Activitats pràctiques de Ciències amb enfocament STEM

ReferènciesCRUJEIRAS, B. y JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M.P. (2015) Desafíos planteados por las actividades abiertas de indagación en el laboratorio: articulación de conocimientos teóricos y prácticos en las prácticas científicas. Enseñanza de las Ciencias, 33 1 pp 63-84LÓPEZ-SIMÓ, V, COUSO, D., SIMARRO, C., GARRIDO, A., GRIMALT, C., HERNÁNDEZ, M.I. i PINTÓ, R. (2017). El papel de las TIC en la enseñanza de las ciencias en secundaria desde una perspectiva de la práctica científica. Enseñanza de las ciencias. Nº Extraordinario. X Congreso Internacional sobre Investigación en Didáctica de las ciencias. 691-697.LUNETTA, V. N., HOFSTEIN, A. y CLOUGH, M. P. (2008). Learning and teaching in the school science laboratory: an analysis of research theory and practice. En S. K. Abell y N. G. Lederman (eds.). Handbook of research on Science Education , pp. 394-441.ROBERTS, A (2007). Scientific literacy/science literacy. In S.K. Abell & N.G. Lederman (Eds.), Handbook of research on science education (pp. 729-780). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.SANDERS, M. (2009, December). STEM, STEM education, STEMmania. The Technology Teacher, 68(4), 20-26.

José Ramón Pintos Taroncher (pintos_jos.gva.es)Juan José Ruiz Ruiz (ruiz_juarui@gva.es)

IntroduccióLes activitats pràctiques de laboratori plantejades com a activitats indagatives coherents amb la metodologia científica són essencials en un ensenyament de la ciència de qualitat (Lunetta et al, 2008; Crujeiras et al, 2015).També s’ha mostrat interessant l'ús de les TICs (López-Simó et al, 2017) en l’ensenyament de les ciències amb un enfocament STEM (Ciència, Tecnologia, Enginyeria i Matemàtiques) (Sanders, M., 2009) amb una clara intenció de potenciar l'alfabetització científica (Roberts, 2007) i digital.Amb aquest enfocament des del CEFIRE CTEM de València hem posat en marxa un projecte de formació per al professorat de secundària de ciències amb els següents objectius:● Proporcionar als professors un marc de treball amb metodologies i recursos per a realitzar activitats pràctiques de Ciències (Física i Química i Biologia i

Geologia) EXAO (Experiències assistides per ordinador) com a investigacions guiades.● Utilitzar hardware i software lliure per a realitzar activitats pràctiques d'àmbit STEM.● Dissenyar i realitzar activitats pràctiques recolzant-se en material de la plataforma lliure Arduino.

La nostra hipòtesi de treball és que aquestes accions formatives afavoriran la realització d'una major quantitat d'activitats pràctiques EXAO a les aules i això millorarà la imatge que té l'alumnat de la ciència i augmentarà les vocacions STEM.

Materials i mètodes S'ha realitzat un curs semipresencial de 30 hores per a professors de secundària en el qual s'han fet activitats pràctiques de ciències EXAO amb un enfocament d'indagació guiada amb materials electrònics de la plataforma Arduino. En finalitzar el curs els professors assistents van presentar un informe del disseny i realització d'una activitat pràctica coherent amb els continguts treballats al curs "Activitats experimentals de ciències amb Arduino EXAO".El projecte es troba en fase inicial. En properes fases es realitzaran noves accions formatives, augmentarem el fons documental amb activitats pràctiques i millorarem les ja existents. Als professors se'ls pot proporcionar material en préstec, així com assessoria. Es realitzaran experiències de pilotatge de la posada en pràctica dels materials en l'aula i es facilitarà l'intercanvi d'informació i experiències.

ResultatsEls resultats obtinguts del projecte són provisionals ja que es troba en fase inicial però l'avaluació realitzada per part dels professors ha estat molt positiva i la qualitat dels materials didàctics elaborats pels assistents al curs ha estat molt elevada.A tall d'exemple presentarem resultats d'una activitat pràctica realitzada en el curs, "Com es comporten els gasos?"Es va triar el sensor BMP 180 per a realitzar mesures de pressió i temperatura. El sensor es va introduir en una xeringa de plàstic tal i com mostra la fotografia 1. Aquest es va connectar a una placa Arduino UNO que es comunicava amb un ordinador.

Conclusions No es pot concloure encara quin serà l'impacte en l'aula de les accions formatives que s'estan portant a terme per trobar-se el projecte en una fase inicial.Podem parlar d'una acollida i valoració molt positiva per part dels professors que han participat en aquesta fase inicial.Un gran avantatge que presenten els materials de la plataforma Arduino és la fàcil accessibilitat dels mateixos, tant maquinari com programari, i el seu baix preu.La potencialitat del projecte és enorme per la variabilitat dels sensors i actuadors que poden utilitzar-se. Altres exemples de projectes STEM que tenim en marxa són: Avaluació de l'eficiència com a protectors de la radiació UV de diferents filtres solars (fotografia 3). Construcció d'un aparell per a realitzar automàticament valoracions químiques, etc.La qualitat dels resultats de les activitats pràctiques ha estat molt bona per a tractar-se de pràctiques realitzades en laboratori escolar. Per exemple en l'activitat dels gasos els resultats superen els d'altres mètodes utilitzats tradicionalment com són els aparells de gasos que treballen amb manòmetres de mercuri.

A temperatura constant es va dissenyar un programa de Arduino que ens pregunta el volum. Manualment modifiquem el volum de la xeringa, introduïm el volum mitjançant el teclat i es conforma així una taula de dades pressió-volum. En el gràfic 1 es representen els resultats de l'experiència. Les dades són analitzades mitjançant un full de càlcul i el programa Graph. La relació entre variables s'ajusta mot bé a la proporcionalitat inversa (funció hipèrbola, Boyle).A volum constant i temperatura variable es registren dades de pressió i temperatura centígrada a intervals de temps de 10 segons (fotografia 2). La relació entre pressió i temperatura s'aproxima molt a la linealitat (gràfic 2). Observar com el tall amb l'eix de les abscisses de la recta ajustada per mínims quadrats és molt proper a la temperatura del zero absolut (-273,15ºC). En el gràfic 3 s'observa que els punts experimentals pressió/temperatura absoluta s'aproximen molt bé a un comportament de proporcionalitat directa (Gay-Lussac).

Gràfic 1. Pressió obtinguda en variar el volum de la xeringaFotografia 2. Presa de dades de pressió i temperatura dins de la xeringa.

Fotografia 1. Muntatge del sensor dins de la xeringa.

Gràfic 2. Relació entre pressió i temperatura en ºC. Gràfic 3. Relació entre pressió i temperatura absoluta.