que las soplamos formando un gran agujero en
nuestros labios, de modo que el aire salga expandido de nuestra boca y con la
misma temperatura de nuestro cuerpo, de modo que nos entregue un poco de
calor. Si soplaramos nuestras manos formando un pequeño agujero en nuestros
labios, el aire se expandiría y por ende se enfriaría, por lo cual nos llegaría un
aire fresco que no sería capaz de entibiar nuestras manos.
Al soplar con los labios juntos, rápida o lentamente, el aire se expandirá
haciendo sentir nuestras manos más frías ya que estamos ante una expansión
adiabática, luego podemos concluir que la rapidez con que se expulsa el aire
no es relevante para la expansión de éste (aunque la mayoría de los
estudiantes lo cree, ya que se evidencío notoriamente en los resultados de la
encuesta).
133
Aplicación
A partir de lo experimentado, explica ¿por qué soplamos la sopa cuando está
caliente con los labios juntos, formando un pequeño agujero en nuestros
labios?.
(Nota: el docente debe hacer noción a que gracias a la expansión, logramos
sacar el vapor superficial de la sopa, de este modo se agiliza el proceso de
evaporación.)
Al quemarse un dedo con agua caliente, ¿por qué lo soplas?.
Propuesta de aplicación:
Si el docente considera necesario que sus alumnos estudien más aplicaciones
del fenómeno observado, se sugiere la siguiente situación:
Investigue como está presente la expanción del aire en el funcionamiento
de un refrigerador.
134
3.22 Actividad Nº2: Convección del aire Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la visualización de la propagación del calor por
convección en situaciones de la vida cotidiana, correspondientes al primer y
quinto error conceptual especificado en la tabla Nº2.
Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos que sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos calientes que pueden
provocar quemaduras como el uso de la vela o encendedor.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el primer y quinto error conceptual especificado en la
tabla (Nº2).
135
Contextualización: La lámpara de lava se hizo un ícono de los años 60, donde el constante cambio
y la demostración intensa de color fueron comparados con algunas
alucinaciones psicodélicas de la época. La decoracion con estas lámparas fue
una gran moda, ya que llamaban mucho la atencion por su colorido,
luminosidad y diseño. El movimiento de las búrbujas de esta lámpara, a los más
curiosos, hasta el día de hoy nos deja boquiabiertos.
¿Por qué suben las búrbujas en la lámpara
de lava?
¿Por qué las búrbujas que subieron vuelven
a bajar?
¿Cuál es la fuente que entrega energía en
forma de calor al sistema?. Fundamente.
Materiales:
Papel, se recomienda una hoja de cuaderno o papel craff
Una vela
Aguja con hilo
Fósforos o encendedor
Figura Nº29
136
Procedimiento experimental:
Dibuja un espiral de tres vueltas sobre la hoja de papel o papel craff (un
espiral delgado)
Corta el espiral
Une la parte superior de éste con el hilo y la aguja, de modo que el
espiral penda de ella
Coloca tu mano sobre la llama (teniendo precaución de no quemarse),
para ubicar la corriente de convección de la vela.
Ubica sobre la vela, el sistema espiral hilo.
Montaje Experimental
Figura Nº30
137
Preguntas orientadoras
El docente puede plantear las siguienes preguntas orientadoras a la situación
experimental.
1. Pon tu mano sobre la llama y por el costado de ésta. ¿En qué sectores
se siente más energía en forma de calor?
2. ¿Por qué gira el espiral?
3. ¿Por qué deja de girar después de un lapso de tiempo?
Síntesis de contenido: Al encender la vela comienza a calentar el aire que se encuentra sobre ella,
produciendo la convección de éste, debido a su disminución de densidad, luego
al colocar el espiral sobre la mecha se evidenciará esta convección a través del
movimiento giratorio del papel.
Si colocaramos una pequeña pluma sobre la mecha de la vela, evidenciaríamos
el elevamiento de ésta, debido a la misma corriente de convección.
Existen muchos dispositivos en la actualidad que funcionan en base a este
principio físico, por ejemplo la lámpara de lava. Este dispositivo está compuesto
por dos líquidos de distinta densidad, al ser encendida comienza a calentar el
líquido que se encuentra en el fondo del recipiente, cambiándole su densidad,
de modo que el flujo de mayor temperatura comienza a subir. Al llegar a la
superficie se comienza a enfríar y nuevamente desciende, de este modo se
puede observar el bello movimiento de las burbujas de lava dentro de la
lámpara.
138
Aplicación:
En la atmósfera, debido a que la densidad del aire depende de la temperatura,
el aire caliente sube y el aire frío se hunde porque el aire caliente es menos
denso que el aire frío. Esto es a lo que se llama convección, este proceso es el
que permite la formación de las nubes ya que al calentarse el aire que se
encuentra a nivel del suelo que contiene altos niveles de vapor de agua
comienza a elevarse; según va ascendiendo comienza a enfriarse, entonces el
agua se condensa sobre partículas diminutas suspendidas y forma gotas en la
atmósfera.
Propuesta de aplicación
Si el docente considera necesario que sus alumnos estudien más aplicaciones
del fenómeno observado, se sugieren las siguientes situaciones:
Averiguar el funcionamiento del ventilador.
Averiguar como se forman las corrientes submarinas.
¿Por qué en las casas de segundos pisos, hace tanto calor en verano en
el segundo piso?
139
3.23 Actividad Nº3: Conducción de calor
Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la conducción del calor y cuales son los buenos y
malos conductores del calor, correspondientes al sexto y séptimo error
conceptual especificado en la tabla Nº2.
Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos calientes que pueden
provocar quemaduras como el uso de la vela o encendedor.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el sexto y séptimo error conceptual especificado en la
tabla (Nº2).
140
Contextualización: Cuándo caminas con tus pies descalzos por tu habitación alfombrada y luego te
diriges al baño que tiene suelo cubierto con cerámica, te puedes dar cuenta que
sientes más frío en tus pies al caminar por ésta última.
¿Porqué se siente más fría la cerámica?
¿Será que que al alfombra es más calentita por su forma?
¿ Es mejor conductor la cerámica o la alfombra?. Fundamente sus
respuestas.
Materiales:
Dos esferas, una de metal y otra de plumavit.
Hervidor eléctrico.
Agua.
Dos recipientes de vidrio u otro material.
Procedimiento experimental:
Toca ambas esferas y describe la sensación térmica que te produce
cada una de ellas.
Calienta un litro de agua en el hervidor eléctrico (a no mas de 50ºC).
Vierte un poco de agua en cada recipiente.
Sumerge ambas esferas, cada una en su recipiente correspondiente.
Quítalas del agua al mismo tiempo, y tócalas.
141
Montaje experimental:
Preguntas orientadoras
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
situación de caminar descalzos por la cerámica y la alfombra.
1. ¿Qué material se enfría con mayor rapidez? ¿por qué?.
2. ¿Por qué después de introducirlas al agua se siente más caliente la
pelota de metal con respecto a la de plumavit?.
3. ¿De qué depende la conducción del calor?.
4. ¿Dos cuerpos que se encuentran bajo las mismas condiciones
ambientales, siendo uno mayor conductor que otro, tienen la misma
temperatura?, ¿por qué?.
5. ¿Cuál de las dos esferas está fabricada de un material que es mejor
conductor?.
Figura Nº31
142
Para realizar las siguientes preguntas el docente debe plantear la situación
especificada en la tabla: Un vaso de papel lleno de agua, que se encuentra
sobre una llama de fuego ¿se quemará el papel? De este modo se podrá ligar
este error a la actividad antes realizada, a propósito de los conductores, a
través de las siguientes preguntas.
1. ¿Por qué no se quema el papel?.
Síntesis de contenido: La cerámica es un buen conductor, ya que es capaz de trasmitir el calor a su
entorno con mayor rapidez que la alfombra, que es un mal conductor.
La temperatura de los cuerpos es asociada a la sensación térmica producida
por nuestro cuerpo al tocar los objetos, pero siempre hay que considerar que
dos cuerpos que se encuentran en un mismo medio y bajo las mismas
condiciones necesariamente poseen la misma temperatura, debido a ley cero
de la termodinámica. Por lo tanto, cuando camino descalzo siento más fría la
cerámica, porque al ser conductora, el cuerpo le cede una gran cantidad de
energía calórica en un tiempo muy breve, generando la sensación de frío. (el
frío es una sensación que se produce cuando el cuerpo no es capaz de reponer
la energía perdida en la misma taza de la transferencia). La cerámica gana
energía en forma de calor, proveniente de nuestros pies. En cambio la alfombra
por ser aislante disipa muy lentamente la energía de nuestros pies, por lo cual
no existe esa sensación de frío.
Por otra parte, imaginemos otra situación para comprender porque el papel con
agua en su interior no se quema. Gracias a nuestro sol, los océanos reciben
energía durante todo el día, como el agua es un mal conductor del calor, es
capaz de almacenar esta energía, disipándola lentamente, y nosotros la
143
evidenciamos cuando nos bañamos en la playa al anochecer y el agua está
temperada. Si colocamos fuego bajo un papel éste se quemará completamente
ante un leve contacto o mucha cercanía de la llama a él, pero si un vaso de
papel con agua se coloca en el fuego no se quemará, ya que la vela entrega
calor al papel pero éste es transferido al agua, es por esto que lentamente el
agua comenzará a entibiarse y el papel jamás se quemará (mientras éste
contenga agua).
Aplicación: Una de las aplicaciones más comunes de este principio de conducción del calor
en los materiales, lo vemos a diario en la cocina. Las ollas, tetera entre otros
están hechas de aluminio, que es un metal que que se caracteriza por si
capacidad de conducir el calor, por lo tanto el metal recibe energía calórica
proveniente de la llama de fuego y lo transmite a los alimentos, permitiendo la
cocción de éstos.
Propuesta de aplicación
Se sugiere ahora al docente, pedir a sus estudiantes averiguar que materiales
son buenos o malos conductores del calor y que éstos analicen algunas
situaciones como por ejemplo: cuando estás cocinando ¿qué es recomendable,
revolver la sopa con una cuchara de madera o una de metal?
Otra situación: ¿Podemos caminar grandes distancias descalzos por la playa,
en un día soleado?.
144
3.24 Actividad Nº4: Calor por radiación. Introducción
En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la conducción por radiación y la característica de
ciertos colores para absorber el calor, correspondiente al cuarto error
conceptual especificado en la tabla Nº2.
Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos calientes que pueden
provocar quemaduras como el uso de la vela o encendedor, además se
debe tener cuidado con los termómetros, elementos que pueden ser
cortopunzantes al quebrarse.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el cuarto error conceptual especificado en la tabla (Nº2).
145
Contextualización: En un centro comercial, están todos los estacionamientos techados ocupados,
luego un auto blanco y un auto negro deben estacionarse obligadamente a
pleno sol.
¿Cuál de los dos autos al cabo de 2 horas estará más caluroso en su
interior?
¿ Si no hay contacto entre el sol y los autos, por qué éstos se calientan?.
Fundamente sus respuestas.
Materiales:
Dos latas de bebida, una pintada de negro o ahumada con una vela; y la
otra lijada, de modo que quede plateada.
Termómetros
Agua.
Procedimiento experimental:
Ubicarse en un lugar soleado, si no está soleado, llevar ampolletas.
Colocar las dos latas de bebida, cada una con la misma cantidad de
agua, bajo el sol o luz artificial.
Medir la temperatura de ambos líquidos cada 2 minutos.
146
Montaje experimental:
Se sugiere al docente plantear la siguiente pregunta orientada a la situación
experimental.
1. ¿Por qué afecta el color de las latas?.
Síntesis de contenido:
El calor puede transmitirse al medio a través de tres sistemas, conducción,
convección y radiación, siendo esta última la más cotidiana, ya que nosotros y
los objetos que se encuentran a nuestro alrededor constantemente estamos
emitiendo calor, en forma de radiación que se disipa al medio ambiente. Por
otra parte el sol, emite ondas electromagnéticas, y el calor proveniente de él es
esencial para la supervivencia del planeta.
En las actividades anteriores fue posible apreciar el papel fundamental de los
colores para la transmición del calor por radiación. Si colocamos en una olla
Figura Nº32
147
plateada y una olla negra con la misma cantidad de agua y las ponemos a
calentar, será la olla negra la que alcance mayor temperatura, ya que el negro
es capaz de absorber el calor por radiación. En general los objetos oscuros
absorben más calor que los claros.
Aplicación
En la naturaleza hay muchos sistemas que se aprovechan del calor por
radiación para su supervivencia. Un ejemplo muy cotidiano son las lagartijas;
éstos seres se aprovechan del calor proveniente del sol para calentarse, luego
el sol “cede calor”, entendemos que lo hace por radiación. El sol emite radiación
en todo el espectro a través de las ondas electromagnéticas, y estos pequeños
seres utilizan la radiación térmica (infrarroja) para absorber calor.
Propuestas de aplicación
Se sugiere al docente que los alumnos investiguen cuál es el funcionamiento de
los paneles solares. Y que averiguen ¿Por qué los osos polares no sienten frío,
si su pelaje es blanco?.
148
3.3 DILATACIÓN DE MATERIALES
DESARROLLO DEL CONTENIDO
Cuando aumenta la temperatura de una sustancia, sus moléculas o átomos se
mueven con más rapidez y en promedio, se alejan entre sí. El resultado es una
dilatación o expansión de la sustancia. En general todas las sustancias cuando
se calientan se dilatan y cuando se enfrían se contraen, a excepción por
ejemplo del caucho, que al calentarse se contrae.
RELACIÓN CON LA ENCUESTA
El estudio realizado en los establecimientos arrojó ciertas debilidades en el
tema recién expuesto en el desarrollo del contenido, principalmente en las
preguntas que se presentan a continuación. La siguiente tabla nos resume, las
preguntas realizadas y el mayor pre-concepto identificado en cada una de ellas.
PREGUNTAS ERROR CONCEPTUAL
1) Un globo con aire en su interior y
con su válvula amarrada se encuentra
expuesto al Sol. Después de cierto
tiempo se observa que el volumen del
globo ha aumentado. Lo anterior es
una evidencia de que:
la goma del globo hace menor fuerza
para mantener al aire en su interior
o aumentó la masa del globo.
149
2) ¿Por qué cuando un maestro instala
una ventana en una habitación deja un
espacio entre el vidrio y el marco de la
ventana?
Porque los materiales se contraen
cuando aumenta la temperatura o para
evitar que se quiebre con la presión
atmosférica.
TABLA Nº3
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Con respecto a las situaciones recién planteadas se sugiere a continuación un
experimento que puede ser utilizado en el aula, para modificar aquellos pre-
conceptos erróneos presentes en los estudiantes.
3.31 Actividad Nº1: “Pelota de ping-pong”
Introducción
En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con la dilatación de materiales, correspondientes al pimer
y segundo error conceptual especificado en la tabla Nº3. Si bien este contenido
no presentó tanta dificultad como los vistos anteriormente, ya que la mayoría de
los estudiantes respondió correctamente, si sumamos todas las respuestas
erróneas, sigue siendo mayor el porcentaje de incorrectas.
Para superar los errores se propone una actividad, que esperamos que sea lo
suficientemente significativa como para revertirlo.
150
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener precaución con el uso de elementos calientes que pueden
provocar quemaduras como el uso de agua caliente.
Una vez leída la contextualización, realizar una lluvia de ideas para
comparar las respuestas fundamentadas dadas por los estudiantes ante
las preguntas de contextualización.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en el primer y segundo error conceptual especificado en la
tabla Nº3.
Contextualización: Estás jugando ping-pong, y sin querer golpeas muy fuerte la pelota, de modo
que cae al suelo. En ese instante pasa una persona y la pisa, dejándola
totalmente abollada.
Pregunta de contextualización:
¿Cómo puedes seguir jugando sin la necesidad de comprar una nueva
pelota?
Materiales:
Hervidor eléctrico
Agua
Pelota de ping-pong
151
Procedimiento experimental:
Hierve agua en un hervidor eléctrico u tetera (Aproximadamente medio
litro).
Vierte el agua en un recipiente.
Aplasta una pelota de ping-pong.
Sumerge la pelota aplastada en el agua hirviendo.
Montaje experimental
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
situación experimental.
1. ¿Por qué desaparece la abolladura de la pelota al sumergirla al agua
hirviendo?
2. ¿Vuelve la pelota a su estado inicial, por qué?
Figura Nº33
152
Síntesis de contenido:
El fenómeno recién observado ocurre debido a la dilatación de las sustancias.
Las pelotas de ping- pong están fabricadas de celuloide (nitrato de celulosa)
pero que su nombre comercial es plástico. Este material tiene la característica
de poder dilatarse ante el aumento de las temperaturas.
Aplicación:
En la vida cotidiana, existen muchos materiales que sufren deformaciones
debido a la dilatación térmica. Por ejemplo es muy común en un día de verano,
observar que los cables de las líneas telefónicas, o tendido eléctrico, se alargan
y curvan, ya que están hechos de cobre y forrados de plástico, ambos
materiales que ante el aumento de la temperatura se dilatan.
Otro ejemplo son los rieles de los ferrocarriles siempre se deja un espacio
aproximadamente de una pulgada entre riel y riel ya que con las altas
temperaturas el acero tiende a dilatarse.
Se sugiere al docente, que los estudiantes averiguen que es la junta de
expansión de los puentes.
153
3.4 AISLANTES TÉRMICOS
DESARROLLO DEL CONTENIDO Los aislantes térmicos son aquellos materiales que permiten mantener a los
cuerpos casi con su temperatura original, ya que hacen que el proceso de
transferencia de energía ocurra más lentamente.
RELACIÓN CON LA ENCUESTA
El estudio realizado en los establecimientos arrojó ciertas debilidades en el
tema recién expuesto en el desarrollo del contenido, principalmente en las
preguntas que se presentan a continuación. La siguiente tabla nos resume, las
preguntas realizadas y el mayor pre-concepto identificado en cada una de ellas.
PREGUNTAS ERROR CONCEPTUAL
1) Usamos chaleco para:
Aumentar la temperatura de nuestro
cuerpo.
2) Se tienen dos cubos de hielo
idénticos, de igual masa y
temperatura. Si uno se deja al aire
libre, mientras el otro se deja al lado
también al aire libre pero envuelto en
una bufanda, podemos afirmar que:
el hielo envuelto en la bufanda
demorará menos tiempo en derretirse
que el que hielo expuesto al aire libre.
154
3) ¿Por qué los habitantes del
desierto del Sahara se cubren su
cabeza y cuerpo con ropa blanca?
el blanco refleja la radiación calórica de
su cuerpo y las delgadas túnicas les
permiten sentirse frescos.
4)Uno de los lugares de nuestro
cuerpo por donde perdemos más
energía es nuestra cabeza,
analizando esta información ¿Quién
siente más calor al exponerse a
pleno sol?
Una persona con pelo largo o una
persona con pelo rizado.
5) En una región nevada se observa
los techos de dos casas, uno cubierto
con nieve y el otro techo sin nieve. Si
ambas casas tienen encendido el
mismo sistema de calefacción se
puede concluir que la casa con el
techo cubierto con nieve:
posee una mala aislación térmica
TABLA Nº4
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Con respecto a las situaciones recién planteadas se sugiere a continuación un
experimento que puede ser utilizado en el aula, para modificar aquellos pre-
conceptos erróneos presentes en los estudiantes.
155
3.41 Actividad Nº1: “Hielos” Introducción En el estudio se detectó que los alumnos y alumnas poseen pre-conceptos
errados relacionados con los aislantes térmicos, ya que en la mayoría de las
situaciones que se preguntaron, ellos consideraron que los materiales
entregaban calor, en vez de aislar a los cuerpos, como ocurre con el uso del
chaleco, o los hombres y mujeres con cabello largo.
En este caso proponemos sólo una actividad experimental, que será suficiente
para abarcar todas las situaciones especificadas en la tabla Nº4.
Esperamos que esta actividad experimental sea lo suficientemente significativa
como para revertir todos los mitos expuestos.
Para realizar esta actividad, recomendamos a los (as) educadores (as):
Tener otra actividad para aplicar en el aula, debido a que el proceso de
este experimento es lento, o bien se sugiere traer una lámpara para
entregar un poco de calor por radiación en forma uniforme a ambos
cuerpos.
Una vez leída y analizada la contextualización, realizar una lluvia de
ideas para comparar los argumentos dados por los estudiantes.
Después de realizar la experiencia, proponer algunas preguntas como
las que se presentan más adelante para dejar claro el principio físico
involucrado en los cinco errores conceptuales especificados en la tabla
Nº4.
156
Contextualización: Dos cubos de hielo de igual masa que se encuentran a la misma temperatura,
se colocan al aire libre, pero uno de ellos se envuelve en una bufanda o guante.
¿Cuál de los dos hielos demora más tiempo en derretirse, por qué?
¿ La bufanda le entrega energía en forma de calor al hielo envuelto?
Materiales:
Dos cubos de hielo.
Un guante o bufanda.
Cronómetro.
Dos platos de plásticos u otro material.
Procedimiento experimental:
Coloca cada uno de los cubos de hielo sobre su plato correspondiente.
Envuelve uno de los hielos en un guante o bufanda.
Mide con un cronómetro el tiempo que demoran ambos hielos en
derretirse.
157
Montaje experimental:
Preguntas orientadoras a la actividad
Se sugiere al docente plantear las siguientes preguntas orientadas a la
situación experimental.
1. ¿El chaleco entrega calor al hielo?
2. ¿Cuál de los dos hielos se derrite primero?, ¿Por qué?
A partir de esta situación inmediatamente el docente puede plantear la siguiente
interrogante.
1. Observando lo que ocurrió con los hielos ¿para qué usamos chaleco en
días fríos?
2. ¿El chaleco nos da calor?
Figura Nº34
158
Como los alumnos ya tienen una noción de aislante, sería interesante que ellos
analizaran ahora las siguientes preguntas.
1. Uno de los lugares de nuestro cuerpo por donde perdemos más energía
es nuestra cabeza, analizando esta información ¿Quién siente más calor
al exponerse a pleno sol un hombre calvo o pelucón?
2. ¿quién sentirá más calor un hombre o mujer de pelo largo y rizado, o un
hombre o mujer de pelo largo y liso?
La siguiente pregunta tiene la misma lógica que las anteriores, pero para
realizarla es importante que el docente también haga una reseña a la
transmisión del calor por radiación.
1. ¿Por qué los habitantes del desierto del Sahara se cubren su cabeza y
cuerpo con ropa blanca?
2. ¿Por qué sus túnicas gruesas los protegen del calor?
Síntesis de contenido: Todas las situaciones anteriores tienen como foco central la aislación. En el
caso de la bufanda, ésta actúa como un aislante que permite mantener mayor
tiempo protegido al cubo de hielo, sin ser derretido, en el caso del cubo que se
encuentra al aire libre se derrite con mayor rapidez, ya que no está aislado y por
ende se produce transferencia de energía hacia él desde el medio ambiente. Por otra parte la ropa es un aislante entre nuestro cuerpo y el medio ambiente.
Esta permite que nuestro cuerpo no libere tan rapidamente energía en forma de
calor y de este modo no tenemos la sensación de frío (pérdida de calor).
159
La túnicas de los Beduinos o habitantes del Sahara son blancas y gruesas, ya
que ellos reciben altas dosis de radiación solar, por lo cual necesitan proteger
su cuerpo de ésta y además aislarlo de la energía en forma de calor que están
recibiendo del medio externo, el color blanco es muy importante ya que gracias
a él pueden reflejar la energía solar por radiación que reciben continuamente.
Como el sol nos entrega energía por radiación, debemos siempre estar
protegiendonos, ya que está compuesta por radiación ultravioleta, que es
nociva para nosotros; debido a esto el pelo es un gran protector para nuestro
cuero cabelludo, ya que funciona como un aislante, luego al exponerse una
persona calva al sol, recibirá mayores dosis de radiación que una persona con
cabello.
Aplicación 1: Termo es un artefacto aislante que nos permite mantener la temperatura de los
alimentos. Está formado por una superficie de vidrio plateada y un tapón
hermético de corcho o plástico que sella la botella. Cualquier líquido dentro de
ella, esté caliente o frío, permanecerá casi con su temperatura inicial durante
muchas horas, debido a que los materiales mencionados son malos
conductores del calor, luego el proceso de transferencia de energía es lento, en
comparación al enfriamiento de un líquido expuesto al medio ambiente. Por otra
parte se reduce la pérdida de calor por radiación, con las superficies plateadas
de las paredes, ya que éstas reflejan las ondas electromagnéticas y la
devuelven a la botella.
160
Aplicación Nº2 Para la siguiente aplicación del contenido proponemos una de las preguntas
especificadas en la tabla Nº4, ya que esta nos permite cerrar el contenido y
abarcar a groso modo el tema de conducción y aislantes.
“En una región nevada se observa los techos de dos casas, uno cubierto con
nieve y el otro techo sin nieve. Si ambas casas tienen encendido el mismo
sistema de calefacción ¿cuál de las casas tiene mejor sistema de aislación
térmica?” Fundamente.
161
IMPLEMENTACIÓN DE LA ACTIVIDAD
Introducción: El estudio de la encuesta aplicada a 469 estudiantes de la región Metropolitana
arrojó como resultado la existencia de pre-conceptos en el área de calorimetría.
Para poder redireccionarlos o simplemente revertirlos diseñamos una guía al
docente con una serie de experimentos de fácil ejecución en el aula, de modo
que los estudiantes tengan la posibilidad de analizar situaciones, observarlas y
romper aquellos paradigmas mentales que los llevaban al error.
Ahora para corroborar que las experiencias planteadas realmente son
significativas presentamos una evidencia de la aplicación de una de éstas en el
aula.
Marco situacional
Liceo Carmela Carvajal de Prat La Institución fue creada con el nombre de Liceo de Niñas Nº3 de Providencia.
En el año 1979 se fusiona con la Escuela Media de Adultos Nº2, convirtiéndose
en el Liceo A Nº 44 de Niñas. Después de dos años, el Liceo fue traspasado a
la Municipalidad de Providencia, al mismo tiempo se anexa el nombre de Liceo
Carmela Carvajal de Prat. En el año 2009 y de acuerdo a la Resolución Exenta
de Educación Nº1330, se reconoce a este Establecimiento con la calidad de
“Liceo Tradicional”.
162
El Liceo se encuentra ubicado en la comuna de Providencia en la intersección
de las calles Marín y Avenida Italia. Es un establecimiento científico- humanista
que tiene como visión “Ser una comunidad educativa con una identidad que
perdure y donde, efectivamente, se destaca la persona como centro
fundamental del quehacer cotidiano, vivenciando los valores de una sociedad
humanista, democrática, progresista y con visión de futuro. Queremos realizar
actividades destinadas a desarrollar armónicamente lo físico, lo valórico, lo
afectivo y lo intelectual, con el objetivo de propiciar la superación personal y
mantener la excelencia académica. Queremos ser una comunidad eficiente,
creativa, responsable, tolerante, honesta, solidaria, leal, feliz, ayudando a
formar nuevas generaciones de mujeres conscientes, conocedoras,
autodisciplinadas y comprometidas en una sociedad dinámica, diversa y
globalizada. Queremos trabajar coordinadamente con organismos sociales y
educativos para fortalecer nuestro quehacer”.
Y su misión es: “El Liceo como comunidad educativa desarrolla una identidad
basada en una convivencia democrática que permita la construcción de lazos
afectivos que distingan a nuestra comunidad carmeliana y creen una mística
que perdure en el tiempo, propiciando la superación personal y manteniendo la
excelencia académica”.
163
Implementación
El profesor Felipe Márquez, de la Universidad de Santiago de Chile, estuvo
trabajando con el 2ºF del Liceo Carmela Carvajal de Prat, en la unidad de
calorimetría.
Se le entregó al profesor la guia al docente, ya presentada anteriormente, y él
escogió la actividad enfocada a la interrogante ¿A qué temperatura ebulle el
agua?.
Se puso a disposición del profesor los materiales, la guia de la actividad y éste
la ejecutó el día 19 de mayo del 2010.
A continuación presentamos una entrevista realizada al profesor, para visualizar
los resultados obtenidos al ejecutar la experiencia.
Encuesta al docente
1. ¿Cómo iniciaste la actividad?
La actividad se inició formulando una serie de preguntas motivadoras referidas
al funcionamiento de la olla a presión: ¿qué es una olla a presión?, ¿cómo
funciona?, ¿para qué sirve?, ¿qué la diferencia de una olla normal?. En grupos
de 3 o 4 alumnas, debían responder tales preguntas y a su vez, formular una
hipótesis con respecto al por qué los alimentos se cocinan en una olla a presión
más rápidamente que en una olla normal. A continuación se les preguntó por la
temperatura de ebullición del agua y la relación que podría tener este
antecedente con la situación planteada.
164
2. ¿Cuál fue el porcentaje de las alumnas que respondió erróneamente la pregunta focalizadora?
Al formular la pregunta: ¿a qué temperatura ebulle el agua?; el 100% de las
alumnas respondió erróneamente. Todas dijeron que el agua ebulle a 100 °C.
ninguna atribuyó el uso de la olla a presión como un sistema que permite un
aumento de la temperatura del agua en su interior.
3. ¿Fue una actividad demostrativa o cada grupo trabajó en forma independiente?
La pregunta motivadora se discutió en grupos de trabajo: cada grupo elaboró
una respuesta de acuerdo a su experiencia cotidiana. Luego, cada grupo
explicitó sus respuestas y se registraron en el pizarrón las ideas principales, en
cada caso. Posteriormente se realizó el experimento. Éste fue demostrativo.
4. ¿Qué reacción tuvieron las alumnas al observar que su respuesta fue errónea?
Asombro, tanto por evidenciar su respuesta errónea como al observar los
efectos producidos en el agua al quitar el aire al interior del recipiente. A las
estudiantes les resultó muy sorprendente darse cuenta que el agua no ebulle
únicamente al aumentar su temperatura sino que también lo hace al disminuir la
presión.
165
5. ¿Crees que esta actividad fue realmente significativa para demostrar las variables que afectan en el proceso de ebullición?
Sí. Es una actividad motivadora y simple de entender. A nivel cualitativo, la
actividad es perfecta para formalizar el hecho de que la temperatura de
ebullición del agua no es un valor constante sino que está supeditada a otras
variables como la presión, en este caso.
6. ¿Qué otros ejemplos usaste para validar lo observado?
Se complementó la actividad con otra aplicación del fenómeno estudiado: la
dieta de los deportistas de montaña. Se discutió sobre la imposibilidad de los
alpinistas de cocinar porotos u otros alimentos que requieren de una
temperatura de cocción elevada.
7. Tres semanas después de que aplicaste la actividad, volviste a
realizar la misma pregunta focalizadora, ¿cuál fue la respuesta de las alumnas?, ¿fue distinto el porcentaje de respuestas erróneas, con respecto a la primera vez que la realizaste?
Al consultárseles por la temperatura de ebullición del agua, solo 7 estudiantes
respondieron incorrectamente: dijeron que el agua ebulle a 100 °C. Las 36
alumnas restantes respondieron que la temperatura de ebullición del agua
depende de la presión a la que esta se encuentra sometida. En consecuencia,
el porcentaje de respuestas erróneas aproximadamente fue, en este caso, de
solo el 16,3% del total del curso.
166
8. ¿Volverías a aplicar esta actividad, en otro establecimiento y en otras circunstancias?¿Por qué?
Sí, es una actividad demostrativa muy convincente, que requiere pocos
materiales y que se puede realizar en una sala de clases. Los resultados son
observables a simple vista y a las estudiantes les gustó por resultar novedosa y,
por sobre todo, sorprendente.
167
CONCLUSIÓN Este seminario tuvo como objetivo principal verificar la existencia de pre-
conceptos en los estudiantes chilenos y crear una estrategia que nos permitiera
revertirlos.
Luego de aplicar la encuesta en cinco establecimientos y en un curso de primer
año de Pedagogía en Educación en Física y Matemática, se pudo corroborar la
presencia de pre-conceptos en las temáticas: transmisión del calor, aislantes
térmicos, cambios de estado y en menor grado dilatación de materiales.
La tabla Nº1 presentada en la guía al docente nos muestra los principales
errores cometidos al responder las preguntas relacionadas a los cambios de
estado de las sustancias.
Y si analizamos los pre-conceptos más evidenciados, podemos asegurar que
de esta muestra un 64,6% considera que el agua siempre ebulle a 100ºC, un
78% dice que el agua se evapora a 100ºC o a una temperatura mayor a ésta y
un 87,9% confirma que las nubes, y la nube emergente del pico de una tetera
de agua hirviendo es agua en estado gaseoso. Realizando una mirada global
los principales errores están enfocados a que los alumnos no saben distinguir
ebullición de evaporación, además de que consideran que el agua en estado
gaseosa es visible.
El concepto de vapor de agua también es complejo para ellos, ya que lo
asemejan a la nube visible, pero en realidad el vapor de agua es invisible al ojo
humano por ser agua en estado gaseosa.
Los estudiantes no son capaces de analizar que las pequeñas particulas de
agua que están en el medio ambiente se condensan formando una nube visible
de agua en estado líquido.
Las temperaturas de las mezclas, como por ejemplo la de agua con hielo,
también trajo una serie de dificultades, ya que los estudiantes no analizaron la
168
situación final de la mezcla, si no que contestaron considerando verter el hielo y
medir la temperatura inicial. Luego ellos piensan que siempre que haya un hielo
en un vaso disminuirá la temperatura, lo que es correcto en la fase inicial, pero
una vez que se logre el equilibrio, aunque yo siga vertiendo más hielos, la
temperatura permanecerá constante, debido a que ya se realizó la transferencia
de energía.
En cuanto a los mecanismos de transmisión del calor, es importante señalar
que existen tres: conducción, convección y radiación, pero en general los
alumnos suelen asociar la transmisión sólo por conducción, ya que consideran
que sólo a través del contacto es posible la transferencia de energía. A partir de
estas mismas preguntas (especificadas en la tabla Nº2) fue muy evidente la
confusión de los “buenos y malos conductores”. Uno de los principales motivos
es que los buenos conductores, en general los metales, si los tocamos a
temperatura ambiente se sienten más fríos, que los malos conductores, como
por ejemplo una alfombra. Es por esto que al plantear la situación de caminar
descalzos por una habitación alfombrada y una cubierta de cerámica, un 34,6%
considera que la cerámica está a menor temperatura que la alfombra (aun
cuando es evidente que ambas están a la misma temperatura ambiente) y un
34,3% afirma que la cerámica es un mal conductor del calor, por el hecho de
estar más fría al tacto (sensación térmica).
Otra concepción errada que inferimos de los resultados de la encuesta, con
respecto a esta temática, es que los alumnos confunden el concepto de buen
conductor térmico y eléctrico, como lo es el caso del agua (no destilada),
conductor eléctrico, pero un mal conductor de calor, capaz de almacenar
energía sin transferirla con tanta rapidez al medio ambiente (como por ejemplo
en los océanos).
169
La convección del calor presentó dificultades ya que en algunas situaciones
como por ejemplo, la pluma que se eleva al colocarse sobre una vela, los
alumnos tendieron a confundir la convección, con la densidad del material. En el
caso recién planteado, los alumnos consideraron que la pluma era más liviana o
menos densa, y que debido a esto flotaba.
El funcionamiento del ventilador fue un ejemplo de convección que los alumnos
si supieron distinguir, fueron capaces de darse cuenta que éste hace circular el
aire, y no lo enfría como lo pensó el 18,3% de los alumnos.
Finalmente la transmisión de calor por radiación presentó algunas dificultades,
en cuanto al color de los materiales, que los hacen ser buenos o malos
conductores. Falta asimilar el concepto de que el negro no es un color en sí, si
no que es ausencia de éste, siendo capaz de absorber el calor por radiación de
forma más efectiva que los colores28.
La dilatación de los materiales es una de las temáticas más comprendidas por
los estudiantes, ya que fueron capaces de responder mayoritariamente las
opciones correctas orientadas a este contenido. De igual forma se propuso
algunas actividades con el fin de fortalecer aun más este conocimiento, de
modo que la experiencia empírica refuerce las ideas previas en este ámbito
dando paso a un aprendizaje significativo.
Otro tópico visto en la encuesta es el tema de los aislantes térmicos,
especificados en la tabla Nº4. El mayor pre-concepto evidenciado es pensar
que las sustancias que son malos conductores del calor como por ejemplo, un
chaleco, una alfombra, entre otros; son “calientitos” o entregan calor. El
concepto de aislante térmico no se evidencia en las estructuras mentales de los
28 Se sugiere leer más sobre esta temática, pues la onda electromagnética requiere más estudio y no es el centro de este seminario.
170
estudiantes, más bien se piensa que las sustancias más fibrosas como las ya
mencionadas, o incluso la cantidad de cabello en nuestra cabeza nos da calor,
en vez de protegernos de éste.
Al plantear la situación de las casas nevadas, se produce un conflicto cognitivo,
que los hace pensar en forma errónea, ya que los alumnos consideran que la
casa que tiene nieve en su techo es la más fría, ya que éste se transmitiría por
el techo. Es importante señalar que el frío no se transmite, si no que los cuerpos
pierden calor, disipándolo al medio ambiente.
Posteriormente ellos observan la casa sin nieve, y marcan que esta casa es un
mejor aislante porque no tiene nieve en su techo, luego no habrá frío que entre
a ella. En general los alumnos no son capaces de distinguir que la casa con
nieve en su techo está fabricada con materiales aislantes que no permiten la
transferencia de energía al medio ambiente, no como la casa sin nieve que
transmite todo su calor, incluso llegando a derretir la nieve que antes hubo en
su techo.
En síntesis los alumnos no conocen el concepto de aislante térmico, ya que
sigue estando presente la idea de que éstos dan calor en vez de protegernos de
éste.
Las situaciones fueron pensadas considerando ejemplos de la vida cotidiana,
para tener un acercamiento a ellas y tratar de comprender los fenómenos que
nos rodean.
Una vez identificados todos estos pre-conceptos, planteamos una guía al
docente, de modo que éste sea capaz de ligar lo teórico-práctico, formalizando
aquellas ideas previas y logrando un verdadero anclaje de los aprendizajes.
La guía fue diseñada en base a las mismas situaciones planteadas en la
encuesta. Se propuso una contextualización del problema con una pregunta
171
focalizadora de modo que el alumno exprese sus pre-conceptos como una
especie de hipótesis que se corroborará posteriormente con la experimentación.
Más adelante se proponen preguntas al docente, de modo que la explicación no
sea sólo en base a la situación original, si no que se puedan abarcar otros
problemas asociados. La idea es que el docente recoja alguna de esas
peguntas, las plantee e incentive a los estudiantes a contrastar sus ideas
previas, con el fenómeno observado y lo apliquen a otras situaciones que
funcionan sobre la base del mismo principio físico.
Para finalizar la guía al docente se plantea una aplicación para cada una de las
situaciones, y en algunos casos se proponen otras aplicaciones para que el
alumno y alumna las analice en base a los principios físicos ya experimentados
anteriormente. La finalidad es que este nuevo aprendizaje quede arraigado en
las estructuras mentales de modo que cada sujeto sepa reconocerlo en
fenómenos cotidianos.
Una vez lista esta etapa, quisimos corroborar que nuestras experiencias fueran
realmente significativas para los estudiantes, es por esto que el profesor Felipe
Márquez , escogió una de estas actividades y la aplicó en el Liceo Carmela
Carvajal de Prat.
Al plantear la pregunta focalizadora, la respuesta fue unámine. Un 100% de las
alumnas del 2ºF de éste liceo consideran que el agua ebulle a 100ºC, siempre y
bajo cualquier circunstancia. Luego el profesor realizó la experiencia en forma
demostrativa y obtuvo como resultado la sorpresa inmediata de sus alumnas.
Tres semanas después de realizada la experiencia el profesor volvió a realizar
la misma pregunta; pero esta vez las estudiantes respondieron al unísono “la
temperatura de ebullición del agua depende de la presión a la que nos
encontremos”, respuesta totalmente correcta, a excepción de siete estudiantes.
172
Por lo cual podemos asegurar, que la primera y pequeña implementación de
esta guía docente en un curso de un liceo emblemático, muestra la tendencia
de que si es posible revertir un pre-concepto.
Lo interesante es que todas las experiencias planteadas fueron diseñadas para
cualquier principio de realidad, ya que no hace falta tener un gran laboratorio y
excelentes recursos materiales, si no que sólo ganas de ejecutarlas para
contribuir un poco a la sociedad, erradicando aquellos términos mal usados.
El objetivo de este seminario se cumplió, fuimos capaces de visualizar las
temáticas que presentan dificultades en los alumnos, distinguimos los pre-
conceptos más recurrentes, sobre calor, en los estudiantes chilenos y
diseñamos estrategias para lograr un aprendizaje significativo. Además
demostramos que una de estas experiencias tuvo éxito al ser ejecutada en aula,
por lo cual sólo nos queda incentivar a nuestros colegas a implementar
actividades experimentales en sus clases de física, ya que de este modo
estamos incentivando la capacidad de pensar y hacer las cosas por sí mismos y
dejando de lado las prácticas memorísticas que caracterizan a la escuela
tradicional.
Para finalizar citaremos a Jean Piaget que nos plantea que los niños y niñas
deben aprender mediante experiencias concretas, que sean concordantes con
su estado de desarrollo cognitivo. El paso hacia estructuras más formales de
pensamiento procede de las modificaciones de las estructuras mentales
generadas en la interacción con el mundo físico y en la interacción social.
Luego es importante tener pre-conceptos que nos hagan entender el mundo
que nos rodea, pero más relevante es poder trabajarlos y redireccionarlos para
que los estudiantes comprendan el mundo tal como ocurre en la realidad y no
quedarse sólo con lo que la sociedad cree que es cierto.
173
No pretendemos erradicar el vocabulario popular en el alumnado, ya que todos,
incluyéndonos, utilizamos pre-conceptos en la vida cotidiana como por ejemplo
en la simple frase “hace calor”, pero lo que sí nos interesa es que ellos se den
cuenta de que están mal utilizando el lenguaje, de este modo mejoramos
nuestra cultura y lo aprendemos dinámicamente en el aula.
174
BIBLIOGRAFÍA
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http://www.oei.org.co/sii/entrega5/art07.htm
Formación de nubes: www.atmosphere.mpg.de/enid/1__Nubes/_-_Formaci_n_de_nubes_3it.html
176
ANEXO: EXTRACCIÓN DE IMÁGENES
Figura Nº1 : Elaboración propia
Figura Nº2 : http://www.educima.com/dibujo-para-colorear-013b-frio-invierno-i12204.html
Figura Nº3 : Elaboración propia
Figura Nº4 : http://es.wikipedia.org/wiki/El_Tatio
Figura Nº5 : http://cmapspublic.ihmc.us/rid=1GZZDR113-2DWD583-RFP/MAPA%20CONCEPTUAL.cmap Figura Nº6 : http://www.losidusdelvigilante.es/revistas%20los%20idus/revistas%20los%20idus/Los%20Idus%
20del%20Vigilante%202/ciencia%20y%20tecnologia.html
Figura Nº7 : http://www.librosmaravillosos.com/sabefisica/capitulo04.html
Figura Nº8 : http://lowon.blogspot.com/2009_03_10_archive.html62
Figura Nº9 : http://es.wiki2buy.com/wiki/Ventilador_/_Circulador_de_Aire
Figura Nº10 : http://www.kalipedia.com/graficos/evaporacion-suelo.html?x=20070417klpgeogra_26.Ees&f=1 Figura Nº11 : www.profisica.cl
Figura Nº12 : Elaboración propia
Figura Nº13 : Elaboración propia
Figura Nº14 : http://www.foros.catholic.net/viewtopic.php?p=913129&sid=61c8c8263bfae096f01404667aa9e2
e6
Figura Nº15 : Imagen editada elaboración propia
Figura Nº16 : www.profisica.cl
Figura Nº17 : www.profisica.cl
Figura Nº18 : www.profisica.cl
Figura Nº19 : www.profisica.cl
Figura Nº20 : www.profisica.cl
Figura Nº21 : Imagen editada elaboración propia
Figura Nº22 : www.profisica.cl
177
Figura Nº23 : http://www.acambiode.com/catalogo_productos_39650090073069686655557056674553.html
Figura Nº24 : Elaboración propia
Figura Nº25 : www.profisica.cl
Figura Nº26 : Elaboración propia
Figura Nº27 : http://lowon.blogspot.com/2009_03_10_archive.html62
Figura Nº28 : Imagen editada elaboración propia
Figura Nº29 : http://www.medialunita.es/shop/store/catalog/lamplava/2171.jpg
Figura Nº30 : Elaboración propia
Figura Nº31 : Elaboración propia
Figura Nº32 : Elaboración propia
Figura Nº33 : “Física Conceptual” Paul Hewitt
Figura Nº34 : Elaboración propia
